天然气的平均相对分子质量
天然气及其组分的物理化学性质
编号：SY-AQ-09384( 安全管理)单位：_____________________审批：_____________________日期：_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑天然气及其组分的物理化学性质Physical and chemical properties of natural gas and its components天然气及其组分的物理化学性质导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。
在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。
天然气的主要成分为甲烷，此外还含有乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体，氮、CO2、H2S及微量氢、氦、氩等非烃类气体，一般气藏天然气的甲烷含量在90%以上。
油田伴生气中甲烷含量占65%～80%，此外还含有相当数量的乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体。
一、天然气主要组分的物理化学性质天然气主要组分的物理化学性质见表1-3-1。
表1-3-1天然气主要组分在标准状态下的物理化学性质名称分子式相对分子质量摩尔体积Vm/(m3/kmol)气体常数R(J/kg·K) 密度ρ/(kg/m3)临界温度Tc/K临界压力Pc/MPa高热值Hh/(MJ/m3)高热值Hh/(MJ/kg)低热值H1/(MJ/m3)甲烷CH4 16.043 22.362 518.75 0.7174 190.58 4.544 39.842 35.906 乙烷C2H6 30.07 22.187276.64 1.3553 305.42 4.816 70.351 55.367 64.397 丙烷C3H8 44.097 21.936 188.65 2.0102 369.82 4.194101.266 51.908 93.240 正丁烷n-C4H10 58.124 21.504 143.130 2.703 425.18 3.747 133.886 50.376 123.649 异丁烷i-C4H10 58.124 21.598 143.13 2.6912 408.14 3.600 133.048 49.532 122.853 正戊烷C15H12 72.151 20.891115.27 3.4537 46.965 3.325 169.377 49.438 156.733 氢H22.016 22.427 412.67 O.0898 33.25 1.280 12.74549.042 10.786 氧O2 31.999 22.392 259.97 1.4289 154.33 4.971 —141.926 —氮N2 23.01322.403 296.95 1.2507 125.97 3.349 ——氦He 3.016 22.42 281.17 0.1345 3.35 0.118 ——二氧化磺CO2 44.010 22.26 189.04 1.9768 304.25 7.290 ———硫化氢H2S34.07622.18 244.17 1.5392 373.55 8.890 25.364 23.383 空气28.066 22.40 287.24 1.2931 132.4 3.725 —16.488—水蒸气H2O18.01521.629461.760.8330647.0021.830—名称低热值H1/(MJ/kg)爆炸极限(体积分数)/% 动力黏度μ×106/(Pa·s)运动黏度υ×106/(m2/s)沸点/℃定压比热容Cp/(kJ/m3·K)绝热指数K导热系数λ/[W/(m·K)] 偏心因子上限下限甲烷5.015.010.60 14.50 -161.49 1.545 1.309 0.03024 0.0104 乙烷50.05 2.9 13.0 8.77 6.41-88.00 2.244 1.1980.01861 0.0986 丙烷47.515 2.19.57.65 3.81-42.05 2.960 1.161 0.01512 0.1524 正丁烷46.383 1.58.56.97 2.53-0.05 3.710 1.144 0.01349 0.2010 异丁烷45.745 1.88.5-11.72 —1.144 —0.1848 正戊烷45.65 1.4 8.3 6.48 1.85 36.06 —1.121 —0.2539 氢45.381 4.0 75.98.52 93.00 -252.75 1.298 1.407 0.2163 氧120.111 ——19.86 13.60 -182.98 1.315 1.400 0.02500.0213 氮——17.00 13.30 -195.78 1.302 1.402 0.02489 0.04氦————-269.95 —1.640 ——二氧化碳———14.30 7.09-78.200.6201.304 0.01372 0.225硫化氢4.3 45.5 11.90 7.63-60.20 1.557 1.320 0.01314 0.100 空气15.192 ——17.50 13.40-192.501.3061.4010.02489—水蒸气——8.6010.12—1.4911.3350.016170.3480二、天然气中有机硫化合物的主要性质天然气中除含有H2S外，还含有数量不等的硫醇、硫醚以及微量的二硫化碳、硫化羰。
天然气物性
(2-24)
式中 ppc——校正的后拟临界压力，MPa； T pc——校正后的拟临界温度，K；
