LPG基础知识

LPG基础知识

第一章液化石油气的简介

随着石油化学工业的发展，液化石油气（LPG）作为一种化工基本原料和新型燃料，已越来越受到人们的重视。在化工生产方面，液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，可用于生产合成塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。用液化石油气作燃料，由于其热值高、无烟尘、无炭渣，操作使用方便，已广泛地进入人们的生活领域。此外，液化石油气还用于切割金属，用于农产品的烘烤和工业窑炉的焙烧等。

第一节液化石油气的来源

液化石油气目前主来源于炼油厂石油气和油田伴生气。因此液化石油气是一种石油产品。

一、由炼油厂石油气中获取

炼油厂石油气是在石油炼制和加工过程中所产生的副产气体,其数量取决于炼油厂的生产方式和加工深度,一般约为原油质量的4%～10%左右。根据炼油厂的生产工艺，可分为蒸馏气、热裂化气、催化裂化气、催化重整气和焦化气等5种。这5种气体含有C1～C5组分，利用分离吸收装臵将其中的C3、C4组分分离提炼出来，就获得液化石油气。

目前，从炼油厂催化裂化中回收液化石油气是国内民用液化石油气的主要来源。

二、由油田伴生气中获取

在石油开采过程中，石油和油田伴生气同时喷出，利用装设在油井上面的油气分离装臵，将石油与油田伴生气分离。油田伴生气中含有5%左右的丙烷、丁烷组分，再利用吸收法把它们提取出来，可得到丙烷纯度很高而含硫量很低的高质量液化石油气。欧美、日本等国家供应的液化石油气，多数属于这种。

第二节液化石油气的特点

液化石油气与其他燃料相比较具有如下优点：

1污染少：LPG是由C3（碳三）、C4（碳四）组成的碳氢化合物，可以全部燃烧，无粉尘。在现代化城市中应用，可大大减少过去以煤、柴为燃料造成的污染；

2发热量高：同样重量LPG的发热量相当于煤的2倍，液态发热量为45185～45980kJ/kg由于液化石油气

几乎不含有不可燃烧成分，发热量高，燃烧充分，无粉尘灰渣，所以，液化石油气是一种清洁能源，使用液化石油气能减少空气污染，保护环境；

3易于运输：LPG在常温常压下是气体，在一定的压力下或冷冻到一定温度可以液化为液体，可用火车（或汽车）槽车、可移动罐柜、LPG船在陆上和水上运输，所以，液化石油气既可满足城市居民的需求，亦可为农村用户提供方便；

4压力稳定:LPG管道用户灶前压力不变，用户使用方便;

5储存设备简单,供应方式灵活:与城市煤气的生产、储存、供应情况相比，LPG的储存设备比较简单，气站用LPG储罐储存，又可装在气瓶里供用户使用，也可通过配气站和供应管网，实行管道供气；甚至可用小瓶装上丁烷气，用作餐桌上的火锅燃料，使用方便;

6液化石油气作为汽车的替代燃料，可减少废气的排放，同时亦可延长发动机的使用寿命；

7 由于液化石油气可取代弗利昂作为制冷剂，所以，使用液化石油气还可以减少对大气臭氧层的破坏。

第三节液化石油气的用途：

由于LPG有上述优点，被广泛用作工业、商业和民用燃料。同时，它的化学成分决定了LPG也是一个非常有用的化工原材料，因而也广泛用于生产各类化工产品，主要用途有以下几点：

一作汽车燃料

据2000年我国城市环境状况公告显示，监测的338个城市中，超过国家大气质量二级标准的城市占到63。5%，其中超过三级的有112个，我国大气污染已由工业废物、煤烟气型向光化学烟雾型转变，大城市中汽车排放尾气成为大气的主要污染源之一。目前，城市空气污染源中约有70%来自汽车的废气排放。为解决这一问题，自20世纪末，我国各大中城市相继建起了汽车加气站，用液化石油气替代汽油作汽车燃料，这一燃料品种的改变，极大地净化了城市空气质量，也是液化石油气利用的又一大发展方向。

二居民生活燃用

居民生活燃用液化石油气主要有管道输送和瓶装供给两种方式。

1、管道输送

管道输送方式主要集中在大中城市进行，它是由城市燃气公司把液化石油气与空气、液化石油气与煤气或液化石油气与化肥厂排放的空气等混合后，通过管理直接输送到居民家中使用，目前，许多城市都实现了这种供应形式。

