液化石油气知识ppt课件.ppt

1 液化石油气的来源 液化石油气的成分 液化石油气的性质 液化石油气的运输 液化石油气知识 2 液化石油气知识 液化石油气的成分 液化石油气是由碳和氢两种元素构成的碳氢化合物的混合物 化学上把由碳和氢形成的有机化合物通称为烃 液化石油气主要成分是含有三个碳原子和四个碳原子的碳氢化合物 行业习惯上也称碳三和碳四 3 液化石油气知识 碳原子少于三个的甲烷 乙烷和乙烯需要比较高的压力才能液化 碳原子高于四个的较大分于烃类在常温下呈液态 所以在正常情况下 这些都不是液化石油气的组分 4 液化石油气知识 三个碳原子和八个氢原子结合到一起的饱和烃叫丙烷 分子式为 3H8 三个碳原子和六个氢原子结合到一起的不饱和烃叫丙烯 分子式为 3H6 他们的分子式如下 5 液化石油气知识 碳四烃类主要是丁烷和丁烯两种 分子式分别为C4H10和C4H8 分子式分别如下 正丁烷和异丁烷的分子式相同 但结构不同 这种特性在化学上称为同分异构体 6 液化石油气知识 丁烯共有四种同分异构体 分子式如下 7 液化石油气知识 8 液化石油气知识 综上所述 液化石油气是由丙烯 丙烷 正丁烷 异丁烷 异丁烯 丁烯一1 顺丁烯一2 反丁烯一2等八种物质组成 由于液化石油气的来源不同 各种烷烃和烯烃的成分含量也不同 除上述主要成分外 液化石油气中还含有少量的碳五成分戊烷 钢瓶中瓶底残液主成分 硫化物和水等杂质 9 液化石油气知识 需要强调的是 液化石油气无毒 但在空气中浓度较高时 对人的中枢神经有麻醉作用 另外 如果燃烧不完全 也会产生一氧化碳等有毒气体 由于硫化物的存在 使液化石油气带有一种类似滴滴涕的刺鼻的臭味 它对人体有一定的毒害作用 但人们可以凭借这种气味用以判断气瓶是否漏气 10 液化石油气知识 液化石油气可以从石油炼制中提取 也可以从油田伴生气或天然气中获得 一些石油化工厂还副产液化石油气 所以液化石油气主要从以下四个渠道获得 液化石油气的来源 11 液化石油气知识 一 从炼油厂获得液化石油气 炼油厂的主要原料为石油 石油一般不直接利用 须在炼油厂经过加工 以制得汽油 煤油 柴油以及润滑油等诸多产品 在炼制原料油的过程中 同时产生各种气体 气体中的主要组分是碳三和碳四馏分 经过加压液化 即可制得有广泛用途的液化石油气 因原油成分和性质不同 加工工艺和设备类型亦不同 因此液化石油气的组成和产量也各不相同 其产量的多少取决于炼油厂的加工工艺和加工深度 12 液化石油气知识 二 石油化工厂副产的液化石油气 石油化工厂主要是用炼油厂的产品或石油作原料 生产合成纤维 合成塑料 合成橡胶等三大合成材料的基本原料 与此同时 也副产一部分液化石油气 例如 用轻汽油或轻柴油作原料 经高温裂解生产乙烯的石油化工厂 主要产品是乙烯和丙烯 同时也副产碳三 碳四馏分的液化石油气 13 液化石油气知识 三 油田伴生气 油田伴生气是开采石油过程中副产的伴生气 它本来就是存在于储油层地质构造中的可燃气 这种气体中还有60 90 的甲烷和乙烷 10 40 的丙烷 丁烷 戊烷和高碳烷烃 从油井中喷出的油气混合物 经油气分离器后 油气分流 再将气体分离 经过吸收等适当的处理 可得到丙烷纯度很高 含硫量很低的高质量液化石油气 欧美 日本等国家供应的液化石油气 多数属于这种气 14 液化石油气知识 四 凝析气田气 凝析气田气是含有容易液化的丙烷和丁烷成分的天然气 这种气体通常含有甲烷85 97 碳三到碳五约含2 6 可采用压缩法 吸收法 吸附法或低温分离法 将其中的丙烷和丁烷分离出来 制取液化石油气 15 液化石油气知识 液化石油气的性质 一 密度和比重 二 体积膨胀系数 三 饱和蒸气压 四 气化潜热 五 沸点 16 液化石油气知识 一 密度和比重 液化石油气的生产 储存和使用 经常有液态和气态的相互变化 所以 密度和比重包括气态和液态两个方面 17 液化石油气知识 1 液化石油气气态的密度和比重 气态液化石油气的密度 是指单位体积内液化石油气气体的质量 由下面的一个简易表格我们可以看出气态液化石油气在气态状况下密度的变换规律 18 液化石油气知识 从表中可以看出 气态液化石油气的密度随温度的升高而增加 