LPG的特性分析

第一节 LPG的定义及构成

一、LPG的定义

液化石油气是石油产品之一。英文名称liquefiedpetroleumgas，简称LPG。是由炼厂气或天然气（包括油田伴生气）加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。液化石油气主要用作石油化工原料，用于烃类裂解制乙烯或蒸气转化制合成气，可作为工业、民用、内燃机燃料。其主要质量控制指标为蒸发残余物和硫含量等，有时也控制烯烃含量。液化石油气是一种易燃物质，空气中含量达到一定浓度范围时，遇明火即爆炸。

二、LPG的主要成分

液化石油气是炼油厂在进行原油催化裂解与热裂解时所得到的副产品。

1、催化裂解气的主要成份如下（%）：氢气5～6、甲烷10、乙烷3～5、乙烯3、丙烷16～20、丙烯6～11、丁烷42～46、丁烯5～6，含5个碳原子以上的烃类5～12。

2、热裂解气的主要成份如下（%）：氢气12、甲烷5～7、乙烷5～7、乙烯16～18、丙烷0.5、丙烯7～8、丁烷0.2、丁烯4～5，含5个碳原子以上的烃类2～3。

三、LPG与天然气的区别

1、液化石油气是从石油加工或石油、天然气开采过程中得来的，其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。

2、气态液化石油气比空气重，其比重为空气的1.5-2倍。

3、液化石油气在空气中浓度较高时，对人的中枢神经有麻醉作用，如果燃烧不完全，会产生一氧化碳等有毒气体。

4、液化石油气加有一种特殊的臭味，一旦泄漏，即可察觉。

5、液化石油气与空气混合后易燃、易爆，在空气中的液化石油气浓度达到1.5-9.5%时，遇到火种就会爆炸，因而一定要防止泄漏。

6、液化石油气完全燃烧时，需要大量的空气助燃。1立方米液化石油气完全燃烧大约需要30立方米空气。因而燃气器具使用场所，必须保持空气流通。

第二节 液化石油气的特性

一、LPG的物理性质及特点

1、通常所说的液化石油气都存在液、气两种形态，液、气态处于动态平衡中。它具有一些以下物理性质：

1）液态比水轻，比重约为水一半

液化石油气比水轻，比重约为水的一半，约在0.50——0.60之间。组成一定时，液态液化石油气的比重，随着温度的上升而变小，随着温度的降低而增大。

液化石油气从液态变为气态时，体积膨胀非常大，约增大250——300倍。

2）易挥发性，体积膨胀系数大

液化石油气的体积膨胀系数比水大得多，约为水的10——16倍，且随温度升高而增大，其饱和蒸气压也随温度升高而急剧增加。温度升高10℃，液化气液体体积膨胀约为3——4%。因此，液化石油气的贮存充装必须注意温度的变化，不论是槽车、贮罐或是钢瓶，在充装时都绝对不能充满，而应留有足够的气相空间，最大充装重量一般按充装系数0.425Kg/1，体积充装系数一般为85%。

3）饱和蒸气压随温度升高而增大

由于液化石油气具有这个特点，槽罐车、贮罐及钢瓶严禁超温使用，以免压力而超进容器的设计压力而使容器胀破，造成事故。

4）气化潜热大

液化石油气液态变为气态体积增约250——300倍，并吸收大量的热量，所在液化石油气容易冻伤人。

5）沸点低

液化石油气沸点很低，通常都很容易自然气化使用，有时家庭用的瓶装液化石油气在冬天使用时出现冷凝或结冰现象，很难气化，这时千万不能用火烧、开水烫钢瓶，因为钢瓶内液化石油气受热膨胀，很可能会将钢瓶内空间充满，导致钢瓶胀裂发生爆炸。

2、LPG具有以下特点：

1）常温易气化

液化石油气在常温常压下的沸点低于-50℃，因此它在常温常压下易气化。1L液化石油气可气化成250—350L，而且比空气重1.5～2.0倍。由于气态液化石油气比空气重，所以泄漏时常常滞留聚集在地板下面的空隙及地沟、下水道等低洼处，一时不易被吹散，即使在平地上，也能顺风沿地面飘流到远处而不易逸散到空中。因此，在储存、灌装、运输、使用液化石油气的过程中，一旦发生泄漏，远处的明火也能将逸散的石油气点燃而引起燃烧或爆炸。

