瓶裝壓縮氣體充裝速度淺析

程和新，董　鋒，王　彬

(山東省特種設(shè)備檢驗研究院 泰安分院，山東 泰安 佛光路 306號 271000)

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·安全技術(shù)·

瓶裝壓縮氣體充裝速度淺析

程和新，董鋒，王彬

(山東省特種設(shè)備檢驗研究院 泰安分院，山東 泰安 佛光路 306號 271000)

在分析瓶裝氣體充裝速度的基礎(chǔ)上研究了國家標準對氣體充裝過程中速度的規(guī)定，探討并計算了氣瓶(以40 L氧氣瓶為例)由0.05 MPa余壓分別充裝到12、13、14、15 MPa所需充裝時間，為氣瓶充裝單位提供技術(shù)參考。

壓縮氣體；充裝時間；充裝流量

隨著工業(yè)的發(fā)展，瓶裝壓縮氣體(如氧氣、氮氣、氬氣等)的應(yīng)用愈來愈廣泛，其充裝安全管理也備受關(guān)注，其中充裝速度是影響充裝安全因素之一。本文將對照國家標準就氣體充裝過程中的充裝速度加以分析，以期找出瓶裝氣體符合規(guī)定要求的充裝時間。以氧氣瓶充裝為例，氧氣瓶規(guī)格及參數(shù)為：水容積40 L，公稱壓力15 MPa。充裝前瓶內(nèi)余壓0.05 MPa(表壓)，充裝車間室溫15℃，充氣溫差假設(shè)5℃(實際工作中需實測)，充裝后壓力為15 MPa。那么該瓶充裝時間的計算如下。

1　瓶內(nèi)剩余氣體的標準狀態(tài)容積計算

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

(1)

為計算方便，忽略溫度變化，即T1=T2，則理想氣體狀態(tài)方程簡化為等溫過程狀態(tài)方程(2)

P1V1=P2V2

(2)

根據(jù)氣瓶已知參數(shù)，P1=0.05+0.1=0.15 MPa(絕對壓力)，V1=40 L=0.04 m3，P2=0.1 MPa，代入式(2)，得瓶內(nèi)剩余氣體的標準狀態(tài)容積V2：

2　氣瓶充裝到15 MPa壓力時所需實際氧氣量(標準狀態(tài)容積)

氣瓶充裝到15 MPa壓力時所需實際氧氣量(標準狀態(tài)容積)設(shè)為V3，為方便計算，先計算氣瓶由無剩余壓力充裝到15 MPa壓力時所需實際氧氣量V0，再扣除瓶內(nèi)剩余氣體的標準狀態(tài)容積V2，即

V3=V0-V2

計算V0，已知P0=0.1 MPa(絕對壓力)，充裝后容積為40 L=0.04 m3，壓力為15 MPa+0.1 MPa=15.1 MPa(絕對壓力)。根據(jù)等溫過程狀態(tài)方程(2)可得：

V0= (15.1×0.04)/0.1=6.04 m3

扣除瓶內(nèi)剩余氣體的標準狀態(tài)容積V2=0.06 m3，則：

V3=V0-V2=6.04-0.06=5.98 m3

即，氧氣瓶由0.05 MPa余壓(表壓)充裝到15 MPa(表壓)所需氧氣量的標準狀態(tài)容積為5.98 m3。

3　充裝時間計算

GB 14194—2006《永久氣體氣瓶充裝規(guī)定》第5.3條(f)項規(guī)定“氣瓶的充裝流量不得大于8 m3/h(標準狀態(tài)氣體)且充裝時間不得小于30 min”[1]。依據(jù)該規(guī)定，氧氣瓶由0.05 MPa余壓(表壓)充裝到15 MPa(表壓)所需充裝時間為：

=44.85min≈45min

同樣，我們也可以計算出氧氣瓶由0.05MPa余壓(表壓)充裝到12、13、14MPa(表壓)所需充裝時間分別不應(yīng)少于35.85、38.85、41.85min。

4　結(jié)束語

氣瓶的充裝流量必須按照國家標準嚴格控制。在充裝流量一定的前提下，最少充裝時間的確定需要由實際充裝氣體的量(標準狀態(tài)容積)來確定的?，F(xiàn)在有不少充裝單位在充裝操作規(guī)程中只是簡單規(guī)定充裝時間不少于30min，而忽略了“氣瓶的充裝流量不得大于8m3/h(標準狀態(tài)氣體)”的規(guī)定，這種做法是不科學(xué)的，甚至是錯誤的。建議由充裝單位技術(shù)人員針對不同季節(jié)(或月份)溫度變化及充裝壓力的不同，計算確定不同的最少充裝時間，采取列表或圖表結(jié)合的方式明確在充裝操作規(guī)程中，使操作人員能夠正確、方便地查詢和掌握，確保氣瓶充裝安全。

[1] GB 14194—2006 永久氣體氣瓶充裝規(guī)定[S].

