液化石油气基本知识.docx
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液化石油气基本知识
液化石油气的基本知识（P733~858）
提要
1液化石油气的来源和净化———————————————1
2液化石油气的成分及有关参数—————————————1
2.1沸点与气化潜热——————————————————2
2.2低发热值与气体容重————————————————2
2.3爆炸极限—————————————————————2
2.4燃烧所需空气量和产生的烟气量———————————2
2.5燃点与燃烧速度——————————————————2
2.6闪点与闪燃————————————————————2
2.7饱和蒸汽压————————————————————2
2.8液化石油气液态各组分及水的体积膨胀系数——————3
3液化石油气的规格——————————————————3
4液化石油气的运输——————————————————4
5液化石油气储配站——————————————————4
6液化石油气的装卸、灌瓶、残液回收、倒罐———————4
7液化石油气储配站的安全技术—————————————5
8液化石油气供应———————————————————6
8.1液化石油气的钢瓶供应————————————6
8.2液化石油气供应中“再液化”的问题——————6
8.3液化石油气的管管道供应———————————7
9液化石油气工艺系统的吹洗和置换———————————8
1液化石油气的来源和净化
⑴液化石油气的来源
液化石油气是石油气中以碳和氢两种元素构成的碳氢化合物的混合物，化学上把碳和氢形成的有机化合物通称为烃（ting）。
液化石油气主要成分是含三个碳原子和四个碳原子的碳氢化合物，行业上习惯称碳三（C3）碳四（C4）。
碳原子少于三个的甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）和乙烯（C2H4）需要比较高的压力才能液化，碳原子高于四个的在常温呈液态，所以它们都不是液化石油气的正常组分。
液化石油气有以下三个来源。
①天然石油气：
A、凝析气田气——通常含有甲烷85~97%，C3~C5约2~5％，将其中的丙烷和丁烷分离出来，制取液化石油气；
B、油田伴生气中——开采石油过程中的伴生气，其中有60~90%的甲烷和乙烷，10~40%的丙烷、丁烷、戊烷等。
②从炼油厂回收液化石油气——在炼制原料油的过程中，同时产生各种气体，气体主要组分为C3和C4；
③石油化工厂——用石油生产化工产品（合成纤维、合成塑料、合成橡胶）时的副产品。
⑵液化石油气的净化（脱硫、干燥）
①脱硫——从液化石油气中除掉硫化物杂物的目的，是为了它不腐蚀设备，燃烧废气也符合国标要求。
②干燥——干燥的目的是脱除液化石油气中的水分。
只有在较低温度下储运销售的液化石油气才需要干燥。
2液化石油气的成分及有关参数
液化石油气由以下八种物质组成：
丙烯、丙烷、正丁烷、异丁烷、丁烯-1、异丁烯、顺丁烯-2、反丁烯-2。
液化石油气的主要性质如下表：
表1 液化石油气的主要性质表
名称
丙烷
正丁烷
异丁烷
丙烯
丁烯-1
顺丁烯-2
反丁烯-2
异丁烯
分子式
C3H8
C4H10
C4H10
C3H6
C4H8
C4H8
C4H8
C4H8
分子量
44.097
58.124
58.124
42.081
56.108
56.108
56.108
56.108
液态容重（kg/L）
0.523
0.600
0.582
0.545
0.620
0.620
0.620
0.619
20℃液态容重
0.4963
0.5788
0.5572
0.5139
0.5951
0.6213
0.6042
0.5942
气体容重（kg/nm3）
2.0102
2.7030
2.6912
1.9136
2.5030
2.5030
2.5030
2.5030
气体（与空气）比重
1.554
2.086
2.086
1.480
1.936
1.936
1.936
1.936
沸点,℃（1大气压）
-42.07
-0.50
-11.73
-47.70
-6.26
