液化石油气操作技术与安全管理 第三版(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：祖因希 主编

出版社：化学工业出版社

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液化石油气操作技术与安全管理 第三版试读：

前言

此次修订的重点是：进一步协调各章节之间的关系，使其内容安排和衔接更为合理；充分考虑不同读者层次的要求，增强其适应性，方便阅读和理解；充实新知识、新技术、新工艺和新方法等方面的内容，力求反映出液化石油气安全使用的最新成果；采用新的国家标准，使其内容更加规范化，更具有实用性。

修订后本书内容共有九章，分别充实和介绍了液化石油气的理化特性；液化石油气的运输、储存、升压混气等设备的性能、操作与维护保养；民用液化石油气设备的安全使用；储配和汽化站的建设布局、安全管理以及液化石油气泄漏着火事故的防范处理措施与消防等知识。

本书由祖因希主编，董现杰、王永田主审，参加编写的人员还有许家秋、李国才、来永强、邵泽恩、代伟成、周润润等。王希波、徐仰士、赵文杰、王莉、张华为本书的修编给予了极大的帮助，在此一并表示感谢。

由于编者水平所限，书中可能存在不妥之处，欢迎读者给予批评指正。

编者

2009年9月

第一版前言

液化石油气是一种易燃、易爆的危险物质，在生产运输、储存和使用过程中极易发生事故。近几年来，随着液化石油气在工业与民用方面的广泛应用，因操作和管理不慎而发生的人身伤亡及财产损失的事故也屡见不鲜。为此，国家有关部门先后颁布了有关液化石油气建设、运输、储存、使用和管理等方面的安全法规，对液化石油气的安全使用和管理作出了规定与要求，为做好对这些安全法规的宣传学习，提高液化石油气操作、使用和管理人员的技术水平和安全操作技能，特编写本书。

本书从基本原理出发，分别介绍了液化石油气的组成及其物理、化学特性；液化石油气运输、装卸、充灌操作技术；液化石油气储存、灌装设备的性能、构造、使用与维护保养；液化石油气站的建设与管理；事故处理与消防等应知、应会基本知识。书的内容力求全面、系统、通俗、易懂。该书可作为液化石油气安装、操作、管理人员的培训教材，也可供从事液化石油气工作的技术人员参考。

本书第一章的一、二节和第七章的二、三节由邵泽恩编写；第一章的三、四节和第二章由来永强编写；第三章和第七章的一、四节由李国才编写；第四、第五、第六、第八章由祖因希编写。全书由祖因希主编，许家秋审阅，山东省劳动厅锅炉处郑珲、赵秀兰审定。在编写过程中得到了临沂市石油液化气公司、临沂市消防分局、山东省劳动厅锅炉处、青岛化工学院等单位的大力支持和帮助，在此深表谢意。同时，我们诚恳希望读者对书中的不足提出批评。

编 者

2000年4月

第二版前言

修改的重点是，充实新知识、新技术、新工艺和新方法等方面的内容，体现出液化石油气安全使用的新成果；使内容安排和衔接更为合理，方便阅读和理解；采用最新的国家标准，使其内容更加规范，更具有实用性。

本书第二版的内容共有10章，分别充实和介绍了液化石油气的理化特性；储配、混气和汽化站的建设布局；液化石油气的运输、储存、升压、混气和灌装设备的性能、操作与维护保养；民用液化石油气设备的安全使用；以及液化石油气火灾事故的防范措施与消防等应知应会基本知识。内容紧扣最新版本的国家相关标准和技术规范，使之更好地满足当前液化石油气使用和安全管理的需要。

本书由祖因希主编，董现杰、周建亚主审，参加编写的人员还有来永强、李国才、许家秋、徐宝华、代伟成、邵泽恩等。匡立军、杨田金、周润润、潘月飞、周华为本书的修编工作给予了极大的帮助，在此一并表示感谢。

由于编者水平所限，书中不足在所难免，恳请读者批评指正。

编者

2004年2月

第一章 液化石油气的来源和利用

自然界中存在着无数的由碳与氢化合而成的有机物，通常称其为碳氢化合物。在有机化学中，这类碳氢化合物被简称为烃（表示烃取自碳字中“火”和氢字中的“㊣”组合而成）。液化石油气是一种低碳数的烃类混合物，它在常温常压下呈气体状态，只有在增高压力或降低温度的条件下，才变成液体，故称为液化石油气。

