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含乙醇汽车燃料——德国加油站的安全概念

E. Brandes · D.-H. Frobese

摘要 由于可再生能源的推广，对乙醇/汽车燃料的需求不断增加，其中的乙醇由生物质产生.。由于这些易燃液体是易燃液体，所以他们的运输、使用和储存以及加油站的使用都需要防爆概念。安全特性是这些概念的基础。另一方面，由于乙醇和汽车汽油的数据差别很大，所以必须确定乙醇/汽油汽油混合物的相关数据，现有的防爆概念可能会受到限制或修改。

因此，已经研究了必要的安全特性 - 闪点，沸点，自燃温度，最大实验安全间隙，上限爆炸点与乙醇和汽车燃料的混合比之间的相关性。 根据这一调查的结果，制定了现有安全概念仍然有效的浓度限制。 对于乙醇含量超过此限制的混合物，可得出适用的安全措施和有关防爆设备的要求。 对乙醇/汽油混合物提供纯汽油或纯汽油的加油站安全概念所必需的变化进行了说明。

1引言

欧盟将使用可再生能源来实现“京都议定书”（框架）规定的一部分目标：到2020年将二氧化碳排放量减少20％。

这些可再生能源之一是由生物质（小麦，玉米，糖，甘蔗等）生产的所谓生物乙醇。 生物乙醇尤其用作乙醇/汽油汽油混合物中的一种成分，以减少汽油量。

目前，在德国的讨论中，必须将生物燃料加入汽车燃料：

第一步：能源年均平均5.25％（相当于在汽油中添加乙醇的情况下约为9％），
第二步：能源年平均6.25％（相当于在汽油中添加乙醇的情况下约为10.5vol％）。

此外，乙醇/汽油混合物的乙醇含量高达90体积％（如德国）甚至100％（如瑞典）已经投入使用。

过去加油站有关防爆和防止水污染的规定，仅仅依靠汽车汽油的性质。 这些安全概念所依据的属性（安全特征）是：

bull;初沸点（BP）
bull;Flashpoint（Fp）
bull;自动点火温度（AIT）
bull;最大实验安全距离（MESG）
bull;上爆点（UEP）
bull;水溶性
bull;蒸气压（p）

2汽车汽油和乙醇的安全特征数据

虽然乙醇（生物乙醇）也是易燃液体，但乙醇和汽车汽油的安全性却有明显的差异。

表1比较了纯汽油和乙醇的各自性质和安全性。

表1汽车汽油和乙醇的相关性质和安全特征数据

因此，关于加油站的经营情况，只有满足汽油汽油的要求，纯乙醇（以及一些乙醇/汽油混合汽油）的风险不包括在内。

3汽油站提供纯汽油的安全概念

以下有关欧洲加油站（涉及标签，分配器，蒸气回收系统和储存量）以及德国的地下储罐运行规定。

3.1分类和标签

根据指令67/548 / EEC [4]，汽车汽油（其易燃性能）由于其初始沸点（lt;35℃）及其闪点（R = lt;-20◦C）和相应的接收器（地下储罐）必须进行相应的标签。 由于汽车汽油的健康和环境特性，所以必须给出相应的标签。

3.2蒸气回收系统

汽油回收系统第一阶段是必需的，因为汽油符合指令94/63 / EC [5]中的定义：“汽油”指具有或不含添加剂的任何石油衍生物，其Reid蒸汽压为27.6千帕或更高， 旨在用作机动车辆的燃料，液化石油气（LPG）除外。
根据EN 228 [1]，蒸气压必须在45-90 kPa之间。

在德国，蒸汽回收系统第二阶段也是主流的。

3.3分配器和蒸气回收系统

根据EN 13617-3，由于汽车汽油的MESG和AIT，设备（包括回火系统的分配器，包括火焰捕集器，回收系统的泵）必须经过防爆保护，并且必须符合IIA和II类温度等级 （表格1）。

3.4地下储罐（仅适用于德国）

根据德国TRBF 40规定，第5.2条第2款规定，如果罐体符合本条（爆炸压力冲击阻力）规定的施工要求，则不需要防火器保护储罐。 蒸气/空气混合物通常太丰富，因为汽油的每爆炸点低于-4℃的极限值（一年中地下储罐中不会有较低的温度）。
溢流防止装置和液位指示器必须符合IIA类和Tempera级T3级。

3.5液体分离器

根据德国TRWS 781 [7]规定，必须在加油站安装锂离子分离器，以将轻液体（如汽油）从水中分离出来。这些液体分离器必须满足EN 858-2 [8]的要求。 这些液体分离器内的所有设备必须按照94/9 / EC指令[9]的防爆等级1G。

3.6道路油罐车

运输汽油的公路油罐必须符合“危险货物内陆运输条例”（ADR / RID / ADN）2008/68 / EC [10]规定的要求，并应为L型车辆（LGBF，特种油箱 提供TU9）。
根据“危险品内陆运输条例”（ADR / RID / ADN）2008/68 / EC规定，油轮必须标有UN 1203。

3.7存储数量

如果存储量超过一定限度，则必须满足96/82 / EC [11]（SEVESO II）指令的要求。

4德国提供乙醇/汽油汽油混合物加油站的安全概念

这个概念是基于对乙醇/汽车汽油混合物组成的影响对安全特征数据的系统调查。
如果混合物含有少于10％的乙醇，那么提供乙醇/汽油汽油混合物的加油站的爆炸安全概念也可能保持不变。
对于提供乙醇混合物的加油站，德国的爆炸安全概念进行了修改。 这个概念考虑到安全问题。 该安全裕度考虑了相应的测量不确定性和混合比的可能变化。
对于德国，防爆要求各自在LASI出版物LV 47 [12]中有所规定。 此外，加油站必须满足TRWS 781-3 [13]的要求。

