天然气的组份和特性参数
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。
天然气知识基础
液压子站与传统子站优劣比较
项目 占地面积 液压子站 3- 4亩 普通子站 5亩以上 原由 液压子站设备简单，用拖车替代 传统子站的储气装置 1 .液压子站耗电量小，电机不大 于32KW；传统子站压缩机75KW左 右。 2.液压拖车泄气率高，拖车余气 小于1 20Nm 3；传统子站拖车泄气 率低，余气大于800Nm 3 液压装置噪音小于75dB(距设备1 米处）; 压缩机噪音大于1 20dB
（1）从气田开采的气田气或称纯天然气； （2）伴随石油一起开采出来的石油气，也称石油伴生气； （3）凝析气田气，天然气从地层流出井口后，随着压力和 温度的下降，分离为气液两相，气相是凝析气田天然气，液相 是凝析液，叫凝析油。 （4）从井下煤层抽出的矿井气（俗称：瓦斯）。
四、天然气及其成分的物理化学性质
五、天然气压缩与节流
1、压缩：利用加压装置或设备使管道（储气装置）内 天然气压力升高，以提高管线的输送能力或对气体进行 储存，以满足其它工艺要求的过程，称为压缩。 2、节流：具有一定压力、充满管道的天然气在流经管 道内的节流件时，流束将在节流件处形成局部收缩，从 而使流速增加，静压降低，此种现象称为节流。
二、天然气的组分
天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中 甲烷（CH4）占绝大多数，另有少量的乙烷（C2H6)、丙烷和丁 烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量 的惰性气体，如氦和氩等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体 状态存在，戊烷以上为液体。
三、天然气的分类（按矿藏分类）
4.高压表：气瓶的高压管路经过过流保护阀后安装了高压
表，能指示气瓶内的压力
5.其它：油气转换开关等部件，选型的重点是减压阀和混 合器。因为在其它条件不变的条件下，这两个部件直接影 响CNGV的主要性能，其它的部件大多数属于标准件，基本 上是成熟的、定型的产品，选配比较容易。
天然气组分和来源
第一章天然气基本知识天然气组分和来源天然气是指地下多孔地质构造中发现的自然形成的烃类气体和蒸气的混合气体，有时也含有一些杂质，主要组分是低分子烷烃。
天然气一般可分为四种：从气田开采的气田气或称纯天然气；伴随石油一起开采出来的石油气，也称石油伴生气，含石油轻质镏分的凝析气田气以及从井下煤层抽出的矿井气。
气田气组分以甲烷为主，也含少量的CO2、H2S、N2 和微量的惰性气体，详见表l 一2。
我国四川、海南等地的天然气属于这一类，其中甲烷含量一般不少于90%,发热值为34 800〜36 OOOkJ/m3。
天津、大庆等地使用的天然气是伴生气，甲烷含量约为80％，其他烷烃占15%，热值较高，大约为41 900 kJ/m3。
气田气除含有大量甲烷外,还含有2%〜5%戊烷及戊烷以上的烃类,热值更高。
矿井气的主要可燃成分是甲烷, 其含量视抽气方式不同而变化, 热值一般较低。
抚顺、鹤壁等矿区使用这种矿井气多年。
天然气可以压缩或液化,在25MPa 压缩状态下的天然气体积接近标准状态下的1 ／300。
液态天然气的体积为标准状态时体积的1／625,有利于储存和用车辆或船舶远途输送,使不生产天然气的地区也能使用到天然气。
根据天然气的组成既可将天然气分为干气、湿气、贫气和富气, 又可分为酸性天然气和洁气。
结合我国情况,参考国外资料,其定义如下。
表I一2各种天然气成分干气：每1m3。
（压力为0.1 MPa、温度为20C的状态）井口流出物中，C5以上重烃液体含量低于13.5 cm3的天然气。
湿气：每1 m3井口流出物中，C5以上重烃液体含量超过13.5 cm3 的天然气.一般湿气需分离出液态烃产品和水分后才能进一步加工利用。
富气：每1 m3井口流出物中，C3以上烃类液体含量超过94 cm3 的天然气。
贫气：每I m3井口流出物中，C3以上烃类液体含量低于94 cm3 的天然气。
酸性天然气：含有显著H2S和C02等酸性气体，需进行净化处理才能达到管输标准的天然气。
天然气基础知识
