丙烷

丙烷

有機化合物
丙烷(Propane),化學式為CH₃CH₂CH₃,分子量為44.10,是一種有機化合物,無色、能液化的氣體。微溶于水,溶于乙醇、乙醚。與空氣混合後形成爆炸性混合物。存在于天然氣及石油熱解氣體中。化學性質穩定,不易發生化學反應。用作冷凍劑、内燃機燃料或有機合成原料。
    中文名:丙烷 外文名:Propane 化學式:CH₃CH₂CH₃ 分子量:44.10 熔點:-187.678℃ 沸點:-42.06℃ 水溶性:微溶于水 密度:1.83 kg/m3 外觀:無色氣體 應用:冷凍劑、内燃機燃料或有機合成原料 安全性描述:S9;S16 危險性符号:F 危險性描述:R12 CAS号:74-98-6 SMILES:CCC RTECS:TX2275000 摩爾質量:44.0962g·mol−1 溶解度(水):0.1g/cm3(37.8°C) 警示術語:R:12 安全術語:S:2-9-16 主要危害:本品有單純性窒息及麻醉作用

基本信息

化學式:CH3CH2CH3

分子量:44.096

CAS号:74-98-6

EINECS号:200-827-9

物質簡介

發現曆史

1910年,在美國礦業局工作的WalterO.Snelling博士在汽油中發現了一種易揮發的物質,即丙烷。這些極為活潑的輕碳氫化合物有着很高的蒸汽壓,很容易從未精煉的汽油中揮發。同年3月31日,紐約時報報導了沃爾特博士關于液化氣的工作:“...一個鐵瓶中的‘氣體’足夠一個普通家庭用上三個星期。”此後,沃爾特博士與其他人合作研究出了在精煉汽油的過程中液化丙烷的辦法。他們也一起建立了第一個商業銷售丙烷的美國石油氣公司。

1911年,沃爾特博士已經能夠制備高純度的丙烷并在同年3月25日獲得專利,專利号碼為1056845。另一個由弗蘭克·彼得斯發明的通過壓縮制備石油液化氣在1912年獲得專利。

在1920年代,液化石油氣的産量激增,現有的最早記錄顯示在1922年共生産了223000加侖。1927年,年銷量已經接近100萬加侖。而到了1935年,年銷量已經達到560萬加侖。1930年代工業上的主要發展包括使用軌道交通運輸、加入惡臭氣體以及增加丙烷填充終端。1945年,液化石油氣的年銷量達到了10億加侖。截止1947年,62%以上的美國家庭用上了天然氣或丙烷作為做飯的燃料。

1950年,芝加哥運輸管理局訂購了1000輛以丙烷作燃料的汽車。截止1958年,美國國内的年銷售量已經達到70億加侖,2004年,有報告稱整個丙烷産業價值80億美元至100億美元,年消耗量超過150億加侖。

北京奧運會火炬-祥雲便是以丙烷作為燃料的,它價格低廉,而且溫度範圍比較寬,燃燒隻形成水蒸氣和二氧化碳,沒有其他物質,不會對環境造成污染,是一種清潔燃料,符合“綠色奧運”的理念。丙烷氣體燃燒的火焰顔色為亮黃色,這樣的顔色能滿足方便識别和電視轉播、新聞攝影的需要。

物質來源

丙烷是處理天然氣或精煉原油得到的副産物。在處理天然氣的過程中,必須将丁烷、丙烷和大量的乙烷從原氣中去除,否則這些揮發物會在天然氣管道中發生縮合。精煉原油的過程中,丙烷作為一個副産物出現在裂解石油制備汽油和燃料油的過程中。由于是副産物,丙烷的産量不能夠輕易的根據需求而轉變。

物質結構

分子結構:C原子以sp3雜化軌道成鍵、分子為極性分子。結構簡式:CH3-CH2-CH3

理化特性

物理性質

主要成分:純品

外觀與性狀:無色氣體,純品無臭。

熔點(℃):-187.6(85.5K)

沸點(℃):-42.1oC

相對密度:0.5853(-45/4℃)

燃點(℃):450,易燃

相對蒸氣密度(空氣=1):1.56

飽和蒸氣壓(kPa):53.32(-55.6℃)

燃燒熱(kJ/mol):2217.8

臨界溫度(℃):96.8

臨界壓力(MPa):4.25

閃點(℃):-104

引燃溫度(℃):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

相對不溶于水,在低溫下容易與水生成固态水合物,引起天然氣管道的堵塞。丙烷在較高溫度下與過量氯氣感化,生成四氯化碳和四氯乙烯Cl2C=CCl2;在氣相與硝酸作用,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。上丙烷可從油田氣和裂化氣中分離得到。可作出産乙烯和丙烯(C3H6)的原料或煉油産業中的溶劑;丙烷、丁烷(C4H10)和少量乙烷的混雜物液化後可用作民用燃料,即液化石油氣(LPG)。

