丙烷是三碳烷烃，分子式为C3H8。 它是标准温度和压力下的气体，但可压缩成可输送的液体。 天然气加工和石油精炼的副产品，通常用作燃料。 丙烷是一组液化石油气（液化石油气）中的一种。 其他包括丁烷，丙烯，丁二烯，丁烯，异丁烯及其混合物。
| 属性 | |
|---|---|
| 化学式 | C 3 H 8 |
| 摩尔质量 | 44.10克·摩尔-1 |
| 出现 | 无色气体 |
| 气味 | 无臭的 |
| 密度 | 2.0098 kg / m 3 （0°C，101.3 kPa） |
| 熔点 | -187.7°C; -305.8°F; 85.5 K. |
| 沸点 | -42.25至-42.04°C; -44.05至-43.67°F; 230.90至231.11 K. |
| 在水中溶解 | 47mgL -1 （0°C时） |
| 记录P. | 2.236 |
| 蒸汽压力 | 853.16 kPa（21.1°C（70.0°F（华氏度）） |
| 亨利法则 常数（ k H ） | 15nmol Pa -1 kg -1 |
| 共轭酸 | Propanium |
| 磁化率（χ） | -40.5·10 -6 cm 3 / mol |
| 热化学 | |
| 热容量（ C ） | 73.60 JK -1 mol -1 |
| Std焓 形成（ΔfH | -105.2–104.2 kJ mol -1 |
| Std焓 燃烧（ΔcH | -2.2197–2.2187 MJ mol -1 |
| 危害 | |
| 安全数据表 | |
| GHS象形图 | |
| GHS信号词 | 危险 |
| GHS危险说明 | H220 |
| GHS防范说明 | P210 |
| 闪点 | -104°C（-155°F; 169 K） |
| 自燃 温度 | 470°C（878°F; 743 K） |
| 爆炸极限 | 2.37-9.5％ |
| 美国健康暴露限值（NIOSH）： | |
| PEL（允许） | TWA 1000 ppm（1800 mg / m 3 ） |
| REL（推荐） | TWA 1000 ppm（1800 mg / m 3 ） |
| IDLH（即时危险） | 2100 ppm |
历史
丙烷是由法国化学家Marcellin Berthelot于1857年发现的。1910年，美国矿业局的Walter O. Snelling首次将其鉴定为汽油中的挥发性成分。尽管该化合物早在此之前就已为人所知，但Snelling的工作才刚刚开始。在美国的丙烷工业。 由于未精制汽油的高蒸气压，这些较轻烃的挥发性使它们被称为“野生”。 1912年3月31日，“纽约时报”报道了Snelling与液化气的合作，称“钢瓶将携带足够的气体照亮普通家庭三周”。
正是在这段时间里，Snelling与Frank P. Peterson，Chester Kerr和Arthur Kerr合作，创造了在天然汽油精炼过程中液化LP气体的方法。 他们共同创立了美国加索尔公司，这是丙烷的第一个商业营销商。Snelling在1911年生产了相对纯净的丙烷，并于1913年3月25日，他的加工和生产液化石油气的方法获得了专利＃1,056,845。 通过压缩生产液化石油气的单独方法由弗兰克彼得森于1912年7月2日授予其专利。
20世纪20年代，液化石油气的产量增加，1922年记录的第一年总产量为223,000美制加仑（840立方米）。1927年，每年销售的液化石油气产量达到100万美国加仑（3,800立方米），到1935年，液化石油气的年销售额已达到5600万美元加仑（210,000立方米）。 20世纪30年代的主要工业发展包括引入铁路罐车运输，气体加臭和当地灌装厂的建设。 1945年标志着每年液化石油气销量达到10亿加仑的第一年。 到1947年，美国62％的家庭都配备了天然气或丙烷用于烹饪。
