第一節(jié) LPG的定義及構(gòu)成
一、LPG的定義
液化石油氣是石油產(chǎn)品之一。英文名稱liquefiedpetroleumgas，簡稱LPG。是由煉廠氣或天然氣（包括油田伴生氣）加壓、降溫、液化得到的一種無色、揮發(fā)性氣體。液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣，可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機(jī)燃料。其主要質(zhì)量控制指標(biāo)為蒸發(fā)殘余物和硫含量等，有時也控制烯烴含量。液化石油氣是一種易燃物質(zhì)，空氣中含量達(dá)到一定濃度范圍時，遇明火即爆炸。
二、LPG的主要成分
液化石油氣是煉油廠在進(jìn)行原油催化裂解與熱裂解時所得到的副產(chǎn)品。
1、催化裂解氣的主要成份如下（%）：氫氣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個碳原子以上的烴類5～12。
2、熱裂解氣的主要成份如下（%）：氫氣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個碳原子以上的烴類2～3。
三、LPG與天然氣的區(qū)別
1、液化石油氣是從石油加工或石油、天然氣開采過程中得來的，其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。
2、氣態(tài)液化石油氣比空氣重，其比重為空氣的1.5-2倍。
3、液化石油氣在空氣中濃度較高時，對人的中樞神經(jīng)有麻醉作用，如果燃燒不完全，會產(chǎn)生一氧化碳等有毒氣體。
4、液化石油氣加有一種特殊的臭味，一旦泄漏，即可察覺。
5、液化石油氣與空氣混合后易燃、易爆，在空氣中的液化石油氣濃度達(dá)到1.5-9.5%時，遇到火種就會爆炸，因而一定要防止泄漏。
6、液化石油氣完全燃燒時，需要大量的空氣助燃。1立方米液化石油氣完全燃燒大約需要30立方米空氣。因而燃?xì)馄骶呤褂脠鏊?，必須保持空氣流通?/p>
第二節(jié) 液化石油氣的特性
一、LPG的物理性質(zhì)及特點(diǎn)
1、通常所說的液化石油氣都存在液、氣兩種形態(tài)，液、氣態(tài)處于動態(tài)平衡中。它具有一些以下物理性質(zhì)：
1）液態(tài)比水輕，比重約為水一半
液化石油氣比水輕，比重約為水的一半，約在0.50——0.60之間。組成一定時，液態(tài)液化石油氣的比重，隨著溫度的上升而變小，隨著溫度的降低而增大。
液化石油氣從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時，體積膨脹非常大，約增大250——300倍。
2）易揮發(fā)性，體積膨脹系數(shù)大
液化石油氣的體積膨脹系數(shù)比水大得多，約為水的10——16倍，且隨溫度升高而增大，其飽和蒸氣壓也隨溫度升高而急劇增加。溫度升高10℃，液化氣液體體積膨脹約為3——4%。因此，液化石油氣的貯存充裝必須注意溫度的變化，不論是槽車、貯罐或是鋼瓶，在充裝時都絕對不能充滿，而應(yīng)留有足夠的氣相空間，最大充裝重量一般按充裝系數(shù)0.425Kg/1，體積充裝系數(shù)一般為85%。
3）飽和蒸氣壓隨溫度升高而增大
由于液化石油氣具有這個特點(diǎn)，槽罐車、貯罐及鋼瓶嚴(yán)禁超溫使用，以免壓力而超進(jìn)容器的設(shè)計(jì)壓力而使容器脹破，造成事故。
