液化石油气是一种高效清洁的优质能源，广泛用于工业原料、工业和民用燃料，以及汽车燃料等。国内历年LPG生产量均不足，30%左右依赖进口[1]。2010年中国LPG的需求量约为2 500×104 t~3 000×104 t，2020年的需求将达4 000×104 t~5 000×104 t[2]。目前，国内从事LPG产业的企业单位对LPG标准的认识和标准执行上存在一定差异，且国家现行LPG标准也存在一定缺陷和漏洞，制约了LPG产品的标准化生产和推广应用。故对LPG标准进行深入的认识与探讨具有十分重要的价值和意义。
液化石油气根据来源可分为炼厂液化石油气和油气田液化石油气两类。中国生产的LPG约有95%以上来自炼油加工企业，只有少量产自油气田的轻烃回收装置[2]。由炼厂气所得的液化石油气，主要成分为丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同时含有少量戊烷、戊烯和微量含硫化合物杂质等，执行GB 11174-1997 《液化石油气》标准。由油气田轻烃回收装置生产的液化石油气主要为丙烷、丁烷或丙丁烷混合物，并含少量乙烷和微量甲烷，以及少量戊烷组分，现执行GB 9052.1-1998 《油气田液化石油气》，见表 1。
对比两个液化石油气标准，有以下特点：
(1) 对密度均无限制，均以实测为依据；
(2) 对C1+C2等轻组分和杂质性气体无明确限制，均以37.8 ℃时蒸气压值为标准依据；
(3) 对重组分含量(如C5及以上组分)、残留物、游离水等均有明确限制和规定，但其取样和检测方法仍存在一定漏洞和局限性；
(4) 虽对铜片腐蚀和总硫含量进行了限制，但因受技术条件限制，在生产现场要做到日常检测或实时检测较困难，而定期抽检也无明确周期规定。
可分为工业和民用燃料液化石油气以及汽车等内燃机燃料液化石油气两大类。工业和民用液化石油气暂无专项标准，而车用液化石油气标准由中国石油天然气集团公司先后提出，现执行GB 19159-2003 《车用液化石油气》，代替SY 7548-1998《车用液化石油气》。
新标准与SY 7548-1998主要有以下几个方面差异：
(1) 新标准将车用液化石油气分为1号、2号、3号三个牌号，并详细规定了丙烷含量范围；
(2) 新标准将丙烯含量的质量分数不大于5%，改为总烯烃含量的质量分数不大于10%；
(3) 新标准中增加了对丁二烯的含量控制，且规定丁二烯含量的质量分数不大于0.5%；
(4) 新标准虽对总硫含量范围有所提高，但明确规定不得含硫化氢毒性气体。
GB 11174-1997 《液化石油气》和GB 9052.1-1998《油气田液化石油气》对轻组分的控制均采用蒸气压进行限制，即分别规定了蒸气压(37.8 ℃)不大于1 380 kPa和1 430 kPa，而对C1+C2等轻组分和其它杂质性气体无明确含量限制。严格地说，C1+C2和C5及C5以上组分一样，不属于液化石油气的范畴，若含量过高还将造成蒸气压超高，增加储运和使用安全风险。并且由于C1、C2所含碳原子数目少，热值低，存在“不耐烧”的问题(相同体积下，如同样加一罐气等)[7]。有些检测单位(如中国石油吐哈油田试验中心)规定，C2及C2以下组分夏季≤3，冬季≤5为合格。
但有些液化石油气C1+C2的组分含量超过10%饱和蒸气压仍能满足国标要求。结合国家标准，笔者认为在满足国家标准关于饱和蒸汽压规定的前提下，可以适当提高液化石油气产品中的乙烷含量，主要基于以下三点理由：
一是C2含量高就“不耐烧”的说法不严谨。如表 3所示，由于C2所含碳原子数目少，密度小，故单位体积的热值相对最低。但由于乙烷的氢/碳比值高，故其单位质量的热值较高，作为燃料燃烧时，更经济，也更环保。所以，当乙烷含量增加时，若液化石油气以体积计价，则“不耐烧”；若以质量计价(如灌装液化气瓶)，则“更耐烧”。而油气田和炼厂生产的液化石油气均是以质量为计价单位进行销售。
二是C2含量高就“不安全”的说法也不严谨。乙烷含量增加则液化石油气的蒸气压必然相应增加，但只要蒸气压不超过国家标准，则表明仍然能满足国家标准的安全要求。液化石油气的饱和蒸气压既可以采用GB/T 6602-89《液化石油气饱和蒸气压测定(LPG)》[9]进行实际测定，也可以采用GB/T 12576-1997《液化石油气蒸气压和相对密度及辛烷值计算法》[10]进行计算。在实际生产现场，更多的是根据气相色谱仪分析的组分结果，采用计算法来检测判断。根据GB/T12576-1997，试样在37.8 ℃时的蒸气压按式(1)计算，结果精确到整数。
式中：pi为某组成37.8℃时的蒸气压(见表 4)，kPa; ci为试样中某组成的液体体积分数，%(φ)。
通过HYSYS工艺软件模拟，雅克拉集气处理站[11]生产的液化石油气中乙烷含量达到15%左右时，蒸气压仍不会超过国家标准。采用式(1)对雅站实际生产的不同乙烷含量的液化气试样计算结果见表 5。表 5表明，当乙烷含量高达13%时，其蒸气压也满足低于1 430 kPa的国家标准。
