氯瓶维护保养及使用方法
前言
为了加强企业危险化学品的安全管理和安全操作及使用，贯彻落实《中华人民共和国安全法》《危险化学品安全管理条例》等一系列法律、法规和规定，确保安全生产。我们结合操作实践编写了这本安全培训教材，仅供有关管理人员和工作人员参考。
本教材以法律、法规和规定为基础，以液氯钢瓶为主线，以自来水行业水消毒为内容，作了基础知识，实际操作等方面的介绍，从第一章至第四章围绕液氯、液氨为基础内容进行了展开，第五章，以氯氨钢瓶在使用中常见故障及排除方法进行了描述。另外介绍了液氯的替代产品——次氯酸钠的应用。附录中，列出了危险化学品培训考试题选。
本教材在编写过程中得到了京水集团党委、工会和安全保卫部的大力支持帮助和指导，在此表示衷心的感谢。
由于准备时间较匆忙，水平也很有限，错误之处在所难免，望读者在使用中提出宝贵意见。
编者
2003、7
目录
第一章危险化学品的内容简介 (1)
一、危险化学品的范畴和定义 (1)
二、危险化学品的有关规定 (1)
三、自来水行业常用的危险化学品 (2)
四、液氯的性质 (2)
五、氯气的用途 (5)
六、氯气的制作 (6)
七、氯气的消毒原理 (7)
第二章液氯与温度、体积、压力等的相互关系 (8)
一、液氯与压力的关系 (8)
二、气体、液体之间的关系 (8)
三、瓶内均为气态氯时的重量与压力的关系 (10)
四、瓶装液体的危险特性 (11)
第三章氯气钢瓶的基本知识 (15)
二、气瓶的结构及各部用途 (15)
三、焊接瓶的结构及各部用途 (16)
四、气瓶的检验 (18)
五、气瓶检验工序及注意事项 (19)
第四章液氯的安全使用、保管、运输 (21)
一、安全使用、仓储保管 (21)
二、运输，有关法规、规定、标准、规则 (21)
三、液氯、液氨的运输 (22)
四、漏氯、漏氨的紧急处理（23）
五、准备工作和快速抢修 (23)
六、人员救护 (23)
七、防氯合剂配方 (23)
八、钢瓶在使用中常见故障及排除方法 (24)
九、故障氯瓶检修工作平台 (25)
第五章来水亭牌消毒液（次氯酸钠） (28)
二、消毒液生产的依据和标准 (30)
三、设备安装要求 (31)
附录：1、危险化学品培训考试题库 (33)
第一章液氯的基本知识
危险化学品的概念：
化学品中具有易燃、易爆、毒害、放射性等危险特性，在生产、储存、运输、使用和废弃物处置等过程中容易造成人身伤亡、财产毁损、污染环境的均属危险化学品。
170号公约：
我国是国际劳工组织成员国，全国人大八届十次会议批准，我国承认并实施《170号公约》，九四年十月生效。
为了加强化学危险品的有效地预防和控制其危害，170公约就化学品的鉴别与分类、登记注册、加贴安全标签、提供说明书给用户、和企业的责任义务、工人的权利和义务、等等要求各成员国建立化学事故控制措施，建立相应制度，加强管理。公约的宗旨是要求政府主管当局、雇主组织、工人组织，共同协商努力，采取措施，保护员工免受化学品危害的影响，有助于公众和环境保护。
安全生产法：
2002年6月29日江泽民主席签署了《中华人民共和国安全生产法》，2002年11月1日起施行。
安全法是一部综合性安全生产的大法，共七章九十七条，从生产经营单位的安全生产保障到从业人员的权利和义务，从监督管理到生产安全事故的应急处理、法律责任，全面地规范了安全生产的管理行为。特别值得注意的是在《安全生产法》中对“危险化学品安全管理条例”给予专项明确，充分体现了国家对危险物品安全管理的高度重视。
危险化学品安全管理条例：
2002年1月26日国务院第334号令颁布了《危险化学品安全管理条例》从2002年3月15日施行。条例共分七章七十四条。
特点如下：
