天然气性质及输气流程

天然气性质及输气流程第一页，共34页。天然气的物理性质

天然气主要成分为甲烷（其分子式为CH4），是一种无色、无味、无毒且无腐蚀性的气体。在标准状况下：密度为0.717kg/m3(对空气比重为0.5544)，沸点为-161.45℃，临界温度为-82.45℃。因天然气密度比空气小，如遇容器泄露，天然气很容易扩散，使用较为安全。但天然气聚集在密闭建筑物的顶部时，则易形成爆鸣性气体，天然气在空气中的爆炸极限为5%—15%。天然气是一种碳氢化合物,它与空气或氧气混合，都能形成爆鸣性气体。第二页，共34页。天然气化学性质天然气的化学性质比较稳定，一般条件下不与氧气发生反应，也不与浓酸，浓碱溶液及氧化剂反应，但与氯气只要在阳光照射或加热时就能发生反应，与氟化氢混合能发生自燃。第三页，共34页。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。

第四页，共34页。爆炸限燃烧与爆炸是同一性质的化学反应过程，但在反应强度上，爆炸比燃烧激烈。天然气爆炸是在一瞬间产生高压、高温（2000～3000℃）的燃烧过程，体积突然膨胀，同时发出巨大的声响，爆炸时波速可达2000m/s左右，具有很大的破坏力。天然气与空气以一定比例组成的混合气体，在封闭的系统中，遇到明火就发生爆炸。可能发生爆炸的最低浓度称为爆炸低限，最高浓度称为爆炸高限。低限和高限之间的浓度范围，称为爆炸界限，简称爆炸限。爆炸限与混合气体的压力温度有关，天然气与空气混合物的压力、温度越高，爆炸限范围越大。第五页，共34页。影响爆炸极限的因素

1）原始温度：混合物的原始温度愈高，则爆炸极限的范围愈大，即下限降低、上限增高。由于温度的增高，加快了混合物的燃烧速度。温度的增高使原来不燃烧、爆炸的混合物变成可燃烧和爆炸的混合物。第六页，共34页。2）原始压力混合物的原始压力对爆炸极限影响很大。一般情况下，当压力增加时，爆炸极限的范围扩大，其上限随压力的变化显著。这是由于在增加压力时，物质分子间的距离变小，使燃烧反应更能进行。

影响爆炸极限的因素

第七页，共34页。3）惰性气体对爆炸极限的影响在混合物中加入惰性气体，爆炸极限的范围会缩小。当惰性气体的浓度达到一定时，可完全避免混合物发生爆炸。这是由于惰性气体加入后使可燃物质的分子与氧分子隔离，在它们之间形成不燃的障碍物。影响爆炸极限的因素

第八页，共34页。4）容器

容器的材料和尺寸对爆炸极限的影响。实验表明，管道直径愈小，爆炸极限的范围也愈小。5）火源的能量火源与混合物接触时间的长短，对爆炸极限有一定的影响。如甲烷在电压100V、电流的强度2A时产生的电火花，其爆炸极限为5.9%～13.6%；如电流强度为3A时产生的电火花，则爆炸极限范围扩大为5.85%～14.8%。

影响爆炸极限的因素

第九页，共34页。燃烧与爆炸的预防措施

1、防止燃烧爆炸环境的形成（1）采输气系统密闭与环境通风（2）填充惰性气体：在天然气与空气的混合气体中加入足量的惰性气体，可以达到消除爆炸的目的。常用的惰性气体有氮、二氧化碳、水蒸气。采输气设备在停工后或投运前，用惰性气体对系统进行吹扫或置换，以防止事故发生。第十页，共34页。（3）加强科学管理、遵守安全操作规程根据天然气易燃、易爆的特点，制定并实施严格安全操作规程和管理制度，能够有效的减少甚至杜绝安全事故的发生。（4）根据消防要求配备足够的灭火器材。燃烧与爆炸的预防措施

第十一页，共34页。2、消除火源引起燃烧和爆炸的火源一般有明火、摩擦与撞击产生的火花、电气设备或静电放电产生的电火花、设备维修施工时焊接、切割产生的火花、雷电产生的火源。为消除这些引起燃烧、爆炸事故的火源，采取的措施有：第十二页，共34页。（1）建立严格的动火审批制度，未经许可不得在生产区内使用明火或进行焊接作业。（2）防止摩擦或敲击产生火花。在敲击设备和管道时应使用由铜、铝等材料制成的工具；在倾倒易燃液体时，为防止铁桶与金属设备撞击产生火花，应在其接触部位垫上不发生火花的材料。不能在高处随意乱丢工具以及金属零、配件等。（3）使用防爆的电气设备。根据不同的爆炸和火灾等级，选用不同防爆等级的电气设备，照明灯具应采用防爆型。井场照明应使用远距离探照灯。消除火源采取措施第十三页，共34页。（4）按规定对设备、设施进行接地，使产生的静电能迅速导入大地。（5）定期检查防雷设备，以防止设备被雷击造成事故。（6）对于含硫化氢的天然气的集输系统，必须注意预防硫化铁的自燃。对设备内排出的硫化铁应用水润湿后进行处理。