2）受热易膨胀

液化石油气受热时体积膨胀，蒸气压力增大。其体积膨胀系数在15℃时，丙烷为0.0036，丁烷为0.00212，丙烯为O.00294，丁烯为O.00203，相当于水的10～16倍。随着温度的升高，液态体积会不断地膨胀，气态压力也不断增加，大约温度每升高1℃，体积膨胀0.3%～0.4%，气压增加0.02～0.03MPa。国家规定按照纯丙烷在48℃时的饱和蒸气压确定钢瓶的设计压力为1.6MPa，在60℃时刚好充满整个钢瓶来设计瓶内容积；并规定钢瓶的灌装量为0.42kg/L，在常温下液态体积大约占钢瓶内容积的85%，留有15%的气态空间供液态受热膨胀。所以，在正常情况下，环境温度不超过48℃，钢瓶是不会爆炸的。如果钢瓶接触热源（如用开水烫、用火烤或靠近供热设备等），那就很危险。因为温度升高到60℃时钢瓶内就完全充满了液化石油气，气体膨胀力直接作用于钢瓶，而后温度再每升高1℃，压力就会急剧增加2～3MPa。钢瓶的爆破压力一般为8MPa，此时温度只要升高3～4℃，钢瓶内的气压就可能超过其爆破压力而爆炸。如果超量灌装钢瓶，那就更加危险。据实验，规定灌装量为15kg的钢瓶，超装1.5kg，在35。C时液态就充满了瓶内容积，在40℃时就有可能引起钢瓶爆炸；若超量灌装2.5千克，在20℃时液态就充满了瓶内容积，在25℃时就可能使钢瓶爆炸。如某地一用户为贪小便宜，通过私人关系在液化气站往钢瓶内多灌了2kg液化石油气，拿回家停放不久就爆炸了，造成物毁人亡。

3）流动易带电

液化石油气的电阻率约为1011～1014Ω•cm，流动时易产生静电。实验证明，液化石油气喷出时产生的静电电压可达9000V以上。这主要是因为液化石油气是一种多组分的混合气体，气体中常含有液体或固体杂质，在高速喷出时与管口、喷嘴或破损处产生强烈摩擦所致。液化石油气中含液体和固体杂质愈多，在管道中流动愈快，产生的静电荷也就愈多。据测试，静电电压在350-450V时所产生的放电火花就可点燃或点爆。

4.遇火易燃爆

液化石油气的爆炸极限约为1.7%-0.7%，自燃点约为446℃～480℃，最小引燃（爆）能量约为0.26mJ。就是说，液化石油气在空气中的浓度处在1.7%，-0.7%的范围内，只要受到0.26mJ点火能量的作用或受到446，480℃点火源的作用即能引起燃烧或爆炸。1kg液化石油气与空气混合浓度达到4%（化学计量浓度）时，能形成12.5m3的爆炸性混合气，爆速可达2000-3000m/s，爆炸威力相当于10～20kgTNT（炸药）爆炸的当量。在标准状况下，1m3液化石油气完全燃烧大约需要30m3的空气，产生100760kJ的热量，形成2100℃的火焰温度。可见，液化石油气一旦燃爆，将会造成严重危害。

5）含硫易腐蚀

液化石油气中大都含有不同程度的微量硫化氢。硫化氢对容器设备内壁有腐蚀作用，含量愈高，腐蚀作用愈强。据测定，民用液化石油气中硫化氢对钢瓶的内腐蚀速度可高达0.1mm/a。液化石油气容器是一种受压容器，内腐蚀可使容器壁变薄，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，容器内壁因受硫化氢的腐蚀作用会生成硫化铁粉末，附着在容器壁上或沉积于容器底部，随残液倒出，遇空气还有生热引起自燃的危险。

二、LPG的燃烧效率

随着燃气事业的发展，我国燃料结构发生了很大的变化，燃煤向燃气转换，天然气置换人工煤气，既满足了人民生活水平提高的要求，也使环境质量有了很大的改善。一直以来，液化石油气就是燃气供应中不可缺少的重要组成部分，特别是在城市煤气管网达不到的地方以及城市煤气的发展不能及时满足供应的城乡地区，都需要大量使用液化石油气。