1、管理部门职责明确。
2、明确危险化学品的分类管辖范围（八大类）。
3、对危险化学品实施全过程的管理。
4、明确了一些重要的新规定。
与危险化学品有关的法律主要有：
中华人民共和国劳动法；
中华人民共和国消防法；
中华人民共和国职业病防治法；
中华人民共和国环境保护法；
中华人民共和国水污染环境防治法；
中华人民共和国大气污染防治法；
中华人民共和国海洋环境保护法；
中华人民共和国固体废物污染环境防治法；
中华人民共和国安全生产法。
危险化学品的分类：
第一类：爆炸品；
第二类：压缩气体和液化气体；
第三类：易燃液体；
第四类：易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品；
第五类：氧化剂和有机过氧化物；
第六类：有毒品；
第七类：放射性物品；
第八类：腐蚀品。
自来水行业使用的消毒材料如下：
1.液氯、液氨是属于危险化学品中第二类液化气体。
2.高锰酸钾是属于危险化学品中第五类氧化剂和有机过氧化物。
下面围绕液氯的基本知识展开。
一、安全使用、仓储保管：
储存是指产品在离开生产领域而尚未进入消费领域之前，在流通过程中形成的一种停留。不论在生产、经营、储存、使用危险化学品的企业都存在危险化学品的储存问题。
《危险化学品安全管理条例》在第二章中对危险化学品的生产、储存和使用的安全管理作了规定，并明确了对危险化学品储存实行审批权制度。审批条件如下：
1.有符合国家标准的生产工艺、设备或者储存方式、设施；
2.工厂、仓库的周围防护距离符合国家标准或者国家有关规定；
3.有符合生产或者储存需要的管理人员、技术人员；
4.有健全的安全管理制度；
5.符合法律、法规规定和国家标准要求的其他条件；
建筑物：《常用化学危险品贮存通则》（GB 15603-1995）中对储存场所也有明确的规定，其耐火
等级、层数占地面积防火间距，应符合《建筑设计防火规范》（GBJ 16-2001年版）的要求。
《条例》第二十二条规定：危险化学品出入库，必须进行核查登记。库存危险化学品应当定期检查。
二、液氯的性质：
氯是一种黄绿色的气体。在标准状态下，比空气重2.5倍，有特殊强烈的刺鼻臭味，在常温常压下是气体。在常温下20—25 ℃时只要加6—8个大气压。就会变成液体。而当温度超过144℃时任何压力都不能使气体液化了。一般都有采用降温方法，即：常压下温度降至-35℃—— -40℃时气体就液化了，降温较为方便，所以都采用降温方法而不用加压方法。
氯气不能燃烧，干燥的氯活动性很小，对金属材料腐蚀很弱，但若遇水或潮湿，就会变成活动性很强的物质。对很多金属具有腐蚀性，如：遇水生成盐酸及次氯酸，盐酸对钢瓶有很大的腐蚀性，直接影响容器的使用年限。因此，液氯的纯度必须严格控制，不得超出化工部标准，即：氯（体积）%≥ 99.5，水分含量 % ≤0.06（按重量）。
氯是一种窒息性毒气，对人类及生物都有危害性，甚至使生命遭受死亡。因此使用氯气时应严格注意安全操作。
氯气及液氯都不导电，氯气的导热度亦很差，约为空气导热的三分之一。氯气很少溶解于水中，从溶解度曲线中（图1）可以看到，温度在10℃时，纯水中的最大溶解度仅为1%，温度逐渐上升，溶解度逐渐降低到100℃时，水中就完全不能溶解了。在100℃以下，氯和水结合成黄色晶体的水化物（CL28H2O）叫氯水，这种现象，有时将造成操作和使用上的困难。
图1 氯气温度和溶解度的关系曲线
液体氯通常叫液氯。是琥珀色的油状液体。液氯在常温下比水重1.5倍，液氯的压缩系数在100个大气压以内每升气压为0.118%（溶积）是液体元素中最大的一个。液氯在常温下，压力减小时很快挥发成气体，并吸收大量的热。
