气瓶安全技术(培训教材)

气体充装安全技术陕西省特种设备协会1目录第一章气体基础知识（1）第一节物质的基本状态（1）第二节气体的概念（2）第二章瓶装气体（5）第一节常用术语（5）第二节瓶装气体分类（5）第三节瓶装气体的危险特性（8）第三章气瓶基础知识（10）第一节气瓶的分类（10）第二节气瓶的结构型式（10）第三节气瓶的主要技术参数（12）第四节气瓶附件及其作用（13）第五节气瓶颜色标志和钢印标志（19）第四章永久气体的充装（20）第一节相关术语（20）第二节永久气体的分类及特性（20）第三节永久气体充装的温升压力及充装压力（31）第四节永久气体气瓶充装的工艺流程（34）第五节永久气体充装前的检查与处理（35）第六节永久气体充装操作要点及注意事项（37）第五章液化气体的充装（40）第一节相关术语（40）第二节液化气体的分类及特性（40）第三节液化气体的充装系数（52）第四节液化气体充装的工艺流程（57）第五节液化气体充装前的检查与处理（58）第六节液化气体充装操作要点和注意事项（58）2第六章液化石油气体的充装（60）第一节液化石油气概述（60）第二节液化石油气充装站主要设备（64）第三节液化石油气储备、充装操作规程（69）第七章溶解乙炔气体的充装（78）第一节相关术语（78）第二节乙炔气体来源与应用（78）第三节溶解乙炔气体性质（79）第四节乙炔气体储存状态（83）第五节溶解乙炔气瓶充装工艺流程（83）第六节溶解乙炔气瓶充装前检查（85）第七节溶解乙炔气瓶补加丙酮（88）第八节溶解乙炔气瓶充装（90）第九节溶解乙炔气瓶充装后检查（91）第十节乙炔充装中的注意事项（92）第八章车用天然气充装(95)第一节天然气基本知识(95)第二节车用天然气加气站(100)第三节车用天然气的充装(106)第四节天然气汽车加气站常见故障及应急措施(108)第九章移动式压力容器充装（111）第一节常用术语（111）第二节移动式压力容器的结构（111）第三节移动式压力容器的安全附件（112）第四节移动式压力容器的年度检查和定期检验（118）第五节移动式压力容器的充装量（119）第六节移动式压力容器充装操作一般要求（121）第十章气瓶的装卸、储存与保管(125)第十一章气瓶充装站的安全技术管理(127)1第一章气体基础知识第一节物质的基本状态一、分子、原子与元素（一）、分子构成物质且保持这种物质性质的最小微粒叫分子。一切物质都是由分子组成的。（二）、原子组成分子的更小微粒叫原子。在一定条件下分子能够分解成原子，分解后的原子将不保持原物质的性质。有些物质的分子是由单个原子组成的，叫单原子分子，如惰性气体氦、氖、氩、氪、氙、氡等；有些物质的分子是由两个原子组成的，叫双原子分子，如氢、氧、氮、氯等；由两个以上原子组成的分子叫多原子分子，如二氧化碳、丙烷等；(三)、元素在化学中把性质相同的同一类原子叫做元素。因此，元素就是同种原子的总称。化学中采用一定的字母符号来表示各种元素，称作元素符号。用元素符号来表示物质分子组成的式子，叫分子式。例如：氩的分子式是Ar，丙烷的分子式是C3H8等。二、物质的基本状态自然界中的物质通常以气态、液态、固态的形式存在。任何物质在特定的条件下，都可以以气态、液态和固态的形式存在，并且可以以两种或三种状态同时存在。固态：有固定的形状和大小，密度最大，压缩性最小。液态：有一定的体积，无一定的形状。气态：无一定的体积和形状，有很大的压缩性，密度比液态、固态都小。每一种状态都是分子的聚集。当所处的外界条件发生变化后，物质由一种状态可以转变成另一种状态。物质由一种状态可转变成另一种状态，我们称这种转变过程叫做“相变”。三态的转变中存在的物理变化过程：⑴气化：物质从液态变成气态的过程。在此过程中，要吸收大量的热。气化有两种方式：蒸发与沸腾。液体开始沸腾时的温度叫沸点。⑵液化：物质从气态变成液态的过程。⑶凝固：物质从液态变成固态的过程。⑷升华：物质从固态不经液态直接变为气态的过程。2⑸溶化：物质从固态变成液态的过程。