G60K 型鐵路罐車運輸二甲基甲酰胺的探討

楊聞彪

（上海鐵路局 貨運處，上海 200071）

N，N-二甲基甲酰胺別名甲酰二甲胺，簡稱DMF，屬于第 3 類易燃液體，國標(biāo)編號 2265，鐵危編號 32127。在鐵路危險貨物運輸中，其信息化品名為二甲基甲酰胺。二甲基甲酰胺主要用作工業(yè)溶劑，醫(yī)藥工業(yè)上用作生產(chǎn)維生素、激素的原料，也用于制造殺蟲脒。隨著化工業(yè)的快速發(fā)展，二甲基甲酰胺的需求量迅速增大，其運輸量也同步增長。目前運輸方式除公路、水路運輸外，鐵路也承擔(dān)部分運量，特別是上海鐵路局管內(nèi)，近年來鐵路運量逐年增加。但現(xiàn)行《 鐵路危險貨物運輸管理規(guī)則 》(鐵運 [ 2008 ]174號)規(guī)定，二甲基甲酰胺只能采用小包裝運輸。由于小包裝運輸成本高，運量相對較小，難以滿足工業(yè)發(fā)展的需要。根據(jù)二甲基甲酰胺的理化性質(zhì)和鐵路運輸要求，對目前鐵路上常規(guī)的 G60K型罐車裝運二甲基甲酰胺的可行性進(jìn)行分析，為鐵路罐車運輸二甲基甲酰胺提供參考。

1 二甲基甲酰胺的理化性質(zhì)及危險性

1.1 理化性質(zhì)

二甲基甲酰胺為無色透明液體，有微弱的特殊臭味，熔點 -61℃，沸點 152.8℃，相對密度0.945 2 t / m3(20℃)，可混溶于水和多數(shù)有機溶劑。

二甲基甲酰胺閃點 58℃，屬于二級易燃液體。自燃點 445℃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限為 2.2%～15.2%。遇明火、高熱易燃，與氧化劑接觸劇烈反應(yīng)，甚至引起燃燒爆炸；能與濃硫酸、發(fā)煙硝酸猛烈反應(yīng)，甚至發(fā)生爆炸；與鹵化物(如四氯化碳)能發(fā)生強烈反應(yīng)。二甲基甲酰胺有一定的毒性，對人體健康危害主要表現(xiàn)為急性中毒和慢性中毒。

1.2 二甲基甲酰胺密度和飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系

二甲基甲酰胺密度和飽和蒸氣壓隨溫度的變化如表1 所示。二甲基甲酰胺在常溫下為液體，其飽和蒸氣壓隨溫度變化幅度較小。

1.3 運輸中的危險性

二甲基甲酰胺運輸過程中的危險性來自于二甲基甲酰胺的易燃易爆性、低導(dǎo)電性、熱膨脹性、毒害性等。

表1 二甲基甲酰胺密度和飽和蒸氣壓隨溫度變化表

（1）易燃易爆性。二甲基甲酰胺為二級易燃液體，遇高溫、明火會發(fā)生火災(zāi)。由于爆炸下限較低，空氣中很容易達(dá)到爆炸點，遇明火可以引起爆炸。

（2）低導(dǎo)電性。二甲基甲酰胺是有機化合物，導(dǎo)電性差。在裝卸、運輸過程中，液體與罐體、輸送管道及液體之間的摩擦都可以造成靜電的積累，積累到一定程度則會產(chǎn)生放電導(dǎo)致火災(zāi)爆炸。

（3）熱膨脹性。二甲基甲酰胺受熱體積膨脹，蒸氣壓增大，使容器內(nèi)壓力增大。因此，容器在受到高溫、日曬、劇烈震動等作用下，氣體膨脹，壓力增高。若無泄壓裝置或泄壓排放量不足時，會引起容器脹裂，引起外泄或外溢。

（4）毒害性。二甲基甲酰胺雖然只有輕度毒性，但作業(yè)人員大量接觸或吸入其蒸氣會造成急性中毒，嚴(yán)重者會出現(xiàn)失明甚至死亡。

2 裝運二甲基甲酰胺罐車的安全要求

（1）罐車設(shè)計壓力。二甲基甲酰胺飽和蒸氣壓很低，在 60℃ 時飽和蒸氣壓為 3.466 kPa，故二甲基甲酰胺應(yīng)采用常壓罐車裝運。

（2）罐體材質(zhì)和厚度。罐體材料及與二甲基甲酰胺接觸的部件材質(zhì)應(yīng)與二甲基甲酰胺相容；材料厚度應(yīng)不小于由強度計算所得的計算壁厚和腐蝕裕量之和，材料的質(zhì)量和規(guī)格還應(yīng)符合相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

根據(jù)《 鐵路危險貨物品名表 》、鐵路危險貨物包裝表和聯(lián)合國危險貨物專家委員會提出的《 關(guān)于危險貨物運輸?shù)慕ㄗh書 》(第十七修訂版)，二甲基甲酰胺罐車材質(zhì)可以為碳素鋼或鋁等金屬。

（3）呼吸閥。二甲基甲酰胺為易燃液體，隨著溫度升高飽和蒸氣壓增大。因此，罐車的罐頂應(yīng)設(shè)置帶阻火功能的呼吸閥，保護(hù)罐體免受超壓。

（4）充裝量。①根據(jù)《 鐵路危險貨物運輸管理規(guī)則 》第 99 條，罐車的充裝上限不得大于罐體標(biāo)記容積 V標(biāo)的 95%，下限不得小于罐車標(biāo)記容積 V標(biāo)的83%。②罐車裝載二甲基甲酰胺的充裝量不大于罐車的標(biāo)記載重。

