丙烷(propane)又名二甲基甲烷(dimethylmethane)和丙基氫化物(propyl hydride)。結構式為ch3.ch2.ch3。丙烷為無(wú)色,易燃氣體。丙烯主要來(lái)源有石油和天然氣。美國丙烷供應與分配情況詳見(jiàn)下表:
美國丙烷供應及分配,桶①/日[22]
供應量 |
1977年 |
1980年(估計) |
供應量 |
1977年 |
1980(估計) |
煉油廠(chǎng) |
277000 |
321000 |
工業(yè)用 |
75000 |
105.000 |
天然氣加工廠(chǎng) |
502000 |
446000 |
工程用 |
35000 |
50.000 |
輸入 |
129000 |
323000 |
化工用 |
150000 |
20.0000 |
合計 |
908000 |
1090000 |
合成天然氣 |
170000 |
70000 |
分配量 |
|
|
其他 |
60000 |
75000 |
家用/商業(yè)用 |
453000 |
486000 |
合計 |
916000 |
1066000 |
馬達燃料 |
73000 |
80.000 |
|
|
|
注:桶=0.15894m3
丙烷單獨或與丁烷一起,大量用做家用、工業(yè)和交通工具用燃料。丙烷也用作制冷劑,固體推進(jìn)劑,煉油工業(yè)潤滑油餾分脫瀝青、脫蠟溶劑和石油化工基礎原料。在石油化工用途中,丙烷大量用作裂解制乙烯及丙烯的原料。
丙烷物理性質(zhì)[1,10,11]
項目 |
數據 |
項 |
數據 |
分子量 |
44.09 |
在293k下 |
73.63 |
溶點(diǎn),k |
85.46 |
在373k下 |
84.65 |
沸點(diǎn),k |
231.08 |
密度,kg/m3 |
|
爆炸界限(在293.15k空氣中),%(重量) |
2.12---9.35 |
在293k下 |
1.984 |
自然溫度,k |
743.15 |
在373k下 |
1.455 |
閃點(diǎn),k |
169 |
臨界點(diǎn) |
|
燃燒熱,kj/mol |
2202 |
壓力,mpa |
4.25 |
生成熱,kj/mol |
127.2 |
溫度,k |
369.8 |
氣化熱,kj/mol |
18.83 |
密度, kg/m3 |
217 |
熔融熱(85.47k), kj/mol |
3.52 |
三相點(diǎn) |
|
蒸氣壓(273.15k), kj/mol |
0.475 |
壓力,mpa |
|
生成焓(298.15k), kj/mol |
-103。916 |
溫度,k |
85.5 |
自由生成焓(298.15k)△g0,kj/mol |
-23。505 |
液體密度, kg/m3 |
731.9 |
熵s0(298.15k),j/(mol·k) |
270.090 |
氣相密度, kg/m3 |
1.85×10-8 |
比熱容,j/mol·k |
|
|
|
規格和分析測試方法
美國astm工業(yè)丙烷產(chǎn)品規格及測試方法如表:
astm工業(yè)丙烷規格及試驗方法[72]
|
工業(yè)丙烷 |
astm
測試方法 |
|
工業(yè)丙烷 |
astm
測試方法 |
蒸發(fā)壓,kpa |
<1430 |
d1267或d2598 |
ml油污檢查 |
合格 |
d2158 |
蒸發(fā)溫度 |
|
|
相對密度(15.6/15.6℃) |
一 |
d2158 |
95%蒸發(fā)溫度,℃ <- |
<-38.3 |
d1837 |
銅板腐蝕 |
<no1 |
d1838 |
或丁烷以上重組分,%(體積) |
<2.5 |
d2163 |
含硫量(15.6℃和101kpa),mg/m3 |
343 |
d2784 |
殘留物 |
<0.05 |
d2158 |
水分 |
合格 |