2、瓶装供给

瓶装供给是通过一个密封钢瓶将液化石油气由储配站分配到各家各户，作为家庭灶具的供气源，它起源于20世纪60年代初，最早是在炼油厂和几个工业城市使用，现已发展到乡镇农村。在民用部地区就建有从事钢瓶供气的液化石油气储配站一万多个，有的个别乡镇平均建有2个以上。由此可见，液化石油气

的使用范围愈来愈广，使用量愈来愈大，发展愈来愈快。

第四节液化石油气国内外发展状况

中国的经济结构和社会生活方面正在发生根本性的转变，其中把环境保护作为一项基本国策。坚持污染防治和生态保护并重的方针，重点城市的环境污染得到控制，环境保护取得了一定成绩。但是，从环境监测结果分析，全国环境形势不容乐观。仅从我国大气环境污染来看，仍然以煤烟型为主，主要污染物为总悬浮颗粒和二氧化碳。从388个城市数据分析，有33.1%的城市达到了国家空气质量二级标准，其中有137个城市超过了三级标准。因此，仅从大气环境污染形势分析，迫使我们面对能源结构改变这一新的重大课题。

一.从我国的能源资源分析：

从世界清洁能源石油，天燃气的储量，石油可采储量138万亿吨，天燃气可采储量150万亿立方米。按现在开采速率计算，石油可供开采46年，天然气可供开采68年。世界油气资源的60-70%分布在前苏联和中东地区。天然气前苏联占总量的38.9%，中东占29.3%。我国能源资源总量为4万亿吨标准煤，居世界第三位。煤炭保有储量为10024.9亿吨，经查的可采储量为893亿吨。如按现在开采强度计算，储采比不到100年。石油的资源量为930亿吨，占总资源量的20%。天然气的资源为388亿立方米（其中8万亿立方米是海上石油天然气）。天然气资源量占总资源量的6%。煤层气的资源量为35万亿立方米，位居世界第三位，但目前尚未形成规模开发利用。我国再生能源资源丰富，如水能、太阳能、风能、地热、生物质能源以及海洋能源。我国煤炭储量占世界储量的11%，原油占2.4%，天然气占1.2%。我国人口占世界人口的20%，人均能源的资源占有量不到世界平均水平的一半，石油仅占十分之一。目前，我国已成世界的第三能源生产国第二能源消费国。1998年统计，我国一次能源的生产量为12.4亿吨标准煤，而能源的消费量为13.6亿吨标准煤。我国从1993年开始就成为能源的净进口国。预测未来，我国的能源供需缺口将越来越大。2010年短缺能源8%，2040年短缺24%。对石油的进口的依存性就更大，1995年依存度为6.6%（注：所谓依存度是进口量与消费量之比）2000年为20%，预测2010年为23%。天然气2000年的依存度为6%，2010年为20%。因此，我国能源结构面临新的挑战，同时又面临着严峻形势。

二.我国城市燃气的发展：

1.我国城市现状：我国城市面积84.49万平方公里，城市人口达3.7亿人（非农业人口1.94亿人），城市人口密度平均为440人/平方公里。1997年建筑竣工面积为3.40亿平方米（其中住宅竣工面积

2.19亿平方米）。全国人均供用面积12.9平方米，人均居住面积8.8平方米。

2.我国城市燃气发展的现状(表 1-1)

3.城市燃气中液化石油气的现状（LPG）

1997年底统计，我国生产LPG的企业共计64家。1998年机构调整，7月正式组建中国石油化工集团公司，该公司生产LPG企业24家，中国石油天然气集团公司生产LPG企业34家。其余是地方企业。1998年国内生产680.1万吨，1999年生产761.3万吨，随着我国能源结构的调整，2005年前城市燃气以天然气和LPG为主，2010年前后，城市燃气将向天然气为主导气源的方向发展，这是一个必然发展的趋势。三我国燃气汽车的发展

在节能减排成为首要任务的时代背景下，使用替代能源和清洁能源已成为能源消费产业必然发展方向。随着我国机动车辆的快速增长，交通领域的能耗和污染对国家能源安全和环境保护造成很大压力，同时也给代用燃料汽车发展带来了巨大空间。专家指出，燃气汽车及相关配套行业在我国将有非常大的发展潜力。

