天然气基本知识(课件)

1、天然气基本知识，辽河油田天然气集团公司于2011年11月16日，前言，领导、同事们：早上好，根据集团公司人事部门的安排，我告诉大家天然气基本理论知识，学习前，我先谈谈学习专业知识。 毛泽东主席还记得，“没有文化的军队是愚蠢的军队，愚蠢的军队是战胜不了敌人的”。 组建“中国人民解放军式”燃气队，必须用知识武装我们的头脑。 只有不断加强学习，才能承担天然气业务的快速发展，只有不断提高学习能力，才能战胜天然气业务的快速发展攻防。 所以，希望大家能坐下来听，记住。 通过这次学习，每个人都要理解和掌握天然气的基本理论知识，在今后的工作中不断丰富和提高，尽快成为燃气集团公司的支柱材料，为燃气业务良好和快速

2、发展作出贡献。 目录，第一部分天然气基本理论第二部分天然气集输和天然气站常识第三部分天然气安全知识，第一部分天然气基本理论，第一部分能源和消耗结构第一部分能源，根据它们能否再生分为再生能源和非再生能源。 再生能源：太阳能、水能源、风力能源、海洋能源、潮汐能源等非再生能源：煤、石油、天然气、油石和核燃料铀等。 其中煤、石油、天然气、油石等非再生能源又称为化石燃料、燃料矿石、矿物燃料，在漫长的地质时代地球上大量生物群(动物和植物)死亡后，在适当的环境下堆积，经过特定的物理、化学作用和成矿作用而形成。 根据存在形式分为三种：固体可燃性矿物，如煤、油石等液体可燃性矿物，如石油等天然气可燃性矿物。 第一

3、部分天然气基本理论是，一次能源消耗主要基于石油、天然气、煤、核能和水力发电，天然气在一次能源消耗结构中的比例为世界平均水平的24.5%，其中前苏联、中东和北美州超过世界平均水平，达到40%以上，而亚洲我国半个世纪以来，天然气一次能源消耗维持在3.8%左右，远远低于亚洲水平，是世界的五分之一，亚洲的三分之一。 2010年，全国天然气消费量为1070亿元，超过10亿元的省市区有22个，超过20亿元的有13个，其中四川、北京、江苏、广东都接近70亿元。 辽宁省只有9亿人，仅占1.8%，不到国家平均水平的一半。 根据国家能源发展纲要，到2015年我国天然气消费量将达到8%左右，达到2000亿元，占石油

4、“半壁江山”，2020年达到3500亿元，到2030年超过5000亿元，成为第一能源，天然气发展空间非常第一部分天然气基本理论，第二，天然气概念广义：自然界存在的所有气体。 大气、地下气体、宇宙气体等。 狭义：指存在于地下岩层中的各种气体。 例如，气层气、油田气、煤层气等。 根据其成因和储藏状态，可分为常规天然气和非常规的天然气：常规天然气：包括单相储气、气层气、储油溶解气等。 非常规则的天然气：包含致密岩石中的煤层气、页岩气、深层气体和天然气水合物。 通常的天然气资源量在世界上约600兆元，以现在的开采速度人类可以开发利用是200-300年的非常规则的天然气资源潜力非常巨大，接近4000兆元

5、，其中只有天然气水合物是世界上已知的所有矿物燃料(煤、石油和通常的天然气)资源量的总和的2倍天然气是石油链中最前端的部分，石油链根据碳原子数分为烷烃、环烷烃、芳烃和烯烃4种，天然气属于烯烃类。第一部分天然气的基本理论，第三部分天然气的分类是生产分类： a，天然气田气从气井开采的天然气b .与石油生气从油井和原油一起开采的天然气，也称为溶解气体、油田气等c .通过凝析气凝析油的逆蒸发作用而气化的天然气； d .煤层气从地下煤层采集的各天然气状态： 1，标准天然气是指标准状态(0、1atm )的天然气。 其绝对密度为0.71 kg/m3，相对密度为0.59，平均热值为36MJ/Nm3，约为8500

6、千卡/Nm3。 2、压缩天然气(Compressed Natural Gas简称CNG )是使标准天然气压力增加20MPa以上的天然气。 主要应用气体的压缩性，根据气体方程式，温度不变时，压力变大，体积缩小的原理是压力为25MPa时，体积缩小到标准状态的1/300。 压力为20MPa时，体积缩小到标准状态的1/240。 CNG热量一般为38MJ/Nm3，约为9000千卡路里/Nm3。 目前，国内CNG卷瓶管束车最大填充天然气量达到7500Nm3的常用8根管束车，水容积18m3，能填充4550Nm3，最大经济运输半径150公里，燃料百公里运费约0.3元/方。 以CNG为燃料的车辆称为NGV(Na