固体开始溶化时的温度叫熔点第二节气体的概念一、气体的概念在环境温度（常温）及大气压（常压）的条件下，以气态存在的物质称为气体。二、气体的状态参数（一）温度：（T）温度是表示物质冷热程度的参数。我们通常应用的温度有三种表示方法，即；华氏温度（0F）；摄氏温度（0C）；绝对温度T（K）。三种温度可用下式进行转换：n℃=(5/9n+32)℉=（n+273.15）K（二）压力（P）单位面积上的作用力称为压力。气体的压力是由于运动的气体分子撞击瓶壁而产生的。压力的方向总是垂直于容器的器壁。决定气体压力大小的因素有两个：①与气体压缩程度有关；②与气体的温度有关。1、压力的法定计量单位：⑴物理大气压。它是温度为0℃时，纬度45°海平面上大气的平均压力。物理大气压也可称为标准大气压，单位符号为atm。它与Pa关系是：1atm=101325Pa。⑵工程大气压。它是工程技术上常用的压力单位。工程大气压是指每cm2面积上作用1kg力而产生的压力，单位可用表示，单位符号为at。⑶根据GB3102及国务院分布的《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，规定压力的计量单位采用国际计量单位。它的定义是每m2面积上作用1N的力而产生的压力，即1N/m2，记作Pa（帕斯卡-简称“帕”）。在工程上，帕【斯卡】（Pa）显得太小而很少使用，故常用千帕(KPa)、兆(MPa)作压力计量单位。1KPa=1000Pa=103Pa1MPa=1000000Pa=1000KPa=106Pa2、常见的几种压力单位的换算关系如下：1标准大气压（atm）=101325Pa31工程大气压（at）=9.81×104Pa=0.0980665MPa1MPa相应于10个工程大气压（at）或标准大气压（atm）3、绝对压力和表压力工程大气压有绝对压力（简称绝压）和表压力（简称表压）之分，习惯上绝压以kgf/cm2..A表示，记为“ata”;表压以kgf/cm2..G表示，记为“at表”。绝对压力以压力等于零为测量起点，而表压力从当量当地的大气压力值为测量起点，测出的压力值实际上是相对压力。简单地说，表压力就是用压力表测出的压力。若把当时当地的大气压力近似地取作1kgf/cm2时，绝压“ata”与表压“at表”的关系是：ata=at表+1。所以，我们从压力表读到的压力值都比实际压力要小。（三）质量体积（υ）单位质量气体所具有的容积称为质量体积，又称为比容。用符号υ表示，单位m3/kg。单位容积的气体质量，称之为气体的密度，以ρ表示，则ρ=G/V（kg/m3）。可见比容和密度互为倒数，即υ=1/ρ或ρ=1/υ。三、气体的基本定律气体的基本定律是表示气体状态发生变化时气体的状态参数P、V、T三者之间关系的定律。（一）在一定温度下，气体的压力与质量体积成反比。（二）在压力不变的条件下，一定质量的气体的体积与温度成正比。（三）一定质量的气体若体积不变，其压力与温度成正比。四、气体的气——液相变及相关概念（一）气体的气——液相变平衡当液体放在密闭容器中，随时均有液体分子通过液面进入上面空间，同时也有气态分子返回液体中。前一现象称为液体的气化或蒸发，后一现象称为蒸气的液化或凝结。气化速度决定于液体的温度,液化速度决定于空间中蒸气分子的密度，亦即决定于空间中这种蒸气之分压力。如空间中别无其它气体，则这种蒸气的分压力即液面上的总压力。到某一状态时，气化与液化速度相等，达到动态平衡，虽然两种过程仍在不断进行，但总的结果使状态不再改变，这时空间中的蒸气密度不再增加。这时我们称之为气体的气——液相变平衡。在密闭容器中，气、液两相达到动平衡，称为饱和状态。液面上的蒸汽称为饱和4蒸汽，压力称为饱和蒸汽压力，温度称为饱和温度。（二）临界状态在很多情况下，增加压力可以使气体液化。但实验发现，当温度超过某一值时，即使再提高压力也无法再使气体液化，只有温度低于该值时，液化才有可能。这个温度叫“临界温度”。相应于临界温度下的液化压力叫“临界压力”。