天然气基础知识第一部分天然气基本性质一、概述天然气是从地下开采出来的一种可燃性气体,它是埋藏在地壳下面的生物有机体,经过漫长的地质年代和复杂的转化过程而形成的; 我国利用天然气有着悠久的历史,它是气体燃料中出类拔萃的新秀,具有清洁、无毒、热值高、使用调节方便等优点,广泛用于各行各业,如熬盐、化工、化肥、冶炼、碳黑生产,CNG汽车和城市民用等; 随着城市建设发展,城市天然气事业迅速壮大,公用、民用气用户大量增加,为减轻环境污染,天然气在各行各业不断受到重视,它是二十一世纪一种清洁、高效、优质的环保能源;二、天然气的种类1、气田气热值一般为Nm38300KCAL/Nm32、油田伴生气热值一般为Nm310878KCAL/Nm33、凝析气田气热值一般为Nm311569KCAL/Nm34、煤层气热值一般为Nm38700KCAL/Nm35、矿井气热值一般为Nm34500KCAL/Nm3三、主要成分天然气的典型组分体积%注：其它稀有组分未列出;西气东输的气体密度约为m3,忠武线气体密度约为m3四、主要参数1、主要成分： CH4甲烷,另外含有少量的其他烷烃以及氮、二氧化碳、硫化氢、水份等;2、临界温度：℃,临界压力;3、沸点： -162 ℃1atm,着火点：650 ℃4、低热值： 8800Kcal/Nm3Nm35、高热值： 9700Kcal/Nm3Nm36、爆炸范围：下限为5%,上限为15%7、气态密度： Nm3,为空气的倍;8、华白指数： Nm39、燃烧势：以上数据按CH4含量约为97%的天然气参数,为近似值;五、天然气的类别六、天然气的燃烧1、燃烧天然气和氧气在达到一定浓度及一定温度下可以燃烧,燃烧产物主要是水和二氧化碳,当氧气不足时,燃烧会产生CO; CH4+2O2=CO2+2H2O 1Nm3天然气燃烧需要2Nm3氧气即需要约10Nm3空气因此从安全角度讲,使用天然气的厨房需要良好通风；卫生间内安装旧式的直排式热水器是相当危险的;2、爆炸天然气在室内空气中的含量达到5%--15%时,一遇明火或高温物体,甚至开关电灯时所产生的电火花,都可引起门窗紧闭的房间发生爆炸; 天然气中含有少量的硫化氢气体,国家有关规范要求,一立方米天然气中硫化氢含量小于或等于20毫克,它具有臭皮蛋气味,并且硫化氢气体还是一种强烈的神经性毒物; 为保证使用安全,城市燃气内添加臭剂通常为四氰噻吩 ,臭剂量15~20mg/Nm3,保证天然气在空气中浓度达到1%时即可闻到;3、热值单位体积天然气完全燃烧可放出的热量称为天然气的热值,单位KJ/Nm3;热值分高热值和低热值两种;天然气的高热值在数值上大于低热值,区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态所释放的汽化潜热;4、着火温度指燃气与空气的混合物开始进行燃烧反应的自燃的最低温度;甲烷着火温度为540 ℃;５、燃烧速度垂直于燃烧焰面,火焰向未燃烧气体方向传播的速度叫做燃烧速度;甲烷最大燃烧速度为米/秒;6、华白数华白数是一项控制燃具热负荷恒定状况的指标;是燃气互换性指标,华白数在±１０％内的两种燃气可以互换;W=Qh/S1/2W-华白数；Qh-天然气的高热值；S-天然气的相对密度；7、燃烧势燃烧势是反映燃气燃烧火焰所产生离焰、回火、黄焰和不完全燃烧的倾向性的一项反映燃具燃气燃烧稳定的状态的综合指标;是不同类型燃气间互换时燃烧稳定状态的特性指数;Cp=K{H2+CmHn+Co+}/S1/2 K=1+8、天然气的临界参数当温度低于某一数值时,对气体进行加压,都可以等温压缩成液体,但当高于该温度时,无论加多大压,都不能使气体液化;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;当温度等于临界温度时,使气体液化时所必须的最低压力称为临界压力;此时的状态称为临界状态;气体在临界状态下的温度、压力、比体积、密度分别称为临界温度、临界压力、临界比体积和临界密度;天然气的临界温度为℃,临界压力;9、各种热值1千克标准煤的热值为兆焦7011KCal1度电1KWh的发热量为兆焦860KCal1千克重油的热值：10000KCAL/千克汽油：10313KCAL/千克柴油：11014KCAL/千克10、民用建筑的采暖、空调及生活热水热负荷的计算Qn=q×A×10-3Qn—采暖热负荷,KW；q-采暖热指标,W/m2,A-采暖建筑物的建筑面积,m2采暖热指标推荐值七、城市天然气热值和杂质含量的要求1、天然气发热量,总硫、硫化氢含量、水露点指标应符合现行国家标准〈天然气〉GB17820的一类气或二类气的规定;天然气的技术指标GB17820注：1、标准中气体体积的标准参比条件是,20℃;2、取样方法按GB\T13609;2、在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气的烃露点应比最低环境温度低5℃,天然气中不应有固态、液态或胶状物质;八、天然气的储存与运输1、管道输送天然气在常温下不能液化,通常保持在一定压力下采用管道输送;城市间天然气管道输送造价较高,通常需要较大规模用气量才可能实施长输管道工程;城市内天然气通常全部采用管道输送至各用户;2、CNG压缩天然气将天然气压缩到20MPa,压缩后体积缩小约220倍,采用气瓶车运输至城市门站减压供给城市用气,或压缩后供给CNG汽车作为燃料; CNG储存效率较高,但是由于压力很高,需多级压缩,耗能较高,同时气瓶金属