液化石油气的问世和发展是同石油化学工业的发展分不开的。1892年，荷兰首先利用天然气进行试验，获得了液化甲烷，从而为石油气的液化奠定了理论基础。20世纪初叶，沃尔特斯林博士（Dr.Walter Snelling）对汽油进行稳定性试验，发现汽油挥发出的气体在一定温度和压力条件下可凝结为液体，并成功地从天然气中提取了丙烷和丁烷。随后，德国、美国、日本、法国、意大利和东欧一些国家也相继生产和使用了液化石油气。近半个世纪以来，随着对石油资源的开发和炼油化工工业的发展，不仅石油资源丰富的国家的液化石油气有了迅速发展，而且一些资源贫缺的国家也大量地发展液化石油气。

我国从1965年开始，在北京、天津、哈尔滨、沈阳、上海和南京等石油化学工业发达的城市，以及一些石油炼油厂所在地区，先后使用液化石油气作为民用燃料。此后各大城市相继建设了液化石油气民用供应系统。由于液化石油气作为民用燃料具有节能、清洁、使用方便等优点，其使用越来越普及。目前，我国东部地区的乡镇和中部地区的大多数县城、乡镇居民使用了液化石油气，农村居民中使用液化石油气的已占到总户数的1/3。

第一节 液化石油气的来源

液化石油气主要来源于炼油厂石油气和油田伴生气，在石油炼厂和石油化工厂的常减压蒸馏、热裂化、催化裂化、催化重整及延迟焦化等加工过程中都可以得到液化石油气。也可从天然气中获取液化石油气，从油田出来的原油和湿气混合物经气液分离器分离，再将湿气中的丙烷、丁烷等组分分离出来，就得到所需的液化石油气。因此说液化石油气是一种石油产品。

一、由炼油厂石油气中获取

炼油厂石油气是在石油炼制和加工过程中所产生的副产气体，其数量取决于炼油厂的生产方式和加工深度，一般约为原油重量的4%～10%。根据炼油厂的生产工艺，可分为蒸馏气、热裂化气、催化裂化气、催化重整气和焦化气等5种。这5种气含有C～C组分，利用15分离吸收装置将其中的C、C组分分离提炼出来，就可得到液化石34油气。目前，从炼油厂催化裂化气中回收液化石油气是国内民用液化石油气的主要来源。

二、由油田伴生气中获取

油田伴生气是石油开采过程中产生的副产气体，它本身就是存在于储油层地质构造中的可燃气体，这种气体中含有10%～40%的丙烷、丁烷、戊烷和高碳烷烃。在石油开采过程中，石油和油田伴生气同时喷出，利用装设在油井上面的油气分离装置，将石油与油田伴生气分离。油田伴生气中含有5%左右的丙烷、丁烷组分，再利用吸收法把它们提取出来，可得到丙烷纯度很高而含硫量很低的高质量液化石油3气。一般开采1t石油可得到50m左右的石油伴生气，可制取5%的液化石油气。欧美、日本等国家供应的液化石油气，多数属于这种。

三、由天然气中获取

从地下开采出来的纯天然气（气田气）分为干气和湿气两种。湿气中的甲烷含量在90%以下，乙烷、丙烷、丁烷等烷烃含量在10%以上，天然气经过加压、分馏后，用柴油喷淋吸收，再经过分馏塔，在1.6MPa压力下冷凝为液态，即形成液化石油气。据有关资料介绍，我国天然气产量由1949年的0.1亿立方米，上升到2002年的316亿立方米，居世界第16位，已成为世界石油天然气消费大国。预计到2020年，天然气在一次能源消费中，所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上。

此外，还可以在燃料加氢和半焦化制取人造石油的工厂中获取液化石油气。从水煤气生产合成汽油的工厂中，也能回收液化石油气。

第二节 液化石油气的质量和危害

在液化石油气的提取过程中，有些杂质会不可避免地存在于其中，虽然这些杂质数量很少，但却具有一定的危害作用，需要对其进行严格的控制。

一、液化石油气的杂质

332（2）水分 水分也是液化石油气中的有害物质，它除了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，造成管道和阀门堵塞，甚至破裂。水和水蒸气与液态和气态碳氢化合物生成结晶水化物，使管道、阀门、流量计的流通截面面积减小，影响流通。因此，应尽量将其排除。（3）二烯烃 二烯烃一般存在于炼厂液化石油气之中，它能聚合5成相对分子质量高达4×10的橡胶状固体聚合物，在气体中，当温度大于60～70℃时即开始聚合。含有二烯烃的液化石油气在升压汽化器的加热面上生成固体聚合物，使汽化器不能正常工作。（4）乙烷和乙烯 相同温度下，乙烷和乙烯的饱和蒸气压远高于丙烷的饱和蒸气压，若液化石油气中的乙烷和乙烯含量过多，将使混合液体的饱和蒸气压力增高，会对钢瓶和储罐等储存设备的安全造成影响。（5）残液 所谓残液，是指在常温常压下不容易汽化的戊烷、戊烯和比戊烷重的碳氢化合物。由于它们长期以液态滞留在储存容器内，会给用户造成一定的损失。因此，应限制其含量并定期排放。

