随着我国经济的不断发展，居民的生活水平不断提高，液化石油气在全国城乡已经普及，成为一种不可缺少的民用能源。但是，液化石油气具有易燃、易爆、有毒等特性，往往在使用、储存、运输等过程中发生爆炸、火灾和中毒事故，给国民经济的发展和人民生命财产造成损失，给社会安全带来巨大影响。本文结合我公司安全运行三十年无事故的管理实践，重点从防止人的不安全行为、消除机械的物质的不安全状态、杜绝管理上的缺陷三个角度，对我国液化石油气(L P G)安全技术的应用与研究作如下分析：
一、液化石油气(LPG)的特性分析
液化石油气(LPG)是以丙烷和丁烷(丁烯)为主要成分的混合物。液化石油气与空气的混和气作主气源时，液化石油气的体积分数应高于其爆炸上限的2倍，且混和气的露点应低于管道外壁温度5℃，硫化氢含量不应大于20mg／m3，液化石油气质量指标见表1。c5
表1液化石油气质量指标(GB 11174—1 989)
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项目 |
质量指标 |
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密度／(kg／m3) |
报告 |
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蒸气压／kPa |
不大于1380 |
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C5及c5以上组分含量(体积百分数) |
不大于3.O |
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残留物 |
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蒸发残留物／(10-2mL／mL) |
报告 |
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油渍观察值／(I【lL) |
报告 |
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铜片腐蚀等级 |
不大于1 |
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总硫含l／(mg／m3) |
不大于343 |
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游离水 |
无 |
注：①密度系指1 5℃；②蒸气压系指3 7.8℃。
1．液化石油气(LPG)的性质。
一般民用和工业用的液化石油气有四种规格，即：
(1)以丙烷为主组合的，主要由丙烷和丙烯组成。
(2)以丁烷为主组合的，主要由正丁烷、异丁烷
(3)混合液化石油气，由不同比例C3和C4烃类组成。
(4)高纯度丙烷，约含95％的丙烷。
不同的炼油厂的液化石油气的组成差别很大，且液化石油是一种混合物，混合物的性质主要与其化学成分有关，所以要想知道液化石油气的性质，首先应做化学分析，然后按其化学成分和各种组分的己知数进行计算。在常温压下，甲烷、乙烷、丙烷和丁烷是气态，戊烷为液态，随着碳原子数的增加，烷烃和烯烃的相对分子质量增大，沸点升高。在相同碳原子数时，烷烃比烯烃沸点高，液化石油气的另一特征是，气液两相共存，从输配和供应方面来看，需要熟悉其液相性质，但从燃烧器和加热炉使用的角度看，常常关心它的气相性质，而对于瓶装用户来说，可能希望了解气液两相的性质。
(1)液相性质
液化石油气在常温常压下都以气体状态存在，液态流出会气化成约200倍的气体急速扩散，液化石油气的沸点、熔点以及临界参数见表2。
表2 液化石油气的部分参数
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性质 |
丙烷 |
正丁烷 |
异丁烷 |
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沸点 |
一42.05 |
—0.50 |
—11.72 |
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熔点