耗量非常大,因此CNG汽车运输效率很低,因此通常为近距离小规模运输;一般为200公里,最大400公里;3、LNG液化天然气将天然气深度冷冻,通常约-162℃即1atm下,天然气的沸点温度,此时液化后的体积约缩小约600多倍,采用低温槽车国际间采用低温槽船运输至城市气化站气化为常温天然气供给城市用气;LNG储存温度很低,储存压力略高于常压,储存效率高,单位体积运输费用较低;国际间天然气贸易中LNG所占比重逐年增加,我国正在大力引进国外的LNG;我国天然气资源分布不均,目前国内已有2座中小型LNG液化厂,并有多座正在建设,极大的促进了国内天然气事业的发展;LNG的覆盖范围约1000-3000公里,每1000公里运费约元指40立方米槽车;九、城市燃气管网压力级制城镇燃气设计压力表压分级第二部分CNG工艺流程及基本原理一、概述压缩天然气CNG是将管道天然气经过脱水、脱硫后用压缩机将天然气压力增加到20-25Mpa;目前主要应用于汽车燃料、城市小区、工业用户等领域;压缩天然气具有清洁、储存效率高、运输使用方便、快捷等优点;压缩天然气的应用还可解决管道施工困难的城市人口密集地区的清洁燃料供应问题,从而有效提高城市气化率;解决部分需要天然气作为燃料原料工业企业的用气要求;二、CNG的性质１、储存压力：20-25MPa２、水露点温度：水露点温度－55℃以下３、其他指标同天然气三、CNG加气站工艺流程略四、CNG减压站及子站工艺流程略第三部分LNG工艺流程及基本原理一、概述LNG Liquefied Natural Gas ,是天然气经过净化,压缩制冷而得到－162℃的液态天然气,体积缩小了约600倍,适宜于长途运输和储存;LNG比液化前的天然气组分更纯净,几乎不含水分;主要成份为CH4,还有少量C２H６、C３H８、N２;二、LNG的性质１、储存温度：-145~-162℃２、储存压力：~３、液态密度： m3 4、其他参数同天然气三、LNG 气化工艺流程各种燃料燃值及换算1千克标准煤的热值为兆焦7011KCal 即 MJ/Kg 7011 KCal /Kg气1Nm3＝ Kg1千克焦炭的热值为 30 MJ/Kg7011KCal1度电1KWh的发热量为兆焦860KCal 即 MJ/KWh 860 KCal /KWh气1Nm3＝ KWh重油的热值：10000 KCal /千克即MJ/Kg 10000 KCal /Kg 气1Nm3＝ Kg汽油的热值：10313 KCal /千克即MJ/Kg 10313 KCal /Kg气1Nm3＝ Kg=柴油的热值：11014 KCal /千克即MJ/Kg 11014 KCal /Kg气1Nm3＝ Kg=液化石油气热值： MJ/ Kg 即Kg 10860 KCal /Kg气1Nm3＝ Kg天然气燃值：1、气田气热值一般为 Nm3 8300 KCal /Nm32、油田伴生气热值一般为Nm3 10878 KCal /Nm33、凝析气田气热值一般为Nm3 11569 KCal /Nm34、煤层气热值一般为 Nm35、矿井气热值一般为 Nm3 4500 KCal /Nm3在一个下,每立方米空气所具有的质量千克就是空气.我们一般采用的空气密度是指在0摄氏度、绝对标准指标下,密度为m3公式：重量=密度×体积;但是气体的密度与压强的关系很大;一般情况下：液化天然气密度：~cm3420~460 Kg/m3；气态大约是：cm3×103 Kg/m3;天然气市场周报近似换算：1吨LNG≈1360 m3～1480汽油比重：90汽油为mlKg；93汽油为ml；97汽油为ml柴油比重：柴油为mlKg重油比重：热值单位换算： KCal / MJ。
天然气燃烧特性
CH4
C2H6 C3H8 C4+ H2 CO O2
100
15 15 5 0 15 10
85
0 0 0 0 0 0
占反应物体积%
同上 同上 同上 同上 同上 同上
CO2
N2
15
30
0
0
占天然气总量体积%
同上
性能指标 惰性气体总量 硫 芳烃
（苯，甲苯等）
高限 30
低限 0
说明 占天然气总量体积% 中国国标规定符合要求
需要提出数据
0
当天然气预热温度较高时会 生成胶状物
固体颗粒总量 ppmw
>10μ颗粒 ppmw
23-35
0.2-0.4
0
0
尚需乘以天然气低热值/纯甲 烷低热值
同上
痕量金属（钠、 钾）ppmw
液滴
0.8
0
0
0
同上。一般天然气中只含有 由盐水带入的钠，钾
液滴会损坏机器部件
点火性能
供气压力
应符合一般天然气的点火性 能，否则需协商
39.842 ( 9516 )
35.906 ( 8576) 53.494 (12777) 48.209 (11515) 40.3
40.282 (9621)
36.336 ( 8679) 52.895 (12633) 47.716 (11397) 39.8
38.224 (9130)
