液化石油氣鋼瓶中不得摻入二甲醚

摘 要

摘要：本文針對二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)馐褂?。其?chǔ)存充裝的專用鋼瓶與民用液化石油氣鋼瓶應(yīng)有區(qū)別，兩者不能摻混使用。關(guān)鍵詞：二甲醚；能源；儲(chǔ)存；使用1 二甲醚產(chǎn)能大增，標(biāo)準(zhǔn)相對滯后 二
摘要：本文針對二甲醚作為城鎮(zhèn)燃?xì)馐褂?。其?chǔ)存充裝的專用鋼瓶與民用液化石油氣鋼瓶應(yīng)有區(qū)別，兩者不能摻混使用。
關(guān)鍵詞：二甲醚；能源；儲(chǔ)存；使用
1 二甲醚產(chǎn)能大增，標(biāo)準(zhǔn)相對滯后
    二甲醚是一種新能源，能夠從煤、煤層氣、天然氣和生物質(zhì)等多種資源制取，自身含有氧。燃燒充分，不析碳，組分單一，無殘液，是一種理想的清潔燃料，在交通運(yùn)輸、發(fā)電、民用及化工領(lǐng)域有十分廣闊的應(yīng)用前景。二甲醚在常溫低壓下易液化，可儲(chǔ)存于密封的承壓容器中。
    近年來世界二甲醚市場發(fā)展推動(dòng)二甲醚產(chǎn)量快速增長，在中國二甲醚生產(chǎn)與建設(shè)投資更呈井噴之勢。二甲醚在民用、車用領(lǐng)域不斷取得進(jìn)展。2006年底，我國二甲醚年產(chǎn)能為44.5萬t。而2007年達(dá)到220萬t，猛增了394%。2008年預(yù)測產(chǎn)能將達(dá)到436萬t，2010年將達(dá)到1 484萬t。第3屆國際二甲醚會(huì)議暨第五屆亞洲二甲醚會(huì)議于2008年9月21日至24日在上海舉行。會(huì)議旨在探討全球視野下二甲醚作為21世紀(jì)清潔燃料和化工原料面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，加速和推進(jìn)二甲醚產(chǎn)業(yè)化和市場化。目前我省的貴州天福化工有限公司己有生產(chǎn)二甲醚的裝置和大型的儲(chǔ)存容器，但由于受到充裝容器缺失等因素的影響，制約了二甲醚產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為突破“瓶頸”，在液化石油氣中摻入二甲醚則成為二甲醚產(chǎn)業(yè)尋求產(chǎn)能出路的一條“捷徑”。同時(shí)。由于液化二甲醚的價(jià)格較液化石油氣低，一些液化石油氣的充裝單位以油氣鋼瓶中摻入液化二甲醚早已是“公開的秘密”。
    人們在談到目前二甲醚遇到的困境時(shí)常說是“標(biāo)準(zhǔn)的缺失”，其實(shí)不盡然，應(yīng)該說是標(biāo)準(zhǔn)相對滯后。2007年8月21日，建設(shè)部頒布CJ/T259—2007《城鎮(zhèn)燃?xì)庥枚酌选沸袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)，自2008年1月1日起實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)適用于城鎮(zhèn)居民、商業(yè)和工業(yè)企業(yè)用的燃?xì)庥枚酌?，?biāo)準(zhǔn)的發(fā)布對于二甲醚的應(yīng)用起了很大的推動(dòng)作用，二甲醚作為城鎮(zhèn)用燃?xì)庥辛艘粋€(gè)合法的身份，但從該標(biāo)準(zhǔn)界定的介質(zhì)則是100%二甲醚。目前，尚未有液化石油氣中摻入二甲醚的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。
    二甲醚作為理想的清潔燃料其理化性質(zhì)與液化石油氣相近，替代液化石油氣是可行的，但是以此認(rèn)為在液化石油氣鋼瓶中摻入一定比例的二甲醚也是可行的，這顯然是對二甲醚應(yīng)用的一種誤解。
    幾年來在液化石油氣鋼瓶中摻入二甲醚后出現(xiàn)的問題有：
    (1) 液化石油氣鋼瓶閥門大量漏氣；
    (2) 用戶反映現(xiàn)在的“液化石油氣”不耐燒；
    (3) 在現(xiàn)有液化石油氣爐灶、特別是熱水器點(diǎn)火時(shí)易斷火并發(fā)出“呼呼”的放“炮”聲。這些問題引起了有關(guān)部門的高度重視。
2 液化石油氣鋼瓶不得摻入二甲醚
