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1、天然气基本知识天然气基本常识(一)天然气是一种高效优质清洁能源，用途越来越广泛，需求不断增 加。20 世纪 90 年代以来，天然气开发利用在世界能源结构中稳步上 升。我国利用天然气也不断增加。天然气是指通过生物化学作用和地 质变质作用，在不同的地质条件下生成、运移，并于一定压力下储集 在地质构造中的可燃气体。天然气是由有机物质生成的，这些有机物 质是海洋和湖泊中的动、植物遗体，在特定的环境中经物理和生物化 学作用而形成的分散的碳氢化合物。天然气主要由烷烃类气体、硫化氢、二氧化碳、氮气、水蒸气及 部分稀有气体组成。一、天然气分类1. 按生成条件分类见第 2章。2. 按烃组分含量分类(1) 干气压
2、力为O.IMPa ,20弋条件下，1m3井口天然气中戊烷 重烃液体含量小于13.5x1O-3m3的天然气。(2) 湿气同等条件下，戊烷重烃含量大于13.5x10-3m3的天然气。(3) 富气每1m3(标准状态下)井口流出物中，C3以上重烃液体含 量超过9.4x1O-5m3的天然气。 贫气每1m3(标准状态下)井口流出物中，C3以上重烃液体含 量不超过9.4x10-5m3的天然气。(5) 酸性天然气含有显著的H2S和CO2等酸性气体，需要进行净 化处理才能达到管输标准的天然气。(6) 洁气(净气) H2S 和 CO2 含量甚微，不需要进行净化处理的天 然气。(7) 油井天然气气:油(体积比)30
3、00的天然气。3. 按华白数(W)及燃烧势(Cp)分类见表5-1。表5-1 按华白数及燃烧势对天然气分类 天然气类别号华白数(W)燃烧势(Cp) 标准/(MJ/m3)范围/(MJ/m3)标准范围4T 18.0 16.719.3 25 22 576T 26.4 24.528.2 29 2 6510T 43.8 41.2 47.3 33 31 3412T 53.5 48.1 57.8 40 36 8813T 56.5 54.3 58.8 41 40 94二、天然气的质量标准根据中华人民共和国石油工业部标准天然气(SY 751488),要求各组、各类天然气技术应符合有关规定，见表5-2。表5-2 各
4、组、各类天然气技术要求 项目 质量指标试验方法I n m iv注高位发热量/(MJ/m3) A 组31.4( 7500kcal/m3)B 组 14.65 31.4(3500 7500kcal/m3) GB 待批总硫(以硫计)含量 480 GB待批6 20 GB待批硫化氢含量vmg/m3 GB待批实测实测GB待批二氧化碳含量(体积百分比) 95%时，天然气的爆炸浓度极限可直接选取 CH4爆炸极限5.0%15.0%。天然气基本常识（二）一、天然气 天然气是指动、植物遗体通过生物、化学及地质变化作用，在不 同条件下生成、转移，并在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层 中的优质可燃气体。其主要成分是饱
5、和烃，以甲烷为主，乙烷、丙烷、 丁烷、戊烷含量不多，也含有少量非烃类气体，如一氧化碳、二氧化 碳、氮气、氢气、硫化氢、水蒸气及微量的惰性气体氦、氩等。1. 密度和相对密度常温、常压下甲烷的密度为0.7174kg/m3，相对密度为0.554&天然气的密度一般为0.75 kg/m30.8kg/m3，相对密度一般为0.580.62。2. 着火温度甲烷的着火温度为540弋。3. 燃烧温度甲烷的理论燃烧温度为1970弋。天然气的理论燃烧温度可达到2030弋。4. 热值热值是指 1 标准立方米某种气体完全燃烧放出的热量，属于物质 的特性，符号是q，单位是焦耳每立方米，符号是J/m3。热值有高位 热值和低位
6、热值两种。高位热值是指一标准立方米气体完全燃烧后其烟气被冷却至原始 温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。低位热值是指一标准立方米气体完全燃烧后其烟气被冷却至原始 温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。燃气的高位 热值在数值上大于其低位热值，差值为水蒸气的气化潜热。由于天然 气是混合气体，不同的组分以及组分的不同比例，都会有不同的热值， 表1为几个不同产地的天然气热值。表1不同种类的天然气热值天然气种类热值（MJ/Nm3）高热值低热值四川干气 40.403 36.442大庆石油伴生气 52.833 48.383大港石油伴生气 48.077 43.6435. 爆炸极限可