7、turalGasVehicle )。 第一部分天然气的基本理论，3、液化天然气(Liquefied Natural Gas简称LNG )天然气在常压下，冷却到-162，从气体变成液体，称为液化天然气(简称LNG )。 LNG是低温液体，体积缩小为等量气体体积的1/625，比重为0.425g/cm3，卡路里为50MJ/kg，即12000千卡路里/kg。 目前，国内LNG低温储罐车最大容积为52.8m3，最高工作压力为0.7MPa，最大填充天然气量为3.3万Nm3，最大经济运输半径为800Km，燃料百公里运费约为0.07元/方。 4、可燃冰(Ice Natural Gas简称ING )是天然气水合

8、物的通称，是近20年来在海洋和冰冻地带发现的新的清洁能源，可以作为传统能源，如石油、煤等替代品。 天然气是在一定压力和温度下形成的固体结晶水化合物，其外观像白雪，化学式表示为ch46h2o或CH4 7H2O，密度为0.9g/cm3，1，一种天然气水合物可以释放170种天然气。 可燃冰的能量密度是煤的10倍，而且燃烧后不产生残渣和废气，这被称为人类1000年可以使用的新能源。 目前，技术不能解决海洋污染和海面上升的问题，开采可燃冰的条件还不完善。 第一部分天然气基本理论，四，天然气化学组成a，烃类气体主要以甲烷(CH4 )占80%以上，其次是乙烷(C2H6 )丙烷(C3H8 )、丁烷(C4H10

9、 )、戊烷(C5H12 )等b，非烃类气体二氧化碳(CO c、稀有气体氦气(Ne )、氩气(Ar )等； 五、天然气主要成分a、可燃性气体主要是甲烷(CH4 )等烃类气体b、二氧化碳(CO2 )、硫化氢(H2S )等酸性气体； c、水蒸气。 六、天然气的主要物理性质未处理的天然气有汽油的味道，有硫化氢的味道。 处理的天然气是无色、无味、无毒、无腐蚀性的气体。 主要物理性质： 1、挥发性为密度0.71 kg/m3，空气为1.29 kg/m3，相对密度0.59，比空气轻(最轻的是氢气0.09 )，容易挥发扩散的2 .压缩性增压20-25Mpa体积缩小到240-300分之一3，溶解性为水和石油第一部

10、分天然气基本理论是，七、天然气爆炸极限天然气在空气中的爆炸极限上限为15%，下限为5%。也就是说，在有限的空间内，空气含有5-15%的天然气时会爆炸，浓度不到5%时，火不会爆炸，但可以在火焰的周围形成燃烧层，浓度为9.5%时，爆炸的威力最大(氧和天然气完全反应)。 浓度达到15%以上时会失去爆炸性，但是在空气中着火也会燃烧，每次燃烧天然气都需要18种空气，空气中的氧不足燃烧不完全会产生一氧化碳，发生中毒现象，平时使用时经常换气也是混空的原因之一。 引火爆炸是指容易燃气体在空气不流通的空间中，聚集到一定的浓度后，遇到火灾和火花时立即燃烧膨胀并爆炸。 一般情况只是一次爆炸，如果可燃性气体能马上补充

11、的话就会多次爆炸。 八、天然气化学反应甲烷的分子结构由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧产物主要是二氧化碳和水。 CH4 2O2点燃CO2 2H2O，第一部分天然气基本理论，九，天然气的水露点天然气露点是控制天然气储藏过程中不产生液态物质的重要指标，可分为水露点和烃露点： a，水露点是天然气在一定压力下析出液体水时的最高温度b，烃露点是指， 天然气在一定压力下析出液态烃时的最高温度是指十、富气、贫气、干燥、湿气、商品天然气和纯天然气的富气是指含有C3、C4和C5等重碳成分的比较高的天然气，一般占10%以上的稀是指C3、C4、C5等一般来说，占10%以下的干燥气体是指经过轻烃的回收处理输出的天然气

12、。湿气是指含有水蒸气的天然气。商品天然气是指进入干线的气体供给管的天然气。单纯的天然气是指酸性气体含量极少的天然气。 第一部分天然气基本理论，第11，天然气相关标准1 )管线天然气标准国家标准输气管道工程设计规范 (GB50251-94 )规定，管线天然气在最高输送压力下的水露点不得低于环境温度5，烃露点不得超过最低环境温度。 2 )城镇商品天然气标准国家标准城镇燃气设计规范 (GB50028-93 )，a、固体粒子含量10mg/Nm3； b、H2S含量20mg/Nm3； c、CO10mg/Nm3； 3 )车辆用压缩天然气标准国家标准车用压缩天然气标准 (GB18047-2000 )规定：第一