A——天然气中H2S和CO2摩尔分数之和； B——天然气中H2S的摩尔分数；
——拟临界温度校正系数。
第三节
天然气偏差系数的确定
一、理想气体定律 1.理想气体：是一种假想气体，其分子是不占有容积的质点，且分子之间也没有作 用力。 采气工程中，一般可将低压下的天然气视为理想气体进行状态计算，基本可满足工 程要求。 理想气体状态方程：波义耳定律，盖、吕萨克定律，查理定律，阿佛加特罗定律。 重要结论：（1）在相同状态条件下，1kmol的任何气体，其所占的体积相等； （2）在标准状态下，其数值均为 22.4m3/kmol。 2.实际气体状态方程： （1）质量为1kmol的实际气体状态方程
(2-27)
式中 A1＝0.31506 A5＝-0.61232
A2＝-1.04671 A6＝-0.10489
A3＝-0.57833 A7＝0.68157
A4＝0.53531 A8＝0.68447
pr ——为无因次对比密度
pr
0.27 p pr ZTpr
(2-28)
欲计算Z系数，可采用牛顿迭代法。在已知ppr和Tpr的情况下，需经过一个迭代过程 求解，其计算公式如下：
笔趣阁
天然气的物理化学性质
1
2 3 4 5 6 7 8
天然气组成及分类
天然气视分子量、密度、相对密度和比容
天然气偏差系数的确定 天然气等温压缩系数 天然气的体积系数和膨胀系数 天然气的粘度 天然气含水量和溶解度 天然气的热力学性质
第一节 天然气组成及分类
广义：自然界中天然生成，在一定压力和温度下储藏于地下的气体化合物或气体元 素的混合物。 石油工业：从油气田开采出来的可燃性气体。 采气工程定义：天然气是以石蜡族低分子饱和烃为主的烃类气体和少量非烃气体
天然气的平均相对分子质量
1、天然气的平均相对分子质量：在标准状态下1摩尔体积天然气的质量Mg=∑yiMi2、天然气的密度：单位体积天然气的质量ρ=M/V=PMg/RT3、天然气的相对密度：相同温度下天然气的密度与空气的密度之比γg=ρg/ρa=Mg/28.974、天然气的比容：单位质量天然气所占的体积称为天然气的比容，密度的倒数既是5、气田的驱动方式：A::气区的特征：在开发过程中，边水或底水实际上不进入气藏或根本不存在。
特点：在开发过程中气藏的含气孔隙体积保持不变。
B：水驱的特征：边水或底水在开在开发过程中将进入气藏。
特点：气藏含气孔隙体积随着开发时间的推移而减少。
影响：由于水气进入气藏，一部井发注水淹，不得不钻采新井代替。
降低地层天然气的采收率。
给井和矿场集输系统生产时带来麻烦6、天然气向井流动的特点：①由于气体在地层的近井地区渗流速度高，破坏了线性渗流②气体流向生产井的另一个特点是流线的弯曲③由凝析油气混合物渗流所决定④在地层近井地区压力损失大7、气田和凝析气田开发的典型阶段：①工业性生产试验阶段②工业性开发阶段③不增压开采阶段和增压开采阶段8、天然气采收率的提高方式：①在水驱和气驱条件下天然气的开发调节②在水驱条件下对发生在地层中的各种过程的有效措施③气体向井底流动的强化方法④加强储层研究尽可能的认清储层特性⑤重视研究对天然气田开发过程中起积极作用的新方法并对新方法提出在工业试验和工业性生产规模中的检验依据⑥超高压气藏注水⑦凝析气田注水和注气⑧以调节气藏水淹为目的的出水井开采9、气田开发方案的基本组成基本内容：①区域地质及油气田的概况②构造③储层④储集空间⑤流体性质⑥渗流物理特征⑦地层压力和地层温度⑧气藏类型⑨气藏压力系统⑩试井分析⑾试采分析⑿容积法计算储量⒀气藏工程研究和设计⒁钻井工程研究和设计⒂采气工程研究和设计⒃气田地面建设工程研究和设计⒄动态注核实储量⒅气藏数值模拟和对比方案技术指标计算⒆HSE⒇经济评价（21）推荐方案的实施要求和工作安排10、气井产能试井工艺：A试井设计：①地面流程②仪表③放喷④安排测试气量的顺序⑤确定压力稳定数据。
中国石油大学（华东）油田开发地质学考试复习知识总结
中国⽯油⼤学（华东）油⽥开发地质学考试复习知识总结油⽥开发地质学复习重点总结（⽯⼯学院40学时）第⼀章：油⽓⽥地下流体的基本特征1、名词术语（1）⽯油：是储存于地下深处岩⽯孔隙和裂缝中的、天然⽣成的、以液态烃为主的可燃性有机矿产。
（2）油⽥⽔：油、⽓⽥区域内与油⽓藏有密切联系的地下⽔，⼀般指直接与油层连通的地下⽔。
（3）天然⽓：地质条件下⽣成、运移并聚集在地下岩层中、以烃类为主的⽓体。
（4）⽯油的荧光性：⽯油及其衍⽣物（⽆论其本⾝还是溶于有机溶剂中）在紫外线的照射下，产⽣荧光的特性。
（5）⽯油的旋光性：当偏振光通过⽯油时，使偏光⾯发⽣⼀定⾓度旋转的特性。
2、原油的主要元素和化合物、组分组成（1）主要元素：碳、氢、硫、氮、氧碳、氢占绝对优势，主要以烃类形式存在，是组成⽯油的主体；氧、氮、硫主要以化合物形式存在。
（2）化合物：烃类化合物（碳、氢）、⾮烃类化合物（碳、氢、硫、氮、氧）①烃类化合物（按结构分类）：烷烃（正构烷烃、异构烷烃）、环烷烃、芳⾹烃②⾮烃类化合物：含硫化合物（元素硫、硫化氢、⼆硫化物、硫醇、硫醚等）、含氮化合物（吡啶、吡咯、喹啉、钒卟啉、镍卟啉等）、含氧化合物（环烷酸、脂肪酸、酚、醛、酮等）。
（3）组分组成：根据⽯油不同化合物对有机溶剂和吸附剂具有选择性溶解和吸附性能划分。
①油质：⽯油的主要组分，淡⾊粘性液体，由烃类化合物组成；溶解性强、可溶解的有机溶剂很多，不被硅胶吸附（评价⽯油质量的标志）；②胶质：胶质—粘性玻璃状半固体或固体，淡黄、褐红到⿊⾊，由芳烃和⾮烃化合物组成。
溶于⽯油醚，能被硅胶吸附；③沥青质：沥青质—脆性固体，暗褐⾊到深⿊⾊，由稠环芳烃和⾼分⼦⾮烃化合物组成。
不溶于⽯油醚，能被硅胶吸附。
注意：（1）异构烷烃中类异戊⼆烯型烷烃可能来⾃叶绿素的侧链，卟啉同系物也存在于动物⾎红素和植物叶绿素中，均可作为⽯油有机成因的标志；（2）油质主要指烷烃、环烷烃和芳⾹烃等烃类物质，胶质和沥青质指含有氮、硫、氧的⾮烃物质及不饱和的芳⾹烃。