34.456 ( 8230) 49.628 (11854) 44.736 (10685) 37.4
◆以上这些特性都可以按天然气组分计算或实验测定
四、天然气的组分和特性参数
成分 塔里木气 陕甘宁气 东海气 西澳卡拉沙 LNG 印尼东周 LNG
天然气及其组分的物理化学性质
天然气及其组分的物理化学性质天然气及其组分的物理化学性质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T c/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CH416.04322.362518.750.7174190.584.54439.842 35.906乙烷C2H630.0722.187276.641.3553305.424.81670.35155.36764. 397丙烷C3H844.09721.936188.652.0102369.824.194101.26651.90893.24 0正丁烷n-C4H1058.12421.504143.1302.703425.183.747133.88650.376 123.649异丁烷i-C4H1058.12421.598143.132.6912408.143.600133.04849.532 122.853正戊烷C15H1272.15120.891115.273.453746.9653.325169.37749.43 8156.733氢H22.01622.427412.67O.089833.251.28012.74549.04210.786氧O231.99922.392259.971.4289154.334.971—141.926—氮N223.01322.403296.951.2507125.973.349——氦He3.01622.42281.170.13453.350.118——二氧化磺CO244.01022.26189.041.9768304.257.290———硫化氢H2S34.07622.18244.171.5392373.558.89025.364 23.383空气28.06622.40287.241.2931132.43.725—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 5.015.010.6014.50- 161.491.5451.3090.030240.0104乙烷50.052.913.08.776.41-88.002.2441.1980.018610.0986丙烷47.5152.19.57.653.81-42.052.9601.1610.015120.1524正丁烷46.3831.58.56.972.53-0.053.7101.1440.013490.2010异丁烷45.7451.88.5 -11.72—1.144—0.1848正戊烷45.651.48.36.481.8536.06—1.121—0.2539氢45.3814.075.98.5293.00-252.751.2981.4070.21630氧120.111——19.8613.60-182.981.3151.4000.02500.0213氮——17.0013.30-195.781.3021.4020.024890.04氦————-269.95—1.640——二氧化碳———14.307.09-78.200.6201.3040.013720.225硫化氢 4.345.511.907.63-60.201.5571.3200.013140.100空气15.192——17.5013.40-192.501.3061.4010.02489—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。
天然气特性
常温、常压下甲烷的密度为0.7174kg/m³，相对密度为0.5548。
天然气的密度一般为0.75～0.8kg/m³，相对密度一般为0.58～0.62 kg/m³。
天然气的密度与温度、压力及天然气的组成有关，通常情况下，其密度变化范围为0.55—0.90kg／m³。
天然气的相对密度是天然气的密度与标准状态(0℃，101.325kPa)下的空气密度的比值.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0.5548kg/m³。
天然气的密度一般为0.75～0.8kg/m³，相对密度一般为0.58～0.62 kg/m³。
2. 着火温度甲烷的着火温度为540℃。
3. 燃烧温度甲烷的理论燃烧温度为1970℃。
天然气的理论燃烧温度可达到2030℃。
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，5. 爆炸极限可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。