·國內(nèi)簡訊·

中昊光明航天器熱工質(zhì)項目獲

昊華2015年十大亮點表揚獎

7月28日，在昊華股份公司上半年生產(chǎn)經(jīng)營工作會上獲悉，中昊光明化工研究設(shè)計院有限公司高純氨研發(fā)中心的航天器熱控系統(tǒng)配套產(chǎn)品研制項目榮獲昊華2015年十大亮點表揚獎，為公司爭得榮譽。

孫福楠總工程師帶領(lǐng)的研發(fā)團隊攻堅克難完成了多種熱工質(zhì)的研制任務(wù)，研制產(chǎn)品技術(shù)指標全部達到使用要求，滿足了不同溫區(qū)熱管的研制需要，為航天器的研制發(fā)射、正常運行，提供了質(zhì)量保障。長期積累創(chuàng)新的結(jié)晶成果，填補了國內(nèi)空白，為國家航天事業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻。

2015年，“嫦娥三號月球著陸器熱控分系統(tǒng)”項目榮獲中國航天科技集團公司科學(xué)技術(shù)進步一等獎，“嫦娥三號月球著陸器和巡視器熱控分系統(tǒng)”項目榮獲中國工業(yè)和信息化部國防科學(xué)技術(shù)進步二等獎。

中昊光明公司獲一發(fā)明專利授權(quán)

高純氧化亞氮主要用于半導(dǎo)體光電器件研制生產(chǎn)的介質(zhì)膜工藝，是直接影響光電器件質(zhì)量不可替代的關(guān)鍵氣體。氧化亞氮中水、二氧化碳雜質(zhì)會直接影響所制備介質(zhì)膜的致密性，但深度脫除水和二氧化碳一直是制備高純氧化亞氮過程的難點問題。

本發(fā)明的裝置與方法可以實現(xiàn)對氧化亞氮中水和二氧化碳雜質(zhì)的深度脫除，得到高純氧化亞氮產(chǎn)品。

空氣產(chǎn)品公司將在南京浦口

經(jīng)濟開發(fā)區(qū)投資建廠

空氣產(chǎn)品公司(Air Products)7月份宣布其將在南京市浦口經(jīng)濟開發(fā)區(qū)(以下簡稱"浦口開發(fā)區(qū)")投資建設(shè)氣體工廠和其它相關(guān)設(shè)備，向園內(nèi)企業(yè)長期供應(yīng)大用量的超高純工業(yè)氣體。

浦口開發(fā)區(qū)是是江蘇省級高技術(shù)園區(qū)，將建成包括集成電路、新材料、生物醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的高端制造業(yè)之鄉(xiāng)。該園區(qū)與南京化學(xué)工業(yè)園同屬于江北新區(qū)，相距僅35 km?？諝猱a(chǎn)品公司已經(jīng)在南京化學(xué)工業(yè)園確立了領(lǐng)先的市場地位，通過管道和其它供氣模式為園區(qū)內(nèi)以及遍布南京的幾百家客戶服務(wù)。

空氣產(chǎn)品公司工業(yè)氣體業(yè)務(wù)中國區(qū)總裁蘇俊雄表示：“對空氣產(chǎn)品公司而言，這一項目具有戰(zhàn)略意義，是公司重要的里程碑。首先，該項目證明了我們致力于協(xié)助重要客戶進行全球拓展。其次，這一投資讓我們在中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展和十三五規(guī)劃中高新技術(shù)制造業(yè)發(fā)展目標的驅(qū)動下，保持持續(xù)增長。此外，它也進一步穩(wěn)固了我們在南京這一未來世界集成電路制造中心的市場地位。同在南京化學(xué)工業(yè)園一樣，我們期待以安全、可靠、創(chuàng)新和可持續(xù)的供氣解決方案服務(wù)浦口開發(fā)區(qū)，與園區(qū)共同發(fā)展?！?/p>

在南京化學(xué)工業(yè)園，空氣產(chǎn)品公司經(jīng)過了十年的發(fā)展已經(jīng)建立了穩(wěn)固且戰(zhàn)略性的一體化供氣市場地位。公司在園區(qū)內(nèi)建有三座大型空分裝置，通過管道為包括惠生能源和塞拉尼斯在內(nèi)的多家園區(qū)大用量客戶提供工業(yè)氣體，并服務(wù)于南京的商用氣體市場。隨著在浦口開發(fā)區(qū)的投資，公司將進一步擴大供應(yīng)能力并增強在南京的市場領(lǐng)先地位，以更好地抓住南京日益增長的商業(yè)機遇。