化學性質

同其他烷烴一樣,丙烷可以在充足氧氣下燃燒,生成水和二氧化碳。

C3H8+5O2→3CO2+4H2O+熱量

當氧氣不充足時,生成水和一氧化碳。

2C3H8+7O2→6CO+8H2O+熱量

和天然氣不同的是,丙烷比空氣重(大約是空氣的1.5倍左右)。在自然的狀态下,丙烷會下落并積聚在地表附近。在常壓下,液态的丙烷會很快的變為蒸汽并且由于空氣中水的凝結而顯白色。一立方英尺的丙烷若完全燃燒能夠放出2500BTU的熱量(91,600BTU每液體加侖)。國際單位制中,一立方米丙烷的高熱值是50千焦(≈13.8kWh)或101MJ/m3。

丙烷在标準狀态下是無毒的,但是若濫用做吸入劑,有一定因為缺乏氧氣而窒息的危險。同樣值得注意的是,商業産品中通常含有其他可能導緻危險的碳氫化合物。在常壓下,丙烷及其混合物快速揮發能造成凍傷。在外界溫度是20攝氏度的情況下,丙烷液體仍然保持-42度的低溫。

液化石油氣的燃燒比汽油清潔,但略遜于天然氣。由于C-C單鍵以及丙烯和丁烯中雙鍵,液化石油氣在通常情況下燃燒會産生除了二氧化碳和水之外的有機廢氣。同樣是這些鍵的原因,液化石油氣燃燒存在可見的火焰。

分子結構數據

摩爾折射率:15.94

摩爾體積(cm3/mol):78.0

等張比容(90.2K):151.5

表面張力(dyne/cm):14.1

極化率(10-24cm3):6.32

計算化學數據

疏水參數計算參考值(XlogP):1.8

氫鍵供體數量:0

氫鍵受體數量:0

可旋轉化學鍵數量:0

互變異構體數量:0

拓撲分子極性表面積:0

重原子數量:3

表面電荷:0

複雜度:0

同位素原子數量:0

确定原子立構中心數量:0

不确定原子立構中心數量:0

确定化學鍵立構中心數量:0

不确定化學鍵立構中心數量:0

共價鍵單元數量:1

主要用途

①丙烷最大用途是與丁烷一起做液化石油氣,主要用作燃料。

②丙烷是裂解制乙烯的重要原料。

③丙烷催化脫氫制丙烯的技術已工業化。

④丙烷氣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環氧樹脂用良好的溶劑。硝基甲烷被用做賽車燃料填加劑。

⑤丙烷可氧化生産環氧丙烷,副産物甲醇、甲醛、乙醛和醋酸,但分離非常麻煩,未得推廣。

⑥在煉油、化工和天然氣加工操作中廣泛用做制冷劑。

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,瀝青做為抽提殘留物被除去,然後從除去瀝青的餾分中将丙烷蒸發出去而留下潤滑油。

⑧脫蠟溶劑:幾乎不溶解于液化丙烷。液體丙烷蒸發時,可取得約418680kJ/kg的蒸發熱。利用這兩個特性,由潤滑油丙烷溶液将丙烷一部分蒸發,産生的低溫将原料油中的蠟析出,用自冷卻方法脫蠟。

⑨丙烷氯化可得到過氯乙烯和四氯化碳。

⑩已開發了由丙烷制丙烯腈的新方法。

防護措施

工程控制:生産過程密閉,全面通風,提供良好的自然通風條件。

呼吸系統防護:一般不需特殊防護,特殊情況下應佩戴自吸過濾式防毒面具(半面罩)。

眼睛防護:一般不需特殊防護,高濃度接觸時可戴安全防護眼鏡。

身體防護:穿防靜電工作服。

手防護:戴一般作業防護手套。

其他:工作現場嚴禁吸煙;避免長期反複接觸;進入罐、限制性空間或其他高濃度區作業時,須有人監護。

危險性

危險性類别:第2.1類易燃氣體。

危險特性:易燃氣體;與空氣混合能形成爆炸性混合物,遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險;與氧化劑接觸會劇烈反應;氣體比空氣重,能在較低處擴散到相當遠的地方,遇火源會着火回燃。

侵入途徑:吸入。

健康危害:丙烷有單純性窒息及麻醉作用。人短暫接觸濃度為1%的丙烷,不引起異常症狀;接觸10%以下濃度的丙烷,隻引起輕度頭暈;接觸高濃度丙烷時,可出現麻醉狀态、意識喪失;接觸極高濃度丙烷時,可緻窒息。急性中毒時,有頭暈、頭痛、興奮或嗜睡、惡心、嘔吐、脈緩等症狀;嚴重者可突然倒下、尿失禁、意識喪失,甚至呼吸停止。可緻皮膚凍傷。長期接觸低濃度丙烷者,可出現頭痛、頭暈、睡眠不佳、易疲勞、情緒不穩以及植物神經功能紊亂等症狀。

