液氯鋼瓶過量充裝的危險性分析及防范措施

液氯鋼瓶過量充裝的危險性分析及防范措施

氯氣是一種黃綠色的劇毒氣體，有劇烈的刺激性氣味，它能損傷人的器官，吸入肯定濃度的氯氣可致人死亡。液氯是低壓液化氣體，是一種重要的化工原料。由于液氯鋼瓶是一種移動式壓力容器，因此，它在充裝、儲存、運輸及使用中存在爆炸、中毒危急。大量事實已經證明，液氯鋼瓶過量充裝或超過其最高使用溫度（60℃）時，極易發(fā)生裂開或爆炸，一旦事故發(fā)生，會給人員、設備與環(huán)境帶來嚴峻危害。因此，科學分析過量的危害，杜絕液氯鋼瓶過量充裝非常必要。

一、液氯鋼瓶正常充裝后溫度上升時的壓力增量

正常充裝狀況下，液氯鋼瓶內的氯完全處于氣液兩相平衡狀態(tài)，即在鋼瓶內的氯一部分是氣體，一部分是液體。液氯鋼瓶內的壓力始終是液氯的飽合蒸氣壓。當環(huán)境溫度上升時，熱量就會傳到鋼瓶系統(tǒng)內，此時氣、液兩相的體積均向增大的方向變化。但由于鋼瓶的容積增量極其微小，因此，鋼瓶內液氯的飽和和蒸氣壓將增大。又由于液相氯的壓縮系數(shù)很小，而氣相氯的壓縮系數(shù)又增大，因此，隨著環(huán)境溫度的持續(xù)上升，消失的結果是：液相氯的體積不斷膨脹，而氣相氯的體積不斷被壓縮，直至液相氯布滿整個鋼瓶容積，而氣相氯的體積卻被壓縮得趨近于零，這時鋼瓶內液氯的飽和蒸氣壓大大增加。處于這種狀態(tài)的體系，稱之為臨界爆炸狀態(tài)。處于臨界爆炸狀態(tài)的液氯鋼瓶，假如還連續(xù)供熱，液相氯的體積還會進一步增加，但此時液相氯的體積增加受到鋼瓶容積的限制，已無膨脹的自由空間，液氯的飽和蒸氣壓將急劇增高，就會定量地傳給瓶壁，此時的壓力假如超過液氯鋼瓶材質的屈服壓力時，就會使鋼瓶變形，裂開或爆炸。

為了避開由于環(huán)境溫度的上升，液氯鋼瓶內液氯的飽和蒸氣壓急劇增高而使鋼瓶發(fā)生變形、裂開或爆炸事故，在2001年7月1日起實施的《氣瓶平安監(jiān)察規(guī)程》第9條明確規(guī)定：氣瓶的公稱工作壓力，對于盛裝液化氣體的氣瓶，系指溫度60℃時瓶內氣體壓力的上限值?！⒀b有毒和劇毒危Φ囊夯宓鈉浚涔乒ぷ餮沽Φ難∮糜κ實碧岣摺３Ｓ悶迤康墓乒ぷ餮沽υ詒?《常用氣體氣瓶的公稱工作壓力》中查出，液氯鋼瓶的公稱工作壓力為2MPa（表壓）。

按上述規(guī)定要求，液氯鋼瓶在充裝、儲存、運輸及使用中的環(huán)境溫度必需≤60℃。同時在規(guī)程第64條表5《低壓液化氣體的充裝系數(shù)》中又明確規(guī)定了液氯鋼瓶的充裝系數(shù)≤1.25kg/L。這個充裝系數(shù)等于液氯在60℃時飽和液體密謀的95％～98％。依據(jù)計算，當充裝系數(shù)等于1.25kg/L，液氯溫度在68.8℃時，鋼瓶內的氣相空間將為零，此時液氯的飽和蒸氣壓為2MPa（表壓），已達到鋼瓶的公稱工作壓力，這時鋼瓶才會消失危急。由于鋼瓶的最高使用溫度在正常狀況下就是四周環(huán)境溫度，而四周環(huán)境溫度無特別狀況一般是不會超過60℃的。由此可見，只要嚴格按規(guī)定的充裝系數(shù)充裝液氯鋼瓶，確保肯定不過量充裝，液氯鋼瓶是完全可以保證平安的。正常充裝后，鋼瓶內液氯的飽和蒸氣壓與溫度的關系如表1。表1液氯的飽和蒸氣壓與溫度的關系

溫度（℃）-30-20-100102030405060飽和蒸氣壓（表壓MPa）0.130.190.270.380.520.670.861.111.411.76

二、液氯鋼瓶過量充裝后溫度上升時的壓力增量

液氯鋼瓶過量充裝是指往鋼瓶內充裝的液氯超過了為鋼瓶規(guī)定的充裝系數(shù)，并且是指液氯鋼瓶的容積已全部被液相氯布滿。當儲存、運輸及使用時的環(huán)境溫度高于充裝現(xiàn)場溫度時，液相氯的比容相應增大，鋼瓶內氯、液兩相平衡狀態(tài)遭到破壞，瓶內液化氣體的壓力與溫度的關系不再是液氯的飽和蒸氣壓與溫度的關系了。由于液相氯基本上是不行壓縮的，而體積膨脹卻很大，所以，當鋼瓶內的全部空間被液相布滿時，溫度每上升1℃，液相氯比容的增大將導致鋼瓶內壓力上升1～2MPa，溫度上升5～10℃，鋼瓶就會屈服變形，甚至會發(fā)生爆炸。0.5t液氯鋼瓶超裝后的危急溫度如表2。表2

0.5t液氯鋼瓶超裝后的危急溫度

充裝量超裝量液氯膨脹后布滿鋼瓶時的溫度（℃）鋼瓶開頭屈服時的溫度（℃）（kg）（kg）50007879~81510106974~75520206667~68530305