3.75
0.88
-6.9
气化潜热（kJ/kg）
422.9
383.5
366.3
439.6
391.0
416.2
405.7
394.4
低发热值（kJ/nm3）
93244
123649
122857
87667
117695
107015
106805
117695
爆炸极限（％）
2.1-9.5
1.5-8.5
1.8-8.5
2.0-11.7
1.6-10.0
1.8-9.7
1.8-9.7
1.8-9.7
燃烧需空气（m3/m3）
24.242
32.248
31.834
21.857
28.552
燃烧产烟气（m3/m3）
26.279
34.853
34.405
23.388
30.551
液态的闪点（℃）
-104
-82
-83
-180
-80
-80
比热（kJ/m3·℃）
0℃
3.048
4.128
100℃
3.965
5.259
绝热指数
K
0℃
1.138
1.097
100℃
1.102
1.075
注：
①液化石油气中也含有一定的甲烷、乙烷、戊烷（C5H12）、和已烷（C6H14），其中后两种不易变成气体而成为残液；
②上表中的斜体数字未经核实；
③正丁烷与异丁烷的分子式、分子量相同，但它们的结构不同，即碳与碳的连接方式不同，故性质也不同。
2.1沸点与气化潜热——液化石油气主要成分的沸点都很低，所以常温下是在沸腾的情况下气化，并吸收大量潜热（1kg液化石油气气化所吸收的潜热相当于1kg水升高101℃所吸收的热量）。
当大量液化石油气从狭口喷出时，会形成白茫茫的一片，就是因为喷出的液化石油气吸收了周围空气的热量，本身也因压力突降而降温，把空气里的水分凝结成霜的缘故。
居民使用瓶装液化石油气，是靠自然蒸发使用的。
液体气化所需的气化潜热是通过钢瓶表面从外界吸取的。
当用气量特别大，或与器壁接触的液体很少来不及传热时，瓶壁的传热速度小于气化需要，液体温度就会急剧下降，钢瓶外壁就会出现冷凝结水，甚至结冰，这是不允许的。
当液态液化石油气接触到人体皮肤时，会迅速气化，从皮肤吸收大量热，造成皮肤冻伤。
2.2低发热值与气体容重——液化石油气的气体容重大，约相当于焦炉煤气的4倍多；低发热值高，约相当于焦炉煤气的5-6倍；
2.3爆炸极限——液化石油气的爆炸下限低达2％左右，稍有泄漏就容易引起爆炸；
2.4燃烧所需空气量和产生的烟气量——燃烧同样体积的液化石油气，所需空气量约为焦炉煤气的6倍，天然气的3倍。
大约产生30m3的烟气。
表3 焦炉煤气与天然气燃烧有关参数表
燃气名称
所需空气量
产生烟气量
烟气成分（％）
m3/m3
m3/m3
CO2
H2O
N2
焦炉煤气
3.86
4.51
8.2
23.2
68.6
甲烷（天然气主要成分）
9.524
10.524
9.5
19.0
71.5
丙烷
24.242
26.279
11.6
15.5
72.9
2.5燃点与燃烧速度——液化石油气主要成分的燃点介于475~510℃之间，最大燃烧速度为0.38~0.5m/s；
2.6闪点与闪燃——闪点是使某物质的蒸汽在接近火焰时，其表面上可与空气生成闪燃混合物的最低温度（如丙烷的蒸汽在其闪点-104℃时，接近火焰可发生燃烧，但只出现瞬间火苗或闪光，这种现象叫闪燃。
燃烧并不传播，迅即终止）。
闪燃是液体发生火险的信号，是着火的前奏。
2.7饱和蒸汽压——液态液化石油气存储在密闭的容器内，当气液两相达到平衡时，容器中的压力就是液化石油气的饱和蒸汽压。
此饱和蒸汽压随温度升高而升高，如表4。
表4-1 液化石油气的饱和蒸汽压（单位：
×0.098Mpa）（kgf/cm2）——P18
温度（℃）
丙烷
丙烯
异丁烷
正丁烷
丁烯-1
丁烯-2
异丁烯
-40
1.14
1.5
0.23
0.16
0.23
-30
1.71
2.1
0.547
0.33
0.26
0.31
-20
2.48
3.1
0.741
0.459
0.56
0.43
0.58
-15
2.95
3.8
0.92
0.578
0.74
0.55
0.74
-10
3.49
4.5
1.12
0.812
0.95
0.70
0.95
-5
4.14
5.2
1.36
0.976
1.13
0.85
1.13
0
4.82
6.1