消除火源采取措施第十四页，共34页。天然气中的杂质及其危害1、增加天然气阻力，使管线输送能力下降2、含硫地层水会腐蚀管线3、天然气中的固体杂质在高速流动时会冲蚀管壁4、使天然气流量测量不准确第十五页，共34页。1、管输过程中不出现液态水2、硫化氢和二氧化碳的含量要少管输天然气气质要求：

第十六页，共34页。天然气长输管道气质的技术指标项目质量指标高位发热量，MJ/m3＞31.4总硫(以硫计)，mg/m3≤200硫化氢，mg/m3≤20二氧化碳，y，%≤3.0氧气，y，% ≤0.5水露点，℃在最高操作压力下，水露点应比最低输送环境温度低5℃。 注：本标准中气体体积的标准参比条件是101.325kPa，20℃。第十七页，共34页。天然气脱水从地下采出来的天然气以及经过脱硫处理后的天然气中，一般都含有在其操作温度和压力下的饱和水蒸气。当输气管道的压力或环境温度变化时，饱和水蒸气就可能从天然气中凝析出来成为液态水，因此天然气在进入输气管线之前，必须进行脱水处理。天然气脱水的方法有：甘醇吸收法、冷冻剂制冷法、干燥剂吸附法等。目前国内天然气生产中普遍采用的脱水方法为甘醇吸收法，特别是三甘醇脱水法。第十八页，共34页。三甘醇法为国内外普遍采用，其主要原因是：

1、三甘醇的沸点高（287.4℃），它可在较高温度的常压再生塔中取得浓度较大（98%～99.5%）的贫液，脱水后的天然气露点降（进脱水装置前饱和湿气的露点与脱水后干气露点之差）比二甘醇多13～30℃，再生效果好。2、蒸汽压较低，在27℃时仅为二甘醇的20%，气相携带损失较二甘醇低。3、三甘醇热稳定性较好，理论热分解温度高（206.7℃），蒸发损耗小。

4、所需再生设备简单，操作费用比二甘醇低。第十九页，共34页。三甘醇脱水的工艺流程第二十页，共34页。三甘醇脱水工艺过程

湿天然气由吸收塔下部进塔，三甘醇贫液由塔顶入塔，湿天然气与三甘醇贫液在塔盘（帽泡、填料、浮球塔盘）处充分接触，天然气中的水被三甘醇贫液吸收后湿天然气变成干天然气，从塔顶流出进入外输系统，经脱水的干天然气可以达到一般管输天然气的含水量指标。从天然气中吸收水分后的三甘醇溶液由贫液变成富液，从吸收塔底部流出，经过滤器流入贫—富甘醇溶液换热罐，三甘醇富液被预热到一定温度后进入再生塔中部，在再生塔中，经蒸溜釜加热，富液中大部分水分变成蒸汽，由再生塔顶离开系统；富液再生后变成贫液，由蒸溜釜底部流出进入换热罐，在换热罐内与富液换热后，再泵送至吸收塔循环使用（在某些进口脱水装置中，吸收塔顶还装有贫液冷却盘管，用于降低进塔贫液的温度）。第二十一页，共34页。固体吸附脱水法：就是来利用对天然气中的水分有很强的吸附作用，而对其他气体组分吸附作用很小甚至不吸附的活性固体吸附剂，将天然气中的水分有选择地吸附下来，达到“干燥”的目的。目前常用的吸附剂有：粘土矿、活性氧化铝、硅胶和分子筛等。第二十二页，共34页。二、采输气工艺流程1、采气流程2、输气流程第二十三页，共34页。1、采气流程采气流程：把从气井采出的含有液（固）体杂质的高压天然气，变成适合矿场集输的合格天然气的各种设备组合。采气（工艺）流程图：是对采气过程中各个工艺环节之间的关系以及管路特点的说明，通过图例符号表示采气全过程的图。第二十四页，共34页。采气流程，大致可以分为三大部分：可控制节流部分净化部分计量部分第二十五页，共34页。采气井口主要由：套管头、油管头、采气树组成第二十六页，共34页。第二十七页，共34页。水套炉第二十八页，共34页。分离器第二十九页，共34页。孔板计量装置超声波流量计第三十页，共34页。2、输气流程输气站的工艺流程：就是输气站的设备、管线、仪表等的布置方案，通过输气站的设备、仪表及相应的工艺流程，就可以完成输气站承担的各种生产任务。在输气生产现场，往往将完成某一单一任务的过程称工艺流程。工艺流程图：表示输气站工艺流程的平面图形，称之为。

掌握输气站的工艺的流程图是输气