LPG (Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스) 특성, 인화성, 폭발성 | 탄화수소의 물리화학적 특성표 | 액화석유가스의 누출시

 

 LPG (Liquefied Petroleum Gas, 액화석유가스)

기본성질

1) 기화 및 액화가 쉽습니다. 상온에서 프로판은 약 7kg/㎠(0.7MPa) 부탄은 약 2kg/㎠(0.2MPa)정도로 가압하면 액화됩니다.

액화된 프로판은 대기중으로 방출시키면 기화되나 부탄의 경우는 겨울철 영하의 온도에서는 기화되기가 어렵고 기화되어도 재 액화될 가능성이 있습니다.

2) 공기보다 무겁고 물보다 가볍습니다. 프로판은 가스상태일 때 공기보다 약 1.55배 부탄은 약 2.08배 정도 무겁고, 액
체일 경우에는 물보다 프로판은 약 0.51배 부탄은 약 0.58배 가볍습니다. 따라서 사용 중 공기 중으로 누출되면 낮은 부분에 체류하게 되어 점화원에 의한 화재 및 폭발위 험성이 있으므로 충분한 통풍 및 환기조치가 있어야 합니다.

3) 액화하면 부피가 작아집니다. 프로판과 부탄은 액화되면 체적이 약 1/250 정도로 줄어들게 되므로 저장, 수송 시에 유리합니다.

44g : 22.4ℓ=500g : ×ℓ ∴250ℓ

프로판의 경우 표준상태(0℃, 1atm)에서 기체 1kg-mol이 차지하는 부피는 22.4㎥이므로 1kg당 약 0.5㎥의 체적을 갖습니다.

(1kg/22.4kg) X 22.4m3 = 0.509m3

4) 연소시 다량의 공기가 필요합니다. 완전연소에 필요한 이론공기량은 프로판의 경우 가스량의 약 24배 부탄의 경우는 약 31배, 메탄의 경우 약 9.5배 정도의 공기량이 필요합니다.

C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O ⇒ 5/0.21=23.8

C4H10 + 6.5O2 → 4CO2 + 5H2O ⇒ 6.5/0.21=30.9

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O ⇒ 2/0.21=9.5

충분한 공기량을 공급하지 못하였을 시에는 불완전연소로 인하여 일산화탄소가 발생하여 인체에 해롭습니다.

5) 발열량 및 청정성이 우수합니다.

LPG는 연소시 높은 발열량을 갖습니다. 프로판의 경우 24,000kcal/N㎥ 부탄의 경 우는 30,000kcal/N㎥입니다. 또한 연소생성물은 석유류나 석탄 등의 배기가스에 비해 황화합물이나 이산화화합물 등의 공해요소가 적어 그을음 발생이 적은 청정연료입니다. 

6) LPG는 고무, 페인트, 테이프 등의 유지류, 천연고무를 녹이는 용해성이 있습니다.

7) 무색·무취입니다. 액화석유가스의 주성분인 프로판과 부탄은 원래 무색·무취이나 가스가 누출되었을 때 냄새로 쉽게 알 수 있도록 하기 위하여 공업용 및 연구용을 제외한 일반 가정 용연료와 자동차용의 가스에는 부취제인 메르캅탄을 첨가하고 있습니다.

※ 부취제 첨가 : 액화석유가스에는 공기중의 혼합비율이 용량으로 1/1,000상태 에서 감지할 수 있도록 부취제를 첨가하여 충전하도록 법령에서 규정하고 있습니다.