（5）裝卸方式。采用上裝上卸式。

（6）重車重心高。重車重心高不應(yīng)大于 2 200 mm。

（7）罐體標(biāo)志。罐車罐體本底色應(yīng)為銀灰色，罐體兩側(cè)縱向中部應(yīng)涂刷 1 條寬 300 mm 的紅色水平環(huán)形色帶，罐體兩側(cè)環(huán)形色帶中部(有扶梯時在扶梯右側(cè))以分子、分母形式噴涂罐體上還應(yīng)涂打“XXXXX 單位自備車 到站 XXX”字樣。

（8）轉(zhuǎn)向架。根據(jù)鐵路部門提速要求，60 t 級罐車應(yīng)為轉(zhuǎn) K2 或者轉(zhuǎn) K4 型轉(zhuǎn)向架。

（9）其他。應(yīng)符合國家和鐵路部門關(guān)于鐵路罐車的技術(shù)要求。

3 G60K 型罐車的主要技術(shù)參數(shù)

G60K型鐵路罐車原主要裝運汽油、煤油、柴油等輕油類介質(zhì)。主要技術(shù)參數(shù)如下。

（1）設(shè)計壓力：常壓。

（2）罐體材質(zhì)：碳鋼。

（3）外形尺寸(長 × 寬 × 高)：11 988 mm × 2 912 mm× 4 477 mm。

（4）罐體大小。罐體內(nèi)徑：2 800 mm；罐體長度：10 390 mm；罐體壁厚：上板 8 mm；下板和封頭 10 mm；罐體總?cè)莘e：62 m3；罐體有效容積：60 m3。

（5）罐車自重：20.4 t；標(biāo)記載重：53 t。

（6）呼吸式安全閥 2 個，其開啟壓力為 0.15 MPa，吸入壓力為 1～2 kPa。

（7）使用溫度：-40℃～50℃。

（8）裝卸方式：上裝上卸式。

（9）重車重心高：充裝罐體標(biāo)記容積 95% 的二甲基甲酰胺時，重車重心高為 2 128 mm。

（10）轉(zhuǎn)向架：轉(zhuǎn) K2 型轉(zhuǎn)向架。

（11）制動裝置：風(fēng)制動和手制動。

（12）車鉤緩沖裝置：13A號上作用車鉤和鉤尾框，ST型緩沖器。

（13）底架結(jié)構(gòu)：由中梁、枕梁、側(cè)梁、端梁、罐體鞍座裝配等部件組焊而成。

4 G60K 型罐車裝運二甲基甲酰胺的可行性分析

（1）G60K型鐵路自備罐車為常壓罐車，材質(zhì)為碳鋼，與二甲基甲酰胺相容，符合安全要求。G60K型罐體上板厚度為 8 mm、下板和封頭厚度為 10 mm，能夠滿足盛裝二甲基甲酰胺的強度要求。

（2）G60K罐車頂部設(shè)有呼吸式安全閥 2 個，其開啟壓力為 0.15 MPa，吸入壓力為 1～2 kPa；可以滿足二甲基甲酰胺吸氣和排氣要求。

（3）當(dāng)二甲基甲酰胺密度取 0.945 2 t / m3(20℃)，其最大充裝量 W 的計算如下。G60K型罐車有效容積60 m3，W = 0.945 2 t / m3× 60 m3× 95% = 53.88 t，大于其標(biāo)記載重 53 t。因此，G60K充裝二甲基甲酰胺時，最大充裝量為 53 t，即最大充裝體積 V允許應(yīng)為：V允許= 0.93 V標(biāo)= 56.1 m3。

（4）罐車采用上裝上卸式，符合要求。

（5）重車重心高為 2 128 mm，小于 2 200 mm，符合安全要求。

（6）G60K轉(zhuǎn)向架為轉(zhuǎn) K2 型轉(zhuǎn)向架，符合鐵路提速要求。

5 結(jié)論

根據(jù)二甲基甲酰胺對鐵路罐車的安全要求，通過對 G60K型鐵路罐車裝運二甲基甲酰胺進(jìn)行分析，G60K型罐車運輸二甲基甲酰胺符合安全要求。由于G60K型罐車按《鐵路危險貨物運輸管理規(guī)則》的95%上限充裝量充裝二甲基甲酰胺時，其充裝量大于其標(biāo)記載重，因此 G60K型罐車須按 0.83V標(biāo)≤V允許≤0.93V標(biāo)充裝量進(jìn)行充裝。

企業(yè)使用危險貨物自備罐車運輸二甲基甲酰胺，裝卸設(shè)備應(yīng)具備防爆、防靜電功能，裝卸能力、計量方式、消防設(shè)施、安全作業(yè)防護(hù)應(yīng)符合規(guī)定要求。應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行《鐵路危險貨物運輸管理規(guī)則》“4 個一致”的規(guī)定，嚴(yán)禁使用附件、配件不齊全或功能不良的罐車，加強常壓危險貨物罐車罐體及呼吸閥、蓋墊等安全附件檢查，嚴(yán)把罐車裝運危險貨物的充裝量，危險貨物罐車承運前托運人應(yīng)向車站提供裝車計量單。危險貨物罐車裝卸車后及時關(guān)閉閥門、口蓋，擰上、擰緊螺栓螺帽，車站和專用線、專用鐵路認(rèn)真做好鐵路危險貨物自備罐車運輸交接檢查工作。

[1]中華人民共和國鐵道部. 鐵路危險貨物運輸管理規(guī)則[S]. 北京：中國鐵道出版社，2008.

[2]中華人民共和國鐵道部. 鐵路危險貨物品名表[S]. 北京：中國鐵道出版社，2009.