液化石油气密度.doc

液化石油气物理性质
2004-6-3
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 　　一、液化石油气的密度
　　 密度是指单位体积的物质所具有的质量。气体密度随温度和压力的不同有很大的变化，因此在表示气体密度时，必须规定温度和压力的条件。一般以压力为1大气压，温度为0℃时作为标准态的值。气体密度可用下式求得：

 式中：ρ-物质的密度(千克／米3)
　　　　　m-物质的质量(千克)
　　　　　y-物质的体积(米3)
　　液化石油气既可以以气态形式存在，也可以以液态形式存在，所以，液化石油气的密度有气态密度和液态密度二种。
　　标准状态下液化石油气的密度可见(表1—3)。
标准状态下液化石油气的密度 　　　　表1—3
项　　目
分子式
分子量
气态密度(千克/米3)
液态密度(千克/升)
丙　烯
C3H8
44.094
2.0200
0.5280
丙　烯
C3H6
42.079
1.9149
0.5454
正丁烷
C4H10
58.120
2.7030
0.6011
异丁烷
C4H10
58.120
2.6726
0.5820
异丁烯
C4H8
56.108
2.5030
0.6190
丁　烯1
C4H8
56.108
2.5030
0.6200
顺丁烯-2
C4H8
56.108
2.5030
0.6300
反丁烯-2
C4H8
56.108
2.5030
0.6200
空　气

28.966
1.2928

　　液化石油气的密度与其压力和温度有很大的关系。但对液化石油气主要成分的液态密度来说，温度的影响远远大于压力的影响。当温度上升时密度减小，但受压力影响却很小，可忽略不计。表1—4列出了液态液化石油气在不同温度下的液态密度。

不同温度下液态液化石油气的密度(千克／升) 　　　　表1—4
温度(℃)
丙烷
正丁烷
异丁烷
丙烯
丁烯-1
丁烯-2
异丁烯
-15
0.5493
0.6166
0.5924
0.5528
0.6349
0.6427
0.6337
-10
0.5429
0.6115
0.5867
0.5504
0.6293
0.6373
0.6281
-5
0.5364
0.6066
0.5810
0.5480
0.6234
0.6317
0.6231
+0
0.5297
0.6010
0.5796
0.5454
0.6177
0.6262
0.6165
+5
0.5228
0.5957
0.5753
0.5426
0.6116
0.6207
0.6105
+10
0.5159
0.5901
0.5694
0.5396
0.6057
0.6150
0.6050
+15
0.5086
0.5846
0.5634
0.5346
0.5999
0.6090
0.5988
+20
0.5011
0.5789
0.5573
0.5329
0.5935
0.6035
0.5928
+25
0.4934
0.5773
0.5511
0.5292
0.5932
0.5974
0.5865
+30
0.4889
0.5732
0.5448
0.5251
0.5872
0.5914
0.5804
+35
0.4856
0.5615
0.5385
0.5206
0.5811
0.5831
0.5737
+40
0.4775
0.5552
0.5319
0.5158
0.5747
0.5791
0.5675
+45
0.4604
0.5490
0.5252
0.5104
0.5614
0.5734
0.5509
+50
0.4513
0.5426
0.5181
0.5044
0.5546
0.5659
0.5540
　　由表1—4可知，液态液化石油气中各类烃在温度的影响下，密度发生了显著的变化，温度上升，密度减小；温度下降，密度增大。各类烃从液态转变为气态时体积增大的倍数，可用其液态密度与气态密度之比求出。例如在标准状态下液态丙烯的密度为0.5454千克／升，而气态丙烯密度为1．9136千克／米3。
　　即得：

　　即液态丙烯气化成气体时，体积膨胀了285倍。
二、液化石油气的比重
　　1．气态液化石油气的比重
　　比重是一个无量纲的物理量。所谓比重是指一物质的密度与某一标准物质密度之比。气体的比重就是在标准状况下，同体积的气体与空气的重度比，因为物体的密度是不受重力加速度影响的，所以计算中也常以密度代替重度。
　　即：

式中：ρo——标准状态下气体的密度(kg／m3)
　　　　　ρ空——标准状态下空气的密度(等于1．293kg／m3)
　　　　　ro——标准状态下气体的重度(kg／m3)
　　　　　r空——标准状态下空气的重度(等于1．293kg／m3)

　　也可以用液化石油气的分子量与空气分子量之比求得其比重。
　　即：

式中：S——比重
　　　　　Mo—一液化石油气分子量
　　　　　M空——空气分子量
　　例如：
　　(1)　　

　　(2)

表1—5列出了标准状态下的气态液化石油气对空气的比重。
液化石油气气态比重 　　　　表1—5
项目
丙烷
正丁烷
异丁烷
丙烯
丁烯-1
顺丁烯-2
反丁烯-2
异丁烯
气态
比重
1.525
2.090
2.081
1.459
2.003
1.940
1.940
1.940
　　从表1—5中可知，气态液化石油气的比重约在1．5～2.l之间，即比空气重得多。因此，液化石油气发生漏泄后会积存于低洼处，易形成爆炸事故隐患。我们在装卸液化石油气时，应注意拧紧管道阀门的接头,防止泄漏。
　　2．液态液化石油气的比重
液体的比重是同体积的重度与4℃水的重度之比，以d表示。由于4℃时纯水的重度为1吨／米3，所以液化石油气的，液体比重在数值上和重度相等，但比重没有单位。
　　即；