输气管道设计与管理习题答案
《输气管道设计与管理》综合复习资料一、填空题1、天然气是易燃、易爆物质，在常压下空气中含有5%-15%体积浓度的天然气时，遇明火即可燃烧或爆炸。
172、输气系统从生产到使用各环节紧密相连，天然气从生产到使用大约有五个环节，采气、净气、输气、储气、供配气。
这五个环节有三套管网相连，即：矿场___ 集气管网、干线输气管网和城市配气网。
这三套管网形成一个统一、连续、密闭的输气系统。
73、管输天然气最主要的三项质量指标为：高发热值、硫化氢含量、水含量和总硫含量。
784、沿线地形激烈起伏对输气管输量有影响，当线路纵断面图与通过管路起点水平线所围面积为正时，其输量减小：面积为负时，输量增大。
这是由于气体密度沿管长变化所致。
1195、输气管内能否形成水合物主要取决于：(1)天然气是否有足够的含水量；(2)输气管中的压力、温度曲线是否落入水合物的形成区内。
密度大的天然气易形成水合物。
164&输气管内产生水合物堵塞事故时，采用降压方法最简便,可迅速使水合物分解，管路畅通。
1757、“输气管道工程设计规范(GB50251-2003) ”中规定：进入输气管道的气体必须清除机械杂质，水露业比输送条件下最低环境温度低5C；烃露点应低于最低环境温度，气体中的硫化氢含量不应对于20mg/m。
8、首站入口压力一定的多压气站输气干线，若某站停运，则停运站号愈小，输量下降愈多。
与正常运行相比，停运站上上升，停运站下游各站压力均下降，愈靠近停运站，压力变化幅度越小。
289-2939、为防止未经深度加工天然气输送管道中出现水化物，工业上常用甲醇和甘醇作为防冻剂。
852 2 10、当Q、D、P1max、P2min 一定时，输气管末段的最大长度为：L m a X=卩皿一，CQ此时管末段的储气能力为___________ 。
储气能力最大的末段长度为L max的___________ ■咅。
32811、在高压下，气体动力粘度随温度升高而降低，随气体密度的减小而J降12、对下图所示的两条简单管路，如果起点压力相同，在任一长度x处，线路1的各点流速小于线路2的流速，线路1的终点压力大于线路2的终点压力。
天然气物理化学性质
海底天然气物理化学性质第一节海底天然气组成表示法一、海底天然气组成海底天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合气体。
以低分子饱和烃类气体为主，并含有少量非烃类气体。
在烃类气体中，甲烷（CH4）占绝大部分，乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）和戊烷（C5H12）含量不多，庚烷以上（C5+）烷烃含量极少。
另外，所含的少量非烃类气体一般有氮气（N2）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）、硫化氢（H2S）和水汽（H2O）以及微量的惰性气体。
由于海底天然气是多种气态组分不同比例的混合物，所以也像石油那样，其物理性质变化很大，它的主要物理性质见下表。
海底天然气中主要成分的物理化学性质二、海底天然气容积分数和摩尔分数定义混合物中各组分的容积为V i ，总容积V ；摩尔分数y i ：i 组分的摩尔数n i 与混合物总摩尔数n 的比值。
∑=='i i i i V VV V y ； 1='∑i y ；∑==ii i i n n n n y ； 1=∑i y 由分压定律，存在P i V= n i R M T ；P i V=n R M T 由分容定律，存在PV i = n i R M T ；PV=n R M Tppn n y i i i ==； i i i i y n n V V y ==='结论：对于理想气体混合物，任意组分的摩尔分数可以用该组分的分压与混合物总压的比值表示，且摩尔分数与容积分数相等。
三、海底天然气分子量标准状态下，1kmol 天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。
∑=i i M y M 四、海底天然气密度（1）平均密度混合气体密度指单位体积混合气体的质量。
按下面公式计算： 0℃标准状态 ∑=i i M y 414.221ρ； 20℃标准状态 ∑=i i M y 055.241ρ 任意温度与压力下 i i i i V y M y ∑∑=/ρ （2）相对密度在标准状态下，气体的密度与干空气的密度之比称为相对密度。
天然气物性参数及管线压降与温降的计算
整个计算过程的公式包括三部分：一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 二．天然气水合物的形成预测模型 三．注醇量计算方法一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 天然气分子量标准状态下，1kmol 天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。
∑=ii M y M(1) 式中 M —气体的平均分子量，kg/kmol ；y i —气体第i 组分的摩尔分数；M i —气体第i 组分的分子量，kg/kmol 。
天然气密度混合气体密度指单位体积混合气体的质量。
按下面公式计算： 0℃标准状态∑=i i M y 14.4221ρ (2) 20℃标准状态∑=i i M y 055241.ρ (3) 任意温度与压力下∑∑=ii ii V y M y ρ(4)式中 ρ—混合气体的密度，kg/m 3；ρi —任意温度、压力下i 组分的密度，kg/m 3； y i —i 组分的摩尔分数；M i —i 组分的分子量，kg/kmol ； V i —i 组分摩尔容积，m 3 /kmol 。
