天然氣基礎知識課件

天然氣基礎知識天然氣基礎知識什么是天然氣？天然氣是一種混和物，其組份隨氣田不同而異，主要成分有甲烷、氮及C2～C5的飽和烷烴，另外還含有微量的氦、二氧化碳及硫化氫等，通過制冷液化后，LNG就成為含甲烷（96％以上）和乙烷（4％）及少量C3～C5烷烴的低溫液體。LNG是由天然氣轉變的另一種能源形式。什么是天然氣？天然氣是一種混和物，其組份隨氣田不同而異，主要什么是LNG?天然氣在常壓下，當冷卻至約-162℃時，則由氣態(tài)變成液態(tài)，稱為液化天然氣（英文LiquefiedNaturalGas,簡稱LNG）。什么是LNG?天然氣在常壓下，當冷卻至約-162℃時，則由天然氣的沸點沸點是指101.325Pa壓力下液體沸騰時的溫度。天然氣中主要成分甲烷的沸點是-162.6oC。天然氣的沸點是-162.49oC。由于天然氣的沸點很低，天然氣很難被液化。天然氣一般以氣態(tài)儲存和運輸。天然氣的沸點沸點是指101.325Pa壓力下液體沸騰時的溫度壓力（壓強）單位1大氣壓？1bar=10N/cm2=1.0197kg/cm21Pa=1N/m2,1bar=100kPa=0.1MPa1psi=1lb/in21bar=14.504psiPSI英文全稱為Poundspersquareinch。P是磅pound，S是平方square，I是英寸inch。把所有的單位換成公制單位就可以算出：1bar≈14.5psi1psi=6.895kPa=0.06895bar歐美等國家習慣使用psi作單位

表壓力：壓力表指示的,高于大氣壓的壓力(g)

絕對壓力：包括了大氣壓的壓力(a),（計算用）

壓力（壓強）單位溫度單位

絕對溫度：K=°C+273.15（室溫約300K）

攝氏溫度：0°C=273.15K

華氏溫度：°F=1.8×°C+32溫度單位絕對溫度：K=°C+273.15（室溫約3容積、流量

標準立方米：Nm3(1bar,0°C條件下）標準立方英尺：scf(14.7psi,60°F)1m3=35.315cf

標方流量：Nm3/h

實際流量：m3/h容積、流量什么是臨界溫度與臨界壓力？

臨界溫度：當溫度升高到某一數(shù)值時，即使壓力再升高，也不能使蒸氣再液化稱為臨界溫度。臨界壓力：在臨界溫度下，使液體液化的最低壓力稱為臨界壓力組分臨界溫度臨界壓力沸點(1大氣壓)°Cbar(絕)°CCH4-82.646.04-161.52

C2H632.2848.80-88.58C3H896.6742.49-42.07N-C4152.0137.97-0.49I-C4134.9836.48-11.81什么是臨界溫度與臨界壓力？

臨界溫度：當溫度升高到某一數(shù)值時LNG的性質：1）LNG的主要成份為甲烷，化學名稱為CH4，還有少量的乙烷C2H6、丙烷C3H8以及氮N2等其他成份組成。2）臨界溫度為-82.3℃，臨界壓力為45.8kg/cm3（4.56Mpa）。3）沸點為-162.5℃，熔點為-182℃，著火點為650℃。4）液態(tài)密度為0.430T/m3，氣態(tài)密度為0.688kg/Nm3。5）氣態(tài)熱值9100Kcal/m3，液態(tài)熱值12000Kcal/kg。6）爆炸范圍：上限為15%，下限為5%。7）無色、無味、無毒且無腐蝕性。8）體積約為同量氣態(tài)天然氣體積的1/625。LNG的性質：1）LNG的主要成份為甲烷，化學名稱為CH4，1、安全系統(tǒng)工程基礎3、氣體的基礎知識4、天然氣主要用途

