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液氯钢瓶液相导出时气瓶剩余残气量的探讨【关键词】：液氯钢瓶；液相；残气量【摘要】： 分析了液氯钢瓶液氯不同导出方式及其特点，液相导出时正常情况下残气量，非正常情况下，瓶内氯气残余量大的原因及解决方法。 液氯钢瓶是充装液氯的移动式压力容器。液氯钢瓶使用过程中，瓶内的液氯有两种导出方式：一种是液相导出（即从钢瓶的液相阀直接导出液态氯气），瓶内的液氯受气相压力压出后进入汽化器汽化成气态氯气，进入后续使用装置使用；一种是气相导出（即将接管接在钢瓶的气相阀上），瓶内气相压力将气态氯气压出，进入后续装置中使用，在使用的全过程中，液氯在钢瓶内进行汽化。根据氯气安全规程GB119842008的6.1.4款“1000kg的气瓶应保留5kg以上的余氯”的要求，过量使用会带来安全隐患，而残存过多会造成使用者生产成本的增大，因此应采用安全合理的使用方式。 一、液氯钢瓶使用不同导出方式的特点液相导出的优点是：导出的速度快，且一般情况下无需对气瓶进行加热，适合于用氯气量较大的场合。而气相导出时，因液氯必须在钢瓶内进行汽化，当环境温度较低时就必须给钢瓶的外壁喷淋40以下的温水，或将钢瓶浸入40以下的温水中，对钢瓶进行加热以提供瓶内液氯汽化的潜热。气相导出的速度慢且流量、压力不稳定，一般适合于氯气用量较小的场合。液相导出虽然有很大优点，但是在使用过程中，如果钢瓶的摆放位置不正确或钢瓶的内管存在一定缺陷，当钢瓶的液氯液位低于液相导管出口或液相导管的穿孔处，瓶内液氯将无法导出，这时钢瓶内就会残余较多的氯气无法使用。二、液相导出时瓶内残余量的计算液相导出时，因为钢瓶在使用的过程中没有气相导出，钢瓶内的压力始终为外壁温度下液氯的饱和蒸汽压。在最理想的状态下，钢瓶内液相全部导出，残余量全部是气相重量。液氯在不同温度下，饱和蒸汽压是不同的，如附表1所示。在不同温度下以液相导出法使用液氯钢瓶，瓶内的残余量是不相同的。表1： 液氯不同温度下的饱和蒸汽压温度( )-20-10-50510152025303540液氯饱和蒸汽压(bar)(表压)1.812.63.083.644.254.965.696.577.498.69.8111.14以下将瓶内的氯气近似为理想气体，根据理想气体克拉伯龙方程：对钢瓶内的剩余量进行测算。pV=nRT （克拉伯龙方程）p为气体压强，单位Pa。V为气体体积，单位m3。n为气体的物质的量，单位mol，T为体系热力学温度，单位KR为比例系数，数值不同状况下有所不同，单位是J/（molK） 在摩尔表示的状态方程中，R为比例常数，对任意理想气体而言，R是一定的，约为8.314410.00026J/(molK）。 假设液氯使用完后，瓶内的温度为20，钢瓶的内部容积为830L，钢瓶内的压力为6.57bar(表压),计算瓶内残余氯气量为表2 不同温度下钢瓶内残余量的计算结果温度( )-20-10-50510152025303540液氯饱和蒸汽压(bar )(表压)1.812.63.083.644.254.965.696.577.498.69.8111.14绝压（bar）2.813.64.084.645.255.966.697.578.499.610.8112.14物质的量110.81136.57151.90169.58188.43210.13231.78257.79284.28316.14350.21387.02残留氯气的质量7.879.7010.7812.0413.3814.9216.4618.3020.1822.4524.8727.48从以上计算结果可知，液氯钢瓶以液相导出的方式使用，当钢瓶使用完后，在理想的使用状态下，即钢瓶内管完好、钢瓶摆放位置正确，根据瓶内环境的温度，钢瓶可能存在1020Kg的残余气体无法使用。三、液氯钢瓶液相导出时，瓶内氯气残余量大的原因及解决方法。首先，因钢瓶内导管的缺陷，造成液相导出时残余量大。从液氯钢瓶的结构图（图1）我们可知，液氯钢瓶使用中，气相或液相导出是通过内部导管实现的，如果钢瓶内液相导管有穿孔的现象，当钢瓶的液位低于导管穿孔处，将会造成液相导出困难。从而造成瓶内大量 图1：液氯钢瓶结构图的液氯无法使用。这种故障是由钢瓶本身的缺陷造成的，其特征是，残余量大，且现象可以反复出现。即如果钢瓶液相导管有问题，在使用此钢瓶同一液相导管导出时都会出现残余量大的现象。 再者，如果钢瓶的内管没有问题，在使用过程中，因为钢瓶的位置摆放不正确，也会造成钢瓶使用完后有较大的残余量。由钢瓶摆放截面示意图可以发现，,如果两只阀门的连线不垂直于地面(见放置示意圈)，当瓶内液氯液位低于导管入口时，会有相应液位的残留液无法导出。所以在液氯钢瓶液相导出的使用过程中，要保证钢瓶中的液氯全部导出，就要保证甁阀的中心连线垂直于地面。同时将钢瓶尾端微微翘起，也是一个很好的方法。图2：钢瓶摆放截面示意图气相管液相管残余液位在液氯钢瓶液相导出时，瓶内的液氯能否完全导出受钢瓶内的内管缺陷、使用中的操作方法等诸多因素的限制。为了使液氯钢瓶内的液氯得到充分利用，降低残余量。可以在使用工艺上做一个小小的变动，增加一个气相导出的流程，如图3 所示，当钢甁内部余氯量较大又无法导出时，将钢瓶的瓶阀跟氯气缓冲罐直接连通，当钢瓶瓶内压力大于缓冲罐压力时，钢瓶内的氯气就会排入缓冲罐。随着瓶内压力的减小，里面残余的液氯蒸发，从而达到减小瓶内氯气残余量的目的。图3： 液氯汽化工艺简图1、 液氯钢瓶（液相）：2、排管式汽化器：3、氯气缓冲罐：4、温度计：5压力表：6 安全阀：7液氯钢瓶（气相）在钢瓶气相导出时应遵照氯气安全规程（GB11984-2008）6.1.4的要求，保证瓶内应保留5Kg以上的余氯。依据理想气体克拉伯龙方程在使用温度为20，瓶内保留5Kg余氯的情况下可以测算瓶内的压力应该不低于0.21MPapV=nRT同理我们也可以算出在不同环境温度下，保证有5Kg余氯的条件，瓶内压力的要求值，其计算结果如下表温度( )-20-10-50510152025303540瓶内压力要求(MPa)绝压0.180.190.190.190.200.200.200.210.210.210.220.22所以在使用气相导出残氯的过程中，要严格控制瓶内压力及钢瓶的重量。使得钢瓶使用完后，瓶内保留5Kg以上的余氯，同时瓶内压力的控制还受一个最关键的安全因素的限制，那就是缓冲罐的压力必须小于瓶内压力并且留有一定的安全余量。这样就能够保证缓冲罐的物流不能倒灌入钢瓶内。（物