탄화수소의 물리화학적 특성표

	가스명	메탄		에탄	프로판	n-부탄	i-부탄	n-펜탄	i-펜탄	네오펜탄	에틸 렌	프로 필렌	부틸렌(부텐)
특성													1- 부텐	시스 -2- 부텐	트랜 스-2- 부텐	i-부텐
분자식		CH4		C2H6	C3H8	C4H10	C4H8	C5H12	C5H12	C5H12	C2H4	C3H6	C4H8	C4H8	C4H8	C4H8
분자량		16.04		30.07	44.09	58.12	58.12	72.15	72.15	72.15	28.05	42.08	56.10
가스밀도 kg/㎥ 0℃, 1atm		0.7168		1.3562	2.0200	2.5985					1.2604	1.9149	2.503
가스비중 (공기=1) 0℃, 1atm		0.5544		1.0493	1.562	2.0098					0.9749	1.418	1.936
액밀도 kg/ℓ	0℃ 1atm				0.5282	0.6011	0.5812	0.6452	0.6394	0.6138		0.5456	0.6190
	0℃ 1atm				0.5005	0.5788	0.5572	0.6262	0.6197	0.5910		0.5139	0.5951	0.6213	0.6042	0.5942
증기압 atm (절대)	0℃	(176)		24	4.9	1.03	1.60	0.16	0.23		40	5.9				1.3
	20℃	(293)		37	8.4	2.00	2.95	0.42	0.62		(60)	9.8				2.5
비점 ℃, 1atm		-161.5		-88.6	-42.1	-0.5	-11.7	36.1	27.8	9.5	-103.7	-47.7	-6.3	3.7	0.9	-6.9
임계온도 ℃		-82.6		32.3	96.8	152.0	135.0	196.5	187.3	160.6	9.2	91.8	146.4	155		144.7
임계압력 atm(절대)		45.8		48.2	41.9	37.5	36.0	33.3	33.4	31.6	59.7	45.6	39.7	41		39.4
임계밀도 kg/ℓ		0.162		0.203	0.217	0.228	0.221	0.232	0.232	0.218	0.218	0.233	0.238	0.238	0.238	0.234
증발잠열 (비점) kcal/kg		121.9		117.0	101.8	92.09	87.56	85.38	85.38	115.4	115.4	104.6	93.36	99.46	96.94	94.22

용도

1) 프로판은 가정용·공업용 연료로 많이 쓰이며 내연기관 연료로도 많이 쓰입니다. 또한 옥탄가가 높기 때문에 자동차 연료로 사용되나 자동차의 경우는 부탄을 씁니다.

2) 부탄은 상온중 약 2기압에서 액화되기 때문에 고압을 발생할 우려가 있으므로 폴리 카보네이트 등 강도가 높은 플라스틱 용기에 넣어서 라이터의 연료로 사용하고 있습니다.

3) 화학공업용으로서도 중요하며 합성고무 연료인 부타디엔은 n-부탄의 탈수소반응에 의해서 제조되고 있습니다.

폭발성

액화석유가스는 공기나 산소와 혼합하여 폭발성 혼합가스가 되며 프로판의 폭발범위 (연소범위)는 공기 중 2.1~9.5Vol%, 부탄은 1.8~8.4Vol%로서 폭발하한계가 낮고 상 온·상압 하에서는 기체로 인화점이 낮아 소량 누출될 경우 바닥에 체류되고 점화원에 인화되어 화재 및 폭발의 위험성이 크므로 취급에 주의하여야 합니다.

인화성

액화석유가스는 전기절연성이 높고 유동·여과·분무 시 정전기를 발생하는 성질이 있으며 이러한 정전기가 축적될 수 있는 조건에서는 방전 스파크에 의해 인화폭발의 위험 이 있으므로 주의하여야 합니다.

액화석유가스의 누출 시 주의

1) LPG가 누출되면 공기보다 무거워서 낮은 곳에 고이게 되므로 특히 주의할 것.

2) 가스가 누출되었을 때는 부근의 착화원이 될 만한 것은 신속히 치우고 용기밸브, 중 간밸브를 잠그고 창문 등을 열어 신속히 환기시킬 것.(방석, 비 등으로 쓸어내는 방 법도 효과적임)

3) 용기의 안전밸브에서 가스가 누출될 때에는 용기에 물을 뿌려 냉각시킬 것. 이때의 용기가 넘어지지 않도록 주의할 것(용기는 안전한 장소로 이동)

4) 용기밸브가 진동·충격에 의하여 누출 시에는 부근의 화기를 멀리하고 즉시 밸브를 잠글 것(용기를 안전한 장소로 이동)

5) 용기밸브가 파손되었을 때는 즉시 부근의 화기를 제거하고 감시자를 배치하여 용기 내의 가스가 없어질 때까지 감시할 것.

6) 배관에서 누출 시 즉시 앞의 밸브를 잠근 다음 주변의 화기를 멀리하고 환기를 시킨 후 누출부에 대한 수리를 할 것.