內容提要1、安全系統(tǒng)工程基礎1、概述2、天然氣的質量標準1、安全系統(tǒng)工程基礎4、天然氣主要用途內容提要1、安全系統(tǒng)一、概述一、概述天然氣工業(yè)在國民經濟中的地位天然氣工業(yè)是國民經濟最重要的支柱產業(yè)之一是提供能源，尤其是交通運輸燃料和有機化工原料的最重要的工業(yè)全世界所需能源的30%依賴于天然氣今后，越來越多的汽車等交通工具使用天然氣世界有機化工原料約10%來源于天然氣。天然氣工業(yè)在國民經濟中的地位天然氣工業(yè)是國民經濟最重要的支柱在世界能源中的地位：天然氣與煤炭、石油并稱目前世界一次能源的三大支柱。全球共有十幾個國家（約70條生產線）生產LNG，生產能力達到約13800×104t/a。2012年全球天然氣消費量為3200×108ft3，天然氣在一次性能源消費比例為25%，2050年將達到30-35%，屆時天然氣將取代石油或與石油持平成為第一能源。在世界能源中的地位：天然氣與煤炭、石油并稱目前世界一次能源的發(fā)展天然氣事業(yè)的意義在全球經濟處于衰退和復蘇陣痛中的今天，為保證我國國民經濟持續(xù)、有效、平穩(wěn)的發(fā)展，大力開發(fā)利用國內外天然氣等高效潔凈能源，加快調整、優(yōu)化國內能源結構，切實改善國內生態(tài)環(huán)境事在必行。發(fā)展天然氣事業(yè)的意義在全球經濟處于衰退和復蘇陣痛中的今天，為我國天然氣事業(yè)的不足2009年的初冬，氣溫下降很快，中國大陸各大城市陸續(xù)出現(xiàn)天然氣供應緊張，甚至大幅度超出用氣計劃，峰谷用氣比甚至達到10:1，發(fā)生氣荒等現(xiàn)象。中石油為緩解蘇浙滬等地供氣壓力，以高昂的現(xiàn)貨價格緊急購買了約10船約54×104tLNG，折合7.2×108Nm3。我國天然氣事業(yè)的不足2009年的初冬，氣溫下降很快，中國大陸我國天然氣事業(yè)的不足表現(xiàn)出下游用戶市場開發(fā)過度以及峰谷用氣調節(jié)能力低下的主要矛盾表現(xiàn)出我國上游天然氣供給方面尚有不足的矛盾表現(xiàn)出我國能源供給方面的脆弱性和重要性解決這個主要矛盾的方法尋找新的氣源加大市場管理力度、控制冬夏季峰谷用氣差建設必要的應急調峰儲氣設施發(fā)展陸上LNG的穩(wěn)定運輸亦可作為輸氣管道無法覆蓋地區(qū)城鎮(zhèn)的主要氣源供給。我國天然氣事業(yè)的不足表現(xiàn)出下游用戶市場開發(fā)過度以及峰谷用氣調天然氣藏是怎樣生成的？石油常與天然氣并存，是由遠古海洋或湖泊中的生物在地下經過漫長的地球化學演化而形成的烴類和非烴類的復雜混合物。海洋里生存著大量的生物，它們在生長過程中具有分泌鈣質骨骼的能力，在水深、溫度、光照和海水含鹽度適宜的條件下，這些生物一代又一代地繁殖，便形成了堅固的生物礁。它們死亡后，被沉積物覆蓋并埋藏在地層深部，在長期的地質作用下，逐漸成為石油和天然氣形成的物質基礎。天然氣藏是怎樣生成的？石油常與天然氣并存，是由遠古海洋或湖泊天然氣的定義：是指在地表下孔隙性地層發(fā)現(xiàn)的天生的烴類和非烴類混合物，它常常和原油伴生在一起。大多數(shù)以甲烷為主，并包括比甲烷重的烴類，如：乙烷、丙烷、異丁烷、正丁烷等。除烴以外，原始的天然氣中還可能存在少量的水分、氮氣、二氧化碳、硫化氫、氦、氧、氬等氣體。天然氣的定義：是指在地表下孔隙性地層發(fā)現(xiàn)的天生的烴類和非烴類天然氣的分類將天然氣分為兩大類一類是可燃性天然氣，其組成大部分為碳氫化合物，諸如：石油系天然氣、煤層氣、水溶性天然氣、天然氣水合物等；另一類為不可燃天然氣，其組成大部分為二氧化碳和/或氮氣，諸如二氧化碳和/或氮氣藏氣層氣、火山氣、溫泉氣等。天然氣的分類將天然氣分為兩大類天然氣分類（按氣源）氣田氣：從地下開采出來的氣田氣為純天然氣，CH4≥90%，干氣。石油伴生氣：伴隨石油開采一塊出來的氣體稱為石油伴生氣CH4≤90%