天然气密度计算公式gpMW ZRTρ= (5)天然气相对密度天然气相对密度Δ的定义为：在相同温度，压力下，天然气的密度与空气密度之比。
aρρ∆=(6) 式中 Δ—气体相对密度；ρ—气体密度，kg/m 3； ρa —空气密度，kg/m 3，在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3；在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3。
因为空气的分子量为28.96，固有28.96M∆=(7) 假设，混合气和空气的性质都可用理想气体状态方程描述，则可用下列关系式表示天然气的相对密度28.96gg ga a pMW MW MW RT pMW MW RT∆===(8) 式中 MW a —空气视相对分子质量；MW g —天然气视相对分子质量。
天然气的虚拟临界参数任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。
天然气 分子量
天然气1. 简介天然气是一种重要的能源资源，由多种气体组成，主要成分为甲烷(CH4)。
它是一种清洁、高效的燃料，被广泛应用于发电、供暖、工业生产和交通等领域。
2. 分子量的定义和计算分子量是指化学物质的相对分子质量，用来表示分子中原子的质量总和。
对于天然气而言，其分子量主要由甲烷的分子量决定。
甲烷的分子式为CH4，它由一个碳原子和四个氢原子组成。
根据元素周期表中各元素的相对原子质量，可以得知碳的相对原子质量为12.01，氢的相对原子质量为1.008。
因此，甲烷的相对分子质量可以通过计算得到：相对分子质量= 12.01 + (1.008 × 4) = 16.04因此，天然气的分子量约为16.04。
3. 天然气的组成天然气除了主要成分甲烷外，还含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等烷烃以及一些非烷烃。
这些组分的含量因气田的地质条件和开采地点的不同而有所差异。
天然气中的烷烃主要包括以下几种：3.1 乙烷乙烷的分子式为C2H6，其相对分子质量为30.07。
乙烷是天然气中含量第二高的成分，它具有较高的燃烧热值，常用于家庭供暖和工业生产中。
3.2 丙烷丙烷的分子式为C3H8，其相对分子质量为44.1。
丙烷在天然气中的含量较低，但其燃烧热值较高，常用于发电和工业炉窑等领域。
3.3 丁烷丁烷的分子式为C4H10，其相对分子质量为58.12。
丁烷在天然气中的含量相对较低，但它是一种重要的燃料，常用于工业生产和燃气汽车。
除了烷烃之外，天然气中还含有一些非烷烃，如乙烯、丙烯等。
这些非烷烃对天然气的性质和用途也有一定影响。
4. 天然气的应用天然气具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：4.1 发电天然气发电是一种清洁、高效的发电方式。
通过燃烧天然气产生的热能可以驱动发电机组发电，同时排放的废气中含有较少的污染物，对环境影响较小。
4.2 供暖天然气作为一种清洁、高效的燃料，广泛用于家庭和商业建筑的供暖系统。
天然气供暖具有温度调节范围广、供暖效果好等优点，受到了广大用户的青睐。
GBT13610-2003天然气的组成分析气相色谱法(精)
ＧＢ／Ｔ１３６１０－２００３附录计算示Ｄ例（资料性附录）表Ｄ．１天然气组成分析计算示例组分标准气（摩尔分数）Ｙ／％标准气响应值气样响应值２０．９２０．０１．０６１．０３１７．１１０３．３３２．０１０６．７５６．０５８．０９５．４７２．３２１９．０气样（摩尔分数＞Ｙ／气样归一化结果％，／％０．０１７０．０１２０．００４０．３５２９１．２４３５．７２９０．１８４１．５５９０．３０３０．３４１０．１０７０．０７８０．１８９１００．１１８０．０２０．０１０．０００．３５９１．１４５．７２０．１８１．５６０．３００．３４０．１１０．０８０．１９１００．００氮氢氧氮甲烷乙烷二氧化碳丙烷异丁烷正丁烷异戊烷正戊烷０．１１０．１１０．１３０．６７９２．０２３．９１０．５７０．９５０．４６０．４３０．４５０．４３１３５．５１７８．８２８．９１１６．０３１９．８７０．５９９．０６５．０８５．０７３．０４０２．７３９８．１己烷及更重组分总和注１：标准气和气样的响应已换到同一衰减．注２：己烷及更重组分的平均相对分子质量使用９２，ＧＢ／Ｔ１３６１０一２００３附录Ｅ（资料性附录）常见误差和预防措施Ｅ．１己烷和更重组分含量变化在天然气中，己烷和更重组分在处理和进样时易变化，从而使分析值出现严重偏差，偏高或偏低。
在许多情况下，进样系统的吹扫过程中，由于重组分在定量管中聚集，从而发生浓缩。
如果在进样系统发生油膜积累或气样中重组分含量越高，这类问题也就越严重。
当气样中己烷和更重组分含量大于戊烷含量时，不能把具有表面效应的小直径管用在进样系统。
应准备一个含有己烷和更重组分的气样，定期在仪器上检查己烷和更重组分的重复性。
当发现这些重组分的峰增大时，可采用以下措施使这类污染降到最小。
如：用惰性气体吹扫、加热、使用真空系统或用丙酮清洗定量管。
Ｅ．２酸气含量的变化气样中二氧化碳和硫化氢的含量在取样和处理的过程中易变化。
由于水选择吸收酸气，所以需使用干燥的样品瓶、接头和导管。
输气管道设计与管理习题答案
《输气管道设计与管理》综合复习资料一、填空题1、天然气是易燃、易爆物质，在常压下空气中含有5%-15% 体积浓度的天然气时，遇明火即可燃烧或爆炸。
172、输气系统从生产到使用各环节紧密相连，天然气从生产到使用大约有五个环节，采气、净气、输气、储气、供配气。