任何燃气燃烧设备在供给热能的同时，都要产生大量烟气p烟气中的有害成分会直接污染大气或首先污染室内空气而后再污染大气。燃气燃烧产生的烟气中的污染物质主要有CO、SO2和NOx，其中CO和SO2对环境的污染和对人体的危害已广为人知，人们通过来取各种措施，有效地降低了CO和SO2的生成。NOx对环境的污染和对人类健康的危害，本世纪四十年代才引起科学家的注意。NOx包括NO、NO2，N2O、N2O3，N2O4、N2O5等，烟气中的NOx主要是NO和NO2。NO的毒性很大，它极易与血液中的血色素Hb结合，造成血液缺氧而引起中枢神经麻痹，NO与血红蛋白的亲合能力约为CO的数百倍至千倍。NO2是黄棕色有刺激性气味的气体，毒性比NO高4—5倍，它能刺激呼吸系统，引起肺气肿。人在NO2浓度为16.9ppm下暴露10分钟，就会产生呼吸困难和支气管痉挛现象，NO2浓度为90—100ppm时，接触三小时即可致人死亡。NOx不仅造成一次污染，还会对环境造成二次污染，排放到大气中的NOx遇到碳氢化合物时，在太阳光中紫外线的作用下发生光化学反应，生成具有刺激性的浅蓝色烟雾，造成严重的光化学烟雾污染。此外，由氮氧化物生成的硝酸与氧化硫生成的硫酸等一起将形成酸雨。

燃气中氮含量极小，燃烧时几乎没有燃料型NOx产生，快速型NOx的生成量比温度型NOx小一个数量级，因此降低烟气中的NOx排放主要应抑制T—NOx的生成。根据T—NOx的生成机理，其相应的抑制手段有：

1、降低燃烧温度，注意减少燃烧局部高温区；

2、降低氧气浓度；

3、使燃烧过程在远离理论空气比条件下进行；

4、缩短烟气在高温区内的停留时间。

第三节 液化石油气的发展与利用

一、LPG的 发展 分析

中国LPG进入老百姓家庭是1965年5月，抚顺石油二厂60万吨/年催化裂化项目投产，当年的LPG商品量仅有172吨。随后产量逐年扩大，但主要用汽车槽车和火车槽车向外地运输。

1988年3月深圳华南LPG船务有限公司购买了我国第一艘LPG压力船——安龙号，正式投入使用，进入了船运LPG的新阶段。主要是从东南亚一些国家用小型压力船进口LPG。船运促进了沿海沿江一批LPG储库和码头的建设与发展。

1992年底，日本丸红株式会社与珠海特商国际能源有限公司合作，在珠海附近海面租用大型LPG冷冻船作为“浮舱”，主要从中东进口低温LPG，开展船过驳船销售LPG。最高峰的1998年曾有9艘LPG“浮舱”同时在中国的南海与东海海域销售LPG。LPG“浮舱”的运作推动了中国大型LPG储库的建设与发展。

1997年11月中国第一个大型冷冻库华能阿莫科清洁能源有限公司（即现在的苏州碧辟LPG有限公司）6.2万立方米储库在江苏太仓建成投产，使中国开始了大批量进口LPG的新阶段。随着以后一批大型LPG储库的建成，大型LPG储库已经主导了中国的LPG进口市场。2006年大型LPG储库及具有其功能的大型LPG靠岸“浮舱”共进口LPG496.5万吨，占全国总进口量的92%。

截至2006年，中国已投用的大型LPG储库共14个，既有冷冻库，又有地下库与压力库，总库容为162.6万立方米。另外还有2个大型LPG储库功能的靠岸“浮舱”。目前在建的大型LPG储库有5个，总库容量为82.9万立方米。全部建成后总库容可增加到245.5万立方米。中国目前尚有119个具有船运接卸功能的中型LPG压力库，总库容为56.8万立方米。加上过百个大小炼油厂、石油化工厂LPG生产储库及各地近万个中小型LPG储库，估算其总库容量约60万立方米。故估算至2006年底，中国LPG总库容量约为280万立方米。

二、LPG的用途 分析

随着石油化学工业的发展，液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料，已愈来愈受到人们的重视。
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，用来生产合塑料、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。

1、用于有色金属冶炼

有色金属冶炼中要求燃料热质稳定，无燃炉产物，无污染，而液化石油气都具备了这些条件。液化石油气被加热气化后，可以方便地引入冶炼炉燃烧。山东金升有色金属集团公司已将液化石油气成功地用于德国克虏伯熔炼炉的铜冶炼工艺，代替了原煤气燃烧工艺，减少了硫、磷等杂质的危害，提高了铜材质量。

2、窑炉焙烧

我国的各种工业窑炉和加热炉历来以烧煤为主，这不仅造成能源的浪费，排出的烟气也严重污染着环境。为此，国家有关部门提出我国能源今后发民任务是：优化能源结构，建立世界级清洁、安全、高效的能量供应体系，建立能源技术发展促进机制等。为适应这一任务的要求，许多工业窑炉和加热炉改用液化石油气作燃料，如用液化石油气来烧瓷制瓷砖；用液化石油气烘焙轧制薄板等，既减少了对空气的污染，又大大提高了产品的烧制质量。

3、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。

4、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）通输送

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。
 

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