，濕氣。凝析氣田氣：含石油輕質餾分的氣體。含2-5%C5。.煤層氣：從井下煤層抽出的礦井氣，雜質高。天然氣分類（按氣源）氣田氣：從地下開采出來的氣田氣為純天然氣天然氣的主要成分

天然氣的主要成分以飽和烴為主，主要是甲烷，乙烷、丙烷、丁烷、戊烷含量不多，庚烷以上含量極少。另外還有少量非烴類氣體一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氫氣、硫化氫、水蒸氣及微量的惰性氣體氦（He）、氬（Ar）。天然氣的主要成分天然氣的主要成分以二、天然氣的質量標準二、天然氣的質量標準1、商品天然氣商品天然氣的氣質標準是按氣態(tài)管輸形式和城市燃氣使用要求統(tǒng)一進行考慮制定的。氣質標準既要滿足管輸要求，又要符合城市民用和商業(yè)使用要求。是規(guī)范和制約天然氣處理工廠操作、運行的極其重要的技術指標。1、商品天然氣商品天然氣的氣質標準是按氣態(tài)管輸形式和城市燃氣GB17820《天然氣》（摘錄）天然氣的技術指標GB/T17283

水露點(℃)GB/T13610<=3.0二氧化碳(體積%)GB/T11060.1<=460<=20<=6硫化氫(mg/m3)GB/T11061<=460<=200<=100總硫（以硫計）(mg/m3)GB/T11062>31.4高熱值(MJ/m3)實驗方法三類二類一類項目◆《城鎮(zhèn)燃氣設計規(guī)范》規(guī)定應使用一類或二類氣,但CO2含量可放寬。在天然氣交接點的壓力和溫度條件下,天然氣的水露點應比最低環(huán)境溫度低5℃GB17820《天然氣》（摘錄）天然氣的技術指標GB/T三、氣體的基本知識三、氣體的基本知識天然氣的性質和特點天然氣是一種易燃易爆氣體，和空氣混合后，溫度只要達到550℃就燃燒。在空氣中，天然氣的濃度只要達到5-15%就會爆炸。天然氣的性質和特點天然氣的性質和特點天然氣無色，比空氣輕，不溶于水。一立方米氣田天然氣的重量只有同體積空氣的55%左右，一立方米油田伴生氣的重量，只有同體積空氣的75%左右。LNG的重量僅為同體積水的45%左右；LNG的體積能量密度為汽油的72%；天然氣的性質和特點天然氣無色，比空氣輕，不溶于水。一立方米氣天然氣的性質和特點天然氣的主要成分是甲烷，本身無毒，但如果含較多硫化氫，則對人有毒害作用。如果天然氣燃燒不完全，也會產生一氧化碳等有毒氣體。天然氣的性質和特點天然氣的主要成分是甲烷，本身無毒，但如果含天然氣的性質和特點天然氣的熱值較高，一立方米天然氣燃燒后發(fā)出的熱量是同體積的人工煤氣（如焦爐煤氣）的兩倍多，即35.6-41.9兆焦/立方米（約合8500-10000千卡/立方米）。1噸LNG可產生1350標準立方米的天然氣，可發(fā)電8300度。天然氣的性質和特點天然氣的熱值較高，一立方米天然氣燃燒后發(fā)出天然氣的組份和特性參數(shù)