d2713 |
00ml殘留物 |
|
|
|
|
|
安全、衛生、貯存及運輸
丙烷多與丁烷一起用做液化石油氣。丙烷比空氣重,容易滯留在低處,爆炸界限低、危險性大,應注意因泄漏面帶來(lái)的危險。吸入多量丙烷有麻醉性。美國政府規定丙烷在空氣中的允許暴露好 為1000ppm(1.800mg/ m3)。對生命或健康有危險的允許暴露好 (在空氣中)為20.000ppm。丙烷在水中的允許濃度沒(méi)有標準。美國環(huán)境保護機構建議允許環(huán)境限制量為120.000ug/1(以對健康影響為基礎)。
丙烷進(jìn)入體內途徑有吸入,液體與皮膚和眼睛接觸。其危害和癥狀為頭暈眼花,缺乏定向力,激動(dòng)興奮。破壞點(diǎn)在中樞神經(jīng)系統。丙烷安全衛生方面的急救、保護、處理辦法等詳見(jiàn)文獻[73]。
丙烷一般使用鋼瓶做為貯存容器。目前液化石油氣用壓力罐、冷凍罐和地下貯存。采用容器、油罐汽車(chē)、槽車(chē)、油輪和管送輸送。
1、貯存方法
(1)壓力罐一般小容量貯存采用圓管型(水平式),規模多為10-30t,規模再大時(shí),采用球型罐,技術(shù)限制規模約為5000t。地面上壓力罐通常采用設計壓力為1720kpa。
(2)冷凍罐在液化石油氣貯存方法中,與冷凍輸送結合采用冷凍貯存法,即可油輪冷凍輸送液化石油氣,從船用泵將其移至陸上罐內,在3.92-7.85kpa下貯存。丙烷保持在約-42 ℃。
(3)地下貯存法美國和歐洲各國廣泛研究發(fā)使用地下貯存方法。較廣泛采用的是利用巖鹽層良好的不浸透性,將其一部分人工溶解,在內部貯存。另外,還有人工挖掘的洞穴貯存法、凍結土壤地下貯存法等。
2、運輸方法
(1)容器:輸送量為10-50kg;
(2)油罐汽車(chē):較初為1.5-5t,現在幾乎在7t以上,也有11t的;
(3)鐵路槽車(chē):向內地遠距離地區的基地輸送時(shí)采用這種方法,比油罐汽車(chē)輸送經(jīng)濟。幾乎都是15-25t的車(chē);
(4)海上運輸:海上運輸可以大量,而且可經(jīng)濟地輸送液化丙烷。加壓式油輪裝載高壓罐,其裝載能力多為300-600t,較近有1000t級的。冷凍式的船內配置有幾個(gè)能貯存1-15kt的大型罐;
(5)管線(xiàn)輸送: 在美國、液化石油氣生產(chǎn)量,消耗量大的地方,管線(xiàn)輸送是重要的方法
用途
丙烷是有用的燃料,制冷劑和化工原料。丙烷比甲烷和乙烷更具有反應性活性。
(1)丙烷較大
用途是與丁烷一起做液化石油氣。
(2)丙烷是乙烯的重要原料。
(3)丙完催化脫氫制丙烯的技術(shù)正在開(kāi)發(fā)。墨西哥報道了擬建設350萬(wàn)噸/年丙烷脫氫法生產(chǎn)丙烷工業(yè)裝置的消息[75]。
(4)丙烷氣相硝化制造混合硝基化合物:1-和2-硝基丙烷,硝基乙烷和硝基甲烷。硝基丙烷是良好的溶劑。硝基甲烷被用做賽車(chē)燃料填加劑[19]。
(5)丙烷可氧化生產(chǎn)環(huán)氧丙烷,副產(chǎn)甲醇、甲醛、乙醛和醋酸,但分離非常麻煩,未得推廣[176。
(6)在煉油、化工和天然氣加工操作中廣泛用做致冷劑。
(7)用作潤滑油餾分脫瀝青溶劑:瀝青難溶于液體丙烷中,用丙烷抽提時(shí),瀝青做為抽提殘留物被除去,然后,從除去瀝青的餾分中將丙烷蒸發(fā)出去而留下潤滑油。
(8)脫蠟溶劑:幾乎不溶解于液化丙烷。液體丙烷蒸發(fā)時(shí),可取得約418680kj/kg的蒸發(fā)熱。利用這兩個(gè)特性,由潤滑油丙烷溶液將丙烷一部分蒸發(fā),產(chǎn)生的低溫將原料油中的蠟析出,用自冷卻方法脫蠟。
(9)丙烷氯化可得到過(guò)氯乙烯和四氯化碳。
二、丁烷
正丁烷(n-butane),又名甲基乙基甲烷(methyl ethylmethane),結構式為ch3.ch2.ch2.ch3,分子量58.13。異丁烷(isobutane),又名為早基丙烷(methyl propane),結構式為(ch3)2chch3。