这五个环节有三套管网相连，即：矿场集气管网、干线输气管网和城市配气网。
这三套管网形成一个统一、连续、密闭的输气系统。
73、管输天然气最主要的三项质量指标为：高发热值、硫化氢含量、水含量和总硫含量。
784、沿线地形激烈起伏对输气管输量有影响，当线路纵断面图与通过管路起点水平线所围面积为正时，其输量减小；面积为负时，输量增大。
这是由于气体密度沿管长变化所致。
1195、输气管内能否形成水合物主要取决于：(1) 天然气是否有足够的含水量；(2) 输气管中的压力、温度曲线是否落入水合物的形成区内。
密度大的天然气易形成水合物。
1646、输气管内产生水合物堵塞事故时，采用降压方法最简便，可迅速使水合物分解，管路畅通。
1757、“输气管道工程设计规范(GB50251-2003)”中规定：进入输气管道的气体必须清除机械杂质，水露点应比输送条件下最低环境温度低5℃；烃露点应低于最低环境温度，气体中的硫化氢含量不应对于20mg/m3。
8、首站入口压力一定的多压气站输气干线，若某站停运，则停运站号愈小，输量下降愈多。
与正常运行相比，停运站上游各站压力均上升，停运站下游各站压力均下降，愈靠近停运站，压力变化幅度越小。
289-2939、为防止未经深度加工天然气输送管道中出现水化物，工业上常用甲醇和甘醇作为防冻剂。
8510、当Q、D、P1max、P2min一定时，输气管末段的最大长度为：22 min 22max1max CQ PP L -=，此时管末段的储气能力为________。
储气能力最大的末段长度为L max的___________倍。
32811、在高压下，气体动力粘度随温度升高而降低，随气体密度的减小而降低。
天然气的密度和相对密度
编号：SM-ZD-37090 天然气的密度和相对密度Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives编制：____________________审核：____________________时间：____________________本文档下载后可任意修改天然气的密度和相对密度简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。
文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。
1. 天然气的密度天然气的密度定义为单位体积天然气的质量，用符号ρ表示。
式中m——天然气的质量，kg；V——天然气的体积，m³。
因为在101.325kPa、0℃下，1kmol任何气体的体积都等于22.4m³，所以任何气体在此标准状态下的密度为：气体的密度与压力、温度有关，在低温、高压下同时与气体的压缩因子有关。
气体在某压力、温度下的密度为：式中ρ——气体在任意压力、温度下的密度，kg/m³；p——天然气的压力，kPa(绝)；M——天然气的相对分子质量；Z——天然气压缩系数；T——天然气绝对温度，K。
2. 相对密度天然气相对密度是在相同压力和温度下天然气的密度与空气密度之比，即ρ天/ρ空，这是一个无量纲的量。
天然气的相对密度用符号S表示，则式中ρ天，M天——分别为天然气的密度和相对分子质量；ρ空，M空——分别为空气的密度和相对分子质量。
空气的密度：ρ空=1.293kg/m³(O℃、101.325kPa)ρ空=1.205kg/m³(20℃、101.325kPa)由式(1-13)可求得天然气的相对密度也常用在已知天然气的相对密度时，求天然气的分子量或密度等。
天然气 分子量
天然气分子量（原创版）目录1.天然气的概述2.天然气的分子量3.天然气的应用4.我国天然气资源的特点正文【天然气的概述】天然气，顾名思义，是指自然界中存在的气体燃料。
它是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，其余还包括乙烷、丙烷、丁烷等。
天然气具有高热值、清洁环保等优点，是一种理想的能源。
【天然气的分子量】天然气的分子量是由其主要成分甲烷的分子量决定的。
甲烷的分子式为 CH4，相对分子质量为 16.04。
因此，天然气的分子量大约为 16.04。
需要注意的是，由于天然气中还包含其他烷烃成分，其平均分子量会略高于甲烷的分子量。
【天然气的应用】天然气作为一种重要的能源资源，在多个领域具有广泛的应用。
以下仅列举几个方面：1.作为燃料：天然气可用于居民生活、工业生产、发电等领域，满足人们日常生活和生产活动的能源需求。
2.作为化工原料：天然气中的烷烃成分可作为化工原料，生产各种化学品，如甲醇、乙醇等。
3.作为能源储备：天然气作为一种清洁高效的能源，被认为是石油、煤炭等传统化石能源的重要替代品，对于保障国家能源安全具有重要意义。
【我国天然气资源的特点】我国天然气资源丰富，具有以下几个特点：1.资源量较大：我国天然气资源量较大，但目前开发程度相对较低，具有较大的发展潜力。
2.分布不均衡：我国天然气资源分布不均衡，主要集中在西部、北部地区，东南部地区资源相对较少。
3.类型多样：我国天然气资源包括陆上气、海上气、煤层气、页岩气等多种类型，为多元化开发提供了可能。
综上所述，天然气作为一种清洁高效的能源资源，在我国具有广泛的应用前景。
天然气的平均相对分子质量
一．天然气的平均相对分子质量M=∑y i M i二．天然气凝液的平均相对分子质量M=∑x i M iM=100/∑w i/M i例题：已知液化石油气（ＬＰＧ）液相各组分的质量分数为：乙烷５％，丙烷６５％，异丁烷１０％，正丁烷２０％，求液化石油气液体的平均相对分子质量。
M=100/∑w i/M i＝100/(5/30.7+65/44.1+10/58.1+20/58.1)=46.5三．密度ρ=∑y iρi四．相对密度S=ρ/1.293S=Ｍ／28.964天然气凝液的相对密度，是指凝液的密度与4时水的密度之比。