7、燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范 围称为爆炸极限。在这种混合物中，当可燃气体的含量减少到不能形 成爆炸混合物时的含量，称为可燃气体的爆炸下限，而当可燃气体含 量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。表 2 为常见几种气体的热值表和爆炸极限。其中热值是在 273.15K、101325Pa 条件下测定，其爆炸极限是在 293.15K、 101325Pa条件下测定。表2常见可燃气体的热值和爆炸极限气 体分子式高发热值（MJ/Nm3） 低发热值（MJ/Nm3） 爆炸下限（%） 爆炸上限（%）甲 烷 CH4 39.842 35.902 5.0 15.0乙 烷 C2H6
8、 70.351 64.397 2.9 13.0乙 烯 C2H4 63.438 59.477 2.7 34.0丙 烷 C3H8 101.266 93.240 2.1 9.5丙 烯 C3H6 93.667 87.667 2.0 11.7正丁烯 C4H10 133.886 123.649 1.5 8.5异丁烷 C4H8 133.048 122.853 1.8 8.5正戊烷 C5H12 169.377 156.733 1.4 8.3一氧化碳 CO 12.636 12.636 12.5 74.2氢 H2 12.745 10.786 4.0 75.9硫化氢 H2S 25.348 23.368 4.3 45
9、.5由于天然气的组分不同，爆炸极限存在差异。大庆石油伴生气是4.2%14.2%、大港石油伴生气是4.4%14.2%。通常将甲烷的爆炸 极限视为天然气爆炸极限，因此天然气的爆炸极限约为5%15%。二、压缩天然气压缩天然气（Compressed Natural Gas简称CNG ）通常是指经 净化后压缩到20MPa25MPa的天然气。CNG的用途：压缩天然气在20MPa时体积约为标准状态下同质 量天然气的1/200。由于CNG生产工艺、技术、设备比较简单，运输 装卸方便，而且在环境保护方面有明显优势，因此是值得大力推行的 车用燃料及城镇居民用气。CNG的特点：CNG作为一种理想的车用替代能源，其应
10、用技术比 较成熟。它具有成本低、效益高、污染少及使用安全便捷等特点， CNG 作为城镇居民的替代气源，具有便携的特点，尤其在难觅优质民 用燃料的城镇应用尤为显著。三、液化天然气天然气在常压下，当冷却至约-162弋时，则由气态变成液态，称 为液化天然气（英文Liquefied Natural Gas,简称LNG ）。LNG的主 要成份为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷以及氮等。天然气在液化过程 中进一步得到净化，甲烷纯度更高，几乎不含二氧化碳和硫化物，且 无色、无味、无毒。LNG的密度取决于其组分和温度，通常在430 kg / m3470 kg / m3之间，但是在某些情况下可高达520kg / m3
11、。密度随温度的变 化梯度约为1.35 kg/（m3。C）。LNG的体积约为同量气态天然气 体积的1/600。四、液化石油气液化石油气（Liquefied Petroleum Gas /简称LPG ）是开采和炼 制石油过程中，作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。其主要成分 是丙烷、丙烯、丁烷，习惯上又称C3、C4，即只用烃的碳原子（C） 数表示。这些碳氢化合物在常温、常压下呈气态，当压力升高或温度 降低时，很容易转变为液态。从气态转变为液态，其体积约缩小为气 态时的1/250。1. 密度液化石油气的密度有气体密度和液体密度之分。对于气体密度，由于液化石油气密度随着温度和压力而变化，表 示时必须注明温度和压力条件。气态液化石油气的密度随着温度及相 应饱和蒸气压的升高而增加。在压力不变的情况下，气态物质的密度 随着温度的升高而减小。标况下液化石油气的气态密度约为 1.9 kg/Nm32.5 kg/Nm3。对于液体