三是C2含量高就“不好用”的说法更不准确。有些炼油厂等单位生产的液化石油气蒸气压只有500 kPa~600 kPa(37.8 ℃)，夏季燃烧还可以，在冬季就不易气化，蒸气压只有200 kPa~300 kPa(0 ℃)，甚至更低。虽然也符合GB 11174-1997《液化石油气》和GB 9052.1-1998《油气田液化石油气》，蒸气压(37.8 ℃)不大于1 380 kPa和1 430 kPa的要求，却“不好烧”[7]。主要是LPG中的C3含量过低，致使蒸气压低，不能充分燃烧，出现火苗发红、带烟、火苗低、燃烧无力等现象[12]，且使用后残液较多，往往只能白白倒掉，浪费能源。文献[10]介绍了通过向蒸气压过低的LPG中掺调一定比例丙烷(5%~20%)试验，能有效解决冬季火力不足的问题。但笔者也了解到，在冬季，部分经销商常用油气田生产的液化石油气(特别是乙烷、丙烷含量高的LPG)来勾兑炼厂生产的LPG，以提高炼厂LPG冬季的燃烧品质。
GB 11174-1997和GB 9052.1-1998对液化石油气残留物的规定，主要是从C5及以上重组分、蒸发残留物和油渍观察以及游离水三方面进行规定和限制，但由于现场检测手段、检测规范和取样手段的限制，仍存在以下问题。
(1) 现场对过重组分难以检测。标准规定了C5及C5以上重组分的含量和检验方法，但若存在C6及以上过重的组分，由于液化石油气在常温常压下难气化，故在生产一线采用气相色谱仪难将像C6以上等太重的组分准确检测出，而误认为已经达标，造成实际使用后的残液多[13]。
(2) 对蒸发残留物检测条件限制不严。SY/T 7509-1996《液化石油气残留物测定法》中，蒸发残留物的测定法是：液化石油气通过已经冷却的取样管(-55 ℃以下取样100 mL)，置于带刻度的离心管中，在室温下蒸发，最后观察残留在离心管中的液体体积[13]。由于该标准对蒸发残留物的蒸发时间及蒸发温度没有规定具体的范围，致使许多实验室在分析蒸发残留物的量时存在实验室之间的较大误差，甚至出现一个检测合格，另一个检测不合格的现象。
(3) 对只规定无游离水这一项目不全面。在液化石油气的实际储存过程中，往往能看到很多说不清的物质，如储罐切水时，会排出赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫不同颜色的不明成分的“污水”；它们主要是带有不同杂质的，不溶或不完全溶于LPG中的水、醇类(如甲醇)等物质，而“游离水”显然不能全面包括这些LPG中的杂质及有害液体物质。
GB11174-1997和GB 9052.1-1998已实施10余年，显然已经不能满足目前迅猛发展的液化石油气生产和使用需求。笔者认为，应从以下几个方面进行修订完善。
(1) 进一步完善检测方法和标准。文献[11]提出了补充SY/T 7509-1996《液化石油气残留物测定法》对蒸发残留物的蒸发时间和蒸发温度的建议。同时，对SH/T0222-1992《液化石油气总硫含量测定法(电量法)》提出了“应对样品的进样量加以规定，样品的进样量应以该样品峰面积接近表样的峰面积时的样品大小为准”的建议。液化石油气含硫量超标是影响产品质量的主要问题之一[14-16]，文献[17]对液化石油气的脱硫研究进展进行了较全面的综述。
(2) 对燃料用液化石油气按类似柴油方法分级，以满足不同性质、不同季节(如冬季)、不同地域用户对LPG蒸气压的特殊要求，避免出现“不好烧”，使用后存在“残液”等现象。同时，还能提高优质液化气的品质和价格，提高经济效益。
(3) 建议推行LPG产品组分和性质强制标识制度。许多人误认为各种液化石油气的质量指标是一样的。由于选择上的失误，每年人为地将大量液化石油气作为“残液”倒掉，不但浪费能源，还污染环境，增加了不少安全隐患。其实LPG不同于成品油，受原料、回收工艺、生产单位多而杂等客观因素限制，各生产单位生产的LPG即使蒸气压相同，但组分和性质也千差万别，客观上对规范LPG的生产销售和使用带来了难度。故各生产单位若均能将各自的LPG产品的组分、物质和性质全部标识销售，甚至注册商标品牌(如吐哈油田的火焰山牌液化气)，进而推动LPG的发展。
炼厂和油气田生产的液化石油气尽管均有各自的标准，但仍存在部分标准条款不严谨，不完善的问题，存在人们对标准条款认识不足、认识不清的问题，需要大家共同探讨和完善。
通过对LPG蒸气压问题的探讨可知，在满足国家标准关于饱和蒸汽压规定的前提下，提高LPG中的乙烷含量不仅不存在“不耐烧、不安全、不好用”的问题，还能大幅提高企业的LPG产量(乙烷含量增加部分)。且如表 6所示，天然气中的乙烷转化为LPG后，效益是以前的6倍左右。故在合理范围内提高乙烷含量，将会取得一举多得和多赢的效果。
基于以上研究，雅克拉集气处理站将液化石油气产品中的乙烷含量由原2%以下逐步提升至10%左右，使LPG的蒸气压由1 000 kPa左右升至1 300 kPa左右。在处理量不变的情况下，日产液化气由原165 t/d升至185 t/d以上，实现液化气增产近10%的惊人目标。该措施实施10个月以来，已累计增产液化气6 000余吨，累计增效2 000余万元。不仅至今未收到客户的相关投诉，且反因压力高(蒸气压高)、火力猛、无残液、无异味等关键品质指标，而成为各经销商的优选对象和争相抢购的优等产品，建议推广应用该成果。
2011, Vol. 40 Issue (2): 160-164
2011, Vol. 40 Issue (2): 160-164