d=ρ/ρw五．天然气的粘度动力粘度μ=100/Σ（w i/μi）例：各组分的体积分数：甲烷94.5%,乙烷0.5%，丙烷1.5%，氮气2%，二氧化碳1.5%，求天然气在常压下、0℃时的动力粘度和运动粘度。
解：首先将各组分的体积分数换算为质量分数：Wc1=r i M i/∑r i M i*100%=94.5*16.04/1719.01*100%=88.18%同理，wc2=0.875%,wc3=3.85%,wN2=3.26%,Wco2=3.84%由各组分的动力粘度，计算天然气的动力粘度：μ=100/Σ（w i/μi）=10.35×10-6（Pa.s）天然气的运动粘度按下式计算：ⅴ=μ/ρ=13.44×10-6(m2/s) 五．临界参数可使气体压缩成液体的这个极限温度，称为该气体的临界温度。
气体的临界温度越高，越易液化。
（天然气中主要成分CH4的临界温度很低，较难液化；液化石油气ＬＰＧ的主要成分丙烷、丁烷临界温度较高，较易液化）天然气的P-V-T计算A．理想气体状态方程PV=nRT摩尔理想气体常数是在压力为101.325kPa和温度为273.15K 的标准状态下，占有的体积为22.414×10-3m3时，其气体常数为8.314J/(mol/k).B.真实气体状态方程PV=ZnRT Z=f(Pr，Tr)气体的压缩系数在一定压力下，天然气经冷却到气相中析出第一滴微小的液体烃时的温度，称为烃露点。
天然气基本知识
天然⽓基本知识第⼀节天然⽓的组成⼀、天然⽓的类别及⽤途1．天然⽓的类别按照油⽓藏的特点，天然⽓可分为三类，即⽓⽥⽓、凝析⽓⽥⽓和油⽥伴⽣⽓。
l）⽓⽥⽓。
是指在开采过程中没有或只有较少天然汽油凝析出来的天然⽓，这种天然⽓在⽓藏中，烃类以单相存在，其甲烷的含量约为 80％～ 90％，⽽戊烷以上的烃类组分含量很少。
⽓⽥⽓在开采过程中⼀般没有凝析油同时采出。
2）凝析⽓⽥⽓。
是指在开采过程中有较多天然汽油凝析出来的天然⽓，这种天然⽓中戊烷以上的组分含量较多，但是在开采中没有较重组分的原油同时采出，只有凝析油同时采出。
3）油⽥伴⽣⽓。
是指在开采过程中与液体⽯油⼀起开采出来的天然⽓，这种天然⽓是油藏中烃类以液相或⽓液两相共存，采油时与⽯油同时被采出，天然⽓中的重烃组分较多。
按照天然⽓中烃类组分的含量多少，天然⽓可分为⼲⽓和湿⽓。
l）⼲⽓。
是指戊烷以上烃类可凝结组分的含量低于 100g／m的天然⽓。
⼲⽓中的甲烷含量⼀般在80％以上，⼄烷、丙烷、丁烷的含量不多，戊烷以上烃类组分很少。
⼤部分⽓⽥⽓都是⼲⽓。
2）湿⽓。
是指戊烷以上烃类可凝结组分的含量⾼于100g／m3的天然⽓。
湿⽓中的甲烷含量⼀般在 80％以下，戊烷以上的组分含量较⾼，开采中可同时回收天然汽油（即凝析油）。
⼀般情况下，油⽥⽓和部分凝析⽓⽥全可能是湿⽓。
按照天然⽓中的含硫量差别，天然⽓可分为洁⽓和酸性天然⽓。
1）洁⽓。
通常是指不含硫或含硫量低于20mg／m3的天然⽓，洁⽓不需要脱硫净化处理，即可以进⾏管道输送和⼀般⽤户使⽤。
2）酸性天然⽓。
通常是指含硫量⾼于 20mg／m3的天然⽓。
酸性天然⽓中含硫化氢以及其它硫化物组分，⼀般具有腐蚀性和毒性，影响⽤户使⽤。
酸性天然⽓必须过脱硫净化处理后，才能进⼊输⽓管线；在供⽤户使⽤前⼀般应予脱硫。
2.天然⽓的⽤途随着天然⽓资源的不断发现和开采，天然⽓⼯业在改⾰开放的新形势下蓬勃发展，天然⽓的利⽤范围逐步扩⼤，它在社会主义四个现代化建设中显⽰出更重要的作⽤。
油气性质
例子 目标本模块旨在天然气热值的计算。
它可以被应用到判断天然气不可燃组分含量的高低，富气和湿气的热值较贫气和干气的热值高些。
到天然气的基本物性参数数据库链接提供了一个方便快捷的输入方式，天然气的热值。
该数据库可以由用户进行编辑和更新将不显示编程工作。
单位体积或单位质量天然气完全燃烧所产生的热量称为天然气的燃烧热值，简称热值，也称燃烧值，单位是kg/m 3或kJ/kg 。
天然气的热值有很多方法表示。
通常热值以总热值、净热值、干基热值、湿基热值、理想热值、真实热值等术语表示。
在燃烧过程中，如果燃烧所用天然气在标准状态下不含水蒸气，则此热值称为干基热值；如果天然气完全被水饱和，则此热值称为湿基热值。
干基热值与湿基热值的关系由下式给出：stdO vap stdstd drywet 2222)()-(RT P M H P P P HV HV o H O H H O H ⋅∆+=OH O H HV HV 22.3y 50-y -1dry w et ）（=式中 HV wet ———湿基总热值，kJ/m 3； HV dry ————干基总热值，kJ/m 3；P std ——————标准压力， P std =101.325kpa ； P H2O —————天然气中水蒸气的压力，kPa ； ∆H vap ⋅H2o —水蒸气的汽化潜热，kJ/kg ； M H2O ——————水的相对分子质量;T std----——————标准温度，T std =288.15K;R ——————------气体常数，R=8.3145KJ/(Kmol ⋅k); Y H2O ———------天然气中水的摩尔分数。
在标准状况下，如果天然气的行为是理想天然气行为，则压缩因子为1；真实气体的压缩因子小于1；理想气体热值、真实气体热值的关系是：s t di d ea lrea lZ HV HV =式中 HV real ----------真实气体热值，kJ/m 3； HV ideal ---------理想气体热值，kJ/m 3；Z std -----------101.325kPa 、15o c 下天然气的压缩因子。
天然气的平均相对分子质量