二、液化石油气的质量

液化石油气的质量与其来源和提取方法有关，一般从油田伴生气中获取的液化石油气的质量优于从炼油厂石油气中获取的液化石油气。

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分析。

1980年原石油工业部颁发的液化石油气暂定质量指标规定为：液化石油气中C+C的含量不大于3%（体积分数）（色谱法）；硫化123氢含量不大于20mg/m（乙酸铅沉析法）。

由于液化石油气有油田液化石油气和炼厂液化石油气之分，因此，其各有相应的国家标准。

GB 90521—1998规定的从天然气气体处理装置分馏出来的商品丙烷、商品丁烷、商品丙烷和丁烷混合物的质量指标见表1-1。

GB 11174—1997《液化石油气》标准中规定的炼厂液化石油气的质量指标见表1-2。

三、液化石油气的危害与防护

液化石油气的主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯等低级烃。它无色透明，带有微弱的臭味，难溶于水，可溶于乙醇和乙醚等化工产品，能与氧化剂发生反应。其对人体具有一定的危害。（1）吸入危害 液化石油气对人有轻度麻醉作用。大量吸入时，可使人产生头昏、头痛、恶心、四肢无力、酒醉状态。可有发绀、意识障碍，重症者出现昏迷。吸入高浓度时，可立即有窒息感，并迅速昏迷。表1-1 油气田液化石油气的质量指标① 应用耐压透明器具观察。表1-2 炼厂液化石油气的质量指标注：1.密度也可以用GB/T 12576方法计算，但仲裁按照SH/T 0221测定。2.蒸气压也可以用GB/T 12576方法计算，但仲裁按照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。（2）接触危害 液化石油气从容器中泄漏出来喷溅到人体上时，会造成皮肤冻伤。（3）其他危害 液化石油气是一种极易燃烧和爆炸的物质，当其浓度达到爆炸极限时，遇有明火便会发生爆炸，给人的生命和财产造成伤害。

为避免发生液化石油气中毒，应保证使用环境的通风状况良好。若发生中毒事件，则应保持冷静，并采取以下措施。

① 迅速将中毒者转移到空气流通处。

② 现场抢救。对感到头晕、恶心的轻微中毒者，可让其先饮用糖水、牛奶解毒。对昏迷、脸色变粉红的中毒较深者，应立即输氧（如人工呼吸）、保温，保持中毒者体内热量，不要让其感到寒冷。中毒丧失知觉者，往往会出现呕吐，要将其头部侧放，以免吐出的东西吸入肺内，引起窒息。

③ 拨打120电话报警抢救，或迅速送往医院。无论中毒较轻或严重，都应送医院治疗。在抢救过程中，要给中毒者充分吸氧，并注意呼吸道的畅通。

当发现有液化石油气泄漏时，为避免接触液化石油气造成皮肤冻伤，应穿戴防护服、防毒面具、橡胶手套，进行堵漏操作。若不慎造成皮肤冻伤，冻伤部位要避免揉搓，并及时进行治疗。对泄漏出来的液化石油气要采取强制通风措施，以保持环境中可燃气体浓度低于其爆炸范围，同时要禁止一切火源的产生。

第三节 液化石油气的利用

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，用来生产合成塑料、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。

一、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。液化石油气被加热汽化后，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。

二、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的我国能源今后发展任务是：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。

三、作汽车燃料

由于液化石油气具有辛烷值高、抗爆性好、储运安全、使用方便、热值高、价格比较低、运行成本低等优点，可代替汽油、柴油作为环保车用燃料使用。液化石油气以丙烷和丁烷为主要成分，常温下液化压力较低，运输和灌装方便，无需很高的耐压容器，因而被人们视为方便适用的“清洁”燃料。为了改进城市环境质量，国外很早就在大城市中积极推广液化石油气汽车。欧洲20世纪80年代末用于汽车消费的液化石油气总量就已经达到2.00Mt以上。目前全世界车用液化石油气消费量已达到5.00Mt以上，燃用液化石油气的汽车达到520万辆，液化石油气加气站3万多座，而且还在逐年增加。意大利、荷兰、俄罗斯液化石油气汽车均超过了70万辆，日本90%的城市出租汽车已使用液化石油气作为发动机燃料。

