本篇介绍一些CO2的基本属性，科普一下最熟悉的陌生人的同时，也作为后续章节展开讨论的参考资料。

本篇目前仅讨论纯CO2，关于杂质的讨论会单开一篇。所有数据均来源于公开信息，不能够直接作为设计参数使用。

1.密度：

在25℃，一个标准大气压下，气态CO2的密度为1.836 kg/m3，大约是相同状态下空气的1.5倍，因此，它容易沉积在处所较低的位置。液态CO2的密度随温度和压力变化幅度较大，大约在600-1200kg/m3范围内变动，是常规LNG货物密度的2倍，与氯乙烯密度较为接近。

图1 液体CO2 和气体CO2的密度与压力关系草图

上述草图理解起来有点吃力的，可能需要点初中物理的知识

2.温度和压力

LCO2可以在自三相点至临界点范围的状态进行运输。CO2的三相点大约为−56°C，0.518MPa，临界点大约为31.3℃，7.38MPa。

三相点是指在热力学里，使一种物质三相（气相、液相、固相）达到热力学平衡共存时的一组温度和压强数值；液体-蒸汽临界点，即压力-温度曲线的终点，表示液体和蒸汽可以共存的条件。在更高的温度下，气体不能仅靠压力液化，此温度就是临界温度。当物质的温度、压强超过此界线——即临界温度及临界压强——会相变成同时拥有液态及气态特征的流体：超临界流体。

理解临界点的概念对于CO2和其他液化气体的设计是有帮助的，例如，在超过31℃时是无法用液位探测来测量LCO2的量，因为此时没有液相界面；甲烷的临界温度约为-82.6℃，意味着LNG必须在低于这个温度下运输，不能在常温下加压液化；丁烷的临界温度约为152.2℃，因此它可以选择在常温下通过加压液化。

三相点是一个非常特殊的概念，对大部分液化气体而言他们的三相点压力远低于大气压力，因此通常人们是观察不到三相共存现象的。CO2 的三相点压力大约在0.518MPa，意味着在大气压力下它只能够以固体或者气体形式存在，CO2保持在液态至少需要0.518MPa的压力。

图2 二氧化碳三相图

3.窒息性和毒性

CO2是不助燃也不可燃的，作为最常见的窒息型灭火剂这很好理解。

CO2是有毒的，各个国家标准都给出了不同程度的接触限值，大多为5000ppm 8hours，以及短期接触限值，大约为15,000-30,000ppm 15min。强调CO2毒性的原因是因为在CO2含量排开足够多氧气让人窒息前，就会使人中毒（先中毒，在窒息的）。此处不会展开，在后文中会详细分析。

4.腐蚀性

CO2通常被认为是酸性气体，但纯CO2是不具备腐蚀性的，与水，其他腐蚀性物质混合会使其具有强烈腐蚀性。

5.感官

CO2通常被认为是无色无味的气体，有研究称在很高浓度下CO2气体带一些甜味，但是这个浓度远超过STEL（Short term exposure limit），基本可以不作考虑。液态CO2是无色液体。固态CO2为白色。

LCO2在快速释放至空气中时，会产生大量白色雾气，源于空气中水蒸气的凝结，以及释放中产生的干冰晶体。

图3 LCO2释放试验图[1]

6.相容性

CO2是较为稳定的一种物质，除了氨以外，不会与常见的IGC Code中的液化气体反应，与大部分常见黑色金属材料是相容的。

LCO2与非金属材料的相容性较差，一些已知材料（一般为高分子聚合物）的孔隙会吸收LCO2，在系统压力释放后被吸收的LCO2会快速膨胀破坏其内部结构。这种现象称为rapid gas decompression。

图4 失效的非金属材料

LCO2溶解在油脂中，使滑油硬化，或者降低滑油的粘性，导致润滑失效。

[1] Image from DNV