天然气基本安全知识

在气体中
天然气或其它的烃类物质蒸汽中所含的水是处于蒸汽状态。就像
空气中的水是以湿度的形式存在一样。气体中所含的水蒸汽的量取决
于如图2-1-29A和2-1-29B上所示的温度和压力。气体中的水蒸汽必须
除去以防止它在管线中或消耗燃料的设备中冷凝。
⑹.水合物 当烃类气体中有游离水存在时，在一定的温度和压力下会表现出 一种特殊的性质，形成一种叫做水合物的物质。水合物是水和烃类物 质的冻结混合物，它是在高于水的冰点的温度下形成的。其自身的形
项目 密度（15℃），Kg／m3
质量指标 报告
实验方法 ZBE 46001
蒸气压（37.8℃）， KPa 不大于
C5及C5以上组分含量， %（V／V）不大于
1380
3.0
GB 6602
SY 7509
残留物
蒸发残留物，mL／ 100mL 油渍观察值，mL
SY7509
报告 报告
铜片腐蚀，级 大于
总硫含量，mg／m3 大于
蒸汽压还随温度而变化。为便于我们对不同组份的蒸汽压做比 较，我们必须在相同温度下测定每一组份的蒸汽压。
◆部分装满液体的容器的压力。压力表上的读数是液体在该储存 温度下的蒸汽压。 ◆液体产品的蒸汽压，例如丙烷和丁烷，是在38℃[100℉]下测得 的。 分馏塔的操作压力是根据塔顶产品在冷凝温度下的蒸汽压来确定 的。 ⑶.燃烧热 不同的烃类燃烧时会释放出不同的热量。例如，l立方米[立方英 尺]的甲烷燃烧会释放出37700kj/m3(1010Btu/cuft)的热量。烃类分子 中的碳原子数越多，它燃烧时释放的热量就越多。
2.5%～82%。就爆炸下限高低而论，汽油、丁烷的爆炸危险性大;就
爆炸极限宽度而论，氢气和乙炔的爆炸危险性要大。 在天然气和产品的着火过程中，容器内气休空间的油蒸气浓度是
随着燃烧状况而不断变化的。因此，燃烧和爆炸也往往相互转变，交
替进行。
⑶ 易蒸发
天然气和产品，尤其是轻烃，具有易蒸发的特性，即使在较低的
不
不
1
343
SY 2083
ZB E 46002
游离水
无
目测1）
⑶ 碳五馏分（C5 fraction）戊烷 性能：为透明液体，易燃、易爆。 ⑷ 溶剂油（solvent oil） 性能：本产品（按馏程分为70号、90号、190号、260号等4个牌
号）为无色、透明液体、易燃、易爆。对油、脂溶解能力强，安定性
⑷ 易产生静电
天然气和产品存在杂质是很自然的，要想得到纯净物是很难的，除 了技术上的原因外，从经济上看也很不划算。这些杂质的含量只要在 10- 6~10- 8就可以使液体介质带电。另外，电阻率和介电常数大小也是能 否产生静电的另一个主要条件。烃、汽油、煤油、柴油、甲苯等，电阻 率都在1010～1015欧姆· 厘米之间变动。当它们沿着管道流动与管壁摩擦， 或者运输过程中因受到震荡与车、船、罐壁冲击时，都会产生静电，又 由于电阻率高，导电性能差，所产生的静电极不易散失。

下面所示的三种较为常见的直链烃，它们被称为正构烃类，当碳原子数 超过4时，在分子的名称前加上一个“n”。
由直链分子所发生的最常见的变异是异构分子。在这种化合物中，一个碳 原子的三条臂抓住了其它碳原子的臂。 异丁烷和异戊烷是两个比较常见的异构化合物，几乎在所有的天然气和原油 中都有它们。异构分子的结构图
天然气的基本安全知识
1. 直链烃类的化学结构 石油是由氢和碳组成的分子，因此，它们被叫做烃类物质。在不 同的烃类物质分子中，氢和碳的排列方式是无穷无尽的，因此我们只
讨论一些比较常见的烃类物质。
烃类物质可以是气体、液体或固体。原油是上述三类物质的混合
物。纯烃类液体是无味、无色的。事实上它们很难以纯净的形式存在，
⒌. 天然气及其产品的特点 产品的一般特点 ⑴ 易燃烧 天然气和产品的燃烧特性主要用闪点、燃点和自燃点来衡量。对于易燃液体， 由于燃点和闪点很接近，因此在评定这类液体的火灾危险性时，闪点就已经包含 了燃点的因素。 闪点 指的是，易燃或可燃液体表面挥发的蒸气与空气形成的混合物与火源接触 时，能发生闪燃(短暂的、一闪即灭的燃烧)而不能引起液体待续燃烧时的最低温