13、部分天然气基本理论，十二、天然气和煤层气，天然气区分煤层气是天然气的一种，通称“气体”，是煤层附带有毒的混合气体，主要含有甲烷和一氧化碳，坑道下的天空因此，煤层气也被称为“煤矿第一杀手”。 气体，也称为人工气体，主要成分是一氧化碳，1 )干馏气体：煤得到的气体生成物，主要成分是CO和H2，也含有比较高的甲烷，卡路里是16.7MJ/Nm3。 2 )气化气体：包含水气体和发生炉气体，水和焦炭在温度调节下反应得到的气体，主要成分是CO和H2，热量分别是水气体10.5MJ/Nm3，发生炉气体5.4 MJ/Nm3。 自来水气体和发生炉气体发热值低，毒性大，不能单独作为城市煤气的气体源使用。 一氧化碳是有

14、毒气体，在空气中的含量为0.1%会引起中毒，含量超过1%的话有可能死亡。 3 )高炉气体：高炉炼铁时产生的废气，主要成分是CO和N2，卡路里是4.2MJ/Nm3。 主要作为焦炉燃料。 第一部分天然气的基本理论是，十三、压缩天然气和液化天然气的异同点是天然气，只是状态不同，热量不同。 压缩天然气是气体，高压常温下，压力一般在20MPa以上的液化天然气是液体，常压是低温，温度一般低于-161，LNG的热量比CNG的热量高。十四、液化天然气与液化石油气的不同液化天然气的主要成分是甲烷、乙烷，必须在很低的(-161)温度下保存。 体积是气体的625倍，液体热量是51MJ/kg，气体热量是42MJ/Nm

15、3； LPG的主要成分是丁烷和丁烯，一般的保存温度为-60，体积是气体的250倍，气体的热量为11000张/Nm3，液体的热量换算成45.6MJ/kg。 因此，液化天然气的热量比液化石油气的热量高。 第一部分天然气的基本理论是15、天然气优势1、天然气是以高热值对的能源价值是以工作能力来测定的。 作为燃料，用燃烧时产生的热量进行测定。 能量物质的热值大致等于各元素的燃烧热之和。 化石能源的主要成分是氢和碳，氢的总热量是142MJ/kg，碳的总热量是52MJ/kg。 因此，氢含量高，化石能源的热价值也高，天然气的主要化学成分是甲烷(CH4 )，氢碳比是4:1，石油是2:1，煤是1:1，柴火是1:

16、10，天然气是化石燃料中氢碳比最高的燃料，因此化石燃料的项目柴柴煤石油天然气总热量(kj/kg ) 6280-837420934-29397486-460528氢碳比(原子比)1:10:1:2:1:4:1，第一部分天然气基本理论，2，天然气是环境污染极小的能源燃烧排放物天然气不含有固体粒子状物质，硫的含量极少，燃烧后排出的SO2比燃料和煤少，天然气不含化合氮，燃烧后排出的NOx极少，而且通过改善燃烧技术和废气处理，排放量更容易减少。 与其他化石能源相比，天然气的碳含量低，氢含量高，是燃烧后温室气体(CO2 )排放量最少的能源。 相同发热量下的各种化石燃料炭排放量为天然气0.61、LPG0.71

17、、汽油0.80、灯油0.82、柴油0.84、原油0.85、重油0.88、烟煤1.09、无烟煤1.14 3，天然气是利用效率高的能源使用天然气，是工业和民间(商业用)的能源家用煤炉的效率是20-25%，煤气炉的效率是55-65%； 电厂煤火力发电效率一般为40%，而气体联合循环发电效率为60%的合成氨是高能源工业，世界上约90%的合成氨是用天然气生产的，吨氨天然气的消耗量大幅减少。 第一部分天然气基本理论是： 4、天然气是安全可靠的能源天然气，也是a级易燃、易爆炸的危险化学品，但在目前燃料中最安全可靠。 下表：燃料名点火点的爆炸极限密度小于空气挥发天然气650 5-15%，LPG 490 1.5-9.1%的大难汽油425 1.4-7.6%的大难柴油260 0.5-4.1%的大难天然气的爆炸下限和点火点比液化石油气和柴油不易爆炸的天然气相对密度为0.6左右，比空气轻，泄漏的天然气很