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液化石油氣基本知識

　　評論：　更新日期：2012年12月06日

液化石油氣是由多種烴類氣體組成的混合物，其主要成分是含有3個碳原子和4個碳原子的碳氫化合物，即：丙烷、正丁烷、異丁烷、丙烯、1-丁烯、順式-2-丁烯、反式-2-丁烯和異丁烯八種重碳氫化合物，行業(yè)習慣上稱碳三和碳四。另外還不同程度的含有少量甲烷、乙烷、戊烷、乙烯或戊烯(俗稱碳一、碳二和碳五)，以及微量的硫化物、水蒸氣等非烴化合物。碳原子少于3個的烴如甲烷、乙烷和乙烯常溫下很難液化，碳原子高于4個的戊烷、戊烯在常溫下呈液態(tài)，所以在正常情況下，這些都不是液化石油氣的組分。

一、烷烴

烷烴化合物是構成液化石油氣的主要化學成分，其化學分子式可用C_nH_2n+2(n≥1)表示。在烴的分子里，碳的化合價是四價，其余的價鍵都與氫原子相連接，直至4個價鍵完全飽和為止，故烷烴又稱飽和烴，其化學性質(zhì)很不活潑。含有一個碳原子(n=1)的烷烴稱為甲烷，含有兩個碳原子的稱為乙烷，以此類推。當碳原子數(shù)在10個以上時，就用對應的數(shù)字來表示，例如，C₃H₈稱為丙烷，C₁₂H₂₆稱為十二烷。

從丁烷開始，每一種烷烴雖然化學分子式相同，但是由于分子結(jié)構不同，即分子內(nèi)部原子的排列順序不同，因而具有不同的性質(zhì)，這樣的化合物稱為同分異構體。例如，丁烷的同分異構體有正丁烷(碳原子的連接為直鏈)和異丁烷(碳原子的連接有支鏈)兩種。

二、烯烴

??? 烯烴的化學分子式為C_nH_2n(n≥2)，烯烴的分子結(jié)構與烷烴相似，也是有直鏈或直鏈上帶有支鏈的，所不同的是在烯烴分子中含有碳碳雙鍵(C＝C)。當分子中碳原子數(shù)目相同時，烯烴分子中的氫原子要比烷烴分子中的氫原子少。因此，碳原子的價鍵不能完全和氫相結(jié)合，在兩個碳原子之間接成雙鍵。由于烯烴分子中碳原子的價鍵沒有飽和，故烯烴又稱為不飽和烴，其化學性質(zhì)相當活潑。烯烴分子中雙鍵的位置和碳鍵排列的結(jié)構不同，都會出現(xiàn)重異構現(xiàn)象，所以它的同分異構體要比同樣碳原子數(shù)目的烷烴多。烯烴的命名與烷烴相近，即含有兩個碳原子的烯烴稱為乙烯，含有3個、4個碳原子的烯烴分別叫做丙烯、丁烯。

三、液化石油氣的質(zhì)量要求

液化石油氣的來源不同，其成分和含量也不相同，為了準確了解液化石油氣的成分和含量，通常采用色譜法對其進行定性與定量要分析。中華人民共和國《液化石油氣》(GB 11174—1997)規(guī)定的質(zhì)量指標見表4-1。

表4-1 液化石油氣的質(zhì)量指標

項目	質(zhì)量指標	試驗方法
密度(15℃)/(kg/m³)	報告	SH/T 0221
蒸氣壓(37.8℃)/kPa	不大于1380	GB/T 6602
C5及C5以上組分含量/%，(體積分數(shù))	不大于3.0	SH/T 0230，色譜法
殘留物	?	?
蒸發(fā)殘留物/(mL/100mL)	不大于0.05	SY/T 7509
漬觀察	通過	?
銅片腐蝕/級	不大于1	SH/T 0232
總硫含量/(mg/m³)	不大于343	SH/T 0222
硫化氫含量/(mg/m³)	不大于20	乙酸鉛層析法
游離水	無	目測