式中：ρ——规定温度下液体的密度
　　　　　ρ水——规定温度下水的密度
　　　　　r——规定温度下液体的重度
　　　　　r水——规定温度下水的重度

　　表1—6列出了20℃时液化石油气的液体对4℃纯水的比重值。
液化石油气的液态比重 　　　表1—6
项目
丙烷
正丁烷
异丁烷
丙烯
丁烯-1
顺丁烯-2
反丁烯-2
异丁烯
液态比重(d20)
0.4969
0.5788
0.5572
0.5139
0.5921
0.6213
0.6024
0.5924
　　从1—6中可以看出，液态液化石油气的比重约在0．5～0．6之间，也就是说比水轻得多。因此，将液化石油气装入铁路罐车时，如液化石油气中含有水分，经过几小时沉降，水会在罐体底部聚集，通过液相紧急切断阀可将水分排出。万一发生液化石油气火灾时，只能用干粉灭火剂扑救，而不能用水救火。因为液化石油气的比重比水小，水喷洒在已燃烧的液化石油气上面，不仅不能将火熄灭，反而因为水比液化石油气重，水会托着燃烧的液化石油气更快地向四周扩散而加大火势，更不利于灭火。
　　三、液化石油气的比容
　　气体的比容是指单位质量气体所占有的体积。它随着压力和温度的不同而发生变化，因此表示气体比容时，必须规定压力和温度条件，比容与密度互为倒数，其单位常用m3／kg表示。

式中：r——气体比容(m3／kg)
　　　　　V——物质所占有的体积(m3)
　　　　　G——物质的重量(kg)

　液化石油气的比容可见表1—7。
液化石油气的气体比容 　　　　表1—7
项目
丙烷
正丁烷
异丁烷
丙烯
丁烯-1
顺丁烯-2
反丁烯-2
异丁烯
比(m3/kg)
(15.6℃1大气压)
0.538
0.408
0.408
0.505
0.421
0.339
0.329
0.353
　　四、液化石油气的沸点和气化潜热
　　从液态变成气体的过程叫气化。液态变成气态时，需要吸收热量，气态变液态时又将放出热量，这些热量仅仅用来改变物质的状态，而不改变物质的温度，所以称它为潜热。气化潜热就是在某一温度下，一定数量的液体变为同温度的气体所吸取的热量。
　　液体气化的另一种形式叫沸腾，是在液体表面和内部同时进行气化的过程。任何一种液体只有在一定温度下才能沸腾，这个温度叫液体的沸点。如在1个物理大气压时水的沸点是100℃，丙烷是一42.17℃，丙烯是一47．O℃，异丁烯是一6．9℃，可见液化石油气的沸点都很低，即都在0℃以下，因此常温下液态液化石油气很容易气化。
　　液化石油气的气化潜热随引起气化的温度而变，温度升高，气化潜热减小，达到临界温度时，气化潜热等于零。液化石油气的沸点及气化清热可见表1—8。
液化石油气的沸点和气化潜热　　　　 表1-8
项　　目　
丙烷
正丁烷
异丁烷
丙烯
丁烯-1
顺丁烯-2
反丁烯-2
异丁烯
沸点(℃)
(0.1013兆帕)
-42.17
-0.5
-10.2
-47.0
-6.3
3.7
0.88
-6.9
气化潜热
(焦耳/千克,
沸点时)
422584
383254
366100
439320
390786
415800
405430
394133
　　五、液化石油气的膨胀与压缩
　　物体能够热胀冷缩，这个自然的规律我们都知道。液态液化石油气的体积也会因温度的升降而发生膨胀和收缩。表1—9是说明液体丙烷的体积与温度的关系。
液态丙烷体积与温度变化关系 　　　　表1—9
温度(℃)
-20
0
10
15
20
30
40
50
液态丙烷体积变化比例(%)
91.4
96.02
98.7
100
101.0
104.9
109.1
113.8
　　由l—9可知，液体丙烷在温度的影响下，体积发生了显著变化。它和热胀冷缩的规律一样。例如，丙烷在15℃时的体积为100％，温度降到0℃时，体积为96．02％；在-20℃时，体积为9l.40％；温度升至30℃时，体积为104．90%；在50℃时，体积就膨胀为113．80%，接近114％。掖化石油气的膨胀系数，可见表l-10
液化石油气体积膨胀系数 　　　　表1-10
液 体
名 称
丙烷体积膨胀系数K
15℃时的体积
膨胀系数的相对值
在15℃时
在下列温度范围内K的平均值
-20℃～+10℃
+10℃～+40℃
水
0.00019