4）氣化潛熱大
液化石油氣液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)體積增約250——300倍，并吸收大量的熱量，所在液化石油氣容易凍傷人。
5）沸點(diǎn)低
液化石油氣沸點(diǎn)很低，通常都很容易自然氣化使用，有時家庭用的瓶裝液化石油氣在冬天使用時出現(xiàn)冷凝或結(jié)冰現(xiàn)象，很難氣化，這時千萬不能用火燒、開水燙鋼瓶，因?yàn)殇撈績?nèi)液化石油氣受熱膨脹，很可能會將鋼瓶內(nèi)空間充滿，導(dǎo)致鋼瓶脹裂發(fā)生爆炸。
2、LPG具有以下特點(diǎn)：
1）常溫易氣化
液化石油氣在常溫常壓下的沸點(diǎn)低于-50℃，因此它在常溫常壓下易氣化。1L液化石油氣可氣化成250—350L，而且比空氣重1.5～2.0倍。由于氣態(tài)液化石油氣比空氣重，所以泄漏時常常滯留聚集在地板下面的空隙及地溝、下水道等低洼處，一時不易被吹散，即使在平地上，也能順風(fēng)沿地面飄流到遠(yuǎn)處而不易逸散到空中。因此，在儲存、灌裝、運(yùn)輸、使用液化石油氣的過程中，一旦發(fā)生泄漏，遠(yuǎn)處的明火也能將逸散的石油氣點(diǎn)燃而引起燃燒或爆炸。
2）受熱易膨脹
液化石油氣受熱時體積膨脹，蒸氣壓力增大。其體積膨脹系數(shù)在15℃時，丙烷為0.0036，丁烷為0.00212，丙烯為O.00294，丁烯為O.00203，相當(dāng)于水的10～16倍。隨著溫度的升高，液態(tài)體積會不斷地膨脹，氣態(tài)壓力也不斷增加，大約溫度每升高1℃，體積膨脹0.3%～0.4%，氣壓增加0.02～0.03MPa。國家規(guī)定按照純丙烷在48℃時的飽和蒸氣壓確定鋼瓶的設(shè)計(jì)壓力為1.6MPa，在60℃時剛好充滿整個鋼瓶來設(shè)計(jì)瓶內(nèi)容積；并規(guī)定鋼瓶的灌裝量為0.42kg/L，在常溫下液態(tài)體積大約占鋼瓶內(nèi)容積的85%，留有15%的氣態(tài)空間供液態(tài)受熱膨脹。所以，在正常情況下，環(huán)境溫度不超過48℃，鋼瓶是不會爆炸的。如果鋼瓶接觸熱源（如用開水燙、用火烤或靠近供熱設(shè)備等），那就很危險(xiǎn)。因?yàn)闇囟壬叩?0℃時鋼瓶內(nèi)就完全充滿了液化石油氣，氣體膨脹力直接作用于鋼瓶，而后溫度再每升高1℃，壓力就會急劇增加2～3MPa。鋼瓶的爆破壓力一般為8MPa，此時溫度只要升高3～4℃，鋼瓶內(nèi)的氣壓就可能超過其爆破壓力而爆炸。如果超量灌裝鋼瓶，那就更加危險(xiǎn)。據(jù)實(shí)驗(yàn)，規(guī)定灌裝量為15kg的鋼瓶，超裝1.5kg，在35。C時液態(tài)就充滿了瓶內(nèi)容積，在40℃時就有可能引起鋼瓶爆炸；若超量灌裝2.5千克，在20℃時液態(tài)就充滿了瓶內(nèi)容積，在25℃時就可能使鋼瓶爆炸。如某地一用戶為貪小便宜，通過私人關(guān)系在液化氣站往鋼瓶內(nèi)多灌了2kg液化石油氣，拿回家停放不久就爆炸了，造成物毀人亡。
3）流動易帶電
液化石油氣的電阻率約為1011～1014Ω•cm，流動時易產(chǎn)生靜電。實(shí)驗(yàn)證明，液化石油氣噴出時產(chǎn)生的靜電電壓可達(dá)9000V以上。這主要是因?yàn)橐夯蜌馐且环N多組分的混合氣體，氣體中常含有液體或固體雜質(zhì)，在高速噴出時與管口、噴嘴或破損處產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦所致。液化石油氣中含液體和固體雜質(zhì)愈多，在管道中流動愈快，產(chǎn)生的靜電荷也就愈多。據(jù)測試，靜電電壓在350-450V時所產(chǎn)生的放電火花就可點(diǎn)燃或點(diǎn)爆。