每公斤液氯挥发为氯气时需要吸收67大卡的热量，如果周围热量不够时，就会在容器表面结霜，这样就会阻碍液氯挥发。我们学习《常用化学危险品贮存通则》就了解到，从建筑学角度应注意到：设计通风，防火，层数。
1、通风：
排风扇或抽风机的安装必须是在库房、加药间或车间的下方向，依据是氯气比空气重，液体氯挥发成气体，在空间下部聚集。室内安装氯气吸收设备，加以回收利用保护环境不遭破坏。或抢修，加速排除氯气，必须严格遵守规范，正确安装设施。才能起到实效。
某例：
北京市自来水集团第二水厂，在九十年代初，研制安装氯气回收装置，利用碱液中合氯气，经过反复试验结果如下：
将一个0.5吨液氯重瓶放置加药间外，连通管线至封闭的加药间室中心，氯气喷入一个铁盘内，铁盘下连接一组暖气进行加热。加速液氯气化。其结果得到人眼直观的难以想向的效果和最真实可靠的数据，大量的液体氯通过管线流入室内，人们通过玻璃窗口看到黄绿色的液体迅速气化，从地面逐步上升。就像乖坐飞机向下看白云。只不过不是白色的，上面氯气稀薄，接近地面浓厚，在几分钟后充满整个空间。停止放氯，但不断地利用抽风机抽氯气，计算时间放氯10分钟，阀门在快速全部打开，常温下，放出170㎏，平均每分钟17㎏。20分钟
后，工作人员头戴防毒面具进入加药间内，取出铁盘到室外，惊奇地发现铁盘中心，仍有一个碗口大的冰坨，
随后迅速融化。
说明：
（1）氯气比空气重，排风设施应装在下部位。
（2）液氯钢瓶阀门全部迅速打开，常温下每分钟平均排放量是17㎏。
（3）液氯气化过程需要大量的热量，所以造成使用中，钢瓶表面结冰。
2、防火：
中华人民共和国消防法1998年4月29日，九届全国人大通过，同年9月1日实起起行。
北京市人民政府令，1990年第27号，《北京市建设工程防火设计管理暂行规定》自同年9月1日起施行。《北京市自来水集团治安保卫、消防安全工作制度》中对要害单位、部位安全保卫工作管理标准，都有严格的规定。
化学危险品的仓储和使用消防法和北京市都有明确的规定，必须严格执行，在这里不再讨论。
3、层数：
液氯重瓶或称满瓶码放应单层，空瓶可三层。运输中必须严格执行规程。某化工厂，码放空瓶为了减少占地面积，五层码放，因木楔不紧，滑垛，造成有惊无险。法律、法规和操作规程往往都是血的教训换来的。一个工厂运输液氨空瓶，为了多运码放三层，因紧固绳振松，转弯时钢瓶因离心力作用，抛出将路边小树砸倒。严格按照规程办事是安全生产的前提。
氯气的性质
三、氯气的用途：
氯气的用途很广泛，如：
（1）消毒杀菌：自来水，游泳池用水的消毒。目前我公司就用氯气杀菌消毒。
（2）漂白：如纸浆及棉织物的漂白。
（3）制造无机化合物。如：制造漂白粉，氯化亚锡（还原剂），氯化银（照相用）合成盐酸等。
（4）制造有机化合物。如：工业药品，聚氯乙稀(塑料)，医药品，农药（六六六，DDT）等溶剂。再如：橡胶，油脂工业用的四氯化碳，人造丝工业用的氯乙炔，氯乙醇，冷冻剂和氯甲烷氯乙烷二氯甲烷等。
（5）液氯的毒性：
液氯虽然用途很广，但它的毒性很大，如果使用不当，液氯溢出则带来很严重的危害。氯对人的呼吸道和皮肤以及人体其它器官伤害很大。氯气与皮肤面部接触，轻者使皮肤干燥，眼睛流泪，重者冻伤，烧伤，吸入氯气后，会引起气管炎，甚至引起肺水肿，以至于血浓度增加，呼吸变慢，心力衰竭而死。
表2为氯气不同浓度对人体的毒害性的影响
氯气浓度对人体的毒害性（表2）
在空气中只要含有3.5%就可嗅到。所以防毒面具最好连眼睛都罩住。表3列举氯气对人体危害的浓度。这是从实践中而得来的一个估计数值。事实上要随个人的体质，抵抗力以及氯气接触时间等因素而有不同（见表
3）。
氯气对人本影响的浓度（表3）