1950年，芝加哥交通管理局（Chicago Transit Authority）订购了1,000辆丙烷燃料公共汽车，到1958年，美国的销售量每年达到70亿加仑（26,000,000立方米）。 据报道，2004年，美国每年在美国使用的丙烷超过150亿美元（57,000,000立方米），这是一个不断增长的80亿美元至100亿美元的产业。
在“丙烷”中发现的“prop-”根和具有三碳链的其他化合物的名称衍生自“丙酸”，其又以希腊语单词protos（意思是第一个）和pion（脂肪）命名。
来源
丙烷是作为另外两种工艺（天然气加工和石油精炼）的副产品生产的。 天然气的处理涉及从原料气中除去丁烷，丙烷和大量乙烷，以防止这些挥发物在天然气管道中冷凝。 此外，炼油厂生产一些丙烷作为将石油裂化成汽油或加热油的副产物。
由于丙烷生产的副产品性质，丙烷的供应不易调整以满足增加的需求。 大约90％的美国丙烷是在国内生产的。 美国每年进口约10％的丙烷，其中约70％来自加拿大通过管道和铁路运输。 其余30％的进口丙烷通过海运从其他来源运往美国。
在与原油分离后，北美丙烷储存在巨大的盐洞中。 这些例子是阿尔伯塔省的萨斯喀彻温堡; 德克萨斯州Mont Belvieu; 和康威，康威。 这些盐洞在20世纪40年代被挖空，它们可储存80,000,000桶（13,000,000立方米）或更多的丙烷。 当需要丙烷时，其中大部分通过管道运输到美国的其他地区。北美标准等级的汽车用丙烷被评为HD 5. HD 5等级最高为5％丁烷，但在欧洲销售的丙烷，最大允许量的丁烷为30％，这意味着它与HD不同5.在亚洲和澳大利亚用作汽车燃料和燃气的液化石油气也具有非常高的丁烷含量。 丙烷也通过卡车，船舶，驳船和铁路运往美国许多地区。
丙烷也可以作为生物燃料生产。
性质和反应
丙烷以与其他烷烃类似的方式进行燃烧反应。 在存在过量氧气的情况下，丙烷燃烧形成水和二氧化碳。
当没有足够的氧气或过多的氧气进行完全燃烧时，会发生不完全燃烧，同时也会形成一氧化碳和/或烟灰（碳）：
丙烷的完全燃烧产生约50MJ / kg的热量。
丙烷燃烧比无铅汽油燃烧更清洁，并且比天然气燃烧更清洁，因为丙烷中的氢含量极高。 由于氢含量非常高，丙烷燃烧比家用取暖油或柴油燃料更热。 天然气（称为甲烷）运往您的家中或办公室，其北美使用的丙烷含氢量不高。 在典型的燃烧过程中，除了二氧化碳和水蒸气外，C-C键的存在加上丙烯和丁烯的多重键会产生有机废气。 这些键还会使丙烷燃烧并产生明显的火焰。
能量含量
所有产品恢复到标准状态的丙烷气体的燃烧焓，例如在标准温度下水返回其液态（称为较高的热值），为（2219.2±0.5）kJ / mol，或（50.33±0.01） ）MJ / kg。 产品不返回标准状态的丙烷气体的燃烧焓，例如包括水蒸气的热气体离开烟囱的温度（称为较低的热值）为-2043.455kJ / mol。 较低的热值是燃烧燃烧产物排放到大气中的物质所产生的热量。 例如，当烟道打开时来自壁炉的热量。 在北美使用的丙烷作为汽车燃料和叉车使用，被评为HD 5级，其辛烷值为104.5 R + M. R表示研究辛烷，M表示马达辛烷值。 必须将R + M加在一起以获得这两个不同实验室测试的平均值。 EG：甲醇为99辛烷，而乙醇为99.5辛烷，相比之下，CNG天然气的额定压力为120辛烷值，因此以15比1的压缩比运行发动机并享受乐趣。
密度
