天然气基础知识(1)

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1、天然气基础知识天然气基本知识第一部分基本理论一、一次能源概念及分类一次能源是指直接取自自然界，没有经过加工转换的各种能量和资源，它包括：原 煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生 物质能和海洋温差能等等。一次能源根据它们是否能够再生而分成再生能源和非再生能源。再生能源：可再生能源是清洁能源，是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取 之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开 发利用，主要包括：太阳能、水能、风能、海洋能、潮汐能等。非再生能源：煤炭、石油、天然气、油页岩和核燃料铀等。其中煤炭、石油、天然 气和油页岩等非再生能

2、源又叫化石燃料、燃料矿石和矿物燃料。二、天然气概念广义：自然界一切天然因素形成的气体，都可称为天然气。如大气、地下气、宇宙 气等。狭义：是指存在于地下岩层中的各种气体，天然气的成分不是单一的，而是由多种 气态物质组成的混合物，如气层气、油田气、煤层气等。三、天然气分类1按重烃气含量分类a、干气 甲烷含量在气体成分中占95%以上，重烃气含量很少，不超过1%4%。 它不与石油伴生，可单独形成纯气藏。b、湿气气体成分中含重烃气超过5%，即为湿气，湿气常与石油伴生。如我国大 庆、辽河、大港等油田所产天然气多为湿气。c、富气是指含C3、C4、C5等重碳成分较高的天然气，一般占10%以上；d、贫气是指含C

3、3、CC5等重碳成分较少的天然气，一般占10%以下；2、按产出分类a、气田气 从气井中开采出来的天然气，不与油藏伴生的单一天然气聚集的气体，气体成分以甲烷为主，其含量达到95%以上，重烃气含量极少，不超过1%4%，属于干 气；b、油田气 主要指与石油共存的天然气。可溶于油内或在油气藏中呈游离气态，也 可以单独气藏与油藏共处于同一油气田中，一般油田气除以甲烷为主外还含有较多的重 烃气，重烃含量可达百分之几至几十，属于湿气。c、 凝析气 当地下温度、压力超过临界温度(单一气体都有一特定温度，高于此 温度时不管加多大压力都不能使该气体转化为液体，该特定温度成为临界温度。甲烷的 临界温度为-82.5C

4、)后液态烃逆蒸发作用而形成的气体。d、煤层气 指煤层中的游离气和吸附气，主要成分是甲烷，此外还伴生有氮气、二 氧化碳、氢气等。3、按状态分类a、普通天然气 是指常温常压下的天然气，相对密度为0.59,在标准状况(101325Pa， 0C)下，天然气混合物的密度为0.71 Kg/m3，空气密度为1.29Kg/m3，相对密度就 是二者的比值；b、压缩天然气(CNG)是指压力达到20MPa以上的天燃气，一般压力为25MPa，体积是标准状态下的1/300，是理想的汽车燃料；c、液化天然气(LNG)是指转变为液态的天然气，一般在常压下，温度冷却到-162C 天然气由气态变为液态，体积缩小为原来的1/60

5、0，密度为0.42-0.46t/m3；如果在20MP 下，冷却至-140C则由气态变为液态.d、可燃冰 可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0C和30个大气压的作用 下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%99.9%，可直接点燃，燃烧后几乎不 产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。目前，全世界拥有的常规 石油方然气资源， 将在40年或50年后逐渐枯竭。而科学家估计，海底可燃冰分布的范围约4000万平方公里，占海洋总面积的10%，海底可燃冰的储量够人类使用1000年，因而被 科学家誉为“未来能源”、“21世纪能源”