一．天然气的平均相对分子质量M=∑y i M i二．天然气凝液的平均相对分子质量M=∑x i M iM=100/∑w i/M i例题：已知液化石油气（ＬＰＧ）液相各组分的质量分数为：乙烷５％，丙烷６５％，异丁烷１０％，正丁烷２０％，求液化石油气液体的平均相对分子质量。
M=100/∑w i/M i＝100/(5/30.7+65/44.1+10/58.1+20/58.1)=46.5三．密度ρ=∑y iρi四．相对密度S=ρ/1.293S=Ｍ／28.964天然气凝液的相对密度，是指凝液的密度与4时水的密度之比。
d=ρ/ρw五．天然气的粘度动力粘度μ=100/Σ（w i/μi）例：各组分的体积分数：甲烷94.5%,乙烷0.5%，丙烷1.5%，氮气2%，二氧化碳1.5%，求天然气在常压下、0℃时的动力粘度和运动粘度。
解：首先将各组分的体积分数换算为质量分数：Wc1=r i M i/∑r i M i*100%=94.5*16.04/1719.01*100%=88.18%同理，wc2=0.875%,wc3=3.85%,wN2=3.26%,Wco2=3.84%由各组分的动力粘度，计算天然气的动力粘度：μ=100/Σ（w i/μi）=10.35×10-6（Pa.s）天然气的运动粘度按下式计算：ⅴ=μ/ρ=13.44×10-6(m2/s) 五．临界参数可使气体压缩成液体的这个极限温度，称为该气体的临界温度。
气体的临界温度越高，越易液化。
（天然气中主要成分CH4的临界温度很低，较难液化；液化石油气ＬＰＧ的主要成分丙烷、丁烷临界温度较高，较易液化）天然气的P-V-T计算A．理想气体状态方程PV=nRT摩尔理想气体常数是在压力为101.325kPa和温度为273.15K 的标准状态下，占有的体积为22.414×10-3m3时，其气体常数为8.314J/(mol/k).B.真实气体状态方程PV=ZnRT Z=f(Pr，Tr)气体的压缩系数在一定压力下，天然气经冷却到气相中析出第一滴微小的液体烃时的温度，称为烃露点。
天然气的密度和相对密度
天然气的密度和相对密度Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.编订：__________________审核：__________________单位：__________________Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-7521-43 天然气的密度和相对密度使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
下载后就可自由编辑。
1. 天然气的密度天然气的密度定义为单位体积天然气的质量，用符号ρ表示。
式中m——天然气的质量，kg；V——天然气的体积，m³。
因为在101.325kPa、0℃下，1kmol任何气体的体积都等于22.4m³，所以任何气体在此标准状态下的密度为：气体的密度与压力、温度有关，在低温、高压下同时与气体的压缩因子有关。
气体在某压力、温度下的密度为：式中ρ——气体在任意压力、温度下的密度，kg/m ³；p——天然气的压力，kPa(绝)；M——天然气的相对分子质量；Z——天然气压缩系数；T——天然气绝对温度，K。
2. 相对密度天然气相对密度是在相同压力和温度下天然气的密度与空气密度之比，即ρ天/ρ空，这是一个无量纲的量。
天然气的相对密度用符号S表示，则式中ρ天，M天——分别为天然气的密度和相对分子质量；ρ空，M空——分别为空气的密度和相对分子质量。
空气的密度：ρ空=1.293kg/m³(O℃、101.325kPa)ρ空=1.205kg/m³(20℃、101.325kPa)由式(1-13)可求得天然气的相对密度也常用在已知天然气的相对密度时，求天然气的分子量或密度等。
天然气物性参数
2.1 天然气临界参数计算2.1.1 天然气平均分子量天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key 规则计算: g i i M y M =∑ （2.1） 式中 M g —天然气的平均分子量kg/mol ；M i 、y i —天然气中i 组分的分子量和摩尔分数。
2.1.2 天然气的相对密度首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示：28.9729g gggg a i r a i rM MMr Mρρ===≈（2.2） 式中 r g —天然气的相对密度；g ρair ρ—同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m 3；g M air M —天然气、空气的平均分子量kg/mol 。
2.1.3 拟临界压力P PC 和拟临界温度T PC① 组分分析方法p c i c ip y p =∑ p c i ci T yT =∑（2.3） g i i M y M =∑式中 ci p —— 天然气组分i 的临界压力(绝),MPa ；ci T —— 天然气组分i 的临界温度,(273+t)°K 。