临界温度 |
-187.68 92.67 |
—183.30
152.03 |
—159.42
134.99 |
|
临界压力 |
4.25 |
3.79 |
3.65 |
|
临界体积 |
O.20 |
0.255 |
0.263 |
在饱和蒸气压下，随着温度的变化，密度数值有一些细微的变化，温度升高时相对密度相对减小，而气相密度相对增大。同其他液体一样，液化石油气的体积随温度升高而增大，其增大值可用体积膨胀素数算出，15．6℃时，丙烷的体积膨胀系数：、近1以为0.0015，丁烷近似为0.0012，是钢体积膨胀系数的100倍，当装满丙烷的钢瓶温度上升时，每升高I℃，其钢瓶的压力约上升3.4MPa(表压)。可见，气瓶超量产装液态LPG是非常危险的。
表3 液化石油气的密度与相对密度
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性质 |
丙烷 |
正丁烷 |
异丁烷 |
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液相 |
气相 |
液相 |
气相 |
液相 |
气相 |
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常温条件下 |
密度(℃/kg/ m3) |
- |
2.03 |
- |
2.67 |
- |
2.62 |
|
密度(15.6℃)/( kg/ m3) |
- |
1.96 |
- |
2.60 |
- |
2.60 |
|
蒸气压力下 |
相对密度(空气为1) |
0.5077 |
- |
0.5844 |
- |
0.5631 |
- |
|
密度（15.6℃）/( kg/ m3) |
507 |
1509 |
584 |
408 |
563 |
7.0 |
注：是指15.℃度值与4℃水的密度值(1000K kg/ m3g／m。)之比。
(2)气相性质
液化石油气的压缩因子(Z)在15.℃，101.251cpa压力下的Z值，见表4。
表4液化石油气主要组合的z值
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介质 |
Z |
介质 |
Z |
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丙烷 |
0.9840 |
丁烯一1 |
0.969 |
|
丙烯 |
0.9840 |
顺丁烯一2 |
0.9650 |
|
正丁烷 |
0.9690 |
反丁烯一2 |
0.9550 |
|
异丁烷 |
0.9710 |
异丁烯 |
0.9690 |
由表4可知，在标准状态下，丙烷的摩尔体积为22．4×0．9640=22．04(L／m01)。非理想性质对液化石油气的影响，表现为在同样的压力和温度下，与理想气体相比，比容稍有减小，因而其饱和蒸气的容度有所增加。
由表3列出的数值表明，液化石油气为空气重的1.～2倍，所以液化石油气泄漏不像天然气那样会上升，而是沉积于地面，在经营与使用液化石油气时，必须对此给予足够的注意，并应采取有效的安全防护措施。因为液化石油气易燃性大，无论气温多么低，一遇火种就燃烧，容易引起火灾。液化石油气燃烧时必须有约30倍的空气，火焰呈浅蓝色，无烟。常压下液化石油气的露点与其沸点很接近，压力提高，露点显著提高，加入空气时适将其反。由于沸点较高，因而比丙烷先冷凝，这样在加压输送丁烷或丙烷、丁烷混合气时，应对所用管道保温处伴热，防止流体冷凝。
(3)结冰现象
液化石油气中可能溶有微量的水，无论是液化石油气的液相还是在气相中，水的溶解度都会随温度升高而增大。在低温时，溶于液化石油气中的水就会析出，这种现象被称为“结冰现象”。水析出的方式有两种，一种是由于液相温度下降，水的溶解度降低，水就从中离析出来，积于贮罐、液相管和蒸发器内，随着温度下降离的出来的水质会结冰，另一种是液相通过减压阀膨胀时，气体中的水离析出来并结冰。总之，无论在低温中压或高温高压下，都有可能结冰，即生成烷类水化物(白色l结晶)。如果温度和压力条件适当，而且有充分的水量，固态水化物就会不断地生成，直到将阀门、管道的高压器全部堵塞，为了防止在生产装置中形成烃类水化物，应对液化石油气进行干燥或在液化石油气中加入O.％(容积)的甲醇，降低其水化物生成的温度。