插秧機橫向仿形插深自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是以2ZG630A水稻高速插秧機為主機架構(gòu)設(shè)計完成的。該水稻高速插秧機是由中機南方機械股份有限公司設(shè)計、生產(chǎn)，采用液壓仿形，可實現(xiàn)高速度、高質(zhì)量插秧生產(chǎn)，性能指標達到國際同類產(chǎn)品水平[5]。

·國外動態(tài)·

林德將擴大全球氖氣供應(yīng)能力

為進一步確保向全球客戶長期且穩(wěn)定地供應(yīng)氖氣，Linde Electronics and Specialty Gases(林德電子與特種氣體事業(yè)部)開展了一項投資，旨在為其垂直一體化氖氣供應(yīng)鏈提供支持。這項投資的主要內(nèi)容是林德在美國最大的大氣氣體工廠(位于德克薩斯州拉波特，可為休斯頓地區(qū)的石油和石化市場生產(chǎn)氧氣、氮氣和氬氣)建設(shè)一個氖氣生產(chǎn)廠。

這個全新生產(chǎn)廠將使林德的氖氣年供應(yīng)量增加4000萬升，主要是能為半導(dǎo)體光刻技術(shù)和激光視力矯正市場的客戶提供支持。

該公司電子與高端產(chǎn)品部副總裁馬特·亞當(dāng)斯(Matt Adams)表示：“對于我們旨在提高整體氖氣供應(yīng)量并滿足客戶日益增長的需求的戰(zhàn)略而言，這是一個重要組成部分。它是林德致力于為全球客戶創(chuàng)造可提供一貫優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的強大供應(yīng)鏈的又一范例。”

這項全新投資還包括提升林德位于全球多個地方的凈化與配送能力。

·專利技術(shù)·

一種高效混合氣配制裝置及

使用其的配氣系統(tǒng)

申請(專利)號：201620088740.X

公開(公告)日：2016-08-03

申請(專利權(quán))人：廣東華特氣體股份有限公司 江西華特電子化學(xué)品有限公司 江門市新會特種氣體研究所有限公司 深圳市華特鵬特種氣體有限公司

摘要：一種高效混合氣配制裝置及使用其的配氣系統(tǒng)，包括氣體進口、分氣部和氣體出口部；原料氣經(jīng)過氣體進口進入分氣部，經(jīng)過分氣部平均分配到所連接的各氣體出口，經(jīng)過長度相等的氣體出口管道，平均分配到所連接的鋼瓶中。設(shè)備簡單，操作安全有效，保障了混合氣配制的精確度和精密度，同時極大減少氣體產(chǎn)品的浪費，減少了大量的人工，節(jié)約生產(chǎn)成本。

一種納米鎂基儲氫合金

氫化物的制備工藝

申請(專利)號： 201610025351.7

公開(公告)日：2016-06-22

申請(專利權(quán))人：南京工業(yè)大學(xué)

摘要：本發(fā)明提供了一種納米鎂基儲氫合金氫化物的制備工藝。一種納米鎂基儲氫合金氫化物的制備工藝，其特征在于以鎂粉為蒸發(fā)源，以多壁碳納米管載納米鎳粉末為沉積基體，并將兩者分開置于同一反應(yīng)器中，通入惰性氣體并抽真空，然后通入氫氣后升溫并保壓，蒸發(fā)源通過氣相遷移至沉積基體并發(fā)生合金化和氫化反應(yīng)，降溫，最終得到高活性的納米鎂基儲氫合金氫化物。該制備工藝可一步合成納米鎂基儲氫合金氫化物，合成產(chǎn)物具備顆粒尺寸細小、分散性好、活性高的優(yōu)點；同時產(chǎn)物組成可控，可廣泛應(yīng)用于氣態(tài)以及電化學(xué)儲氫領(lǐng)域。本發(fā)明的制備工藝簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

一種氫化鋁儲氫材料及其制備方法

申請(專利)號： 201510990831.2

公開(公告)日：2016-06-08

申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)