② 相关经验公式方法在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在1941年发表的相关经验公式对于干气2pc 2pc 4.6660.1030.2593.31817g g g gp T γγγγ=+-=+- （2.4）对于湿气2pc 2pc 4.8680.35639.7103.9183.339.7g g g gp T γγγγ=+-=+- （2.5）也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气pc pc pc pc 4.88150.386192.2222176.66670.74.77800.248292.2222176.66670.7g g g g gg p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.6）对于湿气pc pc pc pc 5.10210.6895132.2222176.66670.74.77800.2482106.1111152.22220.7g g g g gg p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.7）注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 2 、H 2S 等可以用Wichert和Aziz 修正。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
天然气的平均相对分子质量
M =刀y i M
二．天然气凝液的平均相对分子质量
M =刀X i M
M=100/ 刀w/M i
例题：已知液化石油气（LPG）液相各组分的质量分数为：乙烷5%,丙烷6 5%，异丁烷10%,正丁烷2 0%，求液化石油气液体的平均相对分子质量。
M=100/ 刀w/M i =
100/（5/30.7+65/44.1+10/58.1+20/58.1）=46.5
三．密度
p =E y i p i
四．相对密度
S=p /1.293
S=M/ 28.964
天然气凝液的相对密度,是指凝液的密度与4 时水的密度之比。
d= p / p w
五．天然气的粘度
动力粘度卩=100/艺（w/卩i ）
例：各组分的体积分数：甲烷94.5%,乙烷0.5%,丙烷1.5%, 氮气2% 二氧化碳1.5%,求天然气在常压下、0 C时的动力粘度和运动粘度。
解：首先将各组分的体积分数换算为质量分数：
Wc1=rM/刀r i M*100%=94.5*16.04/1719.01*100%=88.18% 同理，wc2=0.875%,wc3=3.85%,wN2=3.26%,Wco2=3.84% 由各组分的动力粘度，计算天然气的动力粘度：
a =100/ 艺(w/卩i ) =10.35 x 10 ( Pa.s )
天然气的运动粘度按下式计算：v =卩/ p =13.44 x 10-6(m2/s) 五．临界参数
可使气体压缩成液体的这个极限温度，称为该气体的临界温度。
气体的临界温度越高，越易液化。
(天然气中主要成分CH的临界温度很低，较难液化；液化石油气LPG的主要成分丙烷、丁烷临界温度较高，较易液化)
天然气的P-V-T 计算
A．理想气体状态方程
PV=nRT
摩尔理想气体常数是在压力为101.325kPa 和温度为273.15K 的标准状态下，占有的体积为22.414 x 10-3m时，其气体常
数为8.314J/(mol/k).
B. 真实气体状态方程
PV=ZnRT Z=f(Pr ，Tr) 气体的压缩系数在一定压力下，天然气经冷却到气相中析出第一滴微小的液
体烃时的温度，称为烃露点。
已知各组分的气相摩尔分数，用试算方法求出给定压力下的
烃露点温度。
计算步骤如下：
1.先假定该压力下，天然气的烃露点温度；
2.根据给定压力和假设的温度按K=m计算相平衡常数K
p
或查图。
3.计算出平衡状态下各组分的液相摩尔分数，X i=y i/K i；
4.当刀X i工1时，重新假定露点温度，直至刀X i=1为止。
天
然气的烃露点温度也可以用仪器直接测量。
天然气的相特性天然气主要由低分子烃类组成的多组分体系，其相特性常用相图表示。
由于天然气中的水蒸气冷凝后会在体系中出现第二液相—富水相，天然气中
CO2在低温下还会形成固体，故除需了解烃类体系的相特性外，还
某些烃类的相平衡常数计算图
B
基线
需了解烃-水体系及烃——CO2 的体系的相特性。
天然气脱硫
天然气中主要存在的硫化物是H2S,还有一些有机硫化合物
如硫醇、硫醚、COS及CS2，脱出天然气中的硫化物及CO2主要方法有：以醇胺法（胺法）为主的化学溶剂法，以砜胺法（烷醇胺和环丁砜）亦称为萨菲诺法（Sulfinol ）为代表的化学-物理溶剂法、物理溶剂法、直接转化法（亦称氧化-还原法）、吸附法和非再生性的方法。
MEA 一乙醇胺及DEA 二乙醇胺MDEA 甲基二乙醇胺精脱硫当管输天然气用做化工原料如生产氨或甲醇时，工艺过程所使用的催化剂要求将天然气中的硫含量降至1ppm 甚至O.lppm,因此需安排天然气精脱硫装置。
方法：以氧化锌脱硫剂为代表的中温脱除法；以钴钼催
化剂使难脱除的有机硫加氢转化为H?S而后予以脱除。
克劳斯工艺的主反应为：
2H2S+O2=1/4S8+2H2O △H=-408kJ/mol
2H2S+3O2=2SO2+2H2O △ H=-1 038kJ /mol
2H2S+SO2=3/8S8+2H2O △ H=-93kJ /mol 克劳斯法的主要工艺原理流程图见（P187）
★ 液化天然气的生产、储存及运输城市天然气输配系统供气的对象有：居民生活用气、公共建筑用气、工业生产用气。
（年用气量的计算见P312）为解决天然气运输困难，采用液化天然气（LNG ）的方式来运输。
原料天然气经预处理，脱除C5+、H2S、CO2 及水等组分和杂
质后，经深冷到-162 C（在常压条件下）液化制成LNG其
体积仅为气态天然气的1/625 ，适合用船运输。
LNG生产工艺（基荷型、终端型、调峰型、卫星型）
LNG生产对原料气的要求基荷型（来自油气田矿场）在天然气液化之前，必须将硫化氢、二氧化碳、水分、汞及重质烃等脱除（防止这些在低温下冻结而堵塞设备和管线，硫化氢、有机硫、汞产生腐蚀）处理LNG 潜在危险性三方面：
极低温度仅少量液体就能装化为大量气体天然气是可燃的翻滚现象。