成分塔里木氣陜甘寧氣東海氣西澳卡拉沙LNG印尼東周LNGCH4

96.22694.7088.4888.77496.64C2H6

1.770

0.55

6.68

7.542

1.97

C3H8

0.300

0.08

0.35

2.588

0.34

iC4H10

0.0620.01nC4H10

0.0750.01iC5H12

0.020nC5H12

0.016C6H14

0.051天然氣的組份和特性參數(shù)成分塔里木氣陜甘寧氣東海氣西成分塔里木氣陜甘寧氣東海氣西澳卡拉沙LNG印尼東周LNGC7+

0.038

CO2

0.473

2.71

3.52N2

0.967

1.92

0.97

0.074

0.90

He

0.02

H2S

0.002

H2O

其他1.022

0.15

總計100

100

100

100

100

注：1、不同資料來源數(shù)據(jù)略有不同2、天然氣均以CH4,C2H6為主要成分3、上述天然氣均屬《城市燃氣分類》中的12T成分塔里木氣陜甘寧氣東海氣西澳卡拉沙印尼東周C7+天然氣的若干特性參數(shù)（0℃、101.328kPa）特性單位純甲烷塔里木氣陜甘寧氣東海氣西澳卡拉沙LNG印尼東周LNG密度kg/m3

0.71740.74990.76700.81900.79200.7377相對密度0.55480.57990.59320.63340.61250.5705高熱值MJ/m3(kcal/m3)39.842(9516)40.282(9621)38.224(9130)40.306(9627)43.296(10341)40.233(9609)低熱值MJ/m3(kcal/m3)35.906(8576)36.336(8679)34.456(8230)36.398(8694)39.145(9350)36.286(8667)華白數(shù)（高）MJ/m3(kcal/m3）53.494(12777)52.895(12633)49.628(11854)50.648(12097)55.323(13214)53.268(12723)華白數(shù)（低）MJ/m3(kcal/m3)48.209(11515)47.716(11397)44.736(10685)45.738(10924)50.019(11947)48.042(11475)燃燒勢40.339.837.438.741.840.2天然氣的若干特性參數(shù)（0℃、101.328kPa）特性單位特性單位純甲烷塔里木氣陜甘寧氣東海氣西澳卡拉沙LNG印尼東周LNG最低著火溫度℃540運動粘度m2/s14.5氣體常數(shù)J/kg.k518臨界壓力MPa4.641臨界溫度K190.7臨界壓縮因子0.290空氣中爆炸極限（上限）%15空氣中爆炸極限（下限）%5定壓比熱kJ/m3.K1.545絕熱指數(shù)1.309導熱系數(shù)W/m.K0.03024特性單位純甲烷塔里木氣陜甘寧氣東海氣西澳卡拉沙印尼東周LNG的基礎知識什么是液化天然氣LNG（LiquefiedNaturalGas)？LNG是冷卻到-160℃后呈液態(tài)的天然氣。油/氣田產生的天然氣經過除液、除酸、干燥、分餾、低溫冷凝形成,體積縮小為原來的1/600。氣化后比空氣輕。保持常壓。無色、無嗅、無毒。低溫存儲。可根據(jù)需求加熱和氣化。LNG的基礎知識什么是液化天然氣LNG（LiquefieLNG組份LNG組份液化天然氣的特點低溫、氣液膨脹比大、能效高易于運輸和儲存液化天然氣的特點低溫、氣液膨脹比大、能效高易于運輸和儲存液化天然氣的特點清潔能源—LNG被認為是地球上最干凈的化石能源！LNG是一種清潔燃料，排放可以達到歐4標準。液化天然氣的特點清潔能源—LNG被認為是地球上最干凈的化石能液化天然氣的特點LNG硫含量極低，若260萬噸/年LNG用于發(fā)電與燃煤（褐煤）相比將減排SO2