天然气性质
天然气：主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。
无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。
通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。
天然气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，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。
天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比重约0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。
天然气是埋藏在地下的古生物经过亿万年的高温和高压等作用而形成的可燃气，是一种无色无味无毒、热值高、燃烧稳定、洁净环保的优质能源。
天然气其主要成分为甲烷，热值为8500大卡/米3是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。
它主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。
天然气（natural gas）又称油田气、石油气、石油伴生气。
开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。
爆炸极限5%--15%。
在0.1MPa -162℃时可液化成LPG，气液比625：1CNG（compressed natural gas），LNG（liquefied natural gas），天然气的特性（1）1、比重：常温、常压下的甲烷、天然气以及与空气的比值：天然气比重小于空气，当从储存容器、管道中泄漏出来后，天然气将向上移动，扩散到空气中。
天然气的特性（2）2、热值：热值是指单位重量或体积的燃料完全燃烧后产生的热量，分为高热值和低热值。
天然气主要成分的热值：汽油的低热值为4.44X104kJ／kg。
天然气的单位重量热值高于汽油。
按体积计量计算，１立方米天然气的热值高于一升汽油的热值。
天然气的特性（3）3、状态、沸点：在常温、常压下，天然气为气体状态；甲烷的沸点-162°C，在此温度以上，天然气呈气态。
天然气的组成和分类
02 Part Two 天然气的组成
2-1 天然气的组成
天然气是一种以饱和碳氢化合物为主 要成分的混合气体，对已开采的世界 各地区的天然气分析化验结果证实， 不同地区、不同类型的天然气，其所 含组分是不同的。
下面分别介绍天然气的主要组分。 据有关资料统计，各类天然气中包含的组分有一百多种，将这些组分加以归纳， 大致可以分为三大类，即烃类组分、含硫组分和其它组分。
3-4 天然气的具体分类
按矿藏特点的不同可将天然气分为气井气、凝析井气和油田气。 前两者合称非伴生气，后者又称为油田伴生气。
气井气：即纯气田天然气，气藏中 的天然气以气相存在，通过气井开 采出来，其中甲烷含量高。
凝析井气：即凝析气田天然气，在气藏 中以气体状态存在，是具有高含量可回收 烃液的气田气，其凝析液主要为凝析油， 其次可能还有部分被凝析的水。这类气田 的井口流出物除含有甲烷、乙烷外，还含 有一定量的丙、丁烷及C5以上的烃类。
1-2 天然气的应用
天然气与煤炭、石油并称目前世界一次能源的三大支柱。
天然气的蕴藏量和开采量都很大，它除了是廉价的化工原料外， 主要作为燃料使用，它不仅作为居民的生活燃料，而且还被用 作汽车、船舶、飞机等交通运输工具的燃料，还可用于制造炭 黑、化学药品和液化石油气，由天然气生产的丙烷、丁烷是现 代工业的重要原料，由于天然气热值高，燃烧产物对环境污染 少，被认为是优质洁净燃料。
2-5 天然气组分检测
从图中可以看出，天然气中，C1 含量最高达到了78%，其次是C3， 含量为5.31%，之后依次是nC1、 CO2、C2等
2-6 油田气的具体组成
我国某些油田气 的组成
03 Part Three 天然气的分类
3-1 天然气的大致分类
天然气百度百科
天然气百度百科编辑词条天然气百科名片天然气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，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。
在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。
天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。