发展燃气汽车，有利于优化车用燃料的结构，缓解我国石油资源紧缺的矛盾。以燃气作为车用燃料，经济性能好，环保效益高。

第二章液化石油气的物理化学性质

第一节主要物理性质

1．相对密度

液化石油气是混合物，其相对密度随组成的变化而变化。一般认为，液化石油气气体的相对密度为空气相对密度的1.2~2.0倍；液态相对密度大约0.51。

2．液态体积膨胀系数

液态液化石油气的体积膨胀系数大约是同温度下水的体积膨胀系数的10-16倍。因此，在给容器充装液化石油气时，液相不得充满，而要留一定的空隙，以供受热体积膨胀时占用。

3．溶解度

溶解度指液化石油气的含水率。其特点是温度升高溶解度增大。由于液化石油气在水中具有一定的溶解度，因而在储罐、钢瓶、可移动罐柜等液化石油气容器的底部经常沉积着一定的水，需要定期排放。4．浓度爆炸极限、最小点火能量、燃烧热值

液化石油气是碳氢化合物的混合物，其浓度爆炸极限、最小点火能量及燃烧热值随组分的变化而发生一定的变化。但是，一般认为液化石油气在空气中体积浓度爆炸极限约为1.5%~10%，最小点火能量低于0.3毫焦耳，燃烧热值为92092~12139千焦/立方米。

5．电阻率

液化石油气的电阻率约为1011~1014欧厘米。据测定，液化石油气从容器、设备、管道中喷出时产生的静电位可达9000伏。

第二节液化石油气的火灾危险性

1．易爆炸

液体石油气体与空气混合达到一定比例（或浓度）时，遇火源即能引起着火爆炸。这个遇火源能够发生爆炸的浓度范围，叫做爆炸浓度极限（简称爆炸极限），通常用体积百分比（%）来表示。液化石油气的爆炸极限约1.5%~10%。这就是说，当液化石油气在空气中的浓度达到1.5%~10%这个范围时，混合气体遇火源就能爆炸；当液化石油气在空气中的浓度低于1.5%时，因可燃气体不足，混合气体不燃烧、不爆炸，1.5%叫做液化石油气的爆炸下限；当液化石油气在空气中的浓度高于10%时，因氧气不足，混合气体也不燃烧、不爆炸，10%叫做液化石油气的爆炸上限。

液化石油气在空气中的浓度处于爆炸下限或爆炸上限时，混合气体遇火源一般只是发生爆燃。爆燃所产生的压力一般不会超过405千帕（4个大气压）。但当液化石油气在空气中的浓度超过爆炸下限，特别是达到反应当量浓度（约为4.0%），则发生威力最大的爆炸。爆炸时所产生的压力可达709千帕（7个大气压），爆炸后压力还会不断激增，并伴有震耳的声响。因为液化石油气的爆炸下限低，只要泄漏出少量的气体，就会很快在一定的范围内与空气形成爆炸性混合气体，所以说液化石油气极易燃。

2．易燃烧

液化石油气属于一级可燃气体，比煤气（一氧化碳）、汽油等物质更易燃。液化石油气不但易燃，而且燃烧时发出的热量（热值）和火焰温度也很高。其热值大于15605.5千焦/公斤（91272千焦/立方米)，火焰温度高达2120℃。着火时热辐射很强，极易引燃、引爆周围的易燃、易爆物质，使火势扩大。

3．易膨胀

储存在容器内的液化石油气，在一定的温度和饱和蒸气压下是处于气液共存的平衡状态。随着温度的升高，液态体积会不断膨胀，气态压力也会不断增大。大约温度每升高1℃，体积膨胀0.3~0.4%，气压增大约19.6~29.4千帕。温度越高则体积膨胀得越厉害，气压也增得越大。

4．易气化

液化石油气在常温常压下为气态，它是在低温或高压的条件下被压缩液化成液态，储存在耐压容器中。液态液化石油气在常压（1个大气压）下的沸点为－42.1~－0.5℃，即液体开始沸腾气化时的温度。因此，液态液化石油气在常温常压下极易气化。1升液体可气化为250~300升气体。气态液化石油气的相对密度为空气的1.5倍~2.0倍。由于它比空气重，因而不易扩散掉，能长时间飘浮在地面或流向低洼处积聚。因此，在储存，灌装、运输、使用液化石油气的过程中，一旦发生液体泄漏，在低洼处形成聚集，很容易达到爆炸极限，遇到火源即发生爆炸。

