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瓶装气体的分类
双击自动滚屏 发布者:zq1229 发布时间:2011-1-27 7:56:12 阅读:6508次 【字体:
 
瓶装气体的分类
  气体的分类有多种形式,按用途分、按化学性质分等。而本节所说的分类并不是这个范畴。本节所述的气体分类确切地说应该是气体装瓶的分类。就是说,气瓶已经被分为永久气体气瓶、高压液化气体气瓶、低压液化气体气瓶和溶解气体气瓶等几类。当然气瓶的这种分类是由气体装瓶后的性质和状态所决定的。但所有需要瓶装的气体应该装入哪一类气瓶,类别怎样划分。这一问题对于气瓶的设计、制造、使用、管理有着重要的意义。
  我国关于气瓶的法规共发布过一个“规定”、三个“规程”。在1961年由劳动部、公安部、化工部联合发布的《气瓶安全管理暂行规定》(简称《e1规定》)没有对瓶装气体提山分类的要求。在1965年由劳动部发布的《气瓶安全监察规》(简称《65规程》)提出厂压缩气体和液体气体的概念,但没有明确的定义。在1979年发布的《气瓶安全监察规程》(简称《79规程》)中对压缩气体和液化气体给出了定义,并将液化气体又分成了高压液化气体和低压液化气体。在1989年发布的《气瓶安全监察规程》(简称《89规程》)将压缩气体改称永久气体,而将压缩气体做为瓶装气体的总称。即; 
  这样一种分类的目的是为尽量与国际上的分类方式相一致,即将气体分成三类:永久气体、液体气体和溶解气体;四大组:永久气体、高压液化气体、低压液化气体和溶解气体,但这与我们的习惯有些差异。按习惯的理解,压缩只是一种体积的变化,不应有物理性质的改变。将压缩气体做为瓶装气体的总称,使其包括已有物理性质改变的液化气体和溶解气体,在概念上有些勉强。而水久气体是人们在深冷技术和设备不完善时,认为某些气体是不可液化而产生的一个错误概念。但实际上没有一种气体是不可液化的,因此讲也就没有一种气体是永久气体了,所以,不可对其定义从字面上加以解释。我们可按《89规程》的讲析中的观点来理解它:“将79规程中的压缩气体改为永久气体的原因之一还是因为称为永久气体更为符合气瓶内气体实际情况。在气瓶使用温度范围,这类气体在充装、储存、运输、使用的过程中,不发生气液相变,总是呈现气态。相对液化气体,对这类气体称为永久气体更突出其主要特征。实际上对瓶装气体的分类,就是从气瓶设计、使用的安全和经济角度考虑的。将所有瓶装气体分为在正常的环境温度范围内可发生相变和不能发生相变的两种(不包括溶解气体)。因为在等容的情况下发生相变,其压力将产生突变。这种气体的气瓶公称工作压力将考虑发生相变时可能产生的最高压力,这就是高压液化气体。而永久气体和低压液化气体在正常环境温度范围内不发生相变,其公称工作压力就可按最高温度时气体的压缩程度和饱和蒸气压来确定了。这就是说,瓶装气体是按其装瓶后的状态和是否发生相变来分类的。正常的环境温度范围确定后,气体的临界温度将是确定其装瓶后的状态和是否能发生相变的依据了。所以,气体分类的依据也就是气体的临界温度。这与国际上的分类方法也是相一致的。由于普通气瓶是一无绝热层的移动式压力容器,其瓶内气体温度无疑是受外界温度影响的。外界温度应是气瓶在充装、储存、运输、使用时正常环境可能达到的最高和最低温度。所谓正常环境就是指在没有人为的加温或火灾等的自然环境,而温度则应考虑我国的地理位置和气候条件。《89规程》规定的气瓶的正常环境温度为-40-60℃。这一温度并不是气温的最低和最高值。因为受阳光直射的物体表面温度耍比气温高很多,而气瓶的体积通常艾比控小。所以受阳光直射的气瓶内的温度可能会高于气温。因此,气瓶的正常环境温度是根据气温和气瓶的日光曝晒试验等因素确定的气瓶使用的温度范围。但这个上、下限的值是为不同的目的设定的。上限值是确定气瓶内气体可达到的最高工作压力的参照点,以选择气瓶的公称工作压力。而下限值是考虑气瓶可能工作的最低环境温度对气瓶材料性能的影响,以选择制造气瓶的材质。
  确定了气瓶使用的温度范围,也就确定下考虑气体装瓶后的状态和是否发生相变的温度极限条件,即气体分类的温度极限条件。按永久气体的定义,气体装瓶后在气瓶的使用温度范围内不发生气液相变,总是呈现气体炔态。;立就要隶永久气体的临翼温度必须低手这个使用温度范围的下限,即-40℃。而临界温度高于-40℃的气体,由于在这个温度范围有发生液化的可能,就应被划为液化气体了。这样液化气体的范围就太大了。可否将永久气体和液化气体划分的这一标准提高呢?因为-40℃这一指标主要是为气瓶选材考虑的,气瓶很少能使用在这一条件下的。另外在这个使用范围内的气体即使定为液化气体,也属高压液化气体,当其在高于临界温度时充装、使用与永久气体并无区别。而且将一些临界温度较低的气体划为永久气体不会对使用安全产生影响。永久气体和高压液化气体的划分本身要求也并不严格。而且在目前可瓶装的气体中并没有临界温度在-