液化石油气与汽油燃烧性能的比较见表1-3。

据2000年我国城市环境状况公告显示，所监测的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已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发展方向。表1-3 液化石油气与汽油燃烧性能的比较

四、居民生活燃用

居民生活燃用主要有瓶装供给和管道供给两种方式。

1.瓶装供给

瓶装供给是通过一个密封的钢瓶将液化石油气由液化石油气站分配到各家各户。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。在液化石油气的民用中，以瓶装供给方式的范围最大，用户最多。我国东部地区就建有从事钢瓶供气的液化石油气站两万多个，有的个别乡镇建有2个以上。

2.管道供给

管道输送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强制汽化，或把液化石油气与空气或煤气掺混后，通过管道直接输送到居民家中燃用的一种方式。目前许多城市都实现了这种供应形式。

液化石油气汽化集中管道供应主要用于区域性与城镇的小区供气。汽化站供气服务半径一般为2km，约1万居民用户。在人口密度较高地区，供气户数可高达4万户。

液化石油气掺混空气集中管道供应主要用于城市中、小规模燃气气源；人工煤气的代用；天然气的代用；过渡、调峰或事故应急气源；以及寒冷和液化石油气气质不宜直接汽化的地区的燃气气源。混气站供气规模大小不一，国内大型混气厂日产气量可达50万立方米。混合气以两种形式供给用户设备：一是以中压管网输送，输送压力在2.5MPa以上，至用户处调压至0.25kPa后供给用户设备；二是以低压管网输送，在混气机总出口处设置总调压器，将压力调至0.46kPa后，送至用户设备。此种气质也称为代用天然气，可以直接替换天然气。

据统计，1980～1990年液化石油气消费量年均增长24%，1998年，全国液化石油气消费量高达1056.1万吨，供应总量中国内生产量为580.5万吨，国外进口量为476.6万吨，液化石油气供应已形成多渠道来源的市场经济运行模式。相当数量的城市，特别是沿海中、小城市，广泛采用液化石油气汽化或液化气掺混空气作为城市气源，通过管道输送供应各类用户。

由此可见，液化石油气的使用范围愈来愈广，使用量愈来愈大，发展愈来愈快。因此，加强对液化石油气知识的宣传学习，保证液化石油气的安全使用，是非常必要和迫切需要的。

第二章 液化石油气的特性

第一节 液化石油气的化学成分

一、分子、原子与混合物

1.分子

分子是保持物质化学性质的最小微粒。观察和试验研究表明，许多物质都是由它们的分子聚集在一起而存在的，同种物质的分子化学性质相同，不同种物质的分子化学性质不同。分子非常小，在标准状321态下，1cm的气体中就含有2.69×10个气体分子。

2.原子

分子由更小的微粒——原子组成。在一定条件下分子能够分解成原子，但分解后的原子不再保持原物质的性质。在化学中，把具有相同核电荷数（即质子数）的原子的总称叫做元素。

化学上采用一定的字母符号来表示各种元素，称作元素符号。用元素符号来表示物质分子组成的式子，叫分子式。例如，氧气的分子式为O；水分子的分子式为HO；丙烷分子是由三个碳原子和八个氢22原子组成的，其分子式为CH。38

3.混合物

有些物质的分子是由同一种化学元素的原子组成的，称为单质，如氧气由两个氧原子组成；有些物质是由两种或两种以上化学元素的原子组成的，称为化合物，如水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。单质和化合物都是由一种分子组成的。如果某一种物质内含有两种或两种以上的分子，则称为混合物。

液化石油气是由多种烃类气体组成的混合物，其主要成分是含有三个碳原子和四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-2-丁烯、反-2-丁烯和异丁烯八种重碳化合物，行业习惯上俗称碳三（C）和碳四（C）。另外还有少量的甲烷、乙烷、34戊烷、乙烯和戊烯［俗称碳一（C）、碳二（C）和碳五12（C）］，以及微量的硫化物、水蒸气等非烃化合物。碳原子少于三5个的甲烷、乙烷和乙烯需要比较高的压力才能液化，碳原子高于四个的戊烷、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。

