T/CCGA 90003-2020

040.40 G 86 T/CCGA 中国工业气体工业协会团体标准 T/CCGA 90003—2020 混合气体的分类:氧化性分类 Classification of the mixture gas:Oxidizing classification (征求意见稿) 2020 - ×× - ××发布 2020 - ×× - ××实施中国工业气体工业协会发布 T/CCGA 90003—2020 I 目次前言 ............................................................................... III 1 范围 .............................................................................. 1 2 规范性引用文件 .................................................................... 1 3 术语和定义 ........................................................................ 1 4 混合气体的氧化性分类 .............................................................. 1 5 计算和判定实例 .................................................................... 5 T/CCGA 90003—2020 II 前言 GB/T 34526《混合气体气瓶充装规定》、GB/T 7144《气瓶颜色标志》均对混合气体气瓶作出了相关规定,而目前GB/T 34710《混合气体的分类》只有毒性分类、腐蚀性分类、可燃性分类,缺少氧化性分类,为了填补其空白,满足气体行业发展的需求,中国工业气体工业协会特组织专家,参照ISO 10156 《气体和气体混合物—气瓶阀门选择用潜在燃烧性和氧化性的测定》(Gases and gas mixtures— Determination of fire potential and oxidizing ability for the selection of cylinder valve outlets)编制本标准。 混合气体生产商应控制混合气体的安全风险,一般不制备有潜在爆炸危险或穿过爆炸危险的混合气体。 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由中国工业气体工业协会提出并归口。 本标准起草单位: 本标准主要起草人: T/CCGA 90003—2020 1 混合气体的分类:氧化性分类 1 范围本标准规定了混合气体氧化性的分类方法。 本标准适用于混合气体在空气中的氧化性的分类。 2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。 凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 34710.3-2018 混合气体的分类第3部分:可燃性分类 3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。 3.1 可燃性气体 flammable gas 在标准大气压和20°C下,于空气中可以点燃的气体。 3.2 氧化性混合气体 oxidizing mixture gas 在标准大气压下,比含23.5%氧气与氮气组成的混合气体更能支持燃烧的混合气体。 3.3 氧化能力 oxidizing power 与氧气的氧化能力相比较的气体混合物的氧化能力。 4 混合气体的氧化性分类 4.1 混合气体的氧化性分为以下两类: ——氧化性混合气体; ——非氧化性混合气体。 4.2 部分不可燃气体等同于氮气的转换系数 GB/T 34710.3-2018 规定的部分不可燃气体等同于氮气的转换系数Kk 见表1。 T/CCGA 90003—2020 2 表1 部分不可燃气体等同于氮气的转换系数Kk 气体 N2 CO2 He Ar Ne Kr Xe SO2 SF6 CF4 C3F8 Kk 1 1.5 0.9 0.55 0.7 0.5 0.5 1.5 4 2 1.5 注:对于其他分子式中含有单个或更多的原子的非可燃和非氧化性气体,宜采用系数Kk=1.5。 4.3 部分氧化性气体等同于氧气的转换系数部分氧化性气体等同于氧气的转化系数Ci见表2,本表给出的Ci值是由LOF 试验所得的,对于未在表2 中列出的,可采用式(1)计算。 Ci= 9.07 1 LOF ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1) 式中: Ci——转换系数。由含有氮气和乙烷的混合物中氧化性气体的爆炸范围推导得出的; LOF——氧化性气体含量的上限; 9.07——系数。来自空气的LOF 值,定义Ci(氧气)=1。 表2 部分氧化性气体等同于氧气的转换系数Ci 气体/蒸气 Ci系数双-三氟甲基过氧 40 a 五氟化溴 40 a 三氟化溴 40 a 氯气 0.7 五氟化氯 40 a 三氟化氯 40 a 氟 40 a 五氟化碘 40 a 一氧化氮 0.3 二氧化氮 1 b 三氟化氮 1.6 三氧化氮 40 a 一氧化二氮 0.6 二氟化氧 40 a 臭氧 40 a 四氟肼 40 a a 对于未经测试的氧化性气体和蒸气,Ci值恒定为40。 b 由一氧化氮和三氟化氮得出。 4.4 混合气体的氧化性的判定方法 4.4.1 不含可燃性气体的混合物判定方法 4.4.1.1 氮气与氧化性气体的混合物的判定方法按式(2)计算,如果满足以下条件,则认为混合气体的氧化性比空气强。 