摘要：本發(fā)明公開了一種氫化鋁儲氫材料及其制備方法，儲氫材料由氫化鋁和催化劑制成；所述的催化劑的通式為M或者MxOy，M代表過渡金屬Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Nb中的一種或兩種以上，x=1或2；y=1，2，3，4或5；所述的氫化鋁和催化劑的摩爾比為100：0.1～10。本發(fā)明還公開了一種氫化鋁儲氫材料的制備方法，將氫化鋁和催化劑，密封于球磨罐中進行機械球磨，球磨后得到氫化鋁儲氫材料。本發(fā)明采用該方法改性的氫化鋁儲氫材料能夠降低氫化鋁儲氫材料放氫溫度，不僅能夠在60℃的溫度下開始放氫，而且放氫量也較高，可達8.0wt%，該放氫量比現(xiàn)有技術(shù)改性的氫化鋁儲氫材料高。

一種微流量氘、氦氣體分離的裝置

申請(專利)號： 201310467345.3

公開(公告)日：2016-08-17

申請(專利權(quán))人：核工業(yè)西南物理研究院

摘要：本發(fā)明屬于一種微流量氣體分離的裝置，具體涉及一種核聚變裝置真空檢漏技術(shù)領(lǐng)域氘、氦混合氣體分離的裝置。它包括殼體，殼體為雙開口的T字通道結(jié)構(gòu)，殼體內(nèi)T字型的垂直方向封裝有制冷機，殼體內(nèi)T字型的水平方向內(nèi)設(shè)有冷凝板，端口設(shè)有障板，上端設(shè)有上輻射屏，障板與制冷機的一級冷頭連接，冷凝板與二級冷頭連接，下輻射屏套裝在制冷機上。本發(fā)明的優(yōu)點是，由低溫冷凝板把所通過微流量殘余氣體中的氘氣冷凝，而對氦氣又不產(chǎn)生吸附作用以達到氘、氦混合氣體分離的目的。

氬氣的純化方法及純化裝置

申請(專利)號： 201210510072.1

公開(公告)日：2016-04-27

申請(專利權(quán))人：住友精化株式會社

摘要：本發(fā)明為氬氣的純化方法及純化裝置。在吸附處理的預(yù)處理階段降低氬氣的雜質(zhì)含有率、減少純化所需的能耗、將氬氣純化至高純度。[解決方法]純化至少含有氧、氫、一氧化碳、烴、油分和氮作為雜質(zhì)的氬氣時，使烴的一部分和油分吸附于活性炭。接著，如果氬氣中的氧量在與氬氣中的全部氫、一氧化碳和烴反應(yīng)所需要的氧設(shè)定量以下，則添加氧使其量高于設(shè)定量，通過使用銠催化劑使所述反應(yīng)發(fā)生。接著，以高于與該反應(yīng)中殘留的全部氧反應(yīng)所需要的設(shè)定量的條件在氬氣中添加一氧化碳，使用釕、銠或它們的混合物作為催化劑使所述反應(yīng)發(fā)生。接著，通過變壓吸附法使氬氣中的一氧化碳、二氧化碳、水和氮吸附于吸附劑。

惰性氣體純化器

申請(專利)號： 201520634101.4

公開(公告)日：2015-12-30

申請(專利權(quán))人：先普半導(dǎo)體技術(shù)(上海)有限公司

摘要：本實用新型涉及一種惰性氣體純化器，包括純化器本體、加熱裝置，純化器本體頂部設(shè)有氣體輸入管道，純化器本體底部設(shè)有氣體輸出管道，所述加熱裝置為陶瓷加熱圈，陶瓷加熱圈安裝在純化器本體側(cè)壁外緣，陶瓷加熱圈外部設(shè)置有一圈絕熱棉，絕熱棉外部設(shè)置有純化罐外殼。本實用新型采用陶瓷加熱圈內(nèi)的較高絕緣耐火程度的陶瓷內(nèi)穿上電阻絲，具有安全性高，加熱均勻，高溫穩(wěn)定等特點，陶瓷層具有溫度不外泄，工作安全，可節(jié)省電能的優(yōu)點。另外，絕熱棉進一步起到絕熱作用，絕熱棉和純化罐外殼之間的真空間隙保護工作人員的安全，防止高溫或者觸電事故。

一種制純氧的全溫程變壓吸附方法

申請(專利)號： 201610195106.0

公開(公告)日：2016-08-17

申請(專利權(quán))人：四川天采科技有限責(zé)任公司

摘要：本發(fā)明公開了一種制氧的全溫程變壓吸附(FTrPSA)方法，包含預(yù)處理工序、淺冷低壓吸附濃縮工序和深冷精餾制氧工序，淺冷低壓吸附濃縮工序是利用氮氣(N2)在低溫下具有超大的吸附容量，與氧氣(O2)相比有明顯差異，使N2得到吸附，O2被濃縮，濃縮后所形成的富氧氣體再進入深冷精餾系統(tǒng)，去掉大量的N2以后，深冷制氧工序的負荷大大降低，至少降低了2/3，大大降低了投資和能耗；淺冷低壓吸附濃縮與深冷精餾結(jié)合解決了傳統(tǒng)變壓吸附制氧法產(chǎn)品純度低、收率低的問題，也降低了傳統(tǒng)深冷精餾法能耗與投資，得到了純度為99.5%以上的氧氣產(chǎn)品，且收率大于90～92%。