有机化学中，烃类分子的化学式有分子式、结构式和示性式3种表示方法。分子式仅能表示分子中的碳原子和氢原子在数量上的关系。结构式是把碳原子间、碳原子与氢原子间用短线连接起来，表示分子中碳原子和氢原子的排列情况，包括碳原子之间的价键数和键的位置。示性式是简化的结构式，它省略了结构式中碳原子和氢原子之间的短线，并把连在每个碳原子上的氢原子都合并书写。结构式和示性式中原子之间的短线代表结合的共价键，碳原子之间有一条线表示一价键或单键，有两条线则表示二价键或双键，因此，烃按其分子结构的不同，可分为烷烃和烯烃等。

二、烷烃

烷烃化合物是构成液化石油气的主要化学成分，其通式可用CH（n≥1）表示。在烃的分子中，碳的化合价是四价，氢的化n2n+2合价是一价。烷烃中碳原子与碳原子之间以单键相结合，而其余的价键都与氢原子相连接，直至四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1个碳原子（n=1）的烷烃称为“甲烷”，含有2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，含有12个碳原子的烷烃称为十二烷，含有16个碳原子的烷烃称为十六烷。

低级烷烃的分子结构及常温时的状态见表2-1。

从丁烷开始，含有相同碳原子数的每一种烷烃化合物虽然分子式相同，但由于分子结构不同，即分子内部原子的排列顺序不同，因而具有不同的性质，这样的化合物互称为同分异构体。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。表2-1 几种低级烷烃的分子结构及常温的状态

三、烯烃

烯烃的通式为CH（n≥2），烯烃的分子结构与烷烃的相似之处n2n是直链或直链上带有支链，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，只好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原子排列的顺序不同，都会出现异构现象，所以它的同分异构体要比相同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。表2-2 几种低级烯烃的分子结构及常温时的状态

低级烯烃的分子结构及常温时的状态见表2-2。

第二节 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，这些物理量之间有一定的内在联系，称之为状态参数。

1.压力

压力是一物体垂直均匀地作用于另一物体壁面单位面积上力的量度。物理上用物体单位面积上受到的垂直压力来表示，称为压强，用符号p表示。

式中 p——压强，Pa；

F——均匀垂直作用在容器壁面的力，N；2

A——容器壁面的总面积，m。

由于在工程实际中习惯地将压强称作压力，因此，本书中后面提到的压力，即指压强。

测量压力有两种标准方法：一种是以压力等于零作为测量起点，称为绝对压力，用符号p表示；另一种是以当时当地的大气压力作绝为测量起点，也就是压力表测量出来的数值，称为表压力，或称相对压力，用符号p表示。液化石油气储灌工艺所讲的压力都是指表压表力。

绝对压力与表压力之间的关系为（1）压力的单位 我国现行的法定压力计量单位是国际单位制导2出的压力单位，即帕斯卡（Pa），1Pa=1N/m。由于帕斯卡的单位太小（如一粒西瓜子平放时对桌面的压力约为20Pa），在实际中常使用兆帕斯卡（MPa）、千帕斯卡（kPa）。其关系为（2）压力单位的换算 在采取国际单位制以前，我国惯用的压力单位有：标准大气压、工程大气压、毫米汞柱、毫米水柱及英制压力单位等，其与法定单位的换算关系见表2-3。表2-3 压力单位的换算

2.温度

温度是物质分子进行热运动的宏观表现，它是对物体冷热程度的量度。温度实际上表征的是物体分子运动的速度，它反映物体内能的大小。当物体获得热量时内能增加，温度就升高；当物体失去热量时，内能减少，温度就降低。所以，物体温度的升降取决于外来热量的多少。物体的温度条件，还取决于该物体的比热容大小。以同样多的热量给予比热容大的物体，它的温度升高得少；而给予比热容小的物体，它的温度升高就大。

测量温度的标尺称为温标。温标的规定是选取某物质两个恒定的温度为基准点，在此两点之间加以等分，来确定温度单位尺度，称为度。

由于对两个基准点之间所作的等分不同，因此出现了各种不同的温度单位。常用的有以下几种。（1）摄氏温度 摄氏温度又称百度温度，是瑞典人摄尔休斯于1742年最先提出的，它把在标准大气压力下纯水结冰和纯水沸腾的温度作为基点，将两个基点之间的距离分成100等份。纯水结冰时的温度定为零摄氏度，而纯水沸腾的温度定为100摄氏度，它们之间每一等份称为1摄氏度。摄氏温度用符号t表示，单位为℃。

