丙烷

丙烷

有机化合物
丙烷(Propane),化学式为CH₃CH₂CH₃,分子量为44.10,是一种有机化合物,无色、能液化的气体。微溶于水,溶于乙醇、乙醚。与空气混合后形成爆炸性混合物。存在于天然气及石油热解气体中。化学性质稳定,不易发生化学反应。用作冷冻剂、内燃机燃料或有机合成原料。
    中文名:丙烷 外文名:Propane 化学式:CH₃CH₂CH₃ 分子量:44.10 熔点:-187.678℃ 沸点:-42.06℃ 水溶性:微溶于水 密度:1.83 kg/m3 外观:无色气体 应用:冷冻剂、内燃机燃料或有机合成原料 安全性描述:S9;S16 危险性符号:F 危险性描述:R12 CAS号:74-98-6 SMILES:CCC RTECS:TX2275000 摩尔质量:44.0962g·mol−1 溶解度(水):0.1g/cm3(37.8°C) 警示术语:R:12 安全术语:S:2-9-16 主要危害:本品有单纯性窒息及麻醉作用

基本信息

化学式:CH3CH2CH3

分子量:44.096

CAS号:74-98-6

EINECS号:200-827-9

物质简介

发现历史

1910年,在美国矿业局工作的WalterO.Snelling博士在汽油中发现了一种易挥发的物质,即丙烷。这些极为活泼的轻碳氢化合物有着很高的蒸汽压,很容易从未精炼的汽油中挥发。同年3月31日,纽约时报报导了沃尔特博士关于液化气的工作:“...一个铁瓶中的‘气体’足够一个普通家庭用上三个星期。”此后,沃尔特博士与其他人合作研究出了在精炼汽油的过程中液化丙烷的办法。他们也一起建立了第一个商业销售丙烷的美国石油气公司。

1911年,沃尔特博士已经能够制备高纯度的丙烷并在同年3月25日获得专利,专利号码为1056845。另一个由弗兰克·彼得斯发明的通过压缩制备石油液化气在1912年获得专利。

在1920年代,液化石油气的产量激增,现有的最早记录显示在1922年共生产了223000加仑。1927年,年销量已经接近100万加仑。而到了1935年,年销量已经达到560万加仑。1930年代工业上的主要发展包括使用轨道交通运输、加入恶臭气体以及增加丙烷填充终端。1945年,液化石油气的年销量达到了10亿加仑。截止1947年,62%以上的美国家庭用上了天然气或丙烷作为做饭的燃料。

1950年,芝加哥运输管理局订购了1000辆以丙烷作燃料的汽车。截止1958年,美国国内的年销售量已经达到70亿加仑,2004年,有报告称整个丙烷产业价值80亿美元至100亿美元,年消耗量超过150亿加仑。

北京奥运会火炬-祥云便是以丙烷作为燃料的,它价格低廉,而且温度范围比较宽,燃烧只形成水蒸气和二氧化碳,没有其他物质,不会对环境造成污染,是一种清洁燃料,符合“绿色奥运”的理念。丙烷气体燃烧的火焰颜色为亮黄色,这样的颜色能满足方便识别和电视转播、新闻摄影的需要。

物质来源

丙烷是处理天然气或精炼原油得到的副产物。在处理天然气的过程中,必须将丁烷、丙烷和大量的乙烷从原气中去除,否则这些挥发物会在天然气管道中发生缩合。精炼原油的过程中,丙烷作为一个副产物出现在裂解石油制备汽油和燃料油的过程中。由于是副产物,丙烷的产量不能够轻易的根据需求而转变。

物质结构

分子结构:C原子以sp3杂化轨道成键、分子为极性分子。结构简式:CH3-CH2-CH3

理化特性

物理性质

主要成分:纯品

外观与性状:无色气体,纯品无臭。

熔点(℃):-187.6(85.5K)

沸点(℃):-42.1oC

相对密度:0.5853(-45/4℃)

燃点(℃):450,易燃

相对蒸气密度(空气=1):1.56

饱和蒸气压(kPa):53.32(-55.6℃)