用于測定氣體的硅氧烷

含量的方法和裝置

申請(專利)號： 201480054485.0

公開(公告)日：2016-06-01

申請(專利權(quán))人：芬蘭國家技術(shù)研究中心股份公司

摘要：一種用于通過非分散紅外分析測定氣體的硅氧烷含量的方法包括以下步驟：提供在根據(jù)這些硅氧烷的吸收帶選擇的限定波數(shù)帶(F1，F(xiàn)2)處的紅外光(3)，使在該限定波數(shù)帶處的紅外光透射至一定體積的有待分析的氣體(8)，檢測穿過該體積的有待分析的氣體的在該限定波數(shù)帶處的紅外光的強度，并且基于在該限定波數(shù)帶處的紅外光的吸收測定硅氧烷含量。根據(jù)本發(fā)明，該限定波數(shù)帶位于800至860cm-1的范圍內(nèi)。

高壓氣瓶及其放氣結(jié)構(gòu)和放氣方法

申請(專利)號： 201410850728.3

公開(公告)日：2016-08-17

申請(專利權(quán))人：上?？臻g推進研究所

摘要：本發(fā)明提供了一種高壓氣瓶及其放氣結(jié)構(gòu)，包括切斷結(jié)構(gòu)和出口接頭，所述切斷結(jié)構(gòu)與出口接頭同軸設(shè)置，切斷結(jié)構(gòu)和出口接頭之間形成切斷腔；切斷結(jié)構(gòu)的外端為固定端，切斷結(jié)構(gòu)的內(nèi)端為斷頭端，所述固定端與斷頭端之間形成具有尖角的凹槽；所述切斷結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)有由固定端的端部沿軸線方向向斷頭端延伸的氣孔，所述氣孔在斷頭端內(nèi)部的端頭為封閉結(jié)構(gòu)；所述出口接頭內(nèi)部設(shè)有沿軸線方向延伸的氣道出口。同時還提供了上述高壓氣瓶的放氣方法。本發(fā)明具有很好的剛性，切斷后的斷口不易變形，保證了氣體流通面積；濾網(wǎng)對釋放的氣體起到過濾的作用，保證釋放氣體的潔凈度；能夠適用于空間受限情況使用；保證了充足的流通面積；避免了斷頭堵塞出氣通道。

一類同時含三氟甲基和低聚倍半硅氧

烷結(jié)構(gòu)雜化聚酰亞胺及其制備方法

申請(專利)號： 201610353505.5

公開(公告)日：2016-08-10

申請(專利權(quán))人：常州大學(xué)

摘要：本發(fā)明提供了一類同時含三氟甲基和低聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)雜化聚酰亞胺，其制備方法為：首先由4,4'-二苯醚四酸二酐和含三氟甲基結(jié)構(gòu)芳香二胺單體縮聚制備端基含酸酐結(jié)構(gòu)的聚酰亞胺聚合物，再加入含單胺基結(jié)構(gòu)的低聚倍半硅氧烷單官能團單體，進一步縮聚得到同時含三氟甲基和低聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)雜化聚酰亞胺。該類同時含三氟甲基和低聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)雜化聚酰亞胺具有高的溶解性和優(yōu)異的成膜性，所制雜化聚合物薄膜具有優(yōu)良的介電性能、熱性能和光學(xué)透明性，在電氣絕緣、微電子、氣體分離膜等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

Analyzed Filling Speed of Bottled Compressed Gas

CHENG Hexin, DONG Feng, WANG Bin

(Taian Branch, Special Equipment Inspection Institute of Shandong, Taian 271000, China)

In this paper, studied the national standard in the process of gas filling speed regulation based on analysis of bottled gas filling speed, discussed and calculated the cylinders (40 L oxygen tanks, for example) by 0.05 MPa pressure filling to 12, 13, 14 and 15 MPa needed filling time. To provide technical reference for the cylinder filling unit.

compressed gas; filling time; filling flow

2016-05-16

TQ051.3

A

1007-7804(2016)04-0050-02

10.3969/j.issn.1007-7804.2016.04.014

程和新 (1967)，男，山東泰安人，本科。主要從事特種設(shè)備檢驗工作，E-mail：ltjytachx@163.com。