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液化石油气的主要成分

本站 2017-04-07 14:46:05

第一节 液化石油气主要知识简介

一、主要成分

液化石油气是从石油的开采、裂解、炼制等生产过程中得到的副产品。液化石油气是碳氢化合物的混合物,其主要成分包括:丙烷(C3H8)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)和丁二稀(C4H6),同时还含有少量的甲烷(CH4)、乙烷(C2H6)、戊烷(C5H12)及硫化氢(H2S)等成分。从不同生产过程中得到液化石油气,其组成有所差异。液化石油气的化学分子式是C3H8。

在常压条件下,液化石油气C3C4成分的沸点都低于常温,容易汽化为气体,由于C5以上成分的沸点较高,在C3C4等汽化之后仍以液态残留在容器之中,因此称为残液。我国民用液化石油气残液含量较高。

二、主要物理性质

1.相对密度

液化石油气是混合物,其相对密度随组成的变化而变化。一般认为,液化石油气气体的相对密度为空气相对密度的1.2~2.0倍;液态相对密度大约0.51

2.液态体积膨胀系数

液态液化石油气的体积膨胀系数大约是同温度下水的体积膨胀系数的10-16倍。因此,在给容器充装液化石油气时,液相不得充满,而要留一定的空隙,以供受热体积膨胀时占用。

3.溶解度

溶解度指液化石油气的含水率。其特点是温度升高溶解度增大。由于液化石油气在水中具有一定的溶解度,因而在储罐、钢瓶等液化石油气容器的底部经常沉积着一定的水,需要定期排放。

4.浓度爆炸极限、最小点火能量、燃烧热值

液化石油气是碳氢化合物的混合物,其浓度爆炸极限、最小点火能量及燃烧热值随组分的变化而发生一定的变化。但是,一般认为液化石油气在空气中体积浓度爆炸极限约为1.5%~9.5%,最小点火能量低于0.3毫焦耳,燃烧热值为92092~12139千焦/立方米。

5.电阻率

液化石油气的电阻率约为1011~1014*厘米。据测定,液化石油气从容器、设备、管道中喷出时产生的静电位可达9000伏。

三、液化石油气的火灾危险性

1.易爆炸

液体石油气体与空气混合达到一定比例(或浓度)时,遇火源即能引起着火爆炸。这个遇火源能够发生爆炸(着火)的浓度范围,叫做爆炸(着火)浓度极限(简称爆炸极限),通常用体积百分比(%)来表示。液化石油气的爆炸极限约1.5%~9.5%。这就是说,当液化石油气在空气中的浓度达到1.5%~9.5%这个范围时,混合气体 遇火源就能着火爆炸;当液化石油在空气中的浓度低于1.5%时,因可燃气体不足,混合气体不燃烧、不爆炸,1.5%叫做液化石油气的爆炸下限;当液化石油气在空气中的浓度高于9.5%时,因氧气不足,混合气体也不燃烧、不爆炸,9.5%叫做液化石油气的爆炸上限。

液化石油气在空气中的浓度处于爆炸下限或爆炸上限时,混合气体遇火源一般只是发生爆燃。爆燃所产生的压力一般不会超过405千帕(4个大气压)。但当液化石油气在空气中的浓度超过爆炸下限,特别是达到反应当量浓度(约为4.0%),则发生威力最大的爆炸。爆炸时所产生的压力可达709千帕(7个大气压),爆炸后压力还会不断激增,并伴有震耳的声响。

因为液化石油气的爆炸下限低,只要泄漏出少量的气体,就会很快在一定的范围内与空气形成爆炸性混合气体,所以说液化石油气极易燃。

2.易燃烧

液化石油气属于一级可燃气体,比煤气(一氧化碳)、汽油等物质更易燃。

液化石油气不但易燃,而且燃烧时发出的热量(热值)和火焰温度也很高。其热值大于15605.5千焦/公斤(91272千焦/立方米),火焰温度高达2120。着火时热辐射很强,极易引燃、引爆周围的易燃、易爆物质,使火势扩大。