2．液化石油气(LPG)的燃烧爆炸危险性
在可燃性气体中规定，爆炸下限大于10％且爆炸下限之差小于20％的气体为可燃气体，易燃气体规定爆炸下限小于10％或爆炸上限之差大于20％的气体。液化石油气爆炸下限为2％，所以属于易燃气体，且燃烧热值都比较大，以丙烷(C3H8)为例，气相丙烷燃烧热值为2220kJ／mol。液化气体的特点是沸点低，如丙烷的沸点为一42.10℃，极易气化，因而突然泄漏时，造成的闪蒸(即瞬间的迅速气化)是一般气体所没有的特殊现象。一般情况下，闪蒸量约为泄漏量的20％～30％。已蒸发气体自然地向大气扩散。这种闪蒸现象对于可燃物液化气体来说特别危险，因为迅速蒸发使气体来不及扩散而滞留在一定的空间范围内与空气混合形成了爆炸性气体，这就意味着已具备发生爆炸的先决条件。
通常比空气轻的气体在接近地面的大气中垂直扩散大于水平扩散；而比空气重的气体在大气中则容易沉降，因而主要是水平扩散，水平扩散的结果会使气体在下风向沿地面大范围的空间里分散，如果是毒性或可燃性气体，那么后果是不堪设想的。可燃性液化气体的燃烧危险性远比易燃液体大得多。汽油是大家比较熟悉的一种易燃液体，沸点在500℃以上，闪点在一450℃左右，易挥发，爆炸性很强，挥发后有蒸气与空气混合，遇火即可引爆。而瓶装可燃液化气体的沸点低于常温，已不能测定其闪点，并以此表来衡量其危险级别，可见其火灾危险性比汽油大得多。几种液化气体的燃烧I生能如下：
表5 几种液化气体的燃烧-性能
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名称
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风速2m/s时火煽传播速度(m/s) |
燃燃烧进度(mm/min) |
火煸表面辐射温度Mj/)( M2) |
无风时距火源15米处的辐射热Mj/(cM2h) |
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甲烷 |
2.2 |
10.4 |
14.78 |
0. 31 |
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乙烯 |
2.9 |
12.9 |
23.89 |
0. 55 |
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正丁烷 |
3.9 |
9.3 |
18.23 |
0.41 |
|
汽油 |
2.0 |
408 |
11.94 |
0.24 |
注:此燃烧速度是挤在2.65 m3的敞口容器中，燃烧物体在单位时间内燃烧的，其液面的下降量。
通过表5中试验数据的比较，可以设想液化石油气一旦酿成火灾是何等的严重，人受到强烈的热辐射后，会被烧伤或死亡；有机物受到热辐射是，会形成火灾，而且灭火以后极有可能发生二次爆炸，丙烷与空气混合后最小燃烧量为0.6ml，空气本身就是一种助燃的氧化剂，这一条件随时随地都存在。司燃物就是可燃气体本身，如何防止可燃气体燃烧和爆炸，关键问题是要控制好点火源和防止气体泄漏。
3．液化石油气(LPG)的充装质量。
按规定丙烧在6000c时的液体饱和溶度为0.427k/gL：这就是液化石油气的充装系数，按照GB 5842—1996《液化石油气》制造的也是常用的Ysp-lO、Ysp-15、Ysp-50三种液化石油气瓶的容积分别为23．5L、35．5L、118L，这三种规格的液化石油气气瓶的****允许允装量分别为：
GIO：O．427×23．5：10．345(kg)
G15：0．427×35．5：1 5．1585(kg)
G50：0．427×118=50．3660(kg)
液化石油气钢瓶充装量应符合表6之规定。
表6液化石油气充装量
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钢瓶型号 |
质量充装允许偏差点(kg) |
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Ysp-2 |
1.9±0.1 |