在压力不变的情况下 气态的密度随温度升高而减少 19 液化石油气知识 液化石油气气态的比重 是指在同一温度压力条件下 液化石油气的气态与同体积空气的重量比 它是没有单位的数值 从下表可以看出 液化石油气气态比空气重1 5 2倍 液化石油气知识 由于气态液化石油气比空气重 因此 一旦液化石油气从容器或管道中泄漏出来 不象比重值小的可燃气体那样容易挥发和扩散 而是象水一样往低处流动和滞存 很容易达到爆炸浓度 如遇着明火就会发生爆炸或燃烧 21 液化石油气知识 2 液化石油气液态的密度和比重 液化石油气液态的密度是指单位体积内液体的质量 由前面的表可以看出 液化石油气液态的密度 随其温度的升高而减少 22 液化石油气知识 液化石油气液态的比重 是指液体在同一条件下与同体积水的密度之比 不注明条件的时候 指15 的液态液化气和4 水的密度比 23 液化石油气知识 液态液化石油气的比重 随着温度的上升而变小 如上表所示 由表可知 液态丙烷在常温 20 左右 的比重值为0 500 液态丁烷为0 56 0 58 所以液化石油气液态比重大体可以认为在0 51左右 即为水比重的一半 24 液化石油气知识 以上表中所列出的数值皆为纯化合物的密度和比重 实际使用的液化石油气都是混合物 那么混合物的气态和液态比重又如何求取呢 25 液化石油气知识 混合物气态的比重 为各组分在混合气体的压力和温度下的比重值与各组分在混合物中所占的百分数的乘积之和 式中d气 液化石油气混合物气态的比重 di 液化石油气i组分的气态比重 Vi 液化石油气混和物i组分的体积百分数 26 液化石油气知识 液化石油气混合物液态比重可按下式计算 式中d气 液化石油气液态混和物比重 gi 液化石油气混合物i组分的重量百分比 di 液化石油气混合物i组分的比重 27 液化石油气知识 二 体积膨胀系数 绝大多数物体都具有热胀冷缩的性质 液化石油气也不例外 受热膨胀 温度越高 膨胀得越厉害 膨胀的程度是用体积膨胀系数表示的 所谓体积膨胀系数 就是指温度每升高10 液体增加的体积与原来的体积的比值 下表列出了原液化石油气液态各组分和水的体积膨胀系数 28 液化石油气知识 由表可知 液化石油气的体积膨胀系数比水大得多 约相当水的10 16倍 且随温度升高而增大 由于各组分的体积膨胀系数不同 受热膨胀后 各组分所占容器容积的百分数也就发生变化 通常丙烷 丁烷的变化最为显著 其数值如下表所示 29 液化石油气知识 由上表可知 温度每升高10 液体体积膨胀3 4 因此 液化石油气的充装作业 必须限制装载量 不能全充满液态液化气 否则液化石油气会受热而胀裂容器 这是因为若容器内超装了液化石油气 则被违章缩小了的气态空间会被受热膨胀后的液态液化气完全充满 继续升高的液体膨胀力直接作用于容器壁 使容器破裂 30 液化石油气知识 据计算 满液情况下 温度每升高1 压力就会上升2 3MPa 20 30大气压 不难推知 充满液态液化气后的容器 只要温度上升很小的范围 内压就会超过普通容器的实际胀裂限度 当充装适量 容器内留有足够的空间时 器内压力上升缓慢 只遵从气体定律 真实气体定律 而且气态液化气还能受压液化 胀破容器的可能性就大为降低了 所以 严禁超装是液化气安全操作必须严格坚持的规程条文之一 31 液化石油气知识 液化石油气贮罐的设计充装重量 液态 应不大于下式计算值 W V 式中W 贮存量 kg V 贮罐的设计容积L 重量充装系数 L 一些碳氢化合物的重量充装系数见下表 32 液化石油气知识 33 液化石油气知识 三 饱和蒸气压 液化石油气混合物的饱和蒸气压 是指在一定温度下 混合物的气液相平衡时的蒸气压压力 也即蒸汽分子的蒸发速度同凝聚速度相等时的压力 34 液化石油气知识 在一定温度下将液态液化石油气灌进容器后 注意不得超过规定充装量 一部分分子就会挥发并从液相中逸散出来 形成蒸气 占据容器上部空间 由于分了之间以及分子与液面与容器壁之间互相碰撞 一部分蒸气分子又会重新凝结回到液相中 在开始一小段时间里 变成气体分子数量多于变成液态分子数量 随着气化分子数量的不断增加 凝结回到液体中的分子数量也不断增加 