3.易膨胀

储存在容器内的液化石油气,在一定的温度和饱和蒸气压下是处于气液共存的平衡状态。随着温度的升高,液态体积会不断膨胀,气态压力也会不断增大。大约温度每升高1℃,体积膨胀0.3~0.4%,气压增大约19.6~29.4千帕。温度越高则体积膨胀得越厉害,气压也增得越大。

根据液化石油气的这一物理特性,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1568千帕,按照液态纯丙烷在60时刚好充满整个钢瓶来设计钢瓶的内容积。并规定钢瓶的灌装量每升不大于0.42公斤。若按规定的灌装量灌装,在常温下,液态体积大约只占据钢瓶内容积的85%,还留有15%的气态空间供液态受热膨胀。在正常情况下环境温度不会超过48,钢瓶是不可能爆炸的,但是,如果让钢瓶接触热源,那就很危险了。

4.易气化

液化石油气在常温常压下为气态,它是在低温或高压的条件下被压缩液化成液态,储存在耐压容器中。液态液化石油气在常压(1个大气压)下的沸点为-42.1~0.5即液体开始沸腾气化时的温度。因此,液态液化石油气在常温常压下极易气化。1升液体可气化为250~300升气体。气态液化石油气的相对密度为空气的1.5~2.0倍。由于它比空气重,因而不易扩散掉,能长时间飘浮在地面或流向低洼处积聚。因此,在储存,灌装、运输、使用液化石油气的过程中,一旦发生液体泄漏,就极易酿成大面积的火灾或爆炸事故。

5.易产生静电

液化石油气从管口,喷嘴或破损处高速喷出时能产生静电。据试验,液化石油气喷出时产生的静电电压可高达数千乃至数万伏。其主要原因是因为液化石油气是一种多成分的混合气体,气体中含有液体或固体杂质,在高速喷出时与管口、喷嘴或破损处产生了强烈摩擦。液化石油气中所含的液体或固体杂质越多,产生的静电荷就越多;气体的流速越快,产生的静电荷也越多。据测定,当静电电压在350~450伏时,所产生的放电火花就能引起可燃气体燃烧或爆炸。由于液化石油气气体从管口、喷嘴或破损处高速喷出时,极易产生高电位静电,所以其放电火花足以引起火灾或爆炸事故。

6.有腐蚀性

液化石油气中大都含有不同数量的硫化氢。硫化氢对容器内壁有腐蚀 作用;硫化氢的含量越高,对容器的内壁腐蚀越快。据有的地方测定,硫化氢对钢瓶的内壁腐蚀速度高达0.1毫米/年。由于液化石油气容器是 一种受压容器,内腐蚀可以不断地使容器壁变薄,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,容器内壁因受到硫化氢的腐蚀作用,还会生成黑褐色的硫化亚铁(FeS)粉末,附着在器壁上或沉积于容器底部。这种硫化亚铁粉末如随残液倒出,或使空气大量进入排空液体的容器内,硫化亚铁粉末会与空气中的氧发生氧化反应,放热而自燃,生成氧化铁(Fe3O4)和二氧化硫(SO2)。这种自燃现象也易造成火灾爆炸事故。

此外,液化石油气对人体中枢神经有麻醉性,当空气中液化石油气的浓度高于10%时,就会使人头昏,以至窒息死亡。而且,液化石油气中的硫化氢是有毒害性的,当空气中硫化氢的含量高于10~15毫克/3时,会使人中毒,另外,液化石油气在不完全燃烧时会产生一氧化碳毒气。因此,在储存、灌装、使用液化石油气时要有良好的通风,在灭火时也要加以注意。

四、液化石油气的燃烧条件

液化石油气具有易燃、易爆的特性,但燃烧和爆炸是有一定条件的。液化石油气发生燃烧或爆炸,必须同时具备以下三个条件:

第一、要有一定数量的可燃气体。只有当液化石油气在空气中的浓度达到爆炸极限范围时,才能燃烧或爆炸。若液化石油气在空气中的浓度高于9.5%,如重新遇到空气,就仍有燃烧或爆炸的危险。

第二、要有充足的空气,要使液化石油气发生燃烧或爆炸,需要有足够的空气与之混合。如果空气量不足,燃烧就会逐渐减弱,直至熄灭。在空气中氧气约占21%,氮气约占79%。当空气中的含氧量低于11.5%时,液化石油气就不会燃烧或爆炸。

一般来说,1立方米的液化石油气完全燃烧大约需要30立方米的空气。

第三、要有着火源。凡能引起液化石油气燃烧或爆炸的热能源都叫着火源。如明火焰、赤热的金属、火星和电火花等。要使液化石油气发生燃烧或爆炸,着火源必须具有一定的温度和热量。一般认为,由各组分混合组成的液化石油气,其着火温度约为430~460℃,最小点火能量约为0.31~0.38毫焦耳,引爆的最小电流强度为0.36~0.48安。极微小的火种,都足以引起液化石油气的燃烧或爆炸。

综上所述,只有以上三个条件同时具备,并且相互作用,才能使液化石油气发生燃烧或爆炸。

这里,需要说明的是,燃烧与爆炸虽然都是液化石油气与空气中的氧气在热源的作用下进行剧烈的化学反应所表现出来的现象,但二者之间是有区别的。从消防的观点来说,如果液化石油气与空气的混合是在燃烧过程中进行的,如燃气做饭、焊割等,则发生稳定式的扩散燃烧;如果液化石油气从容器管口、喷嘴或破损 处高压喷出,受磨擦或其他着火源作用,则发生喷流式的扩散燃烧;如果液化石油气与空气的混合是在燃烧之前进行的,如气体泄漏到空间与空气混合达到着火(爆炸)浓度极限后,遇火源则发生瞬间燃烧,同时生成大量的热和气体,并以很大的压力向四周扩散,这种瞬间燃烧现象就是爆炸。

五、液化石油气防火、防爆的基本措施

根据液化石油气燃烧或爆炸的三个条件,就可以有针对性的采取相应的预防措施,防止这三个条件同时存在并相互作用。防火防爆的基本措施是:

1.管好气源,杜绝泄漏

在储存、灌装、运输、使用液化石油气的过程中,要禁止使用不合格的容器设备,禁止超量灌装,防止设备泄漏或爆裂;要注意通风,防止气体泄露后沉积;要禁止乱倒残液,禁止在地下建筑内储存、使用液化石油气等等。

2.隔绝空气

对液化石油气来说,主要防止空气进入容器内。因为空气进入容器内,会在容器内形成爆炸性混合气体,这是十分危险的。所以,新制造的液化石油气贮罐、槽车、钢瓶在灌装时要先抽成真空;贮罐、槽车、钢瓶里的液化石油气不能完全排放或使用完,应留有余压,并应将阀门关紧,不让余气跑掉,等等。

3.消除着火源

液化石油气钢瓶不准靠近高热源,不准与煤火炉同室使用;设备发生泄露,要立即禁绝周围的一切火种,液化石油气储配、供应站要划定禁火区域,禁绝一切火源;严禁拖拉机、电瓶车和马车进入禁火区域,汽车、槽车进入必须在排气管上装有防火罩;进入站内的工作人员必须穿防静电鞋和防静电服,严禁携带打火机、火柴,不准使用能发火的工具;站内的电气设备必须防爆,贮罐、管道要有良好的排除静电设施,贮罐区要安装可靠的避雷设施;严禁随意在站库内进行动火焊割作业,等等。

4.实行防火分隔和设置阻火设施

在液化石油气建筑之间和其他建筑之间修筑防火墙,留防火间距,设消防通道;在储罐区修筑防护墙;在能形成爆作混合气体的厂库房,设泄压门窗、轻质屋顶和通风设施;在容器管道上安装安全阀、紧急切断阀;在排水管道上设安全水封,等等。  

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