6、。2007年5月1日凌晨，我国在南海北部 成功钻获天然气水合物实物样品“可燃冰”，从而成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。四、天然气化学组成a、烃类气体 主要是甲烷（CH4）一般占80%以上，其次为乙烷（C3H6）、丙烷（C3H8）、 丁烷（c4h10）、戊烷（c5h12）等；b、 非烃气体 二氧化碳（CO2）、硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、氮气（N2） 等；c、 稀有气体 氦气（Ne）、氩气（Ar）等。五、天然气主要成分a、可燃气体 主要是甲烷（CH4）等烃类气体；b、 酸性气体 如二氧化碳（CO2）、硫化氢（h2s）等；c、水蒸气六、天然气的物

7、理性质未处理的可有汽油味，有时有硫化氢味。经处理过的天然气是无色、无味、无毒和 无腐蚀性的气体，主要物理性质是具有可燃性。c、溶解性 天然气溶于水和石油，甲烷在石油中的溶解度约等于水中的九倍。d、可燃性 每立方米天燃气燃烧时所放出的热量称为热值，甲烷的热值为35-38兆焦/标准立方米；约8500大卡/立方米e、可压缩性七、天然气爆炸极限天然气在空气中的爆炸极限是上限为15%，下限为5%。八、天然气的化学反应甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧主要产物是二氧化碳和水。CH4+2O2-叫+2史0甲烷与水蒸气作用将甲烷和水蒸气通过贮有镍或三氧化二铝催化剂的反应器在850C左右就发生转化

8、作用生成一氧化碳和氢气。一氧化碳和氢气可用来合成甲醇、合成 氨等等，工业上叫做合成气。十二、天然气重要性质1、 低相对密度 天然气（绝对密度0.71kg/m3）相对密度为0.59.因此比空气轻，易 扩散，安全性高。2、可燃性天然气是一种可燃气体，且具有很高的热值，其热值一般为35-38MJ/ 方，即8500大卡左右，比普通煤气大2.5倍（煤气的热值为15-17MJ/方），是理想的高 效燃料。3、可压缩性 增压20-25MPa体积缩小为240-300分之一。天然气是高压、易燃、易爆的危险化学品十三、天然气、汽油、液化石油气和人工煤气热值比较天然气35-38.6MJ/m3油田伴生气45.46MJ/

9、m3汽油36-38.8MJ/L液化石油气45-46MJ/kg3人工煤气16.5-17.6 MJ/m3热效率关系是1m3天然气相当于1升汽油、相当于0.78kg液化石油气、相当于2.2 m3 人工煤气。1 卡=4.2J，1MJ=240 大卡，1 大卡=4.2KJ=4Btu，1Btu=250 卡，1MBtu=29 方， 1 方=8500 大卡=35.5MJ十五、压缩天然气与液化天然气的异同点相同点：二者均为天然气，只是状态不同，不同点：压缩天然气是气态，高压常温，压力一般为20MPa以上；而液化天然气是液态，常压 低温，温度一般低于T62C.十六、天然气占一次能源比例一次能源消费以石油、天然气、煤

10、炭、核电和水利发电为基础，天然气在一次能源消 费结构中世界平均水平的25%,其中，前苏联、中东和北美洲已经超过世界平均水平达 40%以上，而亚洲和大洋洲最低，只有12%,我国半个世纪以来天然气在一次能源消费中 一直维持在3.8%，远低于亚洲水平。目前全国天然气消费量超过10亿方的省市区有22 个，超过20亿方的有13个，其中四川、北京、江苏和广东均接近70亿方。而辽宁仅有 8亿方，只占1.8%，不及国家平均水平的也一半。目前国家规划到2010年力争达到10%， 因此天然气有着巨大的发展空间。目前，辽河油田全年可生产8亿立方米天然气，西气 东输项目每年通过管线输给辽河油田60亿立方米天然气。辽河