1.629
1.170
1.39
1.05
1.38
5
5.56
7.0
1.962
1.410
1.65
1.27
1.64
10
6.46
7.9
2.29
1.675
1.90
1.48
1.90
15
7.41
8.8
2.582
2.006
2.15
1.72
2.09
20
8.48
9.7
3.115
2.348
2.62
1.95
2.54
30
10.93
13.2
4.181
3.202
3.66
2.85
3.52
40
13.96
16.8
5.510
4.16
4.97
3.76
4.71
50
17.35
7.08
5.45
表4-2 液化石油气的饱和蒸汽压（单位：
Mpa）
——摘自《液化石油气操作技术与安全管理》P14——
温度（℃）
丙烷
丙烯
正丁烷
异丁烷
1-丁烯
顺-2-丁烯
反-2-丁烯
异丁烯
-20
0.232
0.302
0.045
0.069
0.056
0.062
-15
0.253
0.355
0.055
0.086
0.609
0.045
0.051
0.072
-10
0.332
0.415
0.067
0.105
0.084
0.056
0.064
0.087
-5
0.391
0.486
0.082
0.126
0.103
0.070
0.077
0.106
0
0.457
0.564
0.100
0.150
0.125
0.085
0.095
0.128
5
0.533
0.562
0.121
0.179
0.149
0.103
0.115
0.152
10
0.617
0.750
0.143
0.211
0.179
0.124
0.137
0.181
15
0.711
0.857
0.171
0.247
0.211
0.148
0.163
0.213
20
0.817
0.973
0.201
0.288
0.247
0.176
0.193
0.256
25
0.933
1.11
0.235
0.335
0.289
0.207
0.227
0.291
30
1.06
1.26
0.275
0.387
0.336
0.242
0.265
0.338
35
1.20
1.42
0.318
0.433
0.388
0.282
0.307
0.391
40
1.36
1.59
0.367
0.503
0.447
0.327
0.335
0.449
45
1.52
1.78
0.421
0.579
0.512
0.376
0.408
0.514
50
1.71
1.99
0.481
0.656
0.583
0.431
0.466
0.587
2.8液化石油气液态各组分及水的体积膨胀系数——由表5可知，液化石油气的体积膨胀系数约相当于水的10~16倍，且随温度升高而增大。
表5 液化石油气液态各组分及水的体积膨胀系数
液体名称
15℃时的体积膨胀系数
膨胀系数平均值
15℃下相对于水的膨胀系数比值
-20~+10℃
+10~+40℃
水
0.00019
1
丙烷
0.00306
0.00290
0.00372
16.1
丁烷
0.00212
0.00290
0.00220
11.1
丙烯
0.00294
0.00280
0.00368
15.5
丁烯
0.00203
0.00194
0.00210
10.6
3液化石油气的规格（P741）
3.1对瓶装液化石油气的要求：
①最大蒸汽压小于容器设计压力；
②在全年温度条件下的自然蒸发量达到额定值；
③对器壁无严重腐蚀性；
④对调压器不会造成堵塞；
⑤气体内不存在有害杂质；
⑥不蒸发的残液量很少；
⑦气相膨胀时不会出现结冰现象；
⑧泄漏时能闻到臭味。
3.2主要质量控制项目
①蒸汽压——蒸汽压的控制，实质上是液化石油气主要组分C3、C4与其低沸点（C2及以下）和高沸点（C5及以上）同系物之间的含量平衡问题。
要求规定：
乙烷（C2H6——沸点-88.6℃，不易液化，饱和蒸汽压高）、乙烯（C2H4——沸点-103.7℃）和戊烷（C5H12——沸点36℃，不易变成气体而成为残液）的最大含量，丙烷、丙烯、丁烷、丁烯的最小含量；
②结冰倾向——液化石油气中存在水分易结冰，如果压力较高，水会使金属生锈，增加残渣量；