对一定的物质,临界温度与临界压力有确定的数值。在临界状态下饱和液体与饱和蒸气已没有区别，气化或液化不再分阶段，因此，相应于临界温度与临界压力的点叫“临界点”。五、气体的化学物理特性（一）分子式和分子量：物质中能够独立存在，并保持物质的一切化物特性的最小微粒叫作分子，分子是由原子组成的，用元素符号表示分子的组成叫作分子式，例如：O2、H2、CO2。分子的相对质量叫分子量，例如：O2:16、H2:2等。（二）熔点：固体物质开始熔化为液体时的温度称为熔点。（三）沸点：在一定的压力下（大气压）液体开始沸腾时的温度称为沸点。（四）气体密度：在一定温度、压力的条件下，单位容积气体气态的质量（kg/m3）。（五）液体密度：在一定温度、压力的条件下，单位容积气体液态的质量（kg/m3）。（六）气液容积比：在一定温度、压力条件下，单位质量气体的气、液容积比值。（七）比容：在一定温度、压力条件下，单位质量气体的容积m3/kg。（八）燃烧爆炸性：有些气体在空气（或氧气或其他气体中）具有一定含量时，一旦外界给予一定的条件（如火花、静电、遇热、撞击等）易产生燃烧爆炸；有些气体到达一定温度条件时，产生自燃。（九）毒性：有些气体可以对人体器官产生毒害，严重的可致人死亡。（十）腐蚀性：有些气体可以对人体、物品、农作物产生腐蚀性伤害。5第二章瓶装气体第一节常用术语一、压缩气体：永久气体、液化气体和溶解气体的统称。二、瓶装气体：以压缩、液化、溶解、吸附等方式装瓶储运的气体。三、永久气体：临界温度小于－10℃的气体。四、液化气体：临界温度大于或等于－10℃的气体，是高压液化气体和低压液化气体的统称。五、高压液化气体：临界温度大于或等于－10℃，且小于或等于70℃的气体。六、低压液化气体：临界温度大于70℃的气体。七、溶解气体：在压力下溶解于气瓶内溶剂中的气体。八、吸附气体：吸附于气瓶内吸附剂中的气体九、易燃气体：与空气混合的爆炸下限小于10％(体积比)，或爆炸上限和下限之差值大于20％的气体。十、自燃气体：在低于100℃温度下与空气或氧化剂接触即能自发燃烧的气体。十一、毒性气体：泛指会引起人体正常功能损伤的气体。十二、窒息气体：当人或动物吸入时能引起窒息的气体。十三、呼吸气体：借助呼吸器供呼吸用的气体。十四、医用气体：用于治疗、诊断、预防等医疗用途的气体。十五、特种气体：为满足特定用途的气体。十六、单一气体：其他组分含量不超过规定限量的气体。十七、混合气体：含有两种或两种以上有效组份，或虽属非有效组份但其含量超过规定限量的气体。第二节瓶装气体分类我国已制定了国家标准GB16163《瓶装压缩气体分类》，气体的特性主要包括它的可燃性、毒性及腐蚀性等，标准中对所有的瓶装气体进行了数字编码（FTSC）。根据编码数字，即可对该气体的特性一目了然。FTSC是由“火灾的潜在可能性”（FirePotential）、“毒性”(Toxicity)，“气体状态”（StateofGas）和“腐蚀性”（Corrosiveness）的英文字头组成。FTSC数字编码用四位阿拉伯数字分别按顺序表示气体的上列四种特性。即第一位数表示火灾的潜在可能性（简称燃烧性）；第二位数表6示气体的毒性；第三位数表示气体在瓶内的状态；第四位数表示腐蚀性。而每一位数中的每一个阿拉伯数字都表示不同的特性。我国气体按FTSC数字编码分类见表4.1表2.1气体用FTSC数字编码的分类F:燃烧性(第一位数)012345不燃（惰性）助燃（氧化）易燃：爆炸下限小于10％（在空气中）的气体自燃：易燃气体在空气中的自燃温度小于100℃强氧化性易分解或聚合且是可燃的T：毒性（第二位数）吸入半数致死量浓度Lc50123无毒Lc50＞5000ppm(v/v)毒200ppm(v/v)＜Lc50＜5000ppm(v/v)剧毒Lc50≤200ppm(v/v)S:状态（第三位数）表示气瓶内气体在20℃的状态0123456压力小于3.5MPa的液化气体压力大于3.5Mpa的液化气体液化气体（从液相排出）溶解气体(乙炔)压