1.0
丁 烯
0.00203
0.00194
0.00210
10.6
丁 烷
0.00212
0.00209
0.00220
11.1
丙 烯
0.00294
0.00280
0.00368
15.5
丙 烷
0.00306
0.00200
0.00372
16.1
　　从表1—10可知液化石油气的体积是随温度变化的，它的体积膨胀系数较大，其饱和蒸汽压随温度升高急剧增加，以丙烷为例，在15℃时，丙烷的体积膨胀系数要比水大16倍，—般为水的10～16倍，气化后体积膨胀250～300倍左右。因此，液化石油气在罐体内，在气温变化的情况下，它的液面是有起伏的。在实际充装中考虑到环境温度允许达到50℃，所以，在常温(≥15℃)充装时厂规定对罐车只允许充装到罐体容积的85％，留有15%的气相空间作为温度升高时液态液化石油气膨胀的空间，以保证液化石油气铁路罐车的运行安全。

液化石油气气体的密度  其单位是以kg/m3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见表2-5。
: B& ~- P2 S( L4 ^% }3 O! {6 w    表1-1   一些碳氢化合物在不同温度及相应饱和蒸气压力下的密码（kg/m3）2 t$ q3 \4 L, _- @* E
    温度/℃ 丙烷 正丁烷 异丁烷 7 h8 C0 `) ~- b3 ]8 L  ^" c
-15 6.4 1.06 2.50
0 s# [& U8 L& N0 i9 J0 @-10 **7 1.85 3.04 : g3 M2 Q1 `, n; n) b. N% N
-5 9.05 2.10 3.59
( X7 Q3 M4 v% u' }+ d+ ^0 10.34 2.82 4.31
, W% r8 k, s4 x2 J+ f6 r5 11.90 3.35 5.07
( S6 C# g8 y1 ^: Y0 T10 13.60 3.94 5.92
% l* {$ o6 I4 F$ u3 Q, v" b/ f15 15.51 4.65 6.95
( V. r7 }' j+ s& ]' D2 ?% {7 c) K20 17.74 5.39 7.84 $ K9 N9 y: ]* s/ v& S& A
25 20.15 6.18 9.21
9 [: y2 r& ]( E, g! x30 22.80 7.19 11.50 & s8 r- m' ]$ _2 U
35 25.30 8.17 13.00   N9 @7 Y; c& o" h( p3 C$ r* ?
40 28.60 9.33 14.70 # |% J7 I, [0 t
45 34.50 10.57 16.80 ) c. \! y% O2 V  r" Y6 b1 Y
50 36.80 12.10 18.94 - k4 ~. ^, |. E! t6 j" w6 z+ K
55 40.22 12.38 20.56
/ M: P) O9 q6 V60 44.60 15.40 24.20
& p* W' Q: y; Z# m. ]) k) }, J6 A1 F+ s  g
    从表1-1中可以看出，气态液化石油气的密谋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少，在101.3kPa下一些气态碳氢化合物的密度见表1-2。
4 }2 i. ~0 [3 T0 A. N2 s    表1-2   一些气态碳氢化合物在101.3kPa下的密度/( kg/m3)) V& n+ k9 y* e0 J3 J
温度/℃ 甲烷 乙烷 乙烯 丙烷 丙烯 正丁烷 异丁烷 1-丁烯
% s0 m" ]1 }  g9 m, |0 0.7168 1.3562 1.2604 2.02 1.9149 2.5985 2.6726 2.503
- j$ R4 q, ]7 I15 0.677 1.269 1.184 1.761 1.766 2.452 2.442 2.369
, F% O- \7 n- T4 z8 m
- v; v& C  ^# e: l: L    液化石油气液体的密度  以单位体积的质量表示，即kg/m3。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1-2可以看出，液化石油气液态的密度随温度升高而减少。
3 J( c# U8 ~$ T. T) G    表1-3  液化石油气液态的密度(kg/m3). W1 E& m6 W" i( L# W. G4 B
温度/℃ 丙烷 正丁烷 异丁烷 丙烯 丁烯
0 g0 r: g3 j+ M! e  t3 B: D; [-15 548 615 600 567 634
* l9 j, W1 X5 {2 O" Q9 @  ]" @-10 542 611 594 561 629 + V, M6 z$ f" A# ^! E- @
-5 535 605 588 552 624
5 f& w8 Y) d! r  C. K( B- ?- a0 523 600 582 545 619 & J  A( G$ t7 r) T$ e
5 521 596 576 538 612   K4 A1 q3 E" k
10 514 591 570 531 606 - U1 J. p) V7 b7 T& L. p7 N
15 507 583 565 524 600 7 z" i( n  `% Z4 P: {# H
20 499 578 560     
4 e& W5 A1 l* N( O( W2 X25 490 573 553     
: H" B4 |6 `) X+ D/ K30 483 568 546     
2 P1 R  q2 Z' c* `: s0 u6 y35 474 562 540     9 U5 i' ~$ w9 w8 [
40 464 556 534     
0 w( ]6 m; g% Z/ M6 d2 w45 454 549 527     + b% K+ m9 B5 v7 D  l2 c4 j
50 446 542 520     
: x: ~; l/ T8 S+ p" W" e4 E( z( q7 j- E" B' M$ g$ K$ k
    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相对密度和气态的相对密度