摄氏温度是我国法定的温度计量单位。（2）华氏温度 华氏温度是德国人华伦海特1709年创立的。华氏温度是把标准大气压下水凝固成冰的温度（冰点）规定为32华氏度，水沸腾时的温度（沸点）规定为212华氏度，在32华氏度与212华氏度之间平均分成180个等份，每一个等份就是1华氏度。华氏温度用符号t表示，单位为°F。F（3）开氏温度 开氏温度又称热力学温度，是英国著名科学家开尔文最先提出的。热力学温度是将标准大气压力下，把摄氏温度的-273℃规定为0K，则水的冰点的热力学温度为273K，水的沸点的热力学温度为373K。热力学温度用符号T表示，单位是K（开）。

在气象学和人们的生活中，常用摄氏温度。但在说英语的国家，如英国、美国、加拿大、澳大利亚和印度等国，多采用华氏温度。而在科学研究中，常使用开氏温度。

上述3种温标的相互关系用公式表示为

3.体积

体积是指一定数量的物质占据空间位置的大小。由于气体总是要充满所盛装的容器，所以气体的体积由盛装容器的容积来决定。3

体积常用的单位是m（立方米）和L（升）。

二、液化石油气的物理特性

1.比体积、密度和相对密度

式中 v——某种物质的比体积，m/kg；3

V——该物质的体积，m；

m——该物质的质量，kg。

由于物质的比体积随温度和压力而变化，应用中需要规定某一状况为标准状态。国际上把压力为101.325kPa、温度为0℃（即273.15K）的状态规定为标准状态，习惯上把标准状态的比体积记作v。0

比体积与密度互为倒数。（2）密度 是指单位体积的某种物质所具有的质量。由于液化石油气在生产、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。3

① 液化石油气气体的密度。其单位以kg/m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值见表2-4。

从表2-4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小，在101.3kPa下一些气态碳氢化合物的密度见表2-5。3

② 液化石油气液体的密度。以单位体积的质量表示，即kg/m。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2-6可以看出，液化石油气液体的密度随温度的升高而减小。表2-4 一些碳氢化合物在不同温度及相应饱和蒸气压下的密度表2-5 一些碳氢化合物在101.3kPa下的密度（3）相对密度 由于在液化石油气的生产、储存和使用中，同时存在气态和液态两种状态，所以应该了解它的液态的相对密度和气态的相对密度。3表2-6 液化石油气液体的密度 单位：kg/m

① 液化石油气气态的相对密度。是指在同一温度和同一压力的条件下，同体积的液化石油气气体与空气的质量比。求液化石油气气体各组分相对密度的简便方法，是用各组分的相对分子质量与空气的平均相对分子质量之比求得，因为在标准状态下1mol气体的体积是相同的。液化石油气气态的相对密度见表2-7。表2-7 液化石油气气态的相对密度（0℃，101.3kPa）

从表2-7中可以看出液化石油气气态比空气重1.5～2.5倍。由于液化石油气比空气重，一旦从容器或管道中泄漏出来，它不像相对密度值小的可燃气体那样容易挥发与扩散，而是像水一样往低处流动和滞存，很容易达到爆炸浓度。因此，用户在使用中必须充分注意安全，厨房不应过于狭窄，通风换气要良好。液化石油气储存场所不应留有井、坑、穴等。对设计的水沟、水井、管沟必须密封，以防聚积，引起火灾。

② 液化石油气液态的相对密度。是指在规定温度下液化石油气液体的密度与规定温度下水的密度的比值。它一般以20℃或15℃时液化石油气的密度与4℃或15℃时纯水密度的比值来表示。

液化石油气液态各组分的相对密度，随着温度的上升而变小，见表2-8。表2-8 液化石油气液态各组分的相对密度

从表2-8中可以看出，在常温下（20℃左右），液化石油气液态各组分的相对密度基本在0.5～0.59之间，接近为水的一半。当液化石油气中含有水分时，水分就沉积在容器的底部，并随着液化石油气一起输送到用户，这样既增加了用户的经济负担，又会引起容器底部腐蚀，缩短容器的使用期限。因此，液化石油气中的水分要经常通过储罐底部的排污阀排出。

2.体积膨胀系数

绝大多数物质都具有热胀冷缩的性质，液化石油气也不例外，受热会膨胀，温度越高，膨胀得越厉害。其膨胀程度是用体积膨胀系数来表示的。所谓体积膨胀系数，是指温度每升高1℃，液体增加的体积与原来的体积的比值。液体的体积随温度升高的膨胀量可用式（2-8）计算。3