天然气燃烧后无废渣、废水产生，相较于煤炭、石油等能源具有使用安全、热值高、洁净等优势。
从广义的定义来说，天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈中各种自然过程形成的气体。
而人们长期以来通用的"天然气"的定义，是从能量角度出发的狭义定义，是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。
天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。
伴随原油共生，与原油同时被采出的油田气叫伴生气；非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气两种，在地层中都以气态存在。
凝析气田天然气从地层流出井口后，随着压力和温度的下降，分离为气液两相，气相是凝析气田天然气，液相是凝析液，叫凝析油。
与煤炭、石油等能源相比，天然气在燃烧过程中产生的能影响人类呼吸系统健康的物质极少，产生的二氧化碳仅为煤的40%左右，产生的二氧化硫也很少。
天然气燃烧后无废渣、废水产生，具有使用安全、热值高、洁净等优势。
天然气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，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。
在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。
天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出或纯天然气气田。
天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比重约0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。
天然气基础知识
( 0 )Z c5 (5.74673 105 )(e1.155 r 2.016) 22
二、天然气的基本参数
12天然气的导热系数
图表法：
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23
二、天然气的基本参数
13天然气的饱和含水量和水露点
饱和含水量：一定条件下天然气与液态水达到相平衡时 气相中的含水汽量。可由绝对湿度和相对湿度来描述。 绝对湿度：单位体积天然气中含有的水汽量。mg/m3 相对湿度：天然气绝对湿度和饱和温度之比。
上的重烃类,
二、天然气的基本参数
1.天然气的分子量
定义：标准状态下，1kmol天然气的质量为天然气的平 均分子量，简称分子量。
2.天然气的密度
2.1平均密度：
2.2相对密度：
*
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a
7
二、天然气的基本参数
3天然气的临界参数
（1）临界温度：气体能被液化的最高温度。
（2）临界压力：临界温度状态下，气体液化所需的压力
2.状态标准
国际计量大会标准：温度273.15K,压力101.325kPa ISO和ANSI标准：温度288.15K,压力101.325kPa
我国SYL04标准：温度293.15K,压力101.325kPa
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3
一、天然气的组成及分类
1．天然气按矿藏特点分类
（1）纯气藏天然气
不论开采的任何阶段，矿藏流体在地层中均呈气态，但随成分的 不同，采出到地面后，在分离器或管系中可能有部分液态烃析出。 （2）凝析气藏天然气 矿藏流体在地层原始状态下呈气态，但开采到一定阶段，随着地 层压力下降，流体状态跨过露点线进入相态反凝析区，部分烃类在地
天然气工程教程-第2章 天然气物理化学性质
g
air
干燥空气密度， Kg/m3
二、天然气的分子量和相对密度
２、天然气相对密度
g g / air
取1摩尔天然气来研究，有：
g g g
( M / V ) /( M / V )
M M g g/ air
M 28 . 97 air
air air
因为： 又： 有：
M 28 . 97 g g/
3 0 n .05
y n n n i i /i i i n 0 . 9 0 . 05 0 . 05 1 1 i i 1
3
3
2、天然气组成
体系中各组分的摩尔组成:
汽
相
y 1 n1 0 . 9 y 2 n 2 0 . 05 y 3 n 3 0 . 05
又：
m m i i/ i
V 22 .4 n i i
y V / V 22 . 4 n / 22 . 4 n i i i i i