4.遇火易燃爆
液化石油氣的爆炸極限約為1.7%-0.7%，自燃點(diǎn)約為446℃～480℃，最小引燃（爆）能量約為0.26mJ。就是說，液化石油氣在空氣中的濃度處在1.7%，-0.7%的范圍內(nèi)，只要受到0.26mJ點(diǎn)火能量的作用或受到446，480℃點(diǎn)火源的作用即能引起燃燒或爆炸。1kg液化石油氣與空氣混合濃度達(dá)到4%（化學(xué)計(jì)量濃度）時，能形成12.5m3的爆炸性混合氣，爆速可達(dá)2000-3000m/s，爆炸威力相當(dāng)于10～20kgTNT（炸藥）爆炸的當(dāng)量。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1m3液化石油氣完全燃燒大約需要30m3的空氣，產(chǎn)生100760kJ的熱量，形成2100℃的火焰溫度?？梢?，液化石油氣一旦燃爆，將會造成嚴(yán)重危害。
5）含硫易腐蝕
液化石油氣中大都含有不同程度的微量硫化氫。硫化氫對容器設(shè)備內(nèi)壁有腐蝕作用，含量愈高，腐蝕作用愈強(qiáng)。據(jù)測定，民用液化石油氣中硫化氫對鋼瓶的內(nèi)腐蝕速度可高達(dá)0.1mm/a。液化石油氣容器是一種受壓容器，內(nèi)腐蝕可使容器壁變薄，降低容器的耐壓強(qiáng)度，縮短容器的使用年限，導(dǎo)致容器穿孔漏氣或爆裂，引起火災(zāi)爆炸事故。同時，容器內(nèi)壁因受硫化氫的腐蝕作用會生成硫化鐵粉末，附著在容器壁上或沉積于容器底部，隨殘液倒出，遇空氣還有生熱引起自燃的危險(xiǎn)。
二、LPG的燃燒效率
隨著燃?xì)馐聵I(yè)的發(fā)展，我國燃料結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，燃煤向燃?xì)廪D(zhuǎn)換，天然氣置換人工煤氣，既滿足了人民生活水平提高的要求，也使環(huán)境質(zhì)量有了很大的改善。一直以來，液化石油氣就是燃?xì)夤?yīng)中不可缺少的重要組成部分，特別是在城市煤氣管網(wǎng)達(dá)不到的地方以及城市煤氣的發(fā)展不能及時滿足供應(yīng)的城鄉(xiāng)地區(qū)，都需要大量使用液化石油氣。
任何燃?xì)馊紵O(shè)備在供給熱能的同時，都要產(chǎn)生大量煙氣p煙氣中的有害成分會直接污染大氣或首先污染室內(nèi)空氣而后再污染大氣。燃?xì)馊紵a(chǎn)生的煙氣中的污染物質(zhì)主要有CO、SO2和NOx，其中CO和SO2對環(huán)境的污染和對人體的危害已廣為人知，人們通過來取各種措施，有效地降低了CO和SO2的生成。NOx對環(huán)境的污染和對人類健康的危害，本世紀(jì)四十年代才引起科學(xué)家的注意。NOx包括NO、NO2，N2O、N2O3，N2O4、N2O5等，煙氣中的NOx主要是NO和NO2。NO的毒性很大，它極易與血液中的血色素Hb結(jié)合，造成血液缺氧而引起中樞神經(jīng)麻痹，NO與血紅蛋白的親合能力約為CO的數(shù)百倍至千倍。NO2是黃棕色有刺激性氣味的氣體，毒性比NO高4—5倍，它能刺激呼吸系統(tǒng)，引起肺氣腫。