液化石油氣是由多種烴類氣體組成的混合物，其主要成分是含有3個碳原子和4個碳原子的碳氫化合物，即：丙烷、正丁烷、異丁烷、丙烯、1-丁烯、順式-2-丁烯、反式-2-丁烯和異丁烯八種重碳氫化合物，行業(yè)習(xí)慣上稱碳三和碳四。另外還不同程度的含有少量甲烷、乙烷、戊烷、乙烯或戊烯(俗稱碳一、碳二和碳五)，以及微量的硫化物、水蒸氣等非烴化合物。碳原子少于3個的烴如甲烷、乙烷和乙烯常溫下很難液化，碳原子高于4個的戊烷、戊烯在常溫下呈液態(tài)，所以在正常情況下，這些都不是液化石油氣的組分。
一、烷烴
烷烴化合物是構(gòu)成液化石油氣的主要化學(xué)成分，其化學(xué)分子式可用CnH2n+2(n≥1)表示。在烴的分子里，碳的化合價是四價，其余的價鍵都與氫原子相連接，直至4個價鍵完全飽和為止，故烷烴又稱飽和烴，其化學(xué)性質(zhì)很不活潑。含有一個碳原子(n=1)的烷烴稱為甲烷，含有兩個碳原子的稱為乙烷，以此類推。當(dāng)碳原子數(shù)在10個以上時，就用對應(yīng)的數(shù)字來表示，例如，C3H8稱為丙烷，C12H26稱為十二烷。
從丁烷開始，每一種烷烴雖然化學(xué)分子式相同，但是由于分子結(jié)構(gòu)不同，即分子內(nèi)部原子的排列順序不同，因而具有不同的性質(zhì)，這樣的化合物稱為同分異構(gòu)體。例如，丁烷的同分異構(gòu)體有正丁烷(碳原子的連接為直鏈)和異丁烷(碳原子的連接有支鏈)兩種。
二、烯烴
??? 烯烴的化學(xué)分子式為CnH2n(n≥2)，烯烴的分子結(jié)構(gòu)與烷烴相似，也是有直鏈或直鏈上帶有支鏈的，所不同的是在烯烴分子中含有碳碳雙鍵(C＝C)。當(dāng)分子中碳原子數(shù)目相同時，烯烴分子中的氫原子要比烷烴分子中的氫原子少。因此，碳原子的價鍵不能完全和氫相結(jié)合，在兩個碳原子之間接成雙鍵。由于烯烴分子中碳原子的價鍵沒有飽和，故烯烴又稱為不飽和烴，其化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)活潑。烯烴分子中雙鍵的位置和碳鍵排列的結(jié)構(gòu)不同，都會出現(xiàn)重異構(gòu)現(xiàn)象，所以它的同分異構(gòu)體要比同樣碳原子數(shù)目的烷烴多。烯烴的命名與烷烴相近，即含有兩個碳原子的烯烴稱為乙烯，含有3個、4個碳原子的烯烴分別叫做丙烯、丁烯。
三、液化石油氣的質(zhì)量要求
液化石油氣的來源不同，其成分和含量也不相同，為了準(zhǔn)確了解液化石油氣的成分和含量，通常采用色譜法對其進行定性與定量要分析。中華人民共和國《液化石油氣》(GB 11174—1997)規(guī)定的質(zhì)量指標(biāo)見表4-1。
表4-1 液化石油氣的質(zhì)量指標(biāo)
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項目 | 質(zhì)量指標(biāo) | 試驗方法 |
密度(15℃)/(kg/m3) | 報告 | SH/T 0221 |
蒸氣壓(37.8℃)/kPa | 不大于1380 | GB/T 6602 |
C5及C5以上組分含量/%，(體積分數(shù)) | 不大于3.0 | SH/T 0230，色譜法 |
殘留物 | ? | ? |
蒸發(fā)殘留物/(mL/100mL) | 不大于0.05 | SY/T 7509 |
漬觀察 | 通過 | ? |
銅片腐蝕/級 | 不大于1 | SH/T 0232 |
總硫含量/(mg/m3) | 不大于343 | SH/T 0222 |
硫化氫含量/(mg/m3) | 不大于20 | 乙酸鉛層析法 |
游離水 | 無 | 目測 |
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??? 注：1. 密度也可用GB/T 12576方法計算，但仲裁按SH/T 0221測定。
??? 2. 蒸氣壓也可用GB/T 12576方法計算，但仲裁按SH/T 6602測定。
??? 3. 按SY/T 7509方法所述，每次以0.1mL的增量將0.3mL溶劑殘留物混合液滴到濾紙上，2min后在日光下觀察，無持久不退的油環(huán)為通過。
??? 4. 在測定密度的同時用目測法測定是否存在游離水。
硫化物(如硫化氫)是液化石油氣中的有害物質(zhì)，它不但腐蝕設(shè)備和管道，導(dǎo)致液化石油氣泄漏，而且污染大氣，危害人體健康，因此，要盡量將液化石油氣中的硫化物除掉。但在民用液化石油氣中，為了便于察覺其泄漏，又常用微量的甲硫醇(CH3SH)等硫化物作加臭劑。
水分也是液化石油氣中的有害物質(zhì)，除和硫化物共同對設(shè)備和管道起腐蝕作用外，在寒冷地區(qū)還容易結(jié)冰或生成水合物，造成管道和閥門堵塞，甚至破裂，因此，應(yīng)盡量將其排除。
四、液化石油氣的物理特性
(一) 液化石油氣的狀態(tài)參數(shù)
液化石油氣所處的狀態(tài)，是通過壓力、溫度和體積等物理量來反映的，這些物理量之間彼此有一定的內(nèi)在聯(lián)系，稱為狀態(tài)參數(shù)。
(二) 液化石油氣的物理特性
1. 比容、密度和相對密度
(1) 比容?指單位質(zhì)量的某種物質(zhì)所占有的體積，用符號V表示，其表達式為
??? 