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Ysp-5 |
4.8±0.2 |
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Ysp-lO |
9.5±0.3 |
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Ysp-15 |
14.5±0.5 |
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Ysp-50 |
49．O±1.0 |
由于液化石油气(LPG)的临界温度远远高于环境温度，所以在使用过程中开始终是气液两相共存的。立放时，上部为饱和气相空间。钢瓶内能达到的****压力就是最高温度时介质的饱和蒸气压，而气瓶下部则为饱和的液体，由于温度的不同，其密度也不同，以Ysp-15型瓶为例，其容积V为35.5L，充装量为15kg。OC时，丙烷饱和密度为0．528kg／L。
因为1L=0.528kg，所以lkg=1．894L，
1.894×15=28.4(L)(液相气体所占体积) 28.4L／35.5L×100％一80％(液相气体在瓶内所占
体积比)
当温度上升至200℃时，以上的方法得出液相气体所占气瓶的体积比为85％；当温度上升到300℃
时，为87.4％；当温度上升到500℃时，为94.7％1而温度上升到最高使用温度600~C时，则为98％以上，仅留不到2％的气相空间。
二、液化石油气(L P G)供应厂站、设施与安全防护设施分析
液化石油气(LPG)充装单位应具有与所充装气体种类、规格相适应的厂房、场地、安全设施、充装设备与管道、化验仪器、鉴测仪器的工量器具：
1．厂房建筑及场地
厂房建筑及场地必须符合下列条件：
(1)厂房建筑应符合GB 50016《建筑设计防火规范》和有关标准要求。充装易燃气体应为一级耐火建筑充装其他气体应不低于二级耐火建筑。各类建筑物的距离符合相应防火要求。
(2)易燃气体充装间必须按有关规范设置足够的泄压面积，并应有与充气间体积相适应的泄压设施。
(3)气体压缩充装和气瓶贮存库、槽车站等，必须具有符合安全技术要求的通风、遮阳、避雨雪、避雷电和防静电的设施。
(4)易燃易爆气体的压缩充装间和气瓶贮存库的地坪，必须用不发火的材料铺设。
(5)各充装台与实瓶库和空瓶库之间，必须设置防爆墙，其厚度不小于120mm，高度不低于2m，且应采用钢筋混凝土或其他不燃的高强材料建成。
(6)站内必须设置修理或更换气瓶主要附件的专门修理间，但更换瓶阀应送气瓶检验站，并要有运瓶通道和气瓶装卸平台。
(7)站内必须设置消防车通道，专业消防栓、灭火器材、消防水池、报警装置以及在紧急情况下处理气瓶用的消防设施。
2．安全设施
安全设施必须符合下列条件：
(1)测试、计量衡器及监测报警等仪表，必须齐全完好，定期校验，并有定检鉴证。
(2)避雷装置的接地电阻不得大于10 Q，管道、容器以及频繁操作的阀门管段和防空管，必须设置静电接地装置，其接地电阻不得大于1 0 Q。
(3)充装台、容器、管道等承压处，必须设置安全阀，并应定期校验，如介质为可燃或有毒气体，则必须在安全阀进口处设置截止阀，以备紧急情况下使用。
(4)安全阀、放空阀的出口管，必须引至室外3m以上高处，对有毒或易燃易爆气体，则必须引入回收装置或处理装置。
(5)根据气体性质，按GB 2894《安全标志》中的规定，在充装间内外设置安全标志。
3．设备与管道
设备与管道必须符合下列条件：
(1)气体加压、分离、贮存、计量等压力容器的设计、制造、安装、验收、使用和管理，必须符合《压力容器安全技术监察规程》(2 0 09版)的规定。
(2)气体输送管道的设计安装和试验检修，必须符合《压力管道安全管理与监察规定》及GB 50235《工业管道工程施工及验收规范》的规定。
(3)充装设备、管道、阀门和连接件等，必须选用与介质不发生化学反应、不会导致燃烧爆炸的材质制成。用于输送压力大于等于3.OMPa的可燃或助燃性气体的管道，必须选用GB 1529或GB 1530蒸气铜管及不锈钢管，其管道阀门的材质应为不锈钢或铜基合金，严禁使用铸钢或铸铁阀门。
(4)输送气体的管道管径，尤其是输送可燃或助燃性气体的管道管径，必须按气体****流量和压力计算选用。
