二、石油气和液化石油气船

石油气和天然气在常温下都是易燃、易爆的气体。对LPG船来说，除了储运丙烷和丁烷等典型液化石油气外，通常还被用作储运与LPG物理化学性质相似的化学品，按《国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则》，共有30多种货品。这些货品大部分在常压、常温下是气态，为提高运输的经济性，一般需要将其液化后装到船上液货舱中进行运输，液化石油气船是专门用于储运LPG的船舶。

1）石油气概述

石油气大都是炼油厂的副产品，所以常称为炼厂气，其中丙烷和丁烷占有较高的比例。由于同等重量液化气的气态和液态体积相差很大，1立方米的液态石油气或1立方米的液态天然气，在常温常压下变成气态，体积将分别膨胀200多倍和625倍左右，所以将石油气和天然气液化后进行运输，其运输量会大大增加，提高了经济效益。

一般情况下，一艘LPG船设计为可以适装多种货品，每个航次设计为最多能同时装载2～3种货品，在设计阶段就必须要考虑所有可能装载货品的不同特性以及相互兼容性，如液货的临界温度、比热容、密度、污染特性等。液货的特性不同，设计的思路和要求也不同，液化气船就可能配有不同特征的液货舱，不同的处理设备（如不同处理能力的再液化装置），不同的船舶结构等。表1-1 列出了常见的LPG货品。

表1-1　常见的LPG货品

（续表）

在表1-1中，乙烷、乙烯、丙烷及丙烯等是生活中常见的LPG，与人们生活有着千丝万缕的关联，有必要了解这些LPG的特性。

2）不同石油气有不同的储存和运输方法

从表1-1中可以看出，不同货品的分子式是不同的，不同分子式的货品的分子结构也不同。乙烷和乙烯分子结构分别如图1-2和图1-3所示。

图1-2　乙烷分子结构

图1-3　乙烯分子结构

液化气不同的物理性质、化学性质对应于不同的液货舱设计，如临界温度、临界压力、沸点等，临界温度是货品只有在此温度或低于该温度时，才能加压液化的温度，相应的压力称为临界压力。在大气压下货品的液化温度称为沸点，俗称液化温度。在加压时，液化温度会升高，所以大气压下的液化温度是所有压力条件下液化温度中最低的。这一特性在考量液货舱设计温度和压力时，针对其所装的货品压力-温度特性时，经常会遇到。一般来说，常压下沸点越低的货品，液货舱中的储运温度也越低；而临界温度越低的货品，如要采用加压方法提高液化温度，可能压力就越高；液货的相对密度越大，相应单位容积的液货重量就越大，当液货相对密度超过设计值时，液货舱装载内的货物容积就会减小；如果液货对环境的危害较大，液货舱至船体外壳的距离就需要加大，以防止船体破损时液货舱破损而导致液货泄漏。以丙烯特性为例，它在大气压下的沸点温度为-48摄氏度，在45摄氏度下液化压力为1.85兆帕。它以液态储存于液货舱内的温度在大气压下就是-48摄氏度，如果液货舱可承受1.85兆帕或以上压力，则液货舱内的液货温度就达45摄氏度，液货舱还是安全的。根据上述特性，装运丙烷的液化气船的液货舱可以是能承受1.5兆帕以上压力的全压式（温度不大于45摄氏度），也可以是一直保持-42.8摄氏度低温的全冷式，或温度为-42.8～45摄氏度，压力在大气压和1.5兆帕之间的半冷半压式。相应的船舶就成为全压式LPG船、全冷式LPG船和半冷半压式LPG船。当然出于经济性考虑，对于丙烷和丙烯一般不需要采用全冷式的液货舱，即不需要用全冷式LPG船来运输丙烷和丙烯。

乙烯、氨是LPG船运输的另一类化工产品。乙烯的分子结构如图1-3所示，乙烯的主要特性如下：沸点-103.9摄氏度，临界温度9.9摄氏度，临界压力5.15兆帕，相对气体密度0.975，运输温度-104摄氏度，相对液体密度0.570，相对液体比热容0.574，在常温常压下乙烯就以气体状态存在，乙烯的物理特性曲线如图1-4所示，它可以在一定的压力下半冷半压式运输，也可在-104摄氏度温度下全冷式运输。氨的特性如下：沸点-33.4摄氏度，临界温度132.4摄氏度，临界压力11.5兆帕，相对气体密度0.597，在全冷状态下，运输温度-34摄氏度；货品压力0.104兆帕。按氨的压力-温度特性，还可以在最高1.85兆帕压力下，以全压方式运输；或在约0.7兆帕，-0.5摄氏度条件下，半冷半压运输。因此，LPG船的设计必须兼顾其运输的所有货品的各种特性。由于乙烯一般不作为船用燃料使用，且临界温度较低，无法使用全压式运载，LEG船必须配置再液化装置，乙烯的沸点是除甲烷以外的液化气中最低的，所以乙烯运输船的液货系统是所有液化气船中最复杂的。

图1-4　乙烯的物理特性曲线

①饱和蒸气。

②沸腾液体。