11、油田正在筹建中的锦采储 气库，预计投产后可以提供35亿立方米的天然气储备。十七、天然气的优越性1、天然气是高热值的能源；2、天然气是环境污染小的能源；3、天然气利用效率高的能源；4、天然气是安全可靠的能源；5、天然气是资源丰富的能源。十八、天然气汽车优势天然气作为汽车燃料有两种形式：压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG），以 天然气为燃料的汽车以下优点：1、经济效益高在相同的当量热值时，1立方米天然气的价格为1升汽油柴油的一半。如果各类发动 机的热效率比较近，则天然气汽车的燃料费用大约是汽油车或柴油车的一半。这不仅弥 补了由于汽车数量不断增加而引起的液体燃料供应不足，而且使用汽车的运行费用

12、大幅 度降低。2、运行安全可靠CNG、LNG和LPG汽车的气瓶或气罐等都很结实可靠。 由于天然气密度远远小 于空气，当天然气从输气管线或储气容器中泄漏到空气中，天然气将向上移动， 迅速扩散到空气中。由于这一特点，天然气的安全性优于汽油等大多数燃料。 气体燃料系统的各个部件，特别是密封部分，都经过严格的检查。因此，天然气作为汽 车燃料是比较安全的；3、营运成本低天然气容易扩散，在发动机中容易和空气均匀混合，燃烧比较完全、干净、不容易 产生积碳，抗爆性能好，不会稀释润滑油，因而使发动机汽缸内的零件磨损大大减少， 使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。这些都会降低汽车的保养和运行费用， 提高汽

13、车使用的经济性。4、环境污染小与石油燃料相比，天然气燃烧比较完全、干净，可以大量地降低发动机废气排入中 的各种有害成分，这也是工业发达国家使用天然气作为汽车燃料的一个最主要的原因。 另外气体燃料在制备过程中能量损失较小，对大气的有害排放污染物少。从燃料来源考 虑，对环境保护是更有利的；十九、LNG物化性质1）LNG的主要成分是甲烷，化学名称为CH4，还有少量的乙烷C2H6，丙烷C3H8以 及氮气N2等，其他成份组成。2）临界温度为-82.3C。3）沸点为-162.5C，着火点为650C。4）液态密度为0.42-0.46T/m3，气态密度为0.688kg/Nm3。5）气态热值38.2MJ/m3，

14、液态热值52MJ/kg。6）爆炸范围：上限为15%，下限为5%。7）辛烷值ASTM： 130 （研究法）。8）无色、无味、无毒且无腐蚀性。9）体积约为同量气态天然气体积的1/625。二十五、天然气计量采用国家法定计量单位，保证计量器具量值与计量标准 量值的一致，是天然气流 量测量的基本准则。天然气计量主要是流量测量，其单位以体积表示称“体积流量”， 以质量表示称“质量计量”。体积流量计量单位，符号为m3/h，体积总量计量单位符号 为m3；质量流量计量单位，符号为kg/h，质量总量计量单位符号为kg或t。上述体积单位按GB1314-77和SY/T6143-96规定，天然气的体积流量计量是在压力

15、为101.325kPa、温度为20C这一基本状态下的体积。在国际天然气贸易的情况下，由于各地区气质不同，采用体积单位引起不少纠纷。所 以国际上天然气计量是按照能量输送原则，即体积测量和体积发热量的测量合成，计算 出天然气的输送能量，计量单位热值，符号为MJ或Mbtu。3、天然气输送方法a、液化运输：LNG是天然气净化处理后，通过低温冷却而成的液化产物，温度为 -162C，体积缩小1/600，用专用轮船或槽车运输的方式。目前LNG槽车的最大充装量 为52.8 m3，重量23吨，折合气态天然气3.3万N m3。b、压缩运输：LNG是将净化处理后天然气压缩增压到20Mpa以上，用撬车或瓶装的运输方式；通常CNG撬车管束有8个瓶，单瓶容积为2.25 m3,总容积 为18 m3最大充装量为4550 m3经济运输半径为150一200公里。出租车用钢瓶容积换算关系：1升二0.2m3， 1方二5升。出租车钢瓶一般容积为 65升，所以可装天然气1