由于氯气的刺激气味很容易辨别，所以在空气中含有少量的氯，人们就能觉察，一经嗅到氯味，就应立即采取措施。
四、氯气的制作：
制作氯气的原料为食盐、电解食盐水制作黄绿色气体。气态在一定压力、一定温度的条件下可以变为液态，上面我们已谈过，把气态加压6-8大气压可变液态，但在工艺上较费事。采用降低温度较容易。温度降至-35℃以下气态逐渐液化了。
五、氯气的消毒原理：
水中细菌有一些是能致病的。为了预防水传染性传染病的发生，对饮用水应该进行消毒。国家《生活饮用水卫生标准》中规定，集中式供水，除应根据需要具备必要的净化处理设备外，不论其水源是地表水或地下水，均应有消毒设施。送出水接触30分钟后，游离性余氯不低于0.30mg/L。集中式供水出厂水应符合上述要求外，管网末梢口余氯量应达到0.03-0.05毫克升，这是掌握对饮用水投加量的依据。
在水中通入氯气或其它含有效氯的化合物（漂白粉或其它次氯酸钠）后进行消毒。其消毒原理说法不一，一般有两种论点：
1、氯加入水中后，产生一系列化学变化，其水解反应如下：
Cl 2+H2O HOCL+H2+CL-
反应中，生成的次氯酸很不稳定，极易分解成氯化氢与游离氧
HOCL ? HCL+ [O]
上式中游离出来的原子氧[O]，又叫初生氧，氧化作用很强，能氧化水中的微生物和细菌，致使这些微生物和细菌的生命活动停止，这是一种比较老的消毒原理的论点。
还应说明，除了游离氧具有氧化作用外，氯气本身也能直接消灭细菌。
2、氯加入水中后，首先很快地水解，产生次氯酸HOCL，其反应式如下：
Cl 2+H2O? HOCL+H++CL-
次氯酸是一种弱电解质，它按下式离解成H+和OCL-
HOCL+H++OCL-
对于消毒机理最近认为，次氯酸HOCL起主要的消毒作用。众所周知，细菌表面带有负电荷，离子状态的次氯酸根OCL-也带负电荷，由于同性电斥力，而很难靠近细菌表面，因此消毒效果很差，次氯酸HOCL是分子量很小的中性分子，只有这才能很快地扩散到细菌表面，并透过细菌的细胞壁和细胞内部的酶发生作用，从而破坏细菌的某些酶的系统，最后导致细菌的死亡起到杀菌作用。
在一定条件下，加氯消毒的效果视次氯酸HOCL的多少而定。HOCL的多少最重要的因素是取决于被消毒水的PH 值，PH值越低，生成次氯酸越多，消毒效果越好；PH值越高生成的次氯酸越少，消毒效果越差。当然，氯消毒效果的好坏还有许多因素，如加氯量，氯与水的混合条件接触时间，水的温度和浊度也影响消毒效果。
我公司各水厂是用氯消毒，用氨去味，氯氨比为3:1至4:1效果较好，我们认为这是一种可靠的消毒方法之一。
第二章液氯与温度、体积、压力等
的相互关系
一、液氯与压力的关系
压力是某一物体垂直均匀作用它一物体单位面积上的力的量度，我们称之为压力。液氯离不开压力，液氯与温度压力的关系十分密切。液氯随着温度的升高或降低，它的液压都会发生变化。随着温度的升高压力就要加大，温度下降压力也就下降，温度与钢瓶内的压力（表压）的关系如下：
温度与瓶内压力（表压）的关系
液氯比氯气重得多，例如：在0℃时瓶内为2.7在气压时瓶内一升氯气到12.8克，一升液氯重为1468克。所以瓶内氯气在上部，液氯在下部。
二、气、液氯的P—U—T关系
液体从形态上看，它具有自由的界面，只能占有空间的某一部分。而气态没有自由界面，能够均匀地充满所给予它的整个空间。从分子结构来讲，液体分子很密集，并具有相互移动位置的趋势。而气体分子则比较松散，且处于无规则的运动状态。所以液体密度远比气体密度大。这就产生了不同于气体的引力增大，所以液体分子不像气体分子容易自由扩散。我们从（表4）中就可以看到，气、液态在钢瓶中所占体积也在变化。由于液体分子密集，当分子间距离缩短到一定程度时，分子引力转为斥力，所以液体不像气体那样容易压缩。这是实验所证实的客观事实。由于液体分子密集，当分子受热而加速运动时，分子间碰撞频繁，以至分子斥力胜过引力而使体积比较容易膨胀。尽管液体每（0℃）的膨胀绝对量很小，但相对于它本身就更小的压缩量就显得很大，这就是液体在容下受热会造成压力急剧增加的主要原因。
