? 氯氣是一種黃綠色的劇毒氣體，有強(qiáng)烈的刺激性氣味，它能損傷人的器官，吸入一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(dòng)式壓力容器，因此，它在充裝、儲存、運(yùn)輸及使用中存在爆炸、中毒危險(xiǎn)。大量事實(shí)已經(jīng)證明，液氯鋼瓶過量充裝或超過其最高使用溫度（60℃）時(shí)，極易發(fā)生破裂或爆炸，一旦事故發(fā)生，會(huì)給人員、設(shè)備與環(huán)境帶來嚴(yán)重危害。因此，科學(xué)分析過量的危害，杜絕液氯鋼瓶過量充裝十分必要。
??? 一、液氯鋼瓶正常充裝后溫度升高時(shí)的壓力增量
??? 正常充裝情況下，液氯鋼瓶內(nèi)的氯完全處于氣液兩相平衡狀態(tài)，即在鋼瓶內(nèi)的氯一部分是氣體，一部分是液體。液氯鋼瓶內(nèi)的壓力始終是液氯的飽合蒸氣壓。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，熱量就會(huì)傳到鋼瓶系統(tǒng)內(nèi)，此時(shí)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(nèi)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)升高，出現(xiàn)的結(jié)果是：液相氯的體積不斷膨脹，而氣相氯的體積不斷被壓縮，直至液相氯充滿整個(gè)鋼瓶容積，而氣相氯的體積卻被壓縮得趨近于零，這時(shí)鋼瓶內(nèi)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，如果還繼續(xù)供熱，液相氯的體積還會(huì)進(jìn)一步增加，但此時(shí)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(huì)定量地傳給瓶壁，此時(shí)的壓力如果超過液氯鋼瓶材質(zhì)的屈服壓力時(shí)，就會(huì)使鋼瓶變形，破裂或爆炸。
??? 為了避免由于環(huán)境溫度的升高，液氯鋼瓶內(nèi)液氯的飽和蒸氣壓急劇增高而使鋼瓶發(fā)生變形、破裂或爆炸事故，在2001年7月1日起實(shí)施的《氣瓶安全監(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(shí)瓶內(nèi)氣體壓力的上限值。……盛裝有毒和劇毒危Φ囊夯宓鈉?，其公称工作压力惦y∮糜κ實(shí)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(yùn)輸及使用中的環(huán)境溫度必須≤60℃。同時(shí)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(gè)充裝系數(shù)等于液氯在60℃時(shí)飽和液體密謀的95％～98％。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)充裝系數(shù)等于1.25kg/L，液氯溫度在68.8℃時(shí)，鋼瓶內(nèi)的氣相空間將為零，此時(shí)液氯的飽和蒸氣壓為2MPa（表壓），已達(dá)到鋼瓶的公稱工作壓力，這時(shí)鋼瓶才會(huì)出現(xiàn)危險(xiǎn)。由于鋼瓶的最高使用溫度在正常情況下就是周圍環(huán)境溫度，而周圍環(huán)境溫度無特殊情況一般是不會(huì)超過60℃的。由此可見，只要嚴(yán)格按規(guī)定的充裝系數(shù)充裝液氯鋼瓶，確保絕對不過量充裝，液氯鋼瓶是完全可以保證安全的。正常充裝后，鋼瓶內(nèi)液氯的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系如表1。
表1 液氯的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系
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溫度（℃） | -30 | -20 | -10 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 |
飽和蒸氣壓（表壓MPa） | 0.13 | 0.19 | 0.27 | 0.38 | 0.52 | 0.67 | 0.86 | 1.11 | 1.41 | 1.76 |
??? 二、液氯鋼瓶過量充裝后溫度升高時(shí)的壓力增量
??? 液氯鋼瓶過量充裝是指往鋼瓶內(nèi)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充滿。當(dāng)儲存、運(yùn)輸及使用時(shí)的環(huán)境溫度高于充裝現(xiàn)場溫度時(shí)，液相氯的比容相應(yīng)增大，鋼瓶內(nèi)氯、液兩相平衡狀態(tài)遭到破壞，瓶內(nèi)液化氣體的壓力與溫度的關(guān)系不再是液氯的飽和蒸氣壓與溫度的關(guān)系了。由于液相氯基本上是不可壓縮的，而體積膨脹卻很大，所以，當(dāng)鋼瓶內(nèi)的全部空間被液相充滿時(shí)，溫度每升高1℃，液相氯比容的增大將導(dǎo)致鋼瓶內(nèi)壓力升高1～2MPa，溫度升高5～10℃，鋼瓶就會(huì)屈服變形，甚至?xí)l(fā)生爆炸。0. 5 t液氯鋼瓶超裝后的危險(xiǎn)溫度如表2。
表2? ?0. 5 t液氯鋼瓶超裝后的危險(xiǎn)溫度
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充裝量 | 超裝量 | 液氯膨脹后充滿鋼瓶時(shí)的溫度 （℃） | 鋼瓶開始屈服時(shí)的溫度 （℃） |
（kg） | （kg） | ||
500 | 0 | 78 | 79~81 |
510 | 10 | 69 | 74~75 |
520 | 20 | 66 | 67~68 |
530 | 30 | 59 | 60~61 |
540 | 40 | 51 | 53~55 |
550 | 50 | 45 | 46~49 |
560 | 60 | 37 | 40~41 |
570 | 70 | 31 | 32~34 |
580 | 80 | 24 | 25~26 |
590 | 90 | 15 | 16~19 |
600 | 100 | 8 | 8~10 |