式中 V、V——液体在温度t、t时的体积，m；1212-1

α——液体温度由t至t时的平均体积膨胀系数，℃。12

液化石油气组分及水的体积膨胀系数，见表2-9。-1表2-9 液化石油气组分及水的体积膨胀系数 单位：℃

由表2-9可知，液化石油气液体的体积膨胀系数比水大十几倍，且随温度的升高而增大，因此，液化石油气在充装作业中必须限制充装量。

3.体积压缩系数

对于满液的容器，当温度升高时，液体的体积会膨胀，但由于受到容器容积的限制，液体将会受到压缩。体积压缩系数是指压力每升高1MPa时液体体积的减缩量。液化石油气（65%丙烷+35%异丁烷）的体积膨胀系数、体积压缩系数及其比值见表2-10。表2-10 液化石油气的体积膨胀系数、体积压缩系数及其比值

由表2-10可以看出，液化石油气的体积膨胀系数和体积压缩系数的比值一般为1.9以上，这说明如果不考虑容器本身由于温度和压力的升高而产生的容积增量，则容器在满液情况下，温度一旦升高，就使得容器内压力急剧升高。

4.饱和蒸气压

自然界中的物质所呈现的聚集状态，有气态、液态和固态3种，其中任何一种状态只能在一定的条件（温度、压力）下存在。当条件发生变化时，物质分子间的相互位置就要发生相应的变化，即表现为聚集状态的改变。物质的聚集状态在热力学上称为相，如液态称为液相，气态称为气相。在密封容器中，气相和液相达到动态平衡时的状态称为饱和状态。在饱和状态下，液体和其蒸气处于平衡共存状态，也就是说，液相蒸发成气体的速度和气相凝结成液体的速度相等，此时气体中分子数不再增加，液体中分子数不再减少。

饱和状态时的液体称为饱和液体，饱和状态时的蒸气称为饱和蒸气，饱和蒸气所显示出来的压力称为饱和蒸气压。在不同温度下液化石油气各种组分的饱和蒸气压见表2-11。表2-11 液化石油气在不同温度下各种组分的蒸气压

由表2-11可以看出，液化石油气的蒸气压是随温度的变化而变化的，温度升高，蒸气压增大。另外液化石油气的蒸气压和组分有关，随着碳原子数的增加，蒸气压则减小。对于液化石油气来说，常温下，容器内部液化石油气的压力总比外界大气压力大得多，所以液化石油气一定要在密闭的、具有足够强度的容器中储存。

5.沸点和露点

由表2-12可知，碳氢化合物的沸点有以下特点。

① 分子中碳原子数越多，沸点越高。如丙烷的沸点为-42.1℃，正丁烷的沸点则为-0.5℃。

② 当碳原子数相同时，多数烷烃的沸点比烯烃的沸点高。如丙烷的沸点为-42.1℃，丙烯的沸点则为-47.0℃。

③ 正构物的沸点比异构物的沸点高。如正丁烷的沸点为-0.5℃，异丁烷的沸点则为-11.7℃。

④ 沸点越低的烃越难于液化。如果要液化它需要低的温度或者更高的压力。

⑤ 沸点越低的烃越容易汽化。如丙烷的沸点为-42.1℃，在常温下呈气态，即使在严冷的冬季也很容易汽化；正戊烷的沸点为36.2℃，即使在酷热的夏天也很难汽化。

⑥ 压力增大，沸点也提高。如丙烷在常压下沸点为-42.1℃，而当压力增至0.82MPa时，沸点相应提高到20℃。（2）露点 是指气态液化石油气加压或冷却时，使之液化成液滴的温度。液化石油气各组分的露点实际上就是各组分液体在饱和蒸气压力下所对应的饱和温度（见表2-11），也是各组分液体在饱和蒸气压力下的沸点（见表2-12）。露点是相对蒸气而言，沸点是相对液体而言，两者在数值上相等。图2-1 液化石油气各组分的汽化潜热值1—甲烷；2—乙烷；3—丙烷；4—异丁烷；5—正丁烷；6—异戊烷；7—正戊烷；8—异丁烯；9—乙烯；10—丙烯；11—丁烯；12—顺丁烯；13—戊烯

6.汽化潜热

液态变成气态时，需要吸收热量，气态变成液态时将放出热量。这些热量只用来改变物质的状态（发生相变），而温度不发生变化，故称之为潜热。汽化潜热就是在一定温度下，一定数量的液体变为同温度下的气体所吸收的热量。

不同的液体有不同的汽化潜热，即使是同一液体，其汽化潜热也随沸点的不同而发生变化。当液体的沸点上升时汽化潜热相应减少，在临界温度时汽化潜热为零。一些液化石油气各组分的汽化潜热值如图2-1所示。