燃烧热(kJ/mol):2217.8

临界温度(℃):96.8

临界压力(MPa):4.25

闪点(℃):-104

引燃温度(℃):450

爆炸上限%(V/V):9.5

爆炸下限%(V/V):2.1

溶解性:微溶于水,溶于乙醇、乙醚。

CAS号:74-98-6

相对不溶于水,在低温下容易与水生成固态水合物,引起天然气管道的堵塞。丙烷在较高温度下与过量氯气感化,生成四氯化碳和四氯乙烯Cl2C=CCl2;在气相与硝酸作用,生成1-硝基丙烷CH3CH2CH2NO2、2-硝基丙烷(CH3)2CHNO2、硝基乙烷CH3CH2NO2和硝基甲烷CH3NO2的混合物。上丙烷可从油田气和裂化气中分离得到。可作出产乙烯和丙烯(C3H6)的原料或炼油产业中的溶剂;丙烷、丁烷(C4H10)和少量乙烷的混杂物液化后可用作民用燃料,即液化石油气(LPG)。

化学性质

同其他烷烃一样,丙烷可以在充足氧气下燃烧,生成水和二氧化碳。

C3H8+5O2→3CO2+4H2O+热量

当氧气不充足时,生成水和一氧化碳。

2C3H8+7O2→6CO+8H2O+热量

和天然气不同的是,丙烷比空气重(大约是空气的1.5倍左右)。在自然的状态下,丙烷会下落并积聚在地表附近。在常压下,液态的丙烷会很快的变为蒸汽并且由于空气中水的凝结而显白色。一立方英尺的丙烷若完全燃烧能够放出2500BTU的热量(91,600BTU每液体加仑)。国际单位制中,一立方米丙烷的高热值是50千焦(≈13.8kWh)或101MJ/m3。

丙烷在标准状态下是无毒的,但是若滥用做吸入剂,有一定因为缺乏氧气而窒息的危险。同样值得注意的是,商业产品中通常含有其他可能导致危险的碳氢化合物。在常压下,丙烷及其混合物快速挥发能造成冻伤。在外界温度是20摄氏度的情况下,丙烷液体仍然保持-42度的低温。

液化石油气的燃烧比汽油清洁,但略逊于天然气。由于C-C单键以及丙烯和丁烯中双键,液化石油气在通常情况下燃烧会产生除了二氧化碳和水之外的有机废气。同样是这些键的原因,液化石油气燃烧存在可见的火焰。

分子结构数据

摩尔折射率:15.94

摩尔体积(cm3/mol):78.0

等张比容(90.2K):151.5

表面张力(dyne/cm):14.1

极化率(10-24cm3):6.32

计算化学数据

疏水参数计算参考值(XlogP):1.8

氢键供体数量:0

氢键受体数量:0

可旋转化学键数量:0

互变异构体数量:0

拓扑分子极性表面积:0

重原子数量:3

表面电荷:0

复杂度:0

同位素原子数量:0

确定原子立构中心数量:0

不确定原子立构中心数量:0

确定化学键立构中心数量:0

不确定化学键立构中心数量:0

共价键单元数量:1

主要用途

①丙烷最大用途是与丁烷一起做液化石油气,主要用作燃料。

②丙烷是裂解制乙烯的重要原料。

③丙烷催化脱氢制丙烯的技术已工业化。

④丙烷气相硝化制造混合硝基化合物:1-硝基丙烷和2-硝基丙烷、硝基乙烷和硝基甲烷。硝基丙烷是乙烯基和环氧树脂用良好的溶剂。硝基甲烷被用做赛车燃料填加剂。

⑤丙烷可氧化生产环氧丙烷,副产物甲醇、甲醛、乙醛和醋酸,但分离非常麻烦,未得推广。

⑥在炼油、化工和天然气加工操作中广泛用做制冷剂。

⑦用作润滑油馏分脱沥青溶剂,沥青难溶于液体丙烷中,用丙烷抽提时,沥青做为抽提残留物被除去,然后从除去沥青的馏分中将丙烷蒸发出去而留下润滑油。

⑧脱蜡溶剂:几乎不溶解于液化丙烷。液体丙烷蒸发时,可取得约418680kJ/kg的蒸发热。利用这两个特性,由润滑油丙烷溶液将丙烷一部分蒸发,产生的低温将原料油中的蜡析出,用自冷却方法脱蜡。

⑨丙烷氯化可得到过氯乙烯和四氯化碳。

⑩已开发了由丙烷制丙烯腈的新方法。

防护措施

工程控制:生产过程密闭,全面通风,提供良好的自然通风条件。

呼吸系统防护:一般不需特殊防护,特殊情况下应佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。

眼睛防护:一般不需特殊防护,高浓度接触时可戴安全防护眼镜。

身体防护:穿防静电工作服。

手防护:戴一般作业防护手套。

其他:工作现场严禁吸烟;避免长期反复接触;进入罐、限制性空间或其他高浓度区作业时,须有人监护。

危险性

危险性类别:第2.1类易燃气体。

危险特性:易燃气体;与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险;与氧化剂接触会剧烈反应;气体比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇火源会着火回燃。