4．电气装置
电器装置必须符合下列条件：‘
(1)可燃气体充装单位的电气装置(含仪器、仪表)的设计、安装、验收，必须符合GB J58《爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范》的有关规定。
(2)可燃气体充装单位的电气装置，必须采用相应的防爆型，其防爆等级不得低于Q一2级。
(3)最小点燃能量不大于0.10mJ的可燃气体，充装单位的电话、电筒也应是防爆型的，并不准安装非防爆的电风扇、电钟、电铃等电气设施。各液化石油气(LPG)充装站在安全技术条件上应分别遵循《气瓶安全监察规定》(2009年版)和GB 17264—1 998《永久气体气瓶充装站安全技术条件》；GB17265—1998《液化气体气瓶充装站安全技术条件浼GB 17267—1998《液化石油气充装站安全技术条件》等国家法规与技术标准。
三、质量保证体系与规章制度的分析
1．液化石油气(LPG)的质量保证体系
为了使液化石油气充装站优质、安全进行，要求各充装站建立充装工作质量保证体系，简称质保体系(也称质量管理体系或安全质量管理体系)，并编制《质量保证手册》(以下简称《质保手册》)。《质保手册》是液化石油气充装单位质量保证体系的文字表达形式，质保体系上指令性文件，是液化石油气充装站工作人员在充装各个环节工作中，长期遵循的行为规范和基本法规。
《质保手册》的编制必须规范，其基本原则与模式服从IS09000一GB／T 19000系列标准，编写格式按GB 1．1执行。质保体系应健全，该体系应由组织系统、控制系统组成。内容应切合本充公装单位工作实际，图表清晰、可操作性强。
2．液化石油气(LPG)规章制度的建立
液化石油气(LPG)充装站的各项规章制度必须完善，规章制度可理解为法规系统的部分内容，但这里所指的规章制度除国家法规及国家技术标准、专业标准、各级政府指令性文件以外的充装单位内部的规章制度。
充装单位应根据有关规程、规范和标准的要求及充装气体的特点，制定各项管理制度和安全技术操作规程，建立各项充装工作记录。
(1)管理制度一般应包括以下内容：
a．各类人员岗位责任制；
b．气瓶建档、标识、按期检验和维修保养；
c．安全管理(包括安全教育、安全生产、安全检查等内容)；
d．用户信息反馈；
e．压力容器、压力管道等使用管理及定期检验：
f．计量器具与仪器仪表校验；
g．气瓶检查登记；
h．资料保管(如充装资料、设备档案等)；
i．不合格气瓶处理：
j．各类人员培训考核；
k．对用户的宣传教育；
1．事故上报：
m．气瓶托管制度。
(2)安全技术操作规程一般应包括以下内容：
a．瓶内残液处理；
b．气瓶充装前、后检查；
c．气瓶充装；
d．气体分析；
e．设备操作；
f．事故应急处理。
(3)应有必要的工作记录和见证材料。一般应包括以下内容：
a．收、发瓶记录： ，
b．残液处理记录：
c．充装前后检查记录；
d．不合格气瓶隔离处理记录；
e．气体分析记录；
f．信息反馈记录：
g．设备运行、检修和安全检查记录等。
四、液化石油气(LPG)泄漏处理的对策与技术分析
液化石油气(LPG)属于液化烃，在常温常压下呈气态，在气态下密度比空气大2倍左右，容易在地面及低洼处积存。其饱和蒸气压随温度升高而急剧增加，其膨胀系数也较大，气化后体积膨胀250～300倍。爆炸浓度范围比较宽。由于液化石油气的闪点及沸点低，在O~C以下，爆炸浓度范围一般在2％～l O％。处置夜化石油气泄漏及火灾事故是经常遇到的，因此，认真研究和正确掌握液化石油气(LPG)泄漏事故处置及火灾扑救战术措施，是液化石油气行业全体人员面对的重要课题。
1．容易泄漏或发生火灾的液化石油气贮罐的部位 (1)阀门法兰(密封垫片)因老化、开裂等损坏而泄漏。泄漏的法兰又分为阀门前法兰和阀门后法兰。一般来说，阀门后法兰泄漏易处理，阀门前法兰泄漏较难处置。
(2)液化石油气(LPG)管道因材质老化受震动，撞击等出现裂缝地漏，若是气相管泄漏；在一定时间内泄漏量要少一些，如果是液相泄漏，则泄漏量较大。
(3)贮罐根部因材质问题或其他原因歇出现裂缝泄漏。因内部超压，或受高温燃烤急剧增压而在顶部撕口子爆裂，这种泄漏量大，扩散快，危险性大。
2．液化石油气(LPG)泄漏与火灾的处置措施分析