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式中U——某種物質(zhì)的比體積，m3/kg；
V——該物質(zhì)的體積，m3；
M—一該物質(zhì)的質(zhì)量，kg。
(2) 密度?指單位體積的某種物質(zhì)所具有的質(zhì)量。由于液化石油氣的生產(chǎn)、儲存和使用中經(jīng)常呈現(xiàn)氣態(tài)和液態(tài)兩種狀態(tài)，因此，液化石油氣的密度就有氣體的密度和液體的密度兩種之分。
① 液化石油氣氣體的密度?其單位是以kg/m3表示。它隨著溫度和壓力的不同而發(fā)生變化。因此，在表示液化石油氣氣體的密度時，必須規(guī)定溫度和壓力的條件。一些碳氫化合物在不同溫度及相應(yīng)飽和蒸氣壓下的密度見表4-2。
從表4-2中可以看出，氣態(tài)液化石油氣的密度隨著溫度及相應(yīng)飽和蒸氣壓的升高而增加。
在壓力不變的情況下，氣態(tài)物質(zhì)的密度隨溫度的升高而減少，一些氣態(tài)碳氫化合物在101.3kPa下的密度見表4-3。
② 液化石油氣液體的密度?以單位體積的質(zhì)量表示，即kg/m3。它的密度受溫度影響較大，溫度上升密度變小，同時體積膨脹。由于液體壓縮性很小，因此壓力對密度的影響也很小，可以忽略不計。由表4-4可以看出，液化石油氣液態(tài)的密度隨溫度升高而減少。
表4-2 一些碳氫化合物在不同溫度及相應(yīng)飽和蒸氣壓下的密度/(kg/m3)
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溫度/℃ | 丙烷 | 正丁烷 | 異丁烷 | 溫度/℃ | 丙烷 | 正丁烷 | 異丁烷 |
-15 | 6.4 | 1.06 | 2.50 | 25 | 20.15 | 6.18 | 9.21 |
-10 | 7.57 | 1.85 | 3.04 | 30 | 22.80 | 7.19 | 11.50 |
-5 | 9.05 | 2.10 | 3.59 | 35 | 25.30 | 8.17 | 13.00 |
0 | 10.34 | 2.82 | 4.31 | 40 | 28.60 | 9.33 | 14.70 |
5 | 11.90 | 3.35 | 5.07 | 45 | 34.50 | 10.57 | 16.80 |
10 | 13.60 | 3.94 | 5.92 | 50 | 36.80 | 12.10 | 18.94 |
15 | 15.51 | 4.65 | 6.95 | 55 | 40.22 | 12.38 | 20.56 |
20 | 17.74 | 5.39 | 7.94 | 60 | 44.60 | 15.40 | 24.20 |
表4-3 一些氣態(tài)碳氫化合物在101.3kPa下的密度/(kg/m3)
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溫度/℃ | 甲烷 | 乙烷 | 乙烯 | 丙烷 | 丙烯 | 正丁烷 | 異丁烷 | 1-丁烯 |
0 | 0.7168 | 1.3562 | 1.2604 | 2.02 | 1.9149 | 2.5985 | 2.6726 | 2.503 |
15 | 0.677 | 1.269 | 1.184 | 1.861 | 1.766 | 2.452 | 2.442 | 2.369 |
表4-4 液化石油氣液態(tài)的密度/(kg/m3)
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溫度/℃ | 丙烷 | 正丁烷 | 異丁烷 | 丙烯 | 丁烯 |
-15 | 548 | 615 | 600 | 567 | 634 |
-10 | 542 | 611 | 594 | 561 | 629 |
-5 | 535 | 605 | 588 | 552 | 624 |
0 | 523 | 600 | 582 | 545 | 619 |
5 | 521 | 596 | 576 | 538 | 612 |
10 | 514 | 591 | 570 | 531 | 606 |
15 | 507 | 583 | 565 | 524 | 600 |
20 | 499 | 578 | 560 | ? | ? |
25 | 490 | 573 | 553 | ? | ? |
30 | 483 | 568 | 546 | ? | |
35 | 474 | 562 | 540 | ||
40 | 464 | 556 | 534 | ? | ? |
45 | 451 | 549 | 527 | ? | ? |
50 | 446 | 542 | 520 | ? | ? |
(3) 相對密度?由于在液化石油氣的生產(chǎn)、儲存和使用中，同時存在氣態(tài)和液態(tài)兩種狀態(tài)，所以應(yīng)該了解它的液態(tài)相對密度和氣態(tài)相對密度。
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