    在液化石油氣鋼瓶中摻入二甲醚違反了《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定。2008年3月7日國家質(zhì)檢總局發(fā)出《關(guān)于氣瓶充裝有關(guān)問題的通知》(質(zhì)檢特函[2008]17號(hào))，強(qiáng)調(diào)指出“氣瓶充裝單位應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》中氣瓶必須專用和不得改裝使用的規(guī)定，設(shè)立專人對氣瓶逐只進(jìn)行充裝前、后的檢查，保證只充裝與氣瓶鋼印標(biāo)記一致的介質(zhì)，不得在瓶或在焊接氣瓶中擅自加入不明化學(xué)添加劑”。
    國家質(zhì)檢總局的通知，并沒有禁止往液化石油氣中摻混二甲醚，而是不允許往裝有液化石油氣的鋼瓶里摻入二甲醚，對二甲醚以及二甲醚與液化石油氣混合燃料的使用，應(yīng)當(dāng)做到專氣、專瓶、專用。
3 液化石油氣鋼瓶摻入二甲醚的不良后果
3.1 液化石油氣瓶閥泄漏
    液化石油氣鋼瓶在我國使用已有40多年歷史，從未發(fā)生過閥門大量漏氣的現(xiàn)象。液化石油氣主要成分是丙烷和丁烷。“烷”類具有穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，不會(huì)與鋼瓶及銅質(zhì)閥門發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；閥門的密封圈材料常用的是順丁或丁晴橡膠，具有化學(xué)穩(wěn)定性，也不會(huì)與“烷”類物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以40多年來未發(fā)生液化石油氣瓶閥泄氣事故。
    在液化石油氣鋼瓶中充裝摻有二甲醚的液化石油氣起于2006年，到了2007年液化石油氣瓶閥門漏氣問題逐漸暴露出來，并呈上升之勢。
    2007年底國家燃?xì)庥镁哔|(zhì)量檢驗(yàn)中心分別試驗(yàn)了3家閥門廠提供的瓶閥橡膠密封圈，測試的瓶閥橡膠密封圈符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 7512—2006《液化石油氣瓶閥》的規(guī)定，通過模擬實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)瓶閥橡膠密封圈的耐液體腐蝕能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，瓶閥橡膠密封圈的外形尺寸、體積和質(zhì)量均發(fā)生變化。
    瓶閥橡膠密封圈在浸泡之前其外徑尺寸是13.60mm：用正戊烷(國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)CB7512—2006《液化石油氣瓶閥》中規(guī)定的試驗(yàn)介質(zhì))浸泡70h并放置70h后，其外徑尺寸為13.54mm；用20%二甲醚和80%丙烷(液化石油氣的一種成分)的混合液浸泡70h并放置70h后，其外徑尺寸是12.90mm；用50%二甲醚和50%丙烷的混合液浸泡70h并放置70h后，其外徑尺寸是12.78mm；用二甲醚浸泡70h并放置70h后，其外徑尺寸為12.70mm。
    從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著摻混二甲醚含量的加大，瓶閥橡膠密封圈的外形尺寸在逐漸收縮，其密封性能降低，容易產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象。
    (二甲醚DME(Dimethyl Ether)，簡稱甲醚，分子式：CH3OCH3，分子量46.07，它是一種無毒、低碳、清潔燃料，二甲醚由兩個(gè)甲基分子與一個(gè)氧原子合成而成，化學(xué)結(jié)構(gòu)不很穩(wěn)定，雖然二甲醚與鋼瓶及銅質(zhì)閥門不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但二甲醚含有氧具有一定的氧化性，與液化石油氣鋼瓶用的閥門密封圈材料(常用的是順丁或丁晴橡膠)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成順丁或丁晴橡膠的“腐蝕”而導(dǎo)致閥門漏氣。二甲醚是一種有機(jī)化合物，液化二甲醚是一種溶劑，順丁或丁晴橡膠是一種高分子材料，兩者具有相近性，根據(jù)有機(jī)化合物“相似者相溶”的原理，順丁或丁晴相橡膠能溶解于二甲醚。液化二甲醚作為溶劑浸入順丁或丁晴橡膠體內(nèi)，橡膠開始“腫脹”，繼而橡膠被“溶解”并加速橡膠老化，最終橡膠“彈性失效”而失去密封性能，從而導(dǎo)致閥門的漏氣。液化石油氣鋼瓶閥漏氣的幾率隨摻入二甲醚的比例增大而增大，出現(xiàn)漏氣的時(shí)間隨摻入二甲醚的比例增大而縮短。