4.1分类和标签

根据指令67/548 / EEC [4]，含有不超过85体积％乙醇的乙醇/汽车汽油混合物 - 由于它们的主要功能 - 具有易燃性 - 被归类为R12（极易燃） 沸点（lt;35°C）和闪点（lt;-20°C），相应的容器（地下储罐）必须相应标记。 由于其初始沸点（gt; 35℃）和闪点（lt;12℃），大于85体积％乙醇的混合物必须分类为容器，因此必须将容器标记为R11（高度易燃）。 由于健康和环境特性，还必须给出重新标注。

4.2蒸汽回收系统

因为这些混合物也符合指令94/63 EC [5]（见上文）中给出的定义，所以在液相中含有少于89体积％乙醇的混合物需要蒸气回收系统。
所有低于89体积％乙醇的乙醇/ ROZ 95混合物的蒸气压都高于27.6千帕（37.8℃）。

4.3分配器和蒸汽回收系统

爆炸保护设备（分配器，回收系统的泵）和保护系统（火焰调节器）必须符合IIA和II类温度等级，适用于不超过90体积％乙醇的混合物。 对于更高量的乙醇，防爆设备必须符合爆炸组IIB和温度等级T3，并且阻火器必须符合爆炸组IIB1 [3]，因为最大实验安全间隙小于0.9mm（见表5）。

4.4地下储罐

没有阻火器的水箱运行情况3.4中给出的条件仅适用于含有少于60体积％乙醇的混合物，因为各自的上限爆炸点低于-4℃的极限值（见德国规则TRbF 40， 第5.2条，子条款2）。 对于较高量的乙醇，油箱必须配备阻火器。 这些必须与IIA组爆炸组合使用，其量为60体积％和90体积％之间的乙醇含量，而乙醇含量高于90体积％的IIB1。 如果含有汽油和含乙醇/汽车燃料的地下储罐具有联合通风，也需要使用阻火器。

溢出物防止装置和液位指示器必须符合IIA和Tempera Ture Class T3的乙醇含量在60vol％至90vol％之间，乙醇含量高于90vol％时为IIB和T3。

4.5液体分离器

乙醇与水完全溶解，不能在液体分离器中分离。 因此，用于乙醇/汽车燃料的加油站必须满足TRWS 781-3 [13]的要求，以减少由泄漏造成的乙醇排放量。 本技术规则的主要内容如下：

bull;在分配器和喷嘴之间安装剪切阀[14]
bull;使用湿软管填充地下储罐。 因此，这种油罐车需要额外的技术设备（见下文）。

4.6道路油罐车

到2009年1月1日，UN编号将为UN 3475.这意味着L型车辆（LGBF），包括可能使用专门的坦克规定TU9。
根据TRWS 781-3 [13]的要求，必须在油罐车和加油站的地下油箱上安装特殊的灌装系统（干式联轴器湿软管）。 在这种情况下，加油站只需要正常的保留量。

4.7存储数量

如果存储的数量超过特定限制，则必须满足96/82 / EC [11]（SEVESO II）指令的要求。 然而，目前还不清楚乙醇/汽油动力汽油混合物是否与汽油类似。

5乙醇/汽油汽油混合物的安全特性

为澄清什么是重要的安全特性取决于乙醇/汽车汽油混合物的组成进行了调查。
通过混合各自量的体积（测量不确定度：0.1vol％绝对值）制备示例性的乙醇/汽油汽油混合物。
用于此目的的汽油汽油是无铅汽油超级品牌（Eurosuper ROZ 95），可商用，具有夏季品质
- Reid蒸气压在580和595 mbar之间（EN 228 [1]：气候区A）和 - 对于冬季质量 - 870至900 mbar（EN 228 [1]：气候带E）。
表达“ExxROZyy”（例如E50 ROZ 95夏季）中的第一个数字“xx”表示产品中乙醇的体积量，第二个数字“yy”表示汽车汽油质量。
大部分调查是用ROZ 95夏季质量汽油进行的，因为乙醇量对安全特征数据的影响更为重要。 ROZ 95夏季质量汽油的蒸汽压较低，因此各混合物汽相中的乙醇含量较高。

5.1闪点

根据EN ISO 3679 [15]测定ROZ 95（夏季）/乙醇混合物的闪点。 乙醇体积量达95％以上，低于-10℃。如乙醇体积量超过98％，则为0〜12℃（见表2）。
由于ROZ 95（冬季）的蒸气压较高，导致较低的闪点，这些结果的后果也适用于ROZ 95（冬季）/乙醇混合物。

5.2上部爆炸点

通常，混合物的爆炸点表现出液相与气相比的依赖性。上部爆炸点随填充率的增加而增加。 因此，UEP被确定为填充量为20％，10％，3％和1％（表3和4以及图1和图2）。 根据prEN 15794 [17]确定。 其测量不确定度估计为2 K.
从表3和4以及从图3和4可以看出， 1和2，UEP对ROZ 95的质量和填充量分别非常敏感。

5.3自燃温度

自燃温度根据DIN 51794 [16]（等同于IEC 60079-4 [18]）确定。 根据如此确定的值，温度等级根据EN 60079-0 [19]（表5）得出。 根据标准，该方法的重现性为20 K.

图1 UEP对乙醇ROZ 95混合物的填充量的依赖性

5.4最大实验安全差距

对于混合物E50 ROZ 95夏季，E

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