5.沸点和露点
(1)沸点在一定的压力下,液体表面不断蒸发变为气体的过程称为汽化。随着液体温度逐渐升高,汽化速度不断加快。当温度达到某一定值时,则不仅液体表面,而且内部也同时进行剧烈的汽化。这种液体内出现上下翻滚的汽化现象称为沸腾。液体在101.3kPa下达到沸腾时的温度称为沸点。液体在沸腾过程中,由外界吸收的热量全部用于汽化,因而温度停留在沸点不再升高,直至液体全部变成气体为止。液化石油气各组分在101.3kPa时的沸点见表1-2-13。
表1-2-13 液化石油气各组分在101.3kPa时的沸点
温度/℃ | 丙烯 | 丙烷 | 正丁烷 | 异丁烷 | 1-丁烯 | 顺式-2-丁烯 | 反式-2-丁烯 | 异丁烯 | 正戊烷 |
沸点/℃ | -42.1 | -47.0 | -0.5 | -11.7 | -6.26 | 3.75 | 0.88 | -6.9 | 36.2 |
由表1-2-13可知,碳氢化合物的沸点有以下特点。
①分子中碳原子数越多,沸点越高。如:丙烷的沸点为-42.1℃,正丁烷的沸点则为-0.5℃。
②当碳原子数相同时,多数烷烃的沸点比烯烃的沸点高。如:丙烷的沸点为-42.1℃,则丙烯的沸点为-47.0℃。
③正构物的沸点比异构物的沸点高。如:正丁烷的沸点为-0.5℃。则异丁烷的沸点为-11.7℃。
④沸点越低的烃越难于液化。如果要液化它需要低的温度或者更高的压力。
⑤沸点越低的烃越容易汽化。如:丙烷的沸点为-42.1℃,在常温下呈气态,即使
在严冷的冬季也很容易汽化。正戊烷的沸点为36.2℃。即使在酷热的夏天也很难汽化。
⑥压力增大,沸点也升高。如:丙烷在常压下沸点为-42.1℃,而当压力增至0.82MPa时,沸点相应提高到20℃。
(2)露点是指气态液化石油气加压或冷却时,使之液化成液滴的温度。液化石油气各组分的露点实际上是各组分液体在饱和蒸气压力下所对应的饱和温度(见表1-2-12),也是各组分液体在饱和蒸气压力下的沸点(见表1-2-13)。露点是相对蒸气而言,沸点是相对液体而言的,两者在数值上相等。
6.汽化潜热
液态变成气态时,需要吸收热量,气态变成液态时将放出热量,这些热量只用来改变物质的状态(发生相变),而温度不发生变化,因此,称之为潜热。汽化潜热就是在一定温度下,一定数量的液体变为同温度的气体所吸收的热量。
不同的液体有不同的汽化潜热,即使是同一液体,其汽化潜热也随沸点不同而发生变化。当液体的沸点上升时汽化潜热相应减少,在临界温度时汽化潜热为零。一些液化石油气各组分的汽化潜热值如图1-2-2所示。
表1-2-14 液化石油气各组分的物理化学性质
项目 | 甲烷 | 乙烷 | 丙烷 | 正丁烷 | 异丁烷 |
分子式 | CH2 | C2H6 | C3H8 | n-C4H10 | i-C4H10 |
相对分子质量 | 16.04 | 30.07 | 44.004 | 58.12 | 58.12 |
蒸气压/MPa | 0℃ | — | 2.43 | 0.476 | 0.104 | 0.107 |
20℃ | — | 3.75 | 0.8104 | 0.203 | 0.299 |
气体密度/(kg/m3) | 0℃ | 0.7168 | 1.3562 | 2.020 | 2.5985 | 2.6726 |
15.5℃ | 0.677 | 1.269 | 1.860 | 2.452 | 2.452 |
沸点(0.1013MPa)/℃ | -161.5 | -88.63 | -42.07 | -0.5 | -11.73 |
汽化潜热(沸点及0.1013MPa下)/(kJ/kg) | 569.4 | 489.9 | 427.1 | 386.0 | 367.6 |
临界压力/MPa | 4.64 | 4.88 | 4.25 | 3.80 | 3.66 |
图1-2-2 液化石油气各组分的汽化潜热值
(上)1-甲烷;2-乙烷;3-丙烷;4-异丁烷;5-正丁烷;6-异戊烷;7-正戊烷
(下)1-异丁烯;2-乙烯;3-丙烯;4-丁烯;5-顺丁烯;6-戊烯
项目 | 甲烷 | 乙烷 | 丙烷 | 正丁烷 | 异丁烷 |
临界密度/(kg/L) | 0.162 | 0.203 | 0.236 | 0.227 | 0.233 |
临界温度 | -82.5 | 32.3 | 96.8 | 152.0 | 134.9 |
低热值(0.1013MPa,15.6℃)/(kg·K) | 液态 | - | - | 46099 | 45458 | 45375 |
气态 | 3427 | 60753 | 88388 | 115561 | 115268 |
气态比热容(0.1013MPa,15.6℃)[kJ/(kg·K)] | 定压比热容 | 2.21 | 1.72 | 1.63 | 1.66 | 1.62 |
定容比热容 | 1.68 | 1.44 | 1.44 | 1.52 | 1.47 |
爆炸极限(体积分数)/T | 下限 | 5.3 | 3.2 | 2.37 | 1.86 | 1.80 |
上限 | 14.0 | 12.5 | 9.50 | 8.41 | 8.44 |
由于液化石油气的汽化潜热比较大,因此在生产、储存、灌装、使用中要严禁使液态的石油气直接接触人体,以免皮肤被吸收大量的热量,而造成严重冻伤。
液化石油气各组分的物理化学性质见表1-2-14。