3.2 摻入二甲醚的液化石油氣熱值下降
    二甲醚低位熱值為28 846kJ/kg，液化石油氣的低位熱值為45 976kJ/kg，二甲醚的熱值為液化石油氣的63%，如果在液化石油氣中摻入20%的二甲醚。則“液化氣”的熱值下降7.5%，無形之中也侵害了消費(fèi)者的利益。
3.3 摻入二甲醚的液化石油氣燃燒所需空氣量過剩
    與液化石油氣相比，二甲醚自身含有氧，燃燒時(shí)對空氣的需要量相對會(huì)減少，二甲醚燃燒理論空氣量為6.96m3/kg，液化石油氣燃燒理論空氣量為11.32m3/kg，二甲醚的燃燒理論空氣量僅為液化石油氣的61.5%，在液化石油氣中摻入二甲醚后，如果爐灶保持不變，則燃燒所需的空氣量過剩，會(huì)出現(xiàn)火苗串動(dòng)或斷火，還不時(shí)發(fā)出“呼呼”的響聲。
4 充裝液化二甲醚要做到“專氣、專瓶、專閥、專用”
   上述所存在問題，證實(shí)了液化石油氣鋼瓶不得摻入二甲醚。二甲醚在常溫常壓下是氣體。如采取像天然氣那樣長輸管道輸送是可以的。但造價(jià)昂貴不現(xiàn)實(shí)。二甲醚在常溫低壓下即可液化。體積大大縮小，采用承壓封閉的承壓容器(如鋼瓶)罐裝是可行的。但是，當(dāng)初過多的考慮了液化二甲醚與液化石油氣性質(zhì)相近的“共性”，走了一條與液化石油氣鋼瓶共用的“捷徑”。2008年3月國家質(zhì)檢總局發(fā)出《關(guān)于氣瓶充裝有關(guān)問題的通知》后，這條“捷徑”走不通了?！锻ㄖ返某霭l(fā)點(diǎn)是要求二甲醚的儲(chǔ)存、運(yùn)輸、罐裝環(huán)節(jié)要做到“專氣、專瓶、專閥、專用”。
    由全國氣瓶標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出的《液化二甲醚鋼瓶》和《液化二甲醚瓶閥》國家標(biāo)準(zhǔn)目前正在送審，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是為適應(yīng)二甲醚“專氣、專瓶、專閥、專用”而制訂的適用介質(zhì)是100%液化二甲醚，目前國內(nèi)某鋼瓶制造企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/QYQ003-2008《液化二甲醚鋼瓶》已獲得全國氣瓶標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)正式備案(備案號(hào)209-2008)，根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)有公司已設(shè)計(jì)出5種規(guī)格的液化二甲醚鋼瓶，通過評審單位審查和型式試驗(yàn)后，即將批量生產(chǎn)和投放市場。
    由鋼瓶制造單位和國家有關(guān)部門共同編制的《液化二甲醚鋼瓶》國家標(biāo)準(zhǔn)已進(jìn)入報(bào)批階段；《液化二甲醚瓶閥》等標(biāo)準(zhǔn)及其他配套的標(biāo)準(zhǔn)的編制也正在緊鑼密鼓的進(jìn)行之中，屆時(shí)二甲醚可真正實(shí)現(xiàn)“專氣、專瓶、專閥、專用”。
參考資料
1 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局《氣瓶安全監(jiān)察規(guī)程》
2 《液化石油氣鋼瓶》 GB5842—2006
3 《液化石油氣瓶閥》GB7512—2006
4 《城鎮(zhèn)燃?xì)舛酌选稢J/T 259—2007
5 質(zhì)監(jiān)特函[2008]17號(hào) 關(guān)于氣瓶充裝有關(guān)問題的通知
6 《液化石油氣》GB11174—1997
 
(本文作者：尤剛1 楊勝廣2 1.貴州省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)中心 550002；2.貴州省貴陽市燃?xì)夤芾硖?550001)