经过一个暂短的时间间隔 飞离液面的分子数与返回液面的分子数恰好相等 就是通常所说的液态与气态之间的分子数达到了平衡 这是一种动态平衡 此时液面上方的蒸气即为饱和蒸气 它所具有的压力称为饱和蒸气压 35 液化石油气知识 所谓液化石油气的压力 就是指容器中 当混合物液体与蒸气处于动态平衡时 容器上方饱和蒸气所表示出来的压力 下表为液化石油气各组分在不同温度下的饱和蒸气压 36 液化石油气知识 由表可知 温度不同 饱和蒸气压不同 温度越高 各组分的饱和蒸气压越高 在同一温度下 组分不同 饱和蒸气压不同 且碳链短的大于碳链长的化合物的饱和蒸气压 37 液化石油气知识 由于液化石油气是一种混合物 而不是一种纯物质 所以容器中所表现的压力与混合比例有关 液化石油气混合物在其不同温度下的饱和蒸气压可按下式进行计算 式中Pi 在一定温度下 各组分对应的饱和蒸汽压 Xi 各组分的摩尔百分数 38 液化石油气知识 四 气化潜热 液化石油气由气态变为液态 其体积约缩小250倍 并放出一定量的凝结热 而在使用的过程中 又由液态变为气态 由液态变为气态的过程中必须吸收同等数量的热量 其体积又扩大250倍 这个热量称作汽化潜热或蒸发潜热 39 液化石油气知识 汽化潜热的定义为 单位物质在一定的温度下 由液态转变为与其平衡的气态时所需热量 其单位为J kg kcal kg 汽化潜热之所以称为潜热 是由于该过程只有相变 而温度不发生变化 通常可汽化的物质 随着温度升高 汽化潜热减小 40 液化石油气知识 汽化潜热这一特性与安全生产和安全使用的关系也很密切 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及容器的热健 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 在贮存运输液化石油气的过程中 特别是手动灌装时 每灌完一瓶要卸下灌装喷头 接头部分的液体会遗漏出来 若喷在操作人员的手上并迅速汽化 它便吸收皮肤的热量 造成皮肤冻伤 所以操作人员在工作时要采用戴手套等劳动保护措施 41 液化石油气知识 五 沸点 液化石油气的沸点 是指在101300Pa l个绝对大气压 下液体沸腾时的温度 液化石油气各组分的沸点见下表 42 液化石油气知识 由表可知 液化石油气中碳三的沸点是很低的 如丙烯为一47 70 丙烷为一42 07 在我国冬季的气温条件下 一般都能自然汽化使用 但碳四的沸点比较高 顺丁烯一2为3 75 异丁烷为一11 73 碳四的平均沸点为0 左 在冬季就会出现不着火的情况 43 液化石油气知识 有的用户冬天将钢瓶放在室外 急用时几次点火都点不着 使误认为瓶内的液体冷结 事实上这时室外温度在零度以下 以丁烷等为主的液化石油气处于液态 仅仅是很难汽化而已 而决不是冻结 这时只要将钢瓶放到室内略置片刻 当钢瓶温度接近室温时 瓶内液化石油气就可以导出 再点火就不十分困难了 若急于用火烧 开水烫钢瓶则其危害是十分严重的 这是因为 44 液化石油气知识 火烧 水烫的温度 大大超过钢瓶的允许使用温度液体受热膨胀 快将钢瓶内容积全部充满 然后液体膨胀力会急剧上升 超过钢瓶的爆破压力 会使钢瓶爆破 钢瓶经火烤 开水烫 即使不发生爆炸 也会受到损害 局部强度就会降低 在如此反复应力的作用下 钢瓶会产生裂缝 同样道理 钢瓶也不能在强烈的阳光下长时间爆晒 不允许安置在火炉 暖气片等高温物质附近 45 液化石油气知识 液化石油气的运输 液化石油气运输就是将液态液化石油气从某生产单位 如炼油厂 石油化工厂 油田或天然气田等 输送到液化石油气接受站 如贮配站 贮存站 灌装站等 的过程 46 液化石油气知识 47 管道运输具有运行安全可靠 管理简单 运行费用低等优点 但管道运输一次性投资大 管材用量大 无法分期建设 一般适于运输量大的情况 也适于运量虽不大 而运距较短的情况 48 液化石油气知识 铁路运输具有运输能力大 运输费用低的优点 但铁路运输调度和管理比较复杂 且受铁路接轨和铁路专用线建设条件的限制 这种运输方式适用于运距较远 运量较大的情况 49 液化石油气知识 公路运输决定于运输