環境危害:對環境有危害,對水體、土壤和大氣可造成污染。

燃爆危險:丙烷易燃,且具有麻醉性。

急救措施:吸入:迅速脫離現場至空氣新鮮處;保持呼吸道通暢;如呼吸困難,給輸氧;如呼吸停止,立即進行人工呼吸;就醫。

消防措施

燃燒(分解)産物:一氧化碳、二氧化碳。

滅火方法:切斷氣源;若不能切斷氣源,則不允許熄滅洩漏處的火焰;噴水冷卻容器如有可能,将容器從火場移至空曠處。

滅火劑:霧狀水、泡沫、二氧化碳、幹粉

洩漏應急處理

迅速撤離洩漏污染區人員至上風處,并進行隔離,嚴格限制出入。切斷火源。建議應急處理人員戴自給正壓式呼吸器,穿防靜電工作服。盡可能切斷洩漏源。用工業覆蓋層或吸附/吸收劑蓋住洩漏點附近的下水道等地方,防止氣體進入。合理通風,加速擴散。噴霧狀水稀釋、溶解。構築圍堤或挖坑收容産生的大量廢水。如有可能,将漏出氣用排風機送至空曠地方或裝設适當噴頭燒掉。漏氣容器要妥善處理,修複、檢驗後再用。

存儲和運輸

操作注意事項

密閉操作,全面通風,提供良好的自然通風條件;操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程;操作人員佩戴過濾式防毒面具(半面罩),穿防靜電工作服;遠離火種、熱源,工作場所嚴禁吸煙;使用防爆型的通風系統和設備;防止氣體洩漏到工作場所空氣中;避免與氧化劑、鹵素接觸;在傳送過程中,鋼瓶和容器必須接地和跨接,防止産生靜電;搬運時輕裝輕卸,防止鋼瓶及附件破損;配備相應品種和數量的消防器材及洩漏應急處理設備。

儲存注意事項

儲存于陰涼、通風的庫房;遠離火種、熱源;庫溫不宜超過30℃;應與氧化劑、鹵素分開存放,切忌混儲;采用防爆型照明、通風設施;禁止使用易産生火花的機械設備和工具;儲存區應配備有洩漏應急處理設備;壓縮後,以液體狀态儲存于鋼瓶中。

運輸注意事項

采用鐵路運輸時,限使用耐壓液化氣企業自備罐車裝運,且裝運前需報有關部門批準:裝有液化石油氣(即石油氣)的氣瓶禁止鐵路運輸;采用鋼瓶運輸時,必須戴好鋼瓶上的安全帽;鋼瓶一般平放,并應将瓶口朝向同一方向,不可交叉;鋼瓶高度不得超過車輛的防護欄闆,并用三角木墊卡牢,防止滾動;運輸時,運輸車輛應配備相應品種和數量的消防器材;裝運該物品的車輛排氣管必須配備阻火裝置,禁止使用易産生火花的機械設備和工具裝卸;嚴禁與氧化劑、鹵素等混裝混運;夏季應早晚運輸,防止日光暴曬;中途時,應遠離火種、熱源;公路運輸時,要按規定路線行駛,勿在居民區和人口稠密區停留;鐵路運輸時,禁止溜放

相關知識

北京奧運會的火炬點燃就是使用的丙烷氣體。這是因為火炬的燃料溫度至20℃時,燃料罐内的丙烷燃料會産生10個左右大氣壓的壓力,而結實的“祥雲”的燃料罐可以承受150個大氣壓。因此,完全不必擔心火炬燃料因壓力過大産生外洩。當外界溫度低至-20℃時,丙烷燃料産生的大氣壓僅為2個,在如此低的大氣壓下,如何保證火炬的能源供給源源不斷呢?穩壓閥和回熱管将解決這一問題。

以往的奧運會火炬采用的是混合燃料,需要配備保溫車以保持燃料的溫度和産生的壓力,北京2008奧運會火炬使用回熱管,将火炬燃燒所産生的熱量用以加熱燃料。這樣,燃料罐不用借助外部加熱裝置的幫忙,就能使燃料産生足夠的壓力,支持火炬熊熊燃燒。

丙烷作為燃料,符合環保要求,這是一種價格低廉的常用燃料。丙烷燃燒後主要産生水蒸氣和二氧化碳,不會對環境造成污染。更重要的是,丙烷可以适應比較寬的溫度範圍,在-40℃時仍能産生1個以上飽和蒸氣壓,高于外界大氣壓,形成燃燒;而且丙烷産生的火焰呈亮黃色,火炬手跑動時,動态飄動的火焰在不同背景下都比較醒目。

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