可燃物来讲，自燃点愈低，危险性愈大。
⑵ 易爆炸
当天然气和产品的蒸气与空气混合达到一定的浓度范围时，遇火 即能发生爆炸。爆炸的危险性取决于该物质的爆炸下限和爆炸范围。
物质的爆炸下限越低或爆炸范围越宽，爆炸的危险性就越大。如汽油
的爆炸极限在0.76%～6.9%之间，丙烷、丁烷的爆炸极限分别为 2.1%~9.5%、15%～85%。氢气、乙炔的爆炸极限为4.0%～75%、
⑷.可燃极限范围 烃类物质的可燃极限范围是指烃类物质在空气能发生燃烧的浓度 最大值和最小值。表2-1-1A和2-1-1B范围内才能燃烧。 甲烷的可燃极限范围是5-15％．这意味着甲烷和空气的混合物在甲烷
的含量超过5％和少于15％时才能燃烧。
⑸. 含水量
液体
尽管我们通常认为水和油是不相溶的，但还是有少量的水溶解在 油和其它的石油产品中。
⑹ 易流动扩散
液体都有流动扩散的特性。易燃和可燃流体流动扩散 的强弱取决于产品本身的黏度。黏度低的产品，流动扩散 性强，如果有渗漏，会很快向四周流散，成为火灾危险因 素。
⒍天然气和产品的火灾危险性
（l）可燃性:可燃气体遇火就能燃烧，与空气混合达到一定的浓度，可形
成爆炸性混合物。爆炸下限越低，爆炸范围越宽，其火灾爆炸危险性也 就越大。
含5—12个碳原子的烃类为车用汽油组分，碳原子数超过12的烃类可
以做煤油、燃料油、润滑油和道路沥青。石蜡是含有20—40个碳原子 的直链烃。 2. 直链烃类的物理性质 ⑴. 沸点
沸点是液体在大气压力下沸腾时的温度。大气压力下水在100℃
[212℉]时沸腾。烃类物质的沸点与碳原子数有关。碳原子数越多，沸 点越高。丙烷有3个碳原子。它的沸点是-42℃[-44℉]；正丁烷有4个 碳原子，它的沸点是-0.5℃[3l℉]，刚好低于水的冰点；庚烷有7个碳 原予，它的沸点是98℃[209℉]，大约是水的沸点。
产生的静电电荷量与哪些因素有关呢?
◆输送介质的管道内壁粗糙程度:内壁趁粗糙，产生的静电荷越多。 ◆空气的相对湿度:相对湿度越大，产生的静电荷越少。
◆介质在管道内的流速与流动时间:流速越快，流动时间越长，产
生静电荷越多。 ◆介质温度:温度越高，产生的静电荷越多〔请注意，柴油的特性
相反，温度越高，产生的静电荷反而越少)。
份。
◆天然气的分类 根据天然气的组成可分为干气、湿气，贫气和富气。 ★干气：每一标准立方米（Nm3）的天然气中，C5（戊烷）以 上重烃液体含量低于13.5立方厘米的天然气称为干气。 ★湿气：每一标准立方米天然气， C5 （戊烷）以上重烃液体 含量超过13.5立方厘米的天然气称为湿气。 ★富气：每一标准立方米的天然气中， C3 （丙烷）以上烃类 液体含量超过94立方厘米的天然气称为富气。 ★贫气：每一标准立方米的天然气中， C3 （丙烷）以上烃类 液体的含量低于94方厘米的天然气称为贫气。 ⒋ 天然气加工的产品 ⑴ 液化天然气 LNG （Liquefied Natural Gas） ⑵ 液化石油气LPG (Liquefied Petroleum Gas）的技术要求：
度。闪点越低，着火的危险性就越大;反之 着火的危险性就越小。但是，当闪点
较高的产品被加热(或储存容器附近有火源)时，其受热着火的危险性仍然存在。
燃点: 如果把液体加热至温度高过闪点，由于气化速度加快，当有火源时， 液体就能燃烧并持续燃烧，这时液休的最低温度就是燃点。 自燃点： 指的是，可燃物质即使不与火源直接接触，亦能自行着火并继续燃烧 所需要的最低温度。对于石油产品来讲，油质愈轻，自燃点愈高;油质愈 重，自燃点愈低。另外，自燃点可随着压力的增减而变化，受压愈大， 自燃点愈低;受压愈小，自燃点愈高。如汽油在98千帕的压力下，自燃点 是480摄氏度，而压力在980千帕时，自燃点就降到了310摄氏度。对于
产品的蒸发速度与很多因素有关:如
●温度:温度越高蒸发越快，温度越低蒸发越慢。 ●蒸发面积:液体暴露的表面积大，蒸发量也大;反之，蒸发量就小。 ●蒸发表面空气流动速度:空气流动速度越快，蒸发就越快;反之，蒸 发就越慢。 ●液面承受的压力:压力大，蒸发慢;压力小，蒸发快。