液体丙烷在25°C（77°F）下的密度为0.493 g / cm3，相当于每美国液体加仑4.11磅或493克/升。 丙烷以每10°F 1.5％的速度膨胀。 因此，液体丙烷在60°F（15.6℃）下的密度约为4.2磅/加仑（504g / L）。
用途
丙烷是烧烤和便携式炉灶的热门选择，因为-42°C（-44°F）的低沸点使其一旦从加压容器中释放就会蒸发。 因此，不需要化油器或其他汽化装置; 一个简单的计量喷嘴就足够了。 丙烷为一些机车柴油发动机提供动力，作为添加到涡轮增压器中的燃料，以提供更好的燃烧，公共汽车，叉车，出租车，舷外船马达和冰重修机，并用于休闲车和露营车的加热和烹饪。
由于它可以很容易地运输，因此在没有天然气管道的人口稀少的地区，它是家庭供热和备用发电的常用燃料。 许多重型公路卡车使用丙烷作为助推器，通过涡轮增压器添加丙烷以与柴油燃料液滴混合。丙烷液滴的氢含量非常高，有助于柴油燃烧更热，因此更完整。 这意味着更大的扭矩，更大的马力和更清洁的排气。 7升中型柴油卡车发动机使用丙烷增压系统时，燃油里程增加20％至33％是正常的。它更便宜，因为丙烷比柴油便宜得多。 越野卡车司机在满载燃料，柴油和丙烷组合的情况下行驶的距离越长，意味着他可以在联邦工作时间内遵守规定，在全国范围内减少两次燃油停留。
在北美，卡车司机，拖拉机拉动比赛和农民已经使用丙烷增压系统超过40年。 国际船舶可以使用从运输液化石油气的远洋船舶蒸发的丙烷烟雾，因为在航行期间太阳使丙烷变暖，它们捕获蒸发的丙烷气体并将其送入船舶柴油发动机的进气系统。 这减少了燃料消耗，并有助于废气排放更少的污染。 这对于2020年来说非常关键，因为国际协议要求使用丙烷或CNG天然气作为所有从2020年开始海上旅行的船舶的燃料（非常重油）的强制性添加剂。
一个20磅（9.1千克）的钢制丙烷气瓶。 该气缸配有防溢装置（OPD）阀，由三叶形手轮证明。
丙烷通常作为液体储存和运输在钢瓶中，在液体上方具有蒸汽空间。 汽缸中的蒸汽压力是温度的函数。 当以高速率抽取气态丙烷时，产生气体所需的蒸发潜热将使瓶子冷却。 （这就是为什么水经常凝结在瓶子的侧面然后冻结）。 此外，轻质高辛烷值化合物在较重的低辛烷值化合物之前蒸发。 因此，点火性能随着汽缸排空而改变。 由于这些原因，通常使用汲取管抽出液体。 丙烷用作炉子中的燃料，用于加热，烹饪，作为热水器，洗衣烘干机，烧烤架，便携式炉灶和机动车辆的能源。
市售的“丙烷”燃料或LPG不是纯净的。 通常在美国和加拿大，它主要是丙烷（至少90％），其余主要是乙烷，丙烯，丁烷和包括乙硫醇的气味剂。 这是HD-5标准（重型-5％最大允许丙烯含量，不超过5％丁烷和乙烷），由美国材料与试验协会的标准1835定义，用于内燃机。 但并非所有标有“LPG”的产品都符合此标准。 例如，在墨西哥，标有“LPG”的气体可能含有60％的丙烷和40％的丁烷。 “这种组合的确切比例因国家而异，取决于国际价格，各组分的供应情况，尤其是气候条件有利于LPG在较温暖地区具有较高的丁烷含量而在寒冷地区具有较高的丙烷”。
家用和工业燃料
丙烷的使用在世界非工业化地区迅速增长。 丙烷取代了许多其他传统的老式燃料。
使用丙烷的北美工业包括玻璃制造商，砖窑，家禽养殖场和其他需要便携式热量的行业。
在北美的农村地区以及澳大利亚北部，丙烷用于加热牲畜设施，谷物干燥机和其他发热设备。 当用于加热或谷物干燥时，它通常储存在一个大的，永久放置的圆筒中，该圆筒由丙烷输送卡车再充电。 截至2014年，620万美国家庭使用丙烷作为主要加热燃料。