由于液化石油气的汽化潜热比较大，因此在生产、储存、灌装、使用中要严禁液态的石油气直接与人体接触，以免皮肤被吸收大量的热量而造成严重冻伤。

液化石油气各组分的物理化学性质见表2-13。表2-13 液化石油气各组分的物理化学性质

第三节 液化石油气的燃烧特性

液化石油气作为燃料，主要是通过燃烧以利用其热量，因此液化石油气燃烧的好坏直接影响到能源节约和安全。

一、液化石油气的燃烧

1.燃烧的条件

燃烧是一种同时伴有发光、发热的激烈的氧化反应。发光、发热是物质燃烧的外观特征，发生剧烈氧化反应则是物质燃烧的本质。燃烧必须具备下列3个条件。（1）存在可燃物质 凡能与空气中的氧起剧烈反应的物质，一般都称为可燃物质。如丙烷、丙烯、木柴、汽油、煤油等。（2）存在助燃物质 凡能帮助和支持可燃物燃烧的物质都叫助燃物质。常见的助燃物质有空气、氧气等。（3）有能导致燃烧的点火源 凡能引起可燃物质燃烧的能量都叫点火源。点火源是物质发生燃烧的能量条件，没有点火源就不会发生燃烧。

可燃物、助燃物和点火源是构成燃烧的3个要素，缺少其中任何一个要素，燃烧便不能发生。对于已经进行着的燃烧，若消除可燃物或助燃物中任何一个条件，燃烧便会终止。

大多数可燃物质的燃烧是在其挥发出蒸气气体状态下进行的，由于可燃物的状态不同，其燃烧特点也不同。

可燃气体只要达到其本身氧化条件所需的热量便能迅速燃烧，在极短的时间内全部烧光。这是因为气体扩散能力强，分子之间距离大，容易与空气混合，造成了充分燃烧的条件。液化石油气中的所有组分，在常温常压下均为气态，在空间传播迅速，所以非常容易燃烧，甚至能形成爆炸。

可燃液体的燃烧不是液体本身的燃烧，而是液体蒸发汽化与助燃物（空气中的氧）在火源作用下的燃烧，而燃烧又加速了液体汽化，使燃烧得以扩展。由于液体燃烧在火源、升温、汽化等过程的准备阶段需要消耗时间和热量，因此，液体燃烧要比同种气体物质完全燃烧过程所需的热量多、时间长。液化石油气中碳三、碳四组分的沸点都很低，虽然泄漏出来为液体，但其汽化却十分迅速，燃烧和爆炸的危险性同样很大。

如果可燃物是简单固体物质，如硫、磷等，受热时首先熔化，然后蒸发燃烧，没有分解过程。若是复杂物质，燃烧后气态产物和液态产物的蒸气着火燃烧。因此，固体燃烧相对于液体、气体较为困难，燃烧速度较为缓慢。

2.燃烧反应和燃烧产物

液化石油气中主要组分的燃烧反应式如下：3

以丙烷完全燃烧的反应方程式为例，其含义是1m（标准状况，33下同）体积的CH与5m体积的O发生燃烧反应能生成3m的CO与38223434m的水蒸气，同时放出10×10kJ/m的热量。可见，由燃烧反应方程式可以知道烧多少液化石油气需要多少理论氧气量，燃烧后产生什么样的气体，产生多少体积的烟气。（2）燃烧的空气需要量 燃烧所需的氧气通常是从空气中获取的。空气中氧气的体积约为21%，即3

可见，1体积的氧气相当于4.76体积的空气。则1m的丙烷燃烧完全，从理论上需要的空气量为

这种通过反应方程式计算出的空气需要量通常称之为理论空气量。

在液化石油气的实际燃烧中，仅仅供给理论空气量是不能达到完全燃烧的，其原因是：①空气中除含有21%的氧气外，还含有大量的氮气，它会带走热量而使火焰温度降低，影响热效率；②燃烧时液化石油气与空气中的氧气得不到充分接触。因此，在实际燃烧中需要多供一些空气量，才能保证燃烧完全。

实际供给空气量与理论需要量之比，称为过剩空气系数，用符号α表示，即

过剩空气系数的取值不能过大，过大易使空气带走燃烧产生的热量；亦不能过小，过小则达不到完全燃烧，甚至会产生有毒的CO。对一般燃具，过剩空气系数可取1.1～1.15。

液化石油气燃烧的理论空气需要量和实际空气需要量见表2-14。表2-14 液化石油气燃烧的理论和实际空气需要量

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