●密度:液体密度小，蒸发快;密度大，蒸发慢。
◆杂质:介质含杂质，或油与水混合输送，或不同油品相混合时， 静电荷显著增加。
◆介质所通过的过滤网密度:过滤网越密，产生的静电荷越多。
◆介质流经的附件:介质流经的闸阀、弯头等越多，产生的静电荷越 多。 ◆容器或管道的材质导电性能:绝缘性材质比导电的金属产生的静电
荷多。
◆介质的电阻率:电阻率高的比电阻率低的产生的静电荷多。 静电的危害主要是静电放电，如果静电放电产生的电火花能量达到
它们几乎总是含有一些杂质使其变色或带有气味。

一个碳原子要抓住四个氢原子而形成如下图所示的分子。在所有烃类物
质中它是最简单的分子，叫做甲烷．是天然气的主要成份。
可以把碳原子画成是一个带有四臂的小的物体或球体，它的每条臂必须抓 住另一个碳原子的自由臂或是一个氢原子自由臂。
氢原子只有一个臂，它必须抓住其它原子的一个自由臂，比如碳原子的。
化合物的沸点受它所承受压力的影响。例如丙烷，在大气压力下它在42℃[-44℉]下沸腾，但如果把它装在压力为1240kPa（174psi）的系统 中，则它的沸点会升高到38℃[100℉]。对所有的烃类物质来说，沸点随
压力的增加而增加。
你应记住沸点也是纯组份的凝点 ⑵.蒸汽压 当你从装有部分烃类液体的压力容器上的压力表读取压力时，此时 你所读取的是容器内液体的蒸汽压，这适用于所有油田和处理设施的工 艺容器。
好，长期贮存不变质。 ⑸ 石脑油（naphtha）
性能：无色透明液体，属轻质石油产品。该产品馏分轻，烷烃、
环烷烃含量高，安定性能好，重金属含量低，毒性小。 ⑹ 6号抽提溶剂油（NO. 6 solvent-extracted oil）
性能：产品为无色、透明液体，易燃，易挥发，对植物油溶解能
力强，不破坏被萃取物的化学组成，溴指数小，安定性。
或大于油品蒸汽的最小点火能量时，就会立即引起燃烧与爆炸。
⑸ 易受热膨胀
天然气液体产品受热后体积膨胀，同时蒸汽压增高，
若储存在密闭的容器内，就会造成容器受压，甚至爆炸。 当容器内注入热的产品，冷却后又会因体积收缩而形成负 压，使容器被大气压瘪。这种热胀冷缩现象，往往使容器 遭到损坏，从而增加火灾的危险性。
直链的丁烷分子叫做正丁烷，其与异丁烷含有相同数量的碳原子 和氢原子。但是，由于原子的排列方式不同，这两种物质在性质上有 很大的差异。 尽管所有的烃类物质都含有碳和氢原子，但是每一种不同的排列 方式或者是原子的组合都使它们的化合物同其它的烃类物质之间有着 截然不同的性质。
甲烷，仅有一个碳原子，在所有的烃类物质当中它是最轻的，且 其相对密度最低。 随着分子中碳原子数的增加，分子变得越来越重，并且密度也提 高。此外，随着碳原子数的增加，沸点和粘度也增加。碳原子数≤4的 纯烃类物质(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷)在常温和大气压力下都是气体， 它们通常也被称为轻端。要想使它们液化，必须增加压力或者降低温 度。含5个碳以上的烃类在正常条件下是液体，它们被称为重端。
态从胶状物到固体冰不等，会使管线或容器完全堵塞，导致很大的压
力降、流动中断甚至是爆裂。
水合物只能在烃类气体中形成，且其中必须含有以液体形式存在
的水。Fra Baidu bibliotek合物形成的温度和压力如图所示。
⒊. 天然气的组成和分类
天然气的定义是烃类气体和杂质的混合物。每一种生产出来的气
流都有其自己的成份，甚至同一储集层的两口气井都可能有不同的成
气温下都能蒸发，1千克轻烃大约可以蒸发出0.4立方米的蒸气。凡是
密度小的产品，如石脑油、溶剂油、戊烷、己烷等，其蒸发速度就相 对快些，闪点也较低，因此，火灾危险性就大些。
天然气产品有两种蒸发状况，一种是静止蒸发，另一种是流动燕
发。静止蒸发指的是储存在比较严密的容器中的液体，在空气不太流 通的情况下，液面发生的蒸发现象。
⑵ 挥发性:易燃与可燃液体受热易挥发、扩散，引起火灾。其挥发性与
比重、沸点有关，一般规律是液体比重越小，沸点越低，其蒸发速度越 快，闪点也越低，因此火灾危险性越大。