侵入途径:吸入。

健康危害:丙烷有单纯性窒息及麻醉作用。人短暂接触浓度为1%的丙烷,不引起异常症状;接触10%以下浓度的丙烷,只引起轻度头晕;接触高浓度丙烷时,可出现麻醉状态、意识丧失;接触极高浓度丙烷时,可致窒息。急性中毒时,有头晕、头痛、兴奋或嗜睡、恶心、呕吐、脉缓等症状;严重者可突然倒下、尿失禁、意识丧失,甚至呼吸停止。可致皮肤冻伤。长期接触低浓度丙烷者,可出现头痛、头晕、睡眠不佳、易疲劳、情绪不稳以及植物神经功能紊乱等症状。

环境危害:对环境有危害,对水体、土壤和大气可造成污染。

燃爆危险:丙烷易燃,且具有麻醉性。

急救措施:吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处;保持呼吸道通畅;如呼吸困难,给输氧;如呼吸停止,立即进行人工呼吸;就医。

消防措施

燃烧(分解)产物:一氧化碳、二氧化碳。

灭火方法:切断气源;若不能切断气源,则不允许熄灭泄漏处的火焰;喷水冷却容器如有可能,将容器从火场移至空旷处。

灭火剂:雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉

泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处,并进行隔离,严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。用工业覆盖层或吸附/吸收剂盖住泄漏点附近的下水道等地方,防止气体进入。合理通风,加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能,将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。

存储和运输

操作注意事项

密闭操作,全面通风,提供良好的自然通风条件;操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程;操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩),穿防静电工作服;远离火种、热源,工作场所严禁吸烟;使用防爆型的通风系统和设备;防止气体泄漏到工作场所空气中;避免与氧化剂、卤素接触;在传送过程中,钢瓶和容器必须接地和跨接,防止产生静电;搬运时轻装轻卸,防止钢瓶及附件破损;配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设备。

储存注意事项

储存于阴凉、通风的库房;远离火种、热源;库温不宜超过30℃;应与氧化剂、卤素分开存放,切忌混储;采用防爆型照明、通风设施;禁止使用易产生火花的机械设备和工具;储存区应配备有泄漏应急处理设备;压缩后,以液体状态储存于钢瓶中。

运输注意事项

采用铁路运输时,限使用耐压液化气企业自备罐车装运,且装运前需报有关部门批准:装有液化石油气(即石油气)的气瓶禁止铁路运输;采用钢瓶运输时,必须戴好钢瓶上的安全帽;钢瓶一般平放,并应将瓶口朝向同一方向,不可交叉;钢瓶高度不得超过车辆的防护栏板,并用三角木垫卡牢,防止滚动;运输时,运输车辆应配备相应品种和数量的消防器材;装运该物品的车辆排气管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设备和工具装卸;严禁与氧化剂、卤素等混装混运;夏季应早晚运输,防止日光暴晒;中途时,应远离火种、热源;公路运输时,要按规定路线行驶,勿在居民区和人口稠密区停留;铁路运输时,禁止溜放

相关知识

北京奥运会的火炬点燃就是使用的丙烷气体。这是因为火炬的燃料温度至20℃时,燃料罐内的丙烷燃料会产生10个左右大气压的压力,而结实的“祥云”的燃料罐可以承受150个大气压。因此,完全不必担心火炬燃料因压力过大产生外泄。当外界温度低至-20℃时,丙烷燃料产生的大气压仅为2个,在如此低的大气压下,如何保证火炬的能源供给源源不断呢?稳压阀和回热管将解决这一问题。

以往的奥运会火炬采用的是混合燃料,需要配备保温车以保持燃料的温度和产生的压力,北京2008奥运会火炬使用回热管,将火炬燃烧所产生的热量用以加热燃料。这样,燃料罐不用借助外部加热装置的帮忙,就能使燃料产生足够的压力,支持火炬熊熊燃烧。

丙烷作为燃料,符合环保要求,这是一种价格低廉的常用燃料。丙烷燃烧后主要产生水蒸气和二氧化碳,不会对环境造成污染。更重要的是,丙烷可以适应比较宽的温度范围,在-40℃时仍能产生1个以上饱和蒸气压,高于外界大气压,形成燃烧;而且丙烷产生的火焰呈亮黄色,火炬手跑动时,动态飘动的火焰在不同背景下都比较醒目。

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