2、天然气组成
y n n i i/ i
y ( m / M ) / ( m / M ) i i i i i
m m i i/ i
A ( A / T A / T )
9 7 pr
2 2 ( A A / T A / T )pr 6 7 pr 8 pr
2 2 3 2 A ( 1 A )( / T ) exp( A ) (1) 10 11 pr pr pr 11 pr
0 . 27 p/( ZT )
190.6
305.4
4.604
4.880 4.294 3.796
C3
C4
0.02
第二章 天然气的相特性
B－C：富天然气临界点可能的位置； C点：多数原油储层临界点的可能
位置；
D：重质油储层临界点可能的位置。
第二节 烃－水体系相特性
天然气中水危害 天然气水含量的预测 天然气水合物 水合物形成条件预测 烃－水体系的相特性
一、天然气中水的危害
不论是气田气还是伴生气，从井口采出后都含有饱和水。天然气中含
有的这种饱和水蒸气的量通称为天然气的含水量；以液态的形式存在于天 然气中水，我们称之为游离水或液态水。
天然气中水的危害： ① 降低了天然气的热值和输气管道的输送能力。 ② 当温度降低或压力增加时，天然气中的水会呈液相析出，在管道或 设备中造成积液，增加流动压降，加速天然气中酸性组分对管道和设备的 腐蚀。 ③ 液态水在冰点时会结冰，在高压低温下形成水合物，堵塞管道或阀 门。因此，在天然气的加工处理过程中，首先要除去天然气中的水。
第一节 烃类的相态特性
纯组分体系的相态特性 两组份体系的相态特性 多组份体系的相态特性 相态特性的实际应用
一、纯组分体系
由相律，F= C-φ+2 可知 纯组分，C＝1； 当 Φ＝1时，F＝2
Φ＝2时，F＝1 Φ＝3时，F＝0 体系的最大自由度为 2，当固定一个变量时，利用平面坐标即可描述 其相态关系。
6个大空腔,直径0.59nm
Ⅱ型:晶格内有136个水分子,共有24个空腔 16个小空腔,直径0.48nm
8个大空腔,直径0.69nm
由此可知：
dmax>0.69nm的分子，不能形成水合物，例戊烷 dmax<0.59nm的分子，能形成Ⅰ型水合物，例甲烷 0.59<dmax<0.69nm的分子，只能形成Ⅱ型水合物，例丙烷 下面是一些分子形成水合物的类型 组分 N2 CO2 H2S CH4 C2H6 C2H4 C3H8 C3H6 iC4H10
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。
最新燃气的分类及基本性质
燃气的分类及基本性质第一部分燃气的分类及基本性质一、燃气的分类（一）天然气1、常规天然气（1）、气田气：是指产自天然气气藏的纯天然气，主要组分是甲烷。
（2）、石油伴生气：是指与石油共生的、伴随石油一起开采出来的天然气，其主要组分是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。
（3）、凝析气田气：是指从深层气田开采的含石油轻质馏分的天然气。
主要组分是甲烷、2%-5%戊烷及戊烷以上的碳氢化合物。
2、非常规天然气：是指受目前技术经济条件的限制尚未投入工业开采及制取的天然气资源，包括天然气水合物、煤层气、页岩气、煤制天然气等。
（1）、天然气水合物俗称可燃冰:是天然气与水在一定条件下形成的类冰固态化合物。
主要组分为甲烷。
（2）、煤层气:是煤层形成过程中经过生物化学和变质作用以吸附或游离状态存在于煤层及固岩中的自储式天然气。
（3）、页岩气：是以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩或高碳泥页岩中的天然气。
（4）、煤制天然气：是指煤经过气化产生的合成气，再经过甲烷化处理，生产代用天然气(SNG)。
（二）、人工燃气1、固体燃料干馏煤气：利用焦炉等对煤进行干馏所获得的煤气。
2、固体燃料气化煤气：是指以煤作为原料采用纯氧和水蒸气作为气化剂，获得的煤气。
如：水煤气、发生炉煤气等。
2、油制气；是指利用重油（炼油厂提取汽油、煤油、柴油之后剩余的油品）制取城市燃气。
3、高炉煤气：是冶金工厂炼铁时的副产气，主要组分是一氧化碳和氮气。
(三)、液化石油气：是指在天然气及石油开采或炼制石油过程中，作为副产品而获得的。
(四)、生物气：各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物的作用下产生的可燃气体，也叫做沼气。
二、燃气的基本性质1、热值：单位体积的燃气完全燃烧所产生的热量。
2、热值单位的换算关系：1千卡=4.187千焦；1千焦=0.239千卡：1千瓦小时=3600千焦=859.8千卡3、常用燃气的热值：4、、爆炸极限：可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成为爆炸极限。