③气味与毒性——商品液化石油气中须加入少量加臭剂，以便在其泄漏时闻到气味。
应规定硫化氢的最大含量，加臭剂的最大、最小含量；
④腐蚀性——硫化氢和一些微量杂质会造成腐蚀；
⑤残渣。
3.3液化石油气的国家标准
表6 液化石油气的国家标准
项目
油气田液化石油气
商品丙—丁烷混合物
炼油厂液化石油气
组分：
（mol%）
C2及C2以下不高于
C5及C5以上不高于
冬用
5.0
3.0
夏用
3.0
5.0
3．0
37.8℃时蒸汽压不高于（kPa）
1360
1360
1380
残留物，蒸发100ml的最大残留物量（ml）
报告
报告
报告
腐蚀，铜片腐蚀等级不高于
1
1
1
硫分不高于（mg/m3）
340
340
343
游离水
无
无
无
4液化石油气的运输（P746）——由于液化石油气从气态转变为液态时，体积约缩小为原来的250~300分之一，故通常以液态输送。
4.1管道运输
管道运输具有运行安全可靠、管理简单，运行费用低等优点。
但一次性投资大，管材用量大，无法分期建设。
一般适用于运输量大的情况，也适用于运量虽不大，而运距较短的情况。
4.2铁路槽车运输、汽车槽车运输、槽船运输
5液化石油气储配站
5.1常温高压液化石油气储配站（P760）（P77）
常温高压储存的储罐压力随液化石油气组分和气温条件而变化，一般接近或略低于气温下的饱和蒸汽压力。
这种罐又分地上储罐和地下储罐。
地上储罐施工、运行、维修方便，不受土壤腐蚀。
但受气温影响较大。
5.2低温常压液化石油气储配站（P793）——液化石油气饱和蒸汽压接近常压下储存
液化石油气低温储存有以下特点：
①安全性高——液化石油气在低温蒸汽压减小，罐周围地盘冻结，避免了泄漏；②建设费用低——可搞大容量的；③心理影响小——居民看不到高矗的庞然大物。
5.2.1工艺流程
为防止水分在储罐中结冰，液化石油气进入储罐前要进行脱水，即先降低其温度而后通过干燥器。
干燥后的丙烷要冷却到-42.7℃以下才能进入丙烷储罐；干燥后的异丁烷要冷却到-12.8℃以下才能进入储罐。
低温储罐的储存压力几乎与大气压相同（13.3~40.0kPa）。
压力升高时，要增加致冷量，压力降低、特别是出现负压时，要输入高压液化石油气。
储罐上有安全阀，防止压力突然升高。
5.2.2低温常压储罐的构造（P799）
地上罐——为钢制或混凝土制的，罐体设在地上。
地下罐——一种是让罐体周围的地盘冻结起来，与冻土层一体化，比本身的结构还要坚固，但造价高；一种是在罐体与土壤之间设置加热系统，但运行费用高。
5.3低温低压液化石油气储配站（P78）
低温低压储存界于常温高压和低温常压之间，它根据当地气温将液化石油气降低到某一适当温度下储存，储存压力较常温高压低，可以减少储罐的壁厚，降低耗钢量和投资。
储存温度比低温常压高，所需制冷设备功率小，且不需要低温钢材。
6液化石油气的装卸、灌瓶、残液回收、倒罐（P80）
6.1装卸——管道运输来的液化石油气装卸操作最简便，可利用其剩余压力，经总阀、过滤和计量，再经输液烃泵打入储罐。
对于车辆、船舶运输来的液化石油气，要将储配站储罐气、液相接口分别与车船上的气、液相接口对口连接好，接着就可以用装在气相管道上的压缩机抽吸储罐的气体，给车船上的储罐升压，使其液相流入站内的储罐内。
在卸完液相后，经切换气相阀门（也可用烃泵），可把车船储罐中的剩余液化石油气抽出到站内的储罐内，但要保持卸荷储罐余压不低于147~196kpa（1.5~2.0kgf/cm2），以免空气进入。
此外它们都是按内压容器设计的，不得在负压下工作。
6.2灌瓶——灌瓶作业是用烃泵将液化石油气储罐内的液相抽出，用管道压送到灌瓶车间，通过各灌瓶称上的灌装嘴灌入瓶中。
一般要求灌装压力比空瓶剩余压力大0.3Mpa，以满足适当的灌瓶速度。
因为灌装操作是间歇性的，所以在烃泵出口一般设止回阀，经回流管将超压液化石油气流回储罐内，预防输送管内压力超过允许压力。
也可以用压缩机代替烃泵对储罐的气相施压来灌瓶，也可以使用压缩机和烃泵联合工作。
按灌装原理分类，有重量灌装和容积灌装两种方法。
还有按手工、半机械半自动化和机械化自动化三种分类。
钢瓶灌装时应注意：
①钢瓶应符合《液化石油气钢瓶标准》，我国规定钢瓶使用期限不超过12年的每4年检修一次，12~20年的每3年检修一次，超过20年的每年检修一次；②灌装量为容积的85%，并应严格按下表要求：