(1)切断气源、冷却烯释
由于液化石油气(LPG)的饱和汽压随温度升高急剧增加，体积增大很快，一旦液化石油的储罐发生火灾，首要灭火措施是切断气源，在气源无法及时切断时，必须对储罐内的温度不致过高、罐内压力不骤然升高，罐体强度不低降(实践证明地上钢管火灾，5min内可以使罐壁温度达到500~C，强度降低一半，8～10min内钢板失去支持能力)，从而避免液化石油气大量泄漏而导致的火灾蔓延和爆炸。
组织足够数量的喷雾水枪驱散、稀释沉积飘浮 上气体；抢险人员堵漏时，必须设喷雾水枪掩护；对 贮罐顶部开口泄漏，要用喷雾水枪托住下沉的气体， 往上驱靓驱散稀释不能使用直流水枪，以免强水流 冲击会产生静式；如果贮罐场站有蒸气管道时，可接 出蒸气管放蒸气来稀释泄漏的液化石油气。
(2)现场询情、设置警戒
抢险队员到达现场后，要掌握泄漏扩散区域及 周围有无火源；泄漏部位，实际储量；是否能够实施 堵漏，能否采取倒灌措施等，利用检测仪检测事故现 场的气体浓度；测定现场周围区域的风力和风向，搜 寻遇险和被困人员，并迅速组织营救和疏散。数据侦 察和掌握情况，确定警戒范围，设立警戒标志，布置 警戒人员，严格控制人员进入，在整个控制过程中，要不间断地对风向和风力、扩散周边区域进行气体度检测，适时调整警戒范围。
(3)加强防护、实施堵漏
进入现场或警戒区域的队员必须佩戴呼吸器及各种防护器具，穿着密封式消防防化服，外围人员要穿纯棉战斗服，扎紧裤口袖口，勒紧腰带裤带，必要时全身浇湿进入扩散区，实施堵漏工作，管道泄漏或罐体孔洞型泄漏，应使用专用的管道内封式、外封式、捆绑式充气堵漏工具进行迅速堵漏，或用金属螺钉加粘合剂旋拧，或利用木模、硬质橡胶塞封堵。因螺栓松动引起法兰泄漏时，应使用无火花工具，紧固螺栓，制止泄漏。若法兰垫片老化导致带压泄漏，可
利用专用法兰夹具，夹住法兰，并在螺栓洞钻孔高压注射密封胶堵漏。罐体撕裂泄漏，由于罐脆裂或外力作用造成罐体撕裂，其泄漏往往是喷射状，流速快、泄量大。制止这种泄漏可利用专用的捆绑紧固和空心橡胶塞加压塞堵的措施，在不能有效制止泄漏时，也可采用疏导的方法将其导入其他容器或储罐。
(4)倒罐慎用、攻防战术
运用倒罐手段降低燃烧罐液面。液化石油气贮罐裂口．燃烧，罐内气体没有烧完，火焰就不能扑灭。因此当罐内液面较高时，在条件允许的情况下，可采取倒罐措施来降低燃烧罐液面，正确实施倒罐技术，一般有两种方法，一种是靠罐面较高时，内压差倒罐，即液面高、压力大的罐向空罐导流，但这种方法由于很容易达到两罐压力平衡，导出的液面不会很多；第二种是开启轻泵倒罐，即用泵将液相石油气抽出，输转到其他罐。倒罐作业必须慎重进行，在贮罐燃烧是带压的情况下，工艺操作更要谨慎，否则极易引发爆炸。因此，采取倒罐作业，必须由企业负责人、技术人员共同认证研究，在确认安全、有效的前提下实施。
扑救液化石油气(LPG)火灾，进攻和撤防都是依据火场态势作出的必要决策。进攻是为了控制局面，制止火灾蔓延，防止爆炸，撤防是为了避免伤亡，保存力量，以利再次组织进攻，争取作战的主动性。在火灾的扑救过程中，及时发现，并准确预报险情非常重要。一般来说，当燃烧罐体发出刺耳的尖啸声，火焰颜色由红变白，贮罐发生颤抖现象，就要及时发出警告，紧急组织撤离。在前期进行作战部署时就要调整好停车位置及方向，确定遇有险情的撤离
线路和联系方式，授权各阵地指挥员遇有严重险情不需请示的撤离指挥权。紧急撤离时可视情况不收器材、不开车辆，主要保证人员安全撤出，然后再调整部署，组织实施灭火。
总之，液化石油气(LPG)行业的事故预防与控制，是通过采用技术和管理手段使事故不发生．后者是通过采取技术和管理手段，使事故发生后不造成严重后果，或使后果尽可能减小，对于液化石油气事故的预防与控制，应从安全技术、安全教育和安全管理等方向入手。采取相应的对策，液化石油气的安全技术对策着重解决物的不安全状态问题，安全教育对策和安全管理对策则主要着眼于人的不安全行为问题，安全是人类最重要和最基本的要求，液化石油气(LPG)行业的安全管理不仅对自身重要，而且对社会稳定和经济发展也产生重要的影响，只要我们熟悉液化石油气(LPG)的性能，掌握安全操作技术，建立一套科学管理制度并认真贯彻执行，就可以保证安全。
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