在北美，平均气缸尺寸为3,000美制加仑（11,000升）的本地运输卡车，填充永久安装在该物业上的大型气瓶，或其他服务卡车更换空气瓶的丙烷和填充气瓶。 大型拖拉机拖车卡车的平均气缸容量为10,000美制加仑（38,000升），将丙烷从管道或炼油厂输送到当地的散装厂。 短尾和运输并不是北美市场独有的，尽管这种做法在其他地方并不常见，车辆通常被称为油轮。 在许多国家，丙烷通过小型或中型单个气瓶输送给消费者，而空气瓶则被移除以便在中央位置进行再填充。
丙烯（也称为丙烯）可以是商业丙烷的污染物。 含有过多丙烯的丙烷不适用于大多数车辆燃料。 HD-5是一种规格，其在丙烷中建立最大浓度为5％的丙烯。 丙烷和其他液化石油气规格在ASTM D-1835中确定。 所有丙烷燃料都包括一种气味剂，几乎总是乙硫醇，因此人们在泄漏的情况下很容易闻到气味。 作为HD-5的丙烷最初打算用作车辆燃料。 HD-5目前正在所有丙烷应用中使用。
冷藏
丙烷还有助于提供离网制冷，作为气体吸收式制冷机的能源，并且通常用于露营和休闲车辆。 此外，纯的干燥“异丙烷”（R-290a）（异丁烷/丙烷混合物）和异丁烷（R-600a）的混合物可用作适当构造的基于压缩机的制冷中的循环制冷剂。 与碳氟化合物相比，丙烷具有可忽略的臭氧消耗潜能和非常低的全球变暖潜能值（其值仅为二氧化碳的GWP的3.3倍）并且可用作R-12，R-22，R-134a的功能替代物。和传统的固定式制冷和空调系统中的其他氯氟烃或氢氟烃制冷剂。 由于其全球变暖效应远低于目前的制冷剂，因此丙烷被选为2015年美国环保署批准的五种替代制冷剂之一，用于专门设计用于处理其易燃性的系统。
在机动车辆
在机动车空调系统中广泛禁止或不鼓励这种替代，理由是在最初设计用于携带不可燃制冷剂的系统中使用易燃碳氢化合物具有显着的火灾或爆炸风险。
碳氢制冷剂的供应商和拥护者反对这种禁令，理由是相对于装满碳氢化合物的车辆空调系统的数量而言，此类事件很少发生。
电机燃油
丙烷也越来越多地用于车辆燃料。 在美国，超过190,000辆公路车辆使用丙烷，超过450,000辆叉车将其用于动力。 它是世界上第三大最受欢迎的汽车燃料，仅次于汽油和柴油燃料。 在世界其他地方，车辆中使用的丙烷被称为汽车。 2007年，全球约有1300万辆汽车使用汽车。
丙烷在汽车中的优势在于它在适度压力下的液态。 这允许快速再填充时间，经济实惠的燃料缸结构，并且价格范围通常仅略高于汽油的一半。 同时，它明显更清洁（在处理和燃烧中），导致更少的发动机磨损（由于碳沉积）而不稀释发动机油（通常延长换油间隔），并且直到最近在北美相对便宜。 丙烷的辛烷值相对较高，为110.在美国，丙烷加油基础设施是所有替代车辆燃料中最发达的。 许多改装车辆都有从“烧烤瓶”中取出的装备。 专用车辆通常是商业车队，并有私人加油设施。 丙烷燃料车辆操作员，特别是车队的进一步节省是偷窃比使用汽油或柴油燃料困难得多。
丙烷也用作小型发动机的燃料，特别是那些在室内或新鲜空气和通风不足的地方使用的燃料，以带走运行在汽油或柴油燃料上的发动机的毒性更大的废气。 最近，有一些草坪护理产品，如用于户外使用的线式修剪机，割草机和吹叶机，但丙烷燃料以减少空气污染。
简易爆炸装置
丙烷和丙烷气瓶被用作简易爆炸装置，用于攻击和企图袭击学校和恐怖主义目标，如哥伦拜恩高中大屠杀，2012年布林迪西学校爆炸，发现通信总部人质危机和汽车炸弹。
其他用途
丙烷是焊接喷灯中的主要可燃气体。
丙烷用作在蒸汽裂化中生产基础石化产品的原料。
丙烷是热气球的主要燃料。
它用于半导体制造中以沉积碳化硅。
丙烷通常用于主题公园和电影工业，作为爆炸和其他特殊效果的廉价，高能燃料。
丙烷用作推进剂，依靠气体的膨胀来发射抛射物。 它不会点燃气体。 与压缩气体相比，使用液化气体可以使每个气缸喷射更多。
