天然氣的性質(zhì).doc

第二章 天然氣基礎(chǔ)知識第一節(jié) 天然氣的用途隨著天然氣資源的不斷發(fā)現(xiàn)和開采，天然氣的利用范圍正逐步擴大，主要表現(xiàn)在如下幾方面： 1天然氣是重要的能源，是優(yōu)質(zhì)燃料。天然氣具有熱值高、運輸和使用方便、燃燒完全、干凈、無煙無渣、價格便宜等優(yōu)點。因此，天然氣廣泛用于交通、冶金、電力、輕工、化工等行業(yè)的內(nèi)燃機、煉鋼、熱處理、發(fā)電、工業(yè)鍋爐、加熱爐、印染、紡織、制鹽等諸多方面；同時作為生活燃料大量供應(yīng)給居民。在世界的燃料消費結(jié)構(gòu)中，天然氣已超過20，并在繼續(xù)增長。2天然氣是寶貴的化工原料。與其它固體或液體化工原料相比，它具有含水、含灰分極少，含硫化物等雜質(zhì)極微，使用、處理方便等優(yōu)點。因此，使用天然氣作為化工原料，可使生產(chǎn)的產(chǎn)品成本降低，提高勞動生產(chǎn)率。用天然氣作化工原料，可以生產(chǎn)近千種化工產(chǎn)品。目前國內(nèi)外大規(guī)模生產(chǎn)的天然氣化工產(chǎn)品有數(shù)十種，其中一部分是中間產(chǎn)品，主要有合成氨、甲醇、乙炔、甲烷氯化物、硝基甲烷、甲醛、氫氰酸、稀烴、芳烴、二硫化碳和碳黑等等。利用上述產(chǎn)品，可以進一步加工制造氮肥、有機玻璃、合成纖維、合成朔料、醫(yī)藥、溶劑、冷凍劑、滅火劑、電影膠片、炸藥、高能燃料等等。而合成纖維、合成橡膠及塑料還可以進一步加工，制造出眾多的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事和民用產(chǎn)品。 3可從天然氣中提煉寶貴的氦氣和氬氣，用于航天和電氣工程；回收單質(zhì)硫以制造硫酸、農(nóng)藥及其它硫化物產(chǎn)品。利用天然氣可以生產(chǎn)出石油蛋白，作為飼料代替糧食喂養(yǎng)家禽、家畜和魚類，效果很好。總之，天然氣不僅在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等國民經(jīng)濟的各個方面發(fā)揮著重要作用，而且天然氣及其產(chǎn)品，已廣泛地應(yīng)用于人們生活的各個領(lǐng)域之中。第二節(jié) 天然氣的組分一、 天然氣的組成 天然氣是一種以飽和碳氫化合物為主要成分的混合氣體，對以開采的世界各地區(qū)的天然氣分析化驗結(jié)果證實，不同地區(qū)，不同類型的天然氣，所含組分是不同的。據(jù)有關(guān)材料統(tǒng)計，各類天然氣中所包含的組分有100 多種， 將這些組分加以歸納，大致可以分為三大類型， 即烴類組分，含硫組分和其他組分。1烴類組分 碳和氫兩種元素組成的有機化合物，稱之為碳氫化合物， 簡稱為烴類化合物。烴類化合物是天然氣的主要成分，大多數(shù)天然氣中烴類組分含量為。 烴類化合物有飽和烴，不飽和烴，環(huán)烷烴及芳香烴之分。烴分子中，碳碳原子之間單鍵相連，四價的碳原子的其余價鍵被氫飽和，稱之為飽和烴，也稱為烷烴，其分子通式為：CnH2n+2 。烴分子中，碳碳以雙鍵相連，四價的碳原子的其余價鍵被氫飽和，稱之為烯烴，其分子通式為：CnH2n 。烴分子中，碳碳以三鍵相連，四價的碳原子的其余價鍵被氫飽和，稱之為炔烴，炔烴的分子通式為：CnH2n-2 。分子中碳鍵首尾相連的烷烴，稱之為環(huán)烷烴，分子中含有苯環(huán)的碳氫化合物稱之為芳香烴。 天然氣中的烴類組分，烷烴的比例最大，其中最簡單的是甲烷，分子式為C1H4 。一般來說，大多數(shù)天然氣的成分是甲烷，其含量通常為。甲烷是無色，無臭，比空氣輕的可燃氣體，是優(yōu)良的氣體燃料。甲烷的化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定，但經(jīng