《天然气集输》课件 ：第二章 天然气的物化性质-2016.pdf

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1、第二章天然气的物理化学性质第二章天然气的物理化学性质第一节天然气的组成和分类第二节天然气的主要性质第三节硫化氢的主要性质2016/12/21储运工程系曹学文1第一节天然气的组成和分类第一节天然气的组成和分类一、天然气的组成天然气是指自然生成，在一定压力下蕴藏于地下岩层孔隙或裂缝中的混合气体，其主要成分为甲烷及少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及以上烃类气体，并可能含有氮、氢、二氧化碳、硫化氢及水蒸气等非烃类气体及少量氦、氩等惰性气体。石油工业范围内，天然气通常指从气田采出的气及油田采油过程同时采出的伴生气。2016/12/21储运工程系曹学文2第一节天然气的组

2、成和分类1.天然气中常见组分及其性质甲烷——天然气的主要组成部分，在天然气混合物中所占比例变化范围广。根据油气藏类型的不同，可以为29％～99.9％(体积比)；在气藏中为80％～99.5％；在凝析气藏中为75.0％～94.4％；在油藏伴生气中为20％～97％。纯甲烷无色，稍有蒜味。它比空气轻，在0.1013MPa和15℃下1m3甲烷重0.677kg。甲烷具有高的热稳定性和很高的热值含量。工程计算中，采用的地面标准压力和标准温度为0.1013MPa和20℃。物理标准则为760mmHg和0℃。2016/12/21储运工程系曹学文3第一节天然气的组成和分类乙

3、烷——无色气体，比空气稍重，在同样状态下，1m3乙烷重1.270kg。它的热值介于60345～65946kJ／m3之间。在20℃时，加压至3.8MPa以上，可液化成相对密度为0.446的液体。含量可在0.05％～25％范围变化。丙烷——无色气体，比空气重，在同样状态下，1m3丙烷重1.9659kg。温度在20℃且压力在0.85MPa以上时呈液态。丙烷的热值介于86420.9～93888.9kJ／m3之间。含量在0.005％～4.0％变化。正丁烷——相对密度比空气大1倍，在15℃和0.1013MPa下，lm3正丁烷重2.454kg。在0.1013MPa下

4、，当温度高于0.6℃时，纯正丁烷才呈气态。在温度为15℃及压力为0.18MPa时，正丁烷呈密度为0.582kg／m3的液体。含量在0.001％～2.0％变化。2016/12/21储运工程系曹学文4第一节天然气的组成和分类异丁烷——是正丁烷的同分异构体，其物理性质与正丁烷也不一样。在0.1013MPa下，当温度高于－11℃时呈气态，温度更低时才呈液态。丁烷的热值介于112294～12168510kJ／m3之间。戊烷——与丁烷一样有两个同分异构体，即正戊烷和异戊烷。在0.1013MPa下，正戊烷在36℃以上、异戊烷在28℃以上时方为气体。后者为汽油的组成部

5、分，在凝析气藏中含有较多的该类组分氮气——在天然气中的体积含量一般不超过10％。N是无色无味的惰性气体，在标准压2力和20℃时，lm3氮气重1.183kg。在标准压力下，当温度低于-195℃时氮气开始液化。硫化氢——是极臭有毒的可燃气体。在标准压力和20℃时，密度为1.438kg／m3。在20℃时，单位体积水中可溶解2.582单位体积的HS气；由于HS气易溶解于水，故一般气藏中含22量甚微或不含，但国内外也都存在一些含HS较高或很高的气藏实例。2二氧化碳——无色，具有微弱气味。lm3CO2在标准状态下重1.85kg，在15℃和压力超过5.65MPa时，

6、CO气转化为液态。CO气在水中有很高的溶解度。CO与水在一定条件下可形222成水合物，并对井下及集输设备产生腐蚀作用。二氧化碳用于注气驱油时有较高的采收率。2016/12/21储运工程系曹学文5第一节天然气的组成和分类其他组分：氦气——属稀有惰性气体，无色，无味，微溶于水，不可燃，也不能助燃。氦是除氢气以外密度最小的气体，其密度是氢气的1.98倍。它是最难液化的气体。氦气是贵重的稀有气体，天然气中含量甚微，不超过1％(体积比)。天然气中含量超过0.1％(体积比)时，就有提氦的工业价值。天然气中还可能含有多硫化氢(H2Sx)，以及以胶溶态粒子的形态存在于

7、气相中的沥青质，还可能微含水银。为了了解天然气的组成，可以对天然气组分作全分析，目前采用的分析仪器为气相色谱仪，主要有美国惠普和日本岛津系列气相色谱仪。2016/12/21储运工程系曹学文6第一节天然气的组成和分类2.天然气组成组成天然气的组分是大同小异的，但其相对含量却各不相同。天然气分析的典型组成数据如表2-1所示，这些数据常常可以作为设计工程师进行地面处理装备的设计数据。对于含重组分较多的天然气还要回收液烃。潜在可回收的液烃量常用在1000Sm3(GPAGasProcessAssociation)气体中所含的总液烃量(m3)来表达，液烃指C＋或C

8、＋。232016/12/21储运工程系曹学文7表2-1典型的天然气组成(摩尔百分数)组分天然气