T/CCGA 90003—2020 3 OP= ∑xiCi i >23.5% ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2) 式中: OP——氧化能力; xi——氧化性气体的含量(摩尔分数),%; Ci——氧化性气体等同于氧气的转换系数。 4.4.1.2 含有氮气以外惰性气体与氧化性气体的混合物的判定方法混合物中含有氮气之外惰性气体时,应考虑氮气当量系数Kk 系数,按式(3)计算。 OP= ∑ xiCi n i=1 ∑ xi+ ∑ KkBk p k=1 n i=1 ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3) 式中: OP——氧化能力; xi——氧化性气体的含量(摩尔分数),%; Ci——氧化性气体等同于氧气的转换系数; Kk——不可燃气体等同于氮气的转换系数; Bk——惰性气体含量。 4.4.2 含有可燃性气体的混合物判定方法 4.4.2.1 对于可燃性气体与氧气之外的氧化性气体的混合气体,不适用于下列判定方法,应采用测定方式来确定。 4.4.2.2 在标准大气压、20°C下,在空气中不易燃烧的部分卤化碳氢化合物,若在更高的压力和温度下与空气或氧化电位高于空气的氧化性气体混合,则是可燃的。 4.4.2.3 含有可燃与氧化性气体的混合物,可被划分为以下四类,见图1: ——不可燃和非氧化性。如氧气含量小于或等于23.5%,且可燃气体的含量低于Tci,F或Li(可燃性气体在空气中的燃烧下限); ——氧化性。如氧气含量高于23.5%,但可燃气体的含量低于Li。 ——可燃性。如可燃气体的含量高于Tci,F和Li。 ——潜在爆炸性。如氧气含量超出LOC,且可燃气体的含量高于Li。 表3 给出了部分可燃性气体氧气含量上限LOC,LOC 是可燃物质、空气或惰性气体混合物在大气条件下不发生爆炸时的最大含氧量。 Tci,F由式(4)计算: Tci,F= Tci× (1 −XO2/21%)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4) 式中: Tci——可燃气体与氮气混合物在空气中不可燃的可燃气体最高含量,部分可燃性气体的数值见 GB/T 34710.3-2018 的附录A; XO2——氧气含量,小于21%。 T/CCGA 90003—2020 4 说明: A——不可燃和非氧化性; B——氧化性; C——可燃性; D——潜在爆炸性。 图1 含有可燃性与氧化性气体混合物的分类表3 部分可燃性气体氧气含量上限(LOC) 可燃物质 LOC/% 氨 12.2 苯 8.5 正丁烷 9.6 1-丁烷 9.7 一氧化碳 4.7 二硫化碳 4.6 二甲醚 8.5 乙烷 8.8 乙醇 8.5 乙烯 7.6 正己烷 9.1 氢气 4.3 硫化氢 9.1 异丁烷 10.3 异丁烯 10.6 甲烷 11.0 甲醇 8.1 正戊烷 9.3 T/CCGA 90003—2020 5 表3(续) 可燃物质 LOC/% 丙烷 9.8 1-丙醇 9.3 2-丙醇 8.7 丙烯 9.3 环氧丙烯 7.7 注:对于此表未列出的可燃物质,使用恒定值2%。 5 计算和判定实例 5.1 实例一混合物的例子: 5%(N2O)+10%(O2)+85%(N2) 计算步骤: a) 步骤一:对于氮气与氧化性气体的混合物,确定混合物中氧化性气体等同于氧气的转换系数Ci。 Ci(N2O)=0.6 Ci(O2)=1 b) 步骤二:计算混合物的氧化能力。 OP = ∑xiCi i = [(0.05 × 0.6) + (0.1 × 1.0)] × 100% = 13% OP=13%<23.5% 因此该混合物的氧化性弱于空气,属于非氧化性气体。 5.2 实例二混合物的例子: 20%(N2O)+20%(O2)+40%(N2)+20%(CO2) 计算步骤: a) 步骤一:对于含有氮气以外的惰性气体与氧化性气体的混合物,确定混合物中氧化性气体等同于氧气的转换系数Ci和混合物中不可燃气体等同于氮气的转换系数Kk。 Ci(N2O)=0.6 Ci(O2)=1 Kk(N2)=1 Kk(CO2)=1.5 b) 步骤二:计算混合物的氧化能力。 OP= ∑ xiCi n i=1 ∑ xi+ ∑ KkBk p k=1 n i=1 = (0.2 × 0.6) + (0.2 × 1) 0.2 + 0.2 + (0.4 × 1) + (0.2 × 1.5) × 100% = 29% OP=29%>23.5% 因此该混合物的氧化性强于空气,属于氧化性气体。 5.3 实例三 T/CCGA 90003—2020 6 混合物的例子: 5%(H2)+3%(O2)+92%(N2) 计算步骤: a) 步骤一:对于含有一种可燃性气体和氧气的混合物,应确定混合物中可燃性气体与氮气混合物在空气中不可燃的可燃气体最高含量Tci,可燃气体在空气中的燃烧下限Li。 Tci(H2)=5.5% Li(H2)=4% b) 步骤二:计算混合物的性质。 Tci,F= Tci× (1 −XO2 21%) = 5.5% × [1 −( 3% 21%)] = 4.71% 可燃气体浓度5%>Li,4% 可燃气体浓度5%>Tci,F,4.71% 因此该混合物为可燃性气体。 5.4 实例四混合物的例子: 2%(H2)+1%(CH4)+13%(O2)+84%(N2) 计算步骤: a) 步骤一:对于含有多个可燃性气体和氧气的混合物,应确定混合物中可燃性气体与氮气混合物在空气中不可燃的可燃气体最高含量Tci,可燃气体在空气中的燃烧下限Li。可燃气体混合物的在空气中的燃烧下限和最高不可燃的可燃气体最高含量直接由Le Chatelier 公式求得。 Tci(H2)=5.5%