人在NO2濃度為16.9ppm下暴露10分鐘，就會產(chǎn)生呼吸困難和支氣管痙攣現(xiàn)象，NO2濃度為90—100ppm時，接觸三小時即可致人死亡。NOx不僅造成一次污染，還會對環(huán)境造成二次污染，排放到大氣中的NOx遇到碳?xì)浠衔飼r，在太陽光中紫外線的作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，生成具有刺激性的淺藍(lán)色煙霧，造成嚴(yán)重的光化學(xué)煙霧污染。此外，由氮氧化物生成的硝酸與氧化硫生成的硫酸等一起將形成酸雨。
燃?xì)庵械繕O小，燃燒時幾乎沒有燃料型NOx產(chǎn)生，快速型NOx的生成量比溫度型NOx小一個數(shù)量級，因此降低煙氣中的NOx排放主要應(yīng)抑制T—NOx的生成。根據(jù)T—NOx的生成機(jī)理，其相應(yīng)的抑制手段有：
1、降低燃燒溫度，注意減少燃燒局部高溫區(qū)；
2、降低氧氣濃度；
3、使燃燒過程在遠(yuǎn)離理論空氣比條件下進(jìn)行；
4、縮短煙氣在高溫區(qū)內(nèi)的停留時間。
第三節(jié) 液化石油氣的發(fā)展與利用
一、LPG的 發(fā)展 分析
中國LPG進(jìn)入老百姓家庭是1965年5月，撫順石油二廠60萬噸/年催化裂化項(xiàng)目投產(chǎn)，當(dāng)年的LPG商品量僅有172噸。隨后產(chǎn)量逐年擴(kuò)大，但主要用汽車槽車和火車槽車向外地運(yùn)輸。
1988年3月深圳華南LPG船務(wù)有限公司購買了我國第一艘LPG壓力船——安龍?zhí)?，正式投入使用，進(jìn)入了船運(yùn)LPG的新階段。主要是從東南亞一些國家用小型壓力船進(jìn)口LPG。船運(yùn)促進(jìn)了沿海沿江一批LPG儲庫和碼頭的建設(shè)與發(fā)展。
1992年底，日本丸紅株式會社與珠海特商國際能源有限公司合作，在珠海附近海面租用大型LPG冷凍船作為“浮艙”，主要從中東進(jìn)口低溫LPG，開展船過駁船銷售LPG。最高峰的1998年曾有9艘LPG“浮艙”同時在中國的南海與東海海域銷售LPG。LPG“浮艙”的運(yùn)作推動了中國大型LPG儲庫的建設(shè)與發(fā)展。
1997年11月中國第一個大型冷凍庫華能阿莫科清潔能源有限公司（即現(xiàn)在的蘇州碧辟LPG有限公司）6.2萬立方米儲庫在江蘇太倉建成投產(chǎn)，使中國開始了大批量進(jìn)口LPG的新階段。隨著以后一批大型LPG儲庫的建成，大型LPG儲庫已經(jīng)主導(dǎo)了中國的LPG進(jìn)口市場。2006年大型LPG儲庫及具有其功能的大型LPG靠岸“浮艙”共進(jìn)口LPG496.5萬噸，占全國總進(jìn)口量的92%。
截至2006年，中國已投用的大型LPG儲庫共14個，既有冷凍庫，又有地下庫與壓力庫，總庫容為162.6萬立方米。另外還有2個大型LPG儲庫功能的靠岸“浮艙”。目前在建的大型LPG儲庫有5個，總庫容量為82.9萬立方米。全部建成后總庫容可增加到245.5萬立方米。中國目前尚有119個具有船運(yùn)接卸功能的中型LPG壓力庫，總庫容為56.8萬立方米。加上過百個大小煉油廠、石油化工廠LPG生產(chǎn)儲庫及各地近萬個中小型LPG儲庫，估算其總庫容量約60萬立方米。故估算至2006年底，中國LPG總庫容量約為280萬立方米。
二、LPG的用途 分析
隨著石油化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，液化石油氣作為一種化工基本原料和新型燃料，已愈來愈受到人們的重視。