表7 钢瓶最大允许灌装误差
钢瓶种类
YSP—10
YSP—15
YSP—50
最大允许灌装误差，kg
±0.15
±0.20
±0.50
6.3残液回收——天冷时，用户钢瓶内有残液（C5以上组分和少量C4组分），需要在灌瓶前回收。
一般采用正压倒空方法，即首先用压缩机将气相液化石油气压入钢瓶，升压至196~392kpa（2~4kgf/cm2），高于残液收集罐，在空瓶倒置的情况下，使残液靠压差流入残液收集罐。
此法也用于灌瓶超斤的处理。
也可以利用抽真空的方法回收残液，利用压缩机降低残液收集罐的压力至真空度低于26.7kPa（200mm汞柱），把倒置钢瓶中的残液抽到收集罐。
残液可以作锅炉燃料用或其他用。
6.4倒罐——为了满足储罐检修或作业工序上的需要，可利用压缩机将储罐之间的液相倒换位置。
6.5其他——罐上部必须有安全阀，以避免罐内超过设计压力。
液相进口须设止回阀。
液相出口和气相进出口宜设紧急切断阀，并能远距离遥控（人不能近前时用）。
安装液位计、压力计。
7液化石油气储配站的安全技术
7.1防火防爆特点（P804）——由于液化石油气的闪点低、爆炸下限低，所以很容易着火爆炸。
尤其要防止的是燃烧时温度上升，使容器内液化石油气液相体积膨胀，导致容器破裂，造成事故蔓延。
7.2静电及其预防（P808）
①可能产生静电的源头
液化石油气从小孔喷出，喷出介质和喷咀均会带静电；
用泵向容器灌注时，液化石油气在高速流动下，由于摩擦产生静电，管道及设备接地不良，将电荷带入容器内引起电荷聚集；
设备互相撞击及与地面磨擦，甚至带钉鞋与地面磨擦时都有可能产生静电火花；
用传动带驱动泵和压缩机，运行中的皮带会带电；
操作人员穿化纤衣服，在步行、脱衣中也会因摩擦使人身体带电。
②防静电措施
设备接地良好，接地电阻小于10Ω；
严禁使用高绝缘材料，使用塑料胶管时，应加金属屏蔽网；
传动皮带的导电性能应良好；
装卸作业应防止小孔泄漏，控制介质流速小于3m/s；
使用不发火花地面，地面不铺绝缘材料；
生产场所应保持良好通风，室内空气湿度宜在50％左右；
避免容器及设备撞击；
衣着及劳动保护用品要符合防静电要求。
8液化石油气供应
8.1液化石油气的钢瓶供应
①液化石油气钢瓶型号及参数：
表8 液化石油气钢瓶型号及参数
型号
参数
YSP—10
YSP—15
YSP—50
筒体内径（mm）
314
314
400
几何容积（L）
23.5
35.5
118
底座外径（mm）
240
240
400
护罩外径（mm）
190
190
高度（mm）
534
680
1215
允许充装量（kg）
10
15
50
钢瓶的公称工作压力——我国按1.57Mpa（16kgf/cm2）设计，是48℃时化学纯丙烷的饱和蒸汽压。
钢瓶的容积是按液态纯丙烷60℃时恰好充满整个钢瓶设计的，10kg钢瓶为23.51升，15kg钢瓶为35.31升。
钢瓶的充装率（P774——液态液化石油气占储罐几何容积的百分比）——由表4可知，温度每升高10℃，液化石油气液体体积膨胀3~4％。
满液情况下，温度每升高1℃，压力就会升高2~3Mpa，只要温升3~5℃，内压就会超过普通钢瓶的8Mpa的实际胀裂限度。
15kg液化石油气瓶的容积为35.5升，如果在15℃下的充装率为95％（装纯丙烷），
35.5×0.95=33.725升，丙烷在15℃下每升重0.507kg，可装液态丙烷：
33.725×0.507=17.1kg，如果温度升高到35℃，则丙烷每升重0.474kg，其体积将上升到：
17.1/0.474=36.08升，超过了瓶的容积。
如果在15℃下的充装率为85％（装纯丙烷），35.5×0.85=30.175升，可装液态丙烷：
30.175×0.507=15.3kg，如果温度升高到60℃，则丙烷每升重0.434kg，其体积将上升到：
15.3/0.434=35.25升，还未超过瓶的容积。
②减压阀（调压器）
把气态液化石油气从高压变为稳定的低压气体。
一般居民使用YJ—0.6型，其主要性能如下：
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