液氯与温度、比容、比重关系表（表4）
温度与氯瓶内液氯所占的容积关系
三、瓶内均为气态氯时的重量与压力的关系：
上面我们谈了气、液态的关系，在这时我们把气态与重量和压力的关系加以说明，我们可以从下列表中
看到：
瓶内均为气态时的重量即液氯刚刚消失，瓶内100%的容积均为氯气。
在0℃使用时为原来液氯装入量的1%。
在20℃使用时为原为液气装入量的1.7%。
在40℃使用时为原为液气装入量的2.8%。
例如：盛装500公斤氯瓶在40℃使用时，当使用到剩14公斤时，瓶内100%容积，均匀气态氯。继续使用到剩7公斤时，压力为4.6kg/cm2，当使用到还剩4.2公斤时，压力为2.5kg/cm2，当使用到还剩2.4公斤时，压力为1kg/cm2。
四、瓶装液体的危险特性
关于瓶装液体的危险特性。涉及范围很广。就气体的可燃性来说，应从化学、动力学、爆炸物理学的角度去讨论其燃烧爆炸原理和过程。就气体的毒性而言，可以从毒理学和生物学角度去探讨其毒害机理。
所谓瓶装气体的危险特性—易燃、易爆、腐蚀、有毒以及可能发生分解氧化聚合倾向等等。并不是气体装瓶后才有，也不是所有瓶装气体共有的现象。瓶装气体独具的危险性，仅仅在于气瓶是移动式受压容器，流动范围很广，使用条件无常，因而在客观上比固定式储存容器更难于管理，发生事故的可能性较大。
液化气体在运输，保管，使用发生泄露时，如一公斤液氯散发出来要扩大到450倍气态。因具毒性液化气体泄露而酿成的灾害性事故不少。由此可见，掌握液氯超装的危险性要引起重视是十分必要的。
根据“气瓶安全监察规程”规定的液化气体充装系数，正常充装液氯每升只允许1.21kg/L。0.5t钢瓶的容积400升，在这样的充装下，瓶内的温度不超过60℃，瓶内的压力是按照饱和蒸汽压变化的，而当温度上升至68℃时，易熔合金已熔化漏气，因此在正常充气的情况下是安全的。但违章操作或因其它原因造成超量包装时，则增大了充填系数。由于温度上升液体比重减小而使蒸汽区缩小，超装量越大，它在很低的温度下就会充满，此后，温度稍微升高，则会因液体膨胀系数大于压缩系数，而使压力急剧增加，使钢瓶屈服（屈服点压力在85-90kg/cm2）发生显著变形以至发生爆炸。
举例说明：
液氯充装系数为1.21kg/L
60℃时液氯的比重1.2789钢瓶内留有5%气体空间作为安全系数，所以：
60℃（1-5%）1.2789=1.21kg/L（充填系数）
求做：
（1）0.5T的液氯钢瓶正常充装在0℃时充装500kg，温度上升到40℃时瓶内气、液各占多少，在什么温度下才能充满？
（2）超装10%时钢瓶压力上升多少？
钢瓶容积400升，充填系数1.21kg/L
0℃时比容0.69L/kg
40℃时比容0.74L/kg
60℃时比容0.78L/kg
70℃时比容0.80L/kg
80℃时比容0.83L/kg
计算： (kg=公斤)(L=升)
（1）正常充装 500kg/400L=1.25kg/L
液、气各占0℃时液氯体积500kg×0.69kg/L=345L（液）气体空间400L-345L=55L（气）
345L/400L=86%（液） 55L/400L=14%（气）
40℃时液、气各占
500kg×0.74kg/L=370L（液）
400L-370L=30L（气）
370L/400L=93%（液）
30L/400L=7%（气）