丙烷用作许多家用气溶胶喷雾剂的推进剂，包括剃须膏和空气清新剂。
丙烷是用于生产丙烯和丙烯酸的有前途的原料。
危害
丙烷是一种简单的窒息剂。 与天然气不同，丙烷比空气密度大。 它可能积聚在低空间和地板附近。当作为吸入剂滥用时，可能导致缺氧（缺氧），肺炎，心力衰竭或心脏骤停。 丙烷具有低毒性，因为它不易被吸收并且不具有生物活性。 通常在室温下在压力下储存，丙烷及其混合物将在大气压下快速蒸发并在远低于水的冰点冷却。 由于空气中的水分凝结而呈现白色的冷气体可能导致冻伤。
丙烷比空气密度大。 如果丙烷燃料系统发生泄漏，则气体将倾向于进入任何封闭区域，从而存在爆炸和火灾的风险。 典型的情况是储存在地下室的泄漏气瓶; 丙烷泄漏在地板上漂移到炉子或热水器上的指示灯，导致爆炸或火灾。 该性质使得丙烷通常不适合作为船用燃料。
与丙烷储存和运输相关的一种危害被称为BLEVE或沸腾液体膨胀蒸汽爆炸。 Kingman Explosion于1973年在丙烷转移期间涉及亚利桑那州金曼的一辆铁路罐车。 火灾和随后的爆炸导致12人死亡，多人受伤。
与天然气比较
丙烷以液体形式（LPG）购买和储存，因此燃料能量可以储存在相对小的空间中。 压缩天然气（CNG），主要是甲烷，是另一种用作燃料的气体，但它不能在常温下通过压缩液化，因为它们远高于其临界温度。 作为气体，需要非常高的压力来存储有用量。 这造成了危险，即在事故中，就像任何压缩气瓶（例如用于苏打特许权的二氧化碳气瓶）一样，CNG气缸可能会以很大的力量爆裂，或者迅速泄漏以成为自行式导弹。 因此，由于需要大的汽缸容积，CNG的存储效率低得多。 储存天然气的另一种方法是作为液化天然气（LNG）的隔热容器中的低温液体。 这种储存形式处于低压状态，其储存效率约为储存CNG的3.5倍。 与丙烷不同，如果发生泄漏，CNG将会无害地蒸发和消散，因为它比空气轻。 丙烷比天然气更常用于燃料车辆，因为所需的设备成本较低。 丙烷仅需1,220千帕（177 psi）的压力即可使其在37.8°C（100°F）的温度下保持液态。
零售成本
美国
截至2013年10月，丙烷的零售成本约为每加仑2.37美元，约为每百万英国热量单位25.95美元。 这意味着填充一个500加仑的丙烷罐，这是使用丙烷作为其主要能源通常需要的家庭，成本为948美元（500加仑或400加仑的80％），2012-2013冬季增加7.5％美国季节平均价格。 然而，每加仑丙烷成本从一个州到另一个州发生了显着变化：能源信息管理局（EIA）报道2013年10月东海岸的平均每加仑平均价格为2.995美元，而同期中西部的平均价格为1.860美元。
截至2015年12月，丙烷零售成本约为每加仑1.97美元。 这意味着将500加仑丙烷罐装到80％容量的成本为788美元，比本节2013年11月报价减少16.9％或减少160美元。 2015年12月东海岸环境影响评估数据为每加仑2.67美元，中西部地区为每加仑1.43美元。
截至2018年8月，美国丙烷的平均零售成本约为每加仑2.48美元。 由于大多数家庭不需要家用取暖，因此美国丙烷的批发价格在夏季总是下降。 根据卡车或铁路车载荷，2018年夏季丙烷的批发价格为每加仑86美分至96美分。 每日丙烷价格发布在Barrons dot com网站的市场数据和现金价格下，每天晚上9点左右，当天的丙烷批发贸易。 家庭取暖的价格正好是这个价格的两倍，所以每加仑批发95美分，这意味着如果你一次订购500加仑，每加仑的房屋交付价格为1.90美元。 中西部的价格总是比加州便宜。 送货上门的价格总是在8月底或9月的前几天开始上涨，当时人们开始订购他们的家用油箱。