??? 注：1. 密度也可用GB/T 12576方法計算，但仲裁按SH/T 0221測定。

??? 2. 蒸氣壓也可用GB/T 12576方法計算，但仲裁按SH/T 6602測定。

??? 3. 按SY/T 7509方法所述，每次以0.1mL的增量將0.3mL溶劑殘留物混合液滴到濾紙上，2min后在日光下觀察，無持久不退的油環(huán)為通過。

??? 4. 在測定密度的同時用目測法測定是否存在游離水。

硫化物(如硫化氫)是液化石油氣中的有害物質(zhì)，它不但腐蝕設備和管道，導致液化石油氣泄漏，而且污染大氣，危害人體健康，因此，要盡量將液化石油氣中的硫化物除掉。但在民用液化石油氣中，為了便于察覺其泄漏，又常用微量的甲硫醇(CH₃SH)等硫化物作加臭劑。

水分也是液化石油氣中的有害物質(zhì)，除和硫化物共同對設備和管道起腐蝕作用外，在寒冷地區(qū)還容易結(jié)冰或生成水合物，造成管道和閥門堵塞，甚至破裂，因此，應盡量將其排除。

四、液化石油氣的物理特性

(一) 液化石油氣的狀態(tài)參數(shù)

液化石油氣所處的狀態(tài)，是通過壓力、溫度和體積等物理量來反映的，這些物理量之間彼此有一定的內(nèi)在聯(lián)系，稱為狀態(tài)參數(shù)。

(二) 液化石油氣的物理特性

1. 比容、密度和相對密度

(1) 比容?指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)所占有的體積，用符號V表示，其表達式為

???

式中U——某種物質(zhì)的比體積，m³/kg；

V——該物質(zhì)的體積，m³；

M—一該物質(zhì)的質(zhì)量，kg。

(2) 密度?指單位體積的某種物質(zhì)所具有的質(zhì)量。由于液化石油氣的生產(chǎn)、儲存和使用中經(jīng)常呈現(xiàn)氣態(tài)和液態(tài)兩種狀態(tài)，因此，液化石油氣的密度就有氣體的密度和液體的密度兩種之分。

① 液化石油氣氣體的密度?其單位是以kg/m³表示。它隨著溫度和壓力的不同而發(fā)生變化。因此，在表示液化石油氣氣體的密度時，必須規(guī)定溫度和壓力的條件。一些碳氫化合物在不同溫度及相應飽和蒸氣壓下的密度見表4-2。

從表4-2中可以看出，氣態(tài)液化石油氣的密度隨著溫度及相應飽和蒸氣壓的升高而增加。

在壓力不變的情況下，氣態(tài)物質(zhì)的密度隨溫度的升高而減少，一些氣態(tài)碳氫化合物在101.3kPa下的密度見表4-3。

② 液化石油氣液體的密度?以單位體積的質(zhì)量表示，即kg/m³。它的密度受溫度影響較大，溫度上升密度變小，同時體積膨脹。由于液體壓縮性很小，因此壓力對密度的影響也很小，可以忽略不計。由表4-4可以看出，液化石油氣液態(tài)的密度隨溫度升高而減少。

表4-2 一些碳氫化合物在不同溫度及相應飽和蒸氣壓下的密度/(kg/m³)

溫度/℃	丙烷	正丁烷	異丁烷	溫度/℃	丙烷	正丁烷	異丁烷
-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 一些氣態(tài)碳氫化合物在101.3kPa下的密度/(kg/m³)

溫度/℃	甲烷	乙烷	乙烯	丙烷	丙烯	正丁烷	異丁烷	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

表4-4 液化石油氣液態(tài)的密度/(kg/m³)

溫度/℃	丙烷	正丁烷	異丁烷	丙烯	丁烯
-15	548	615	600	567	634
-10	542	611	594	561	629
-5	535	605	588	552	624
0	523	600	582	545	619
5	521	596	576	538	612
10	514	591	570	531	606
15	507	583	565	524	600
20	499	578	560	?	?
25	490	573	553	?	?
30	483	568	546	?
35	474	562	540
40	464	556	534	?	?
45	451	549	527	?	?
50	446	542	520	?	?