60℃时液、气各占
500kg×0.78kg/L=390L（液）
400L-390L=10L（气）
390L/400L=97.5%（液）
10L/400L=2.5%（气）
70℃时液、气各占
500kg×0.80kg/L=400L（液）
400L-400L=0（气）
400L/400L=100%（液）
80℃时液、气各占
500kg×0.83kg/L=415L（液已满）
（2）超装10%
（3）550kg/400kg/L=1.375kg/L
0℃液体积550kg×0.69kg/L=380L（液）
气体空间400L-380L=20L（气）
380L/400L=95%
20L/400L=5%
在40℃超装10%时，液氯体积550kg×0.742kg/L=408L
通过理论计算，我们更加明确液氯钢瓶内液体、气体之间的关系，我国的钢瓶制造，是按照气瓶监察规程设计的，温度规定为600C,也就是说钢瓶存放的环境最高温度不能超过设计的温度。钢瓶内液体的充装量按温度600C设计要求不能充满，必须留有气体空间，才是最安全的状态。
举例：北京某药厂，从化工厂运回0.5吨液氯重瓶，超重50公斤，当日最高温度350C，中午12时，车停在药厂内爆晒，14时，液氯钢瓶中部大身爆裂，造成重大损失。
分析其原因如下：
1、该钢瓶超重是事故的直接原因。化工厂灌装人违章操作。
2、当日最高温度是350C，钢瓶在阳光下爆晒，地面温度大大超过350C气温。是造成事故的主要原因。运输人违章停车，（运输危险品车辆不许中途停车吃饭，或做其它工作）必须安置好后方可离开。
3、其它的次要原因。
我们知道液氯钢瓶正常充装，随着环境温度的升高，瓶内压力加大，但它的爆炸点是多少，需要多大的压力呢？
破坏试验如下：（水压试验）
1、将钢瓶直立。注满水，开始用试压泵向钢瓶内注水升压，至液氯工作压力18公斤。没有变化。继续升至正常试验压力30公斤。完好无损。
2、水压升至89公斤。这是钢瓶的强度极限，开始变形，钢瓶大身涨肚子，这时立即泄压，还在弹性范围内，能够还原。
3、继续升高，就不能还原超过了弹性极限。至158公斤时，从钢瓶大身中部裂开一个大口子，钢瓶破坏。连续做了两个钢瓶破坏性试验，基本一样，效果相同。
总结：钢瓶设计完全符合国标，部标。安全系数适合我国各地区安全使用。
（后附充装表）
500公斤气瓶液氯充装表
度
压
第三章氯气钢瓶的基本知识
一、气瓶的分类：
气瓶是贮运式受压容器，在结构和使用方面，有一些不同于固定式受压容器的特殊要求，为了区别，一般把容积不超过1000升（常用的35-60升）用来盛装压缩气体，液化气体溶解气体的瓶式容器叫做气瓶。气瓶可做以下分类：
1.按所充装气体分：有压缩气体、液化气体、溶解气体之分。
2.按结构分：有无缝、焊接之分。
3.按材料分：有碳钢、锰钢、铬钼钢等黑色金属和铝合金，不锈钢等。另有玻璃钢、塑料等
非金属材料之分。
4.按制造方法分：有冲压拉伸法、钢管旋压法、焊接成型之分。
5.按设计压力分有高压（300、200、150、125kg/cm2）和中低压（80、50、30、10 kg/cm2）
之分。
二、气瓶的结构及各部用途：
1、无缝气瓶的典型结构：钢制无缝气瓶的端部有五种形态。加工方法是：无缝钢管旋压收底入
口，钢坏冲压拉伸。瓶体为碳素钢或合金钢等制成。瓶身为长筒型。瓶口内部为锥螺纹，用来装配瓶阀，凸形底装有筒状或四角状的底座。底座应热装，严禁与瓶体焊接。如图1所示：
图（1）
2、各部用途
（1）瓶帽：瓶帽的用途是保护瓶阀免受损。瓶帽可有用钢管，可锻铸铁或铸铁制造。当瓶阀漏气或防爆膜（保险堵）破裂时为防止瓶帽受内压瓶帽上有排气孔。排气孔应对称，以避免气体由一侧排出时的反作用，