在化工生產(chǎn)方面，液化石油氣經(jīng)過分離得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等，用來生產(chǎn)合塑料、合成橡膠、合成纖維及生產(chǎn)醫(yī)藥、炸藥、染料等產(chǎn)品。用液化石油氣作燃料，由于其熱值高、無煙塵、無炭渣，操作使用方便，已廣泛地進(jìn)入人們的生活領(lǐng)域。此外，液化石油氣還用于切割金屬，用于農(nóng)產(chǎn)品的烘烤和工業(yè)窯爐的焙燒等。
1、用于有色金屬冶煉
有色金屬冶煉中要求燃料熱質(zhì)穩(wěn)定，無燃爐產(chǎn)物，無污染，而液化石油氣都具備了這些條件。液化石油氣被加熱氣化后，可以方便地引入冶煉爐燃燒。山東金升有色金屬集團(tuán)公司已將液化石油氣成功地用于德國克虜伯熔煉爐的銅冶煉工藝，代替了原煤氣燃燒工藝，減少了硫、磷等雜質(zhì)的危害，提高了銅材質(zhì)量。
2、窯爐焙燒
我國的各種工業(yè)窯爐和加熱爐歷來以燒煤為主，這不僅造成能源的浪費(fèi)，排出的煙氣也嚴(yán)重污染著環(huán)境。為此，國家有關(guān)部門提出我國能源今后發(fā)民任務(wù)是：優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，建立世界級清潔、安全、高效的能量供應(yīng)體系，建立能源技術(shù)發(fā)展促進(jìn)機(jī)制等。為適應(yīng)這一任務(wù)的要求，許多工業(yè)窯爐和加熱爐改用液化石油氣作燃料，如用液化石油氣來燒瓷制瓷磚；用液化石油氣烘焙軋制薄板等，既減少了對空氣的污染，又大大提高了產(chǎn)品的燒制質(zhì)量。
3、作汽車燃料
據(jù)2000年我國城市環(huán)境狀況公告顯示，監(jiān)測的338個城市中，超過國家大氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)的城市占到63。5%，其中超過三級的有112個，我國大氣污染已由工業(yè)廢物、煤煙氣型向光化學(xué)煙霧型轉(zhuǎn)變，大城市中汽車排放尾氣成為大氣的主要污染源之一。目前，城市空氣污染源中約有70%來自汽車的廢氣排放。
為解決這一問題，自20世紀(jì)末，我國各大中城市相繼建起了汽車加氣站，用液化石油氣替代汽油作汽車燃料，這一燃料品種的改變，極大地凈化了城市空氣質(zhì)量，也是液化石油氣利用的又一大發(fā)展方向。
4、居民生活燃用
居民生活燃用液化石油氣主要有管道輸送和瓶裝供給兩種方式。
1）通輸送
管道輸送方式主要集中在大中城市進(jìn)行，它是由城市燃?xì)夤景岩夯蜌馀c空氣、液化石油氣與煤氣或液化石油氣與化肥廠排放的空氣等混合后，通過管理直接輸送到居民家中使用，目前，許多城市都實(shí)現(xiàn)了這種供應(yīng)形式。
2）瓶裝供給
瓶裝供給是通過一個密封鋼瓶將液化石油氣由儲配站分配到各家各戶，作為家庭灶具的供氣源，它起源于20世紀(jì)60年代初，最早是在煉油廠和幾個工業(yè)城市使用，現(xiàn)已發(fā)展到鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村。在民用部地區(qū)就建有從事鋼瓶供氣的液化石油氣儲配站一萬多個，有的個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)平均建有2個以上。