液化石油气基本知识

液化石油气基本知识

液化石油气是由多种烃类气体组成的混合物，其主要成分是含有3个碳原子和4个碳原子的碳氢化合物，即：丙烷、正丁烷、异丁烷、丙烯、1-丁烯、顺式-2-丁烯、反式-2-丁烯和异丁烯八种重碳氢化合物，行业习惯上称碳三和碳四。另外还不同程度的含有少量甲烷、乙烷、戊烷、乙烯或戊烯(俗称碳一、碳二和碳五)，以及微量的硫化物、水蒸气等非烃化合物。碳原子少于3个的烃如甲烷、乙烷和乙烯常温下很难液化，碳原子高于4个的戊烷、戊烯在常温下呈液态，所以在正常情况下，这些都不是液化石油气的组分。

一、烷烃

烷烃化合物是构成液化石油气的主要化学成分，其化学分子式可用C n H2n+2(n≥1)表示。在烃的分子里，碳的化合价是四价，其余的价键都与氢原子相连接，直至4个价键完全饱和为止，故烷烃又称饱和烃，其化学性质很不活泼。含有一个碳原子(n=1)的烷烃称为甲烷，含有两个碳原子的称为乙烷，以此类推。当碳原子数在10个以上时，就用对应的数字来表示，例如，C3H8称为丙烷，C12H26称为十二烷。

从丁烷开始，每一种烷烃虽然化学分子式相同，但是由于分子结构不同，即分子内部原子的排列顺序不同，因而具有不同的性质，这样的化合物称为同分异构体。例如，丁烷的同分异构体有正丁烷(碳原子的连接为直链)和异丁烷(碳原子的连接有支链)两种。

二、烯烃

烯烃的化学分子式为C n H2n(n≥2)，烯烃的分子结构与烷烃相似，也是有直链或直链上带有支链的，所不同的是在烯烃分子中含有碳碳双键(C＝C)。当分子中碳原子数目相同时，烯烃分子中的氢原子要比烷烃分子中的氢原子少。因此，碳原子的价键不能完全和氢相结合，在两个碳原子之间接成双键。由于烯烃分子中碳原子的价键没有饱和，故烯烃又称为不饱和烃，其化学性质相当活泼。烯烃分子中双键的位置和碳键排列的结构不同，都会出现重异构现象，所以它的同分异构体要比同样碳原子数目的烷烃多。烯烃的命名与烷烃相近，即含有两个碳原子的烯烃称为乙烯，含有3个、4个碳原子的烯烃分别叫做丙烯、丁烯。

三、液化石油气的质量要求

液化石油气的来源不同，其成分和含量也不相同，为了准确了解液化石油气的成分和含量，通常采用色谱法对其进行定性与定量要分析。中华人民共和国《液化石油气》(GB 11174—1997)规定的质量指标见表4-1。

表4-1 液化石油气的质量指标

项目质量指标试验方法密度(15℃)/(kg/m3) 报告SH/T 0221

蒸气压(37.8℃)/kPa不大于1380 GB/T 6602

C5及C5以上组分含量/%，(体积分数) 不大于3.0 SH/T 0230，色谱法残留物

蒸发残留物/(mL/100mL) 不大于0.05 SY/T 7509

渍观察通过

铜片腐蚀/级不大于1 SH/T 0232

总硫含量/(mg/m3) 不大于343 SH/T 0222

硫化氢含量/(mg/m3) 不大于20 乙酸铅层析法

游离水无目测

注：1. 密度也可用GB/T 12576方法计算，但仲裁按SH/T 0221测定。

2. 蒸气压也可用GB/T 12576方法计算，但仲裁按SH/T 6602测定。

3. 按SY/T 7509方法所述，每次以0.1mL的增量将0.3mL溶剂残留物混合液滴到滤纸上，2min后在日光下观察，无持久不退的油环为通过。

4. 在测定密度的同时用目测法测定是否存在游离水。

硫化物(如硫化氢)是液化石油气中的有害物质，它不但腐蚀设备和管道，导致液化石油气泄漏，而且污染大气，危害人体健康，因此，要尽量将液化石油气中的硫化物除掉。但在民用液化石油气中，为了便于察觉其泄漏，又常用微量的甲硫醇(CH3SH)等硫化物作加臭剂。

水分也是液化石油气中的有害物质，除和硫化物共同对设备和管道起腐蚀作用外，在寒冷地区还容易结冰或生成水合物，造成管道和阀门堵塞，甚至破裂，因此，应尽量将其排除。

四、液化石油气的物理特性

(一) 液化石油气的状态参数

液化石油气所处的状态，是通过压力、温度和体积等物理量来反映的，这些物理量之间彼此有一定的内在联系，称为状态参数。

(二) 液化石油气的物理特性

1. 比容、密度和相对密度

(1) 比容指单位质量的某种物质所占有的体积，用符号V表示，其表达式为

式中U——某种物质的比体积，m3/kg；

V——该物质的体积，m3；

M—一该物质的质量，kg。

(2) 密度指单位体积的某种物质所具有的质量。由于液化石油气的生产、储存和使用中经常呈现气态和液态两种状态，因此，液化石油气的密度就有气体的密度和液体的密度两种之分。

① 液化石油气气体的密度其单位是以kg/m3表示。它随着温度和压力的不同而发生变化。因此，在表示液化石油气气体的密度时，必须规定温度和压力的条件。一些碳氢化合物在不同温度及相应饱和蒸气压下的密度见表4-2。

从表4-2中可以看出，气态液化石油气的密度随着温度及相应饱和蒸气压的升高而增加。

在压力不变的情况下，气态物质的密度随温度的升高而减少，一些气态碳氢化合物在101.3kPa下的密度见表4-3。

② 液化石油气液体的密度以单位体积的质量表示，即kg/m3。它的密度受温度影响较大，温度上升密度变小，同时体积膨胀。由于液体压缩性很小，因此压力对密度的影响也很小，可以忽略不计。由表4-4可以看出，液化石油气液态的密度随温度升高而减少。

表4-2 一些碳氢化合物在不同温度及相应饱和蒸气压下的密度/(kg/m3)

温度/℃丙烷正丁烷

异丁

烷

温度

/℃

丙烷

正丁

烷

异丁

烷

-15 6.4 1.06 2.50 25 20.15 6.18 9.21 -10 7.57 1.85 3.04 30 22.80 7.19 11.50 -5 9.05 2.10 3.59 35 25.30 8.17 13.00

0 10.34 2.82 4.31 40 28.60 9.33 14.70

5 11.90 3.35 5.07 45 34.50 10.57 16.80

10 13.60 3.94 5.92 50 36.80 12.10 18.94

15 15.51 4.65 6.95 55 40.22 12.38 20.56

20 17.74 5.39 7.94 60 44.60 15.40 24.20

表4-3 一些气态碳氢化合物在101.3kPa下的密度/(kg/m3)

温

度/℃甲烷乙烷乙烯丙烷丙烯正丁烷异丁烷

1-丁

烯

0 0.7168 1.3562 1.2604 2.02 1.9149 2.5985 2.6726 2.503 15 0.677 1.269 1.184 1.861 1.766 2.452 2.442 2.369