40℃~-10℃范围内的气体。因此,大多数国家都将临界温度te=-10℃做为永久气体和液化气体的分界。我国也是以这一温度做为永久气体和液化气体的分界的。但这就与《89规程》讲析中对永久气体的定义有些不一致了。
  永久气体与液化气体的分界已经确定,而高压和低压液化气体又是怎样划分的。按前述,高压液化气体应是在正常环境温度范围内可能发生相变的气体,即临界温度小于60℃的气体。实际上这一分界确定为70℃。这是因为:要保证低压液化气体气瓶在正常的环境温度下不发生相变,气瓶所盛气体的临界温度不能等于更不能低于这个温度范围的上限(60℃)。只有这样,在正常的充装量时,气瓶内有足够可容液体本身“自由”膨胀的空间,才能使气瓶内的压力始终由液化气体的饱和蒸气压控制,不会剧烈增高。所以,此类气瓶的公称工作压力是依据60℃时液化气体的饱和蒸气压而定的。而最大充液量是以60℃时气瓶内的液化气体,由于温度升高引起的体积膨胀,还不能使瓶内的液化气体达到“满液”,即瓶内必须留有一定的气相空间(或称剩余空间、安全空间)为依据的。这就要求气瓶内达到“满液”(即气相空间为零)时与之相应的液化气体的临界温度超过65℃。经过气瓶的日晒试验和分析认为将低压液化气体和高压液化气体的分界值定为70℃较为恰当。这样对于瓶装气体的分界就被确定了。即: 
  瓶装气体的分类原则如上所述,但并非所有的符合这一原则的气体都能实现瓶装。这除了有无必要外,还须按气体的特性以及实行瓶装时是否具备相应的技术手段等因素来决定。如二元共沸制冷剂F-500等完全符合瓶装气体的分类原则,但它们是用二种不同的制冷剂按一定的质量比混合而成,它们可在系统(或装置)内按配比混合,不一定要事前配好装瓶待用。所以没有必要做为一类瓶装气体。而四氟乙烯(CF2=CF:)也是完全符合瓶装气体的分类原则的—种液化气体,可四氟乙烯是一种极易聚合的气体,特别是当含有少量的酸性物质时更易自聚,且引发自聚的较佳温度恰在气瓶使用的正常环境温度范围内。因此,在储运和使用过程中均需采取一系列相应的低温措施,否则无法保证安全。在某研究所曾发生过一只实验用的充装四氟乙烯的小气瓶,从低温掖中取出置于室内不到两小时发生了猛烈的爆炸,当场炸死一人。因此,这一类气体在没有相应的措施时,是不能实施瓶装的。而另一类气体虽有瓶装要求,也有装瓶的可能,但却有一定危险性的,一些国家是采取减少充装量并提高气瓶水压试验压力和限制储存期限的做法。我国由于使用量、管理手段等因素没有将此类气体列入瓶装气体种类之中,如氰化氢(HCN)等。而对一些化学性质较为稳定,装瓶后不易发生聚合、分解等反应,仅是有较高的毒性的气体列入瓶装气体,但在《89规程》中提出在选用公称工作压力时应适当提高的要求。对于溶解气体,目前只有溶解乙炔。由于乙炔加压后,其热力学性质很不稳定,极易发生聚合和分解反应。如果象永久气体和液化气体那样装瓶的话,只要稍给能量(如碰撞或震动)就可能会发生爆炸。因此,必须采用气态乙炔加压溶解于溶剂,并使其均匀分散在多孔物质之中,类似液化的贮运方法,从而达到安全充装、贮运和使用的目的。基于溶解乙炔的这些特殊性,所以,在气体分类中单划作一类。
  在这三类,四大组中又依据气体的化学性质和危害程度分为三种类型:a、不燃和不燃有毒;b、可燃和可燃有毒;c、化学性质不稳定的易燃气体。但在永久气体中没有化学性质不稳定的易燃气体这一种,而溶解气体中没有不燃和不燃有毒及可燃和可燃有毒两种。因此,这四个人组共有九个小组,即:
  第—组 永久气体 
  a小组 不燃和不燃有毒气体
  b小组 可燃和可燃有毒气体
  第二组 高压液化气体  
  a小组 不然和不燃有毒气体
  b小组 可燃和可燃有毒气体
  c小组 化学性质下稳定的励燃气件
  第三组 低压液化气体  
  a小组 不燃和不燃有毒气体 
  b小组 可燃和可燃有毒气体
  c小组 化学性质不稳定的易燃气体
  第四组 溶解气体 
  a小组 化学性质不稳定的易燃气体
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