5．易产生静电

液化石油气从管口或破损处高速喷出时能产生静电。据试验，液化石油气喷出时产生的静电电压可高达数千乃至数万伏。其主要原因是因为液化石油气是一种多成分的混合气体，气体中含有液体或固体杂质，在高速喷出时与管口或破损处产生了强烈摩擦。液化石油气中所含的液体或固体杂质越多，产生的静电荷就越多；气体的流速越快，产生的静电荷也越多。据测定，当静电电压在350~450伏时，所产生的放电火花就能引起可燃气体燃烧或爆炸。由于液化石油气气体从管口、喷嘴或破损处高速喷出时，极易产生高电位静电，所以其放电火花足以引起火灾或爆炸事故。

6．有腐蚀性

液化石油气中大都含有不同数量的硫化氢。硫化氢对容器内壁有腐蚀作用；硫化氢的含量越高，对容器的内壁腐蚀越快。据有测定，硫化氢对钢瓶的内壁腐蚀速度高达0.1毫米/年。由于液化石油气容器是一种受压容器，内腐蚀可以不断地使容器壁变薄，降低容器的耐压强度，缩短容器的使用年限，导致容器穿孔漏气或爆裂，引起火灾爆炸事故。同时，容器内壁因受到硫化氢的腐蚀作用，还会生成黑褐色的硫化亚铁（FeS）粉末，附着在器壁上或沉积于容器底部。这种硫化亚铁粉末如随残液倒出，或使空气大量进入排空液体的容器内，硫化亚铁粉末会与空气中的氧发生氧化反应，放热而自燃，生成氧化铁（Fe3O4）和二氧化硫（SO2）。这种自燃现象也易造成火灾爆炸事故。

7．对人体的伤害性

此外，液化石油气对人体中枢神经有麻醉性，当空气中液化石油气的浓度高于10%时，就会使人头昏，以至窒息死亡。而且，液化石油气中的硫化氢是有毒害性的，当空气中硫化氢的含量高于10~15毫克/米3时，会使人中毒，另外，液化石油气在不完全燃烧时会产生一氧化碳毒气。因此，在储存、灌装液化石油气时要有良好的通风，在灭火时也要加以注意。

第三节液化石油气的燃烧条件

液化石油气具有易燃、易爆的特性，但燃烧和爆炸是有一定条件的。液化石油气发生燃烧或爆炸，必须同时具备以下三个条件：

1、要有一定数量的可燃气体：只有当液化石油气在空气中的浓度达到爆炸极限范围时，才能燃烧或爆炸。若液化石油气在空气中的浓度高于10%，如遇到空气，就仍有燃烧或爆炸的危险。

2、要有充足的空气，要使液化石油气发生燃烧或爆炸，需要有足够的空气与之混合：如果空气量不足，燃烧就会逐渐减弱，直至熄灭。在空气中氧气约占21%，氮气约占79%。当空气中的含氧量低于11.5%时，液化石油气就不会燃烧或爆炸。一般来说，1立方米的液化石油气完全燃烧大约需要30立方米的空气。

3、要有着火源：凡能引起液化石油气燃烧或爆炸的热能源都叫着火源。如明火焰、赤热的金属、火星和电火花等。要使液化石油气发生燃烧或爆炸，着火源必须具有一定的温度和热量。一般认为，由各组分混合组成的液化石油气，其着火温度约为430~460℃，最小点火能量约为0.31~0.38毫焦耳，引爆的最小电流强度为0.36~0.48安。极微小的火种，都足以引起液化石油气的燃烧或爆炸。

综上所述，只有以上三个条件同时具备，并且相互作用，才能使液化石油气发生燃烧或爆炸。

第四节液化石油气防火、防爆的基本措施

根据液化石油气燃烧或爆炸的三个条件，就可以有针对性的采取相应的预防措施，防止这三个条件同时存在并相互作用。防火防爆的基本措施是：

1．管好气源，杜绝泄漏：

在灌装、运输液化石油气的过程中，要禁止使用不合格的容器设备，禁止超量灌装，防止设备泄漏或爆裂；

2．隔绝空气：

对液化石油气来说，主要防止空气进入容器内。因为空气进入容器内，会在容器内形成爆炸性混合气体，这是十分危险的。所以，新制造的液化石油气贮罐、槽车、钢瓶、可移动罐柜在灌装时要先抽成真空或者充氮气；贮罐、槽车、钢瓶、可移动罐柜里的液化石油气不能完全排放或使用完，应留有余压，并应将阀门关紧，不让余气泄尽。

3．消除着火源：

液化石油气罐柜不准靠近高热源，设备发生泄露，要立即禁绝周围的一切火种，液化石油气储配、供应站要划定禁火区域，禁绝一切火源；进入站内的工作人员必须穿防静电鞋和防静电服，严禁使用手机等通讯工具。