液氯钢瓶过量充装的危险性分析及防范措施

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1、液氯钢瓶过量充装的危险性分析及防范措施氯气是一种黄绿色的剧毒气体，有强烈的刺激性气味，它能损伤人的器官，吸入一定浓度的氯气可致人死亡。液氯是低压液化气体，是一种重要的化工原料。由于液氯钢瓶是一种移动式压力容器，因此，它在充装、储存、运输及使用中存在爆炸、中毒危险。大量事实已经证明，液氯钢瓶过量充装或超过其最高使用温度（60℃）时，极易发生破裂或爆炸，一旦事故发生，会给人员、设备与环境带来严重危害。因此，科学分析过量的危害，杜绝液氯钢瓶过量充装十分必要。一、液氯钢瓶正常充装后温度升高时的压力增量正常充装情况下，液氯钢瓶内的氯完全处于气液两相平衡状态，即在钢瓶内的氯一部分是气体，一部分是

2、液体。液氯钢瓶内的压力始终是液氯的饱合蒸气压。当环境温度升高时，热量就会传到钢瓶系统内，此时气、液两相的体积均向增大的方向变化。但由于钢瓶的容积增量极其微小，因此，钢瓶内液氯的饱和和蒸气压将增大。又由于液相氯的压缩系数很小，而气相氯的压缩系数又增大，因此，随着环境温度的持续升高，出现的结果是：液相氯的体积不断膨胀，而气相氯的体积不断被压缩，直至液相氯充满整个钢瓶容积，而气相氯的体积却被压缩得趋近于零，这时钢瓶内液氯的饱和蒸气压大大增加。处于这种状态的体系，称之为临界爆炸状态。处于临界爆炸状态的液氯钢瓶，如果还继续供热，液相氯的体积还会进一步增加，但此时液相氯的体积增加受到钢瓶容积的限

3、制，已无膨胀的自由空间，液氯的饱和蒸气压将急剧增高，就会定量地传给瓶壁，此时的压力如果超过液氯钢瓶材质的屈服压力时，就会使钢瓶变形，破裂或爆炸。为了避免由于环境温度的升高，液氯钢瓶内液氯的饱和蒸气压急剧增高而使钢瓶发生变形、破裂或爆炸事故，在2001年7月1日起实施的《气瓶安全监察规程》第9条明确规定：气瓶的公称工作压力，对于盛装液化气体的气瓶，系指温度60℃时瓶内气体压力的上限值。……盛装有毒和剧毒危Φ囊夯宓钠浚涔乒ぷ餮沽Φ难∮糜κ实碧岣摺３Ｓ闷迤康墓乒ぷ餮沽υ诒《常用气体气瓶的公称工作压力》中查出，液氯钢瓶的公称工作压力为2MPa（表压）。按上述规定要求，液氯钢瓶

4、在充装、储存、运输及使用中的环境温度必须≤60℃。同时在规程第64条表5《低压液化气体的充装系数》中又明确规定了液氯钢瓶的充装系数≤1.25kg/L。这个充装系数等于液氯在60℃时饱和液体密谋的95％～98％。根据计算，当充装系数等于1.25kg/L，液氯温度在68.8℃时，钢瓶内的气相空间将为零，此时液氯的饱和蒸气压为2MPa（表压），已达到钢瓶的公称工作压力，这时钢瓶才会出现危险。由于钢瓶的最高使用温度在正常情况下就是周围环境温度，而周围环境温度无特殊情况一般是不会超过60℃的。由此可见，只要严格按规定的充装系数充装液氯钢瓶，确保绝对不过量充装，液氯钢瓶是完全可以保证安全的。正常

5、充装后，钢瓶内液氯的饱和蒸气压与温度的关系如表1。表1液氯的饱和蒸气压与温度的关系温度（℃）-30-20-100102030405060饱和蒸气压（表压MPa）0.130.190.270.380.520.670.861.111.411.76二、液氯钢瓶过量充装后温度升高时的压力增量液氯钢瓶过量充装是指往钢瓶内充装的液氯超过了为钢瓶规定的充装系数，并且是指液氯钢瓶的容积已全部被液相氯充满。当储存、运输及使用时的环境温度高于充装现场温度时，液相氯的比容相应增大，钢瓶内氯、液两相平衡状态遭到破坏，瓶内液化气体的压力与温度的关系不再是液氯的饱和蒸气压与温度的关系了。由于液相氯基本上是不可压缩

6、的，而体积膨胀却很大，所以，当钢瓶内的全部空间被液相充满时，温度每升高1℃，液相氯比容的增大将导致钢瓶内压力升高1～2MPa，温度升高5～10℃，钢瓶就会屈服变形，甚至会发生爆炸。0.5t液氯钢瓶超装后的危险温度如表2。表20.5t液氯钢瓶超装后的危险温度充装量超装量液氯膨胀后充满钢瓶时的温度（℃）钢瓶开始屈服时的温度（℃）（kg）（kg）50007879~81510106974~75520206667~68530305960~61540405153~55550504546~49560603740~41570703132~34580802425~26590901516~1960010

7、088~10为了进一步说明液氯钢瓶过量充装的危险性，现根据液氯钢瓶的有关特性数据，利用液化气体钢瓶温度升高后产生压力增量的经验公式计算液氯钢瓶充满液氯后，环境温度从20℃升高到3℃0时钢瓶内的压力增量△P是：△P=[(β-3β0)/(α+F0)]△t式中：△P——气瓶的压力增量，MPa；β——液化气体在t1至t2温度下的平均体积膨胀系数，（℃）-1；β0——瓶体材料的线膨胀系数，（℃）-1；一般取1.2×105α——饱和液体在t1至t2温度下的平均体积压缩