丁烷存在于原油、天然氣和煉廠(chǎng)加工產(chǎn)品中。美國來(lái)自煉廠(chǎng)加工的丁烷餾分占有較大比重。美國國內1977年供應的正丁烷36.95%來(lái)自天然氣加工廠(chǎng),63.05%來(lái)自煉廠(chǎng),而異丁烷19.82%來(lái)自天然氣加工廠(chǎng),80.18%來(lái)自煉廠(chǎng)。在煉廠(chǎng)操作中催化重整和催化裂化是丁烷的兩個(gè)主要來(lái)源,約占煉廠(chǎng)加工過(guò)程生產(chǎn)丁烷的63%。丁烷餾分在美國大部分用于汽油摻合組分。約84%的正丁烷摻合于汽油中控制其蒸氣壓。異丁烷則用于合成燃料用烷基化物其用量占美國異丁烷消耗量的90%[77]。1984年報道,美國丁烷需要量為166887m3/c.d.,其中84.3%用于煉廠(chǎng),10.5%用于化工,其余占5.2%[69]。
物理性質(zhì)
丁烷物理性質(zhì)[1。10]
項目 |
正丁烷 |
異丁烷 |
分子量 |
58.124 |
58.124 |
正常熔點(diǎn)(在空氣中和101.3kpa),k |
|
113.55 |
正常沸點(diǎn)(101。3kpa),k |
113.55 |
261.43 |
可燃范圍(293.15k,101.3kpa),%(vol) |
261.43 |
1.8 |
在空氣中,下限 |
1.8 |
8.4 |
上限 |
8.4 |
1.8 |
在氧氣中,下限 |
1.8 |
約40 |
上限 |
約40 |
約40 |
自然溫度(101.3kpa),k |
|
|
在空氣中 |
|
|
在氧氣中 |
558 |
190 |
閃點(diǎn),k |
199 |
|
凈燃燒熱,kl/mol |
|
|
真實(shí)氣體在101.3kpa和288.7k下 |
2653 |
2645 |
液體在飽和壓力和298.15k下 |
2634 |
2627 |
△hof,kj/mol |
|
|
理想氣體在298.15k下 |
-126.15 |
-134.51 |
項目 |
正丁烷 |
異丁烷 |
液體在298.15k下 |
-147.7 |
-158.4 |
△gof(101.3kpa和298.15k),kj/mol |
-17.5 |
-20.88 |
log10kf(298.15k) |
3.0035 |
3.6 |
熔融熱,kj/mol |
4.660 |
4.540 |
蒸發(fā)熱(正常沸點(diǎn)),kj/mol |
22.39 |
21.30 |
密度,kg/m3(氣體,101.3kpa) |
2.5379 |
2.5285 |
在298.15k下 |
2.4553 |
551.0 |
液體,在飽和壓和298.15k下 |
572.87 |
3.618 |
臨界點(diǎn) |
|
|
溫度,k |
3.797 |
3.618 |
密度,kg/ m3 |
425.16 |
408.13 |
體積,cm2/mol |
228.0 |
221.0 |
壓縮因子 |
225 |
263 |
so(理想氣體,298.15k),j/mol.k |
0.274 |
0.283 |
cdo(理想氣體),j/mol.k |
309.9 |
295.4 |
在298.15k下 |
95.04 |
94.16 |
cdo/ cdo(理想氣體,288.7k) |
1.096 |
1.097 |
cdo(理想氣體,288.7k) |
86.72 |
86.85 |
cdo(液體,288.7k和101.3kpa),j(mol.k) |
137.1 |
138.5 |
dt/dp(101.3kpa),k/kpa |
0.260 |
0.253 |
偶極距,cm |
0.0 |
3.34×10-31 |