約45萬噸，將阻止酸雨趨勢的擴大。天然氣發(fā)電NOX和CO2排放量僅為燃煤電廠的20%和50%液化天然氣的特點LNG硫含量極低，若260萬噸/年LNG用于液化天然氣的特點安全性能高—由LNG優(yōu)良的理化性質決定的！燃點較高—自燃溫度約為590℃，燃燒范圍較窄—5%~15%，輕于空氣、易于擴散！液化天然氣的特點安全性能高—由LNG優(yōu)良的理化性質決定的！四、天然氣（NG、LNG）的主要用途四、天然氣（NG、LNG）的主要用途發(fā)電天然氣作為燃料電池的燃料天然氣作為燃氣透平的發(fā)動機的燃料熱電聯(lián)供系統(tǒng)天然氣汽車空調NG利用方式發(fā)電NG利用方式天然氣的主要用途

民用工業(yè)國民經濟國家戰(zhàn)略資源國民經濟支柱產業(yè)衣、食、住、行。如：做飯、取暖、種糧食和蔬菜交通有機化工原料如：化肥、化纖、發(fā)電天然氣的主要用途民用工業(yè)國民經濟國家戰(zhàn)略資源衣、食、住、有緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑。燃氣電廠是穩(wěn)定的、耗氣量大的天然氣用戶，對天然氣工業(yè)發(fā)展起著重要作用。從經濟效益看，天然氣發(fā)電的單位裝機容量所需投資少，建設工期短，上網(wǎng)電價較低，具有較強的競爭力。天然氣發(fā)電緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑。天然天然氣與發(fā)電

天然氣與發(fā)電天然氣與發(fā)電

天然氣與發(fā)電天然氣是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點。天然氣占氮肥生產原料的比重世界平均為80%左右我國僅為20%到2010年這一比例可望能達到35%。

天然氣化工產業(yè)天然氣是制造氮肥的最佳原料，具有投資少、成本低、污染少等特點居民生活用氣，隨著人民生活水平的提高及環(huán)保意識的增強，大部分城市對天然氣的需求明顯增加。用做城市燃氣的天然氣中50%將用于居民生活30%供工業(yè)窯爐20%供城市商業(yè)及其他用戶

天然氣燃氣事業(yè)居民生活用氣，隨著人民生活水平的提高及環(huán)保意識的增強，大部分天然氣汽車以天然氣代替汽車用油，具有價格低、污染少、安全等優(yōu)點。我國開始有計劃地加大天然氣汽車的發(fā)展力度，以節(jié)約用油和減少城市汽車尾氣污染。天然氣汽車天然氣汽車以天然氣代替汽車用油，具有價格低、污染少、安全等優(yōu)1－遠程充注接口2－排氣接口3－手動放氣閥4－燃料罐壓力表5－探測器接口6－次釋放閥7－主釋放閥8－氣相管路9－燃料指示轉換器10－燃料指示表11－充注單向閥12－調壓閥13－充注接口14－閥門15－防流量過量閥16－液相管路17－氣化器18－液體噴射棒19－LNG儲罐LNG車輛燃料供應系統(tǒng)LNG車輛燃料供應系統(tǒng)燃氣空調

典型的燃氣空調方式采用燃氣為直接驅動能源，燃氣直燃機進行制冷、采暖的空調方式采用燃氣作為間接驅動能源，溴化鋰制冷機為冷(熱)源的熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng)燃氣鍋爐+蒸汽吸收式制冷機燃氣蒸汽鍋爐+蒸汽透平驅動離心機燃氣機發(fā)電+直燃型吸收式冷熱水機：利用燃氣在冬季加熱分體式電動熱泵的室外機組以提高熱泵的出力。直燃型小容量氨-水為工質對的吸收式冷水機組燃氣吸收式熱泵：燃氣機熱泵(CHP)。燃氣空調燃氣空調

典型的燃氣空調方式燃氣空調天然氣作為民用燃料的經濟效益也大于工業(yè)燃料，以工業(yè)帶動民用，漸進地穩(wěn)步發(fā)展民用天然氣，將是我國天然氣利用的極佳方向。天