表面張力(飽和壓力),mn/m(=dyn/cm) |
|
|
在223.15k下 |
20.88 |
18.7 |
在273.15k下 |
14.84 |
130 |
折射率,no21 |
|
|
液體在飽和壓力下 |
1.32692 |
1.3508 |
氣體在101.3kpa下 |
1.00128 |
|
規格及分析測試方法
美國材料試驗協(xié)會(huì )的丁烷規格和試驗方法如表4.2.7-2所示。
丁烷產(chǎn)品規格[72]
項目 |
規格 |
astm測試方法 |
|
工業(yè)丁烷 |
工業(yè)丙烷—丁烷混合物 |
||
組分 |
主要為丁烷和/或丁烯 |
主要是丁烷和/或丁烯與丙烷和/或丙烯混合物 |
d2163-70 |
較大蒸氣壓(37-8℃),kpa |
485 |
|
d1267或 |
蒸發(fā)溫度95%蒸發(fā) |
|
|
d2598 |
溫度,℃或烷以上 |
﹤2.2 |
﹤2.2 |
d1837 |
重組分,%(體積) |
﹤2.0 |
﹤2.0 |
d2163 |
殘留物100ml蒸發(fā)殘留物,ml油污 |
﹤0.05 |
﹤0.05 |
d2158 |
檢查 |
合格 |
合格 |
|
相對密度(15.6/15.6oc) |
|
|
d1657或d2598 |
銅板腐蝕 |
no 1 以下 |
no 1 以下 |
d1888 |
含硫量(15.6 oc和kpa),mg/m3 |
|
343 |
d2784 |
水分 |
343 |
|
d2713 |
游離水 |
無(wú) |
無(wú) |
測密度時(shí)用肉眼觀(guān)察 |
(1)此產(chǎn)品蒸汽壓,不能超過(guò)1380kpa。另外根據相對密度(15.6/15.6℃)按照下式求出的值不應超過(guò)蒸汽壓測定值;蒸汽壓≥1167——1880 kpa[相對密度(15.6/15.6℃)]
(2)在0.3ml溶劑殘混合物加到濾紙后,再加0.1ml在日光下2分鐘后,不產(chǎn)生永久性油圈
安全、衛生、儲存和運輸
丁烷可在世界范圍內用管道、鐵路槽車(chē),海上油輪、駁船、槽車(chē)和金屬容器輸送。其儲存運輸方法參見(jiàn)4.2.6.3。
正丁烷和異丁烷是無(wú)色、易燃和無(wú)毒氣體。高濃度丁烷有窒息性,刺激和麻醉作用。吸入含1%(體積)異丁烷的空氣短時(shí)間能引起昏昏欲睡。正丁烷和異丁烷在大5%濃度下暴露2小時(shí)均未引起明顯的損傷。正丁烷的聞限值建議為600ppm。美國政府工業(yè)衛生家會(huì )議(acgih)1980年提出的時(shí)間重量平均值為800 ppm(1.900mg/)。在水中允許濃度沒(méi)有標準規定,但美國環(huán)保機構建議環(huán)境限制量為19000ug/1(以對健康影響為基礎)。丁烷非常易燃,對其處理儲存必須謹慎。建議儲存在通風(fēng)良好的區域,運離熱及火源。皮膚接觸液體丁烷可引起凍傷。丁烷和異丁烷在低溫下與水形成固體水合物。異丁烷比正丁烷更易形成水合物。這種水合物在管路和某些處理設備中可引起堵塞而帶來(lái)與安全有關(guān)的問(wèn)題。
用途
1、丁烷與丙烷一起,做為液化石油氣用于家庭取暖,炊事和工業(yè)加熱。此用途仍在迅速增長(cháng),成為丁烷的較大用戶(hù)。
2、正丁烷做為華工原料的較大用途是裂解制已稀。
3、脫氫制丁烷、異丁稀和丁二稀也是丁烷的重要用途。
4、丁烷液相氧氣化制醋酸。
5、正丁烷氣相氧化制醋酐。
6、制氣油參合組份:異丁烷與各種c3—c4稀徑加工成反應生成高支鏈c7——c8徑。生成的大量甲基戊烷研究法辛烷值為100-109。6。
7、正丁烷也可異構化制異丁烷。
8、做溶劑用:丁烷與丙烷混合可用做潤油餾分的脫瀝青,脫蠟溶劑,也可用做ziegler催化劑聚合烯溶劑和精制動(dòng)物油脂用溶劑。
9、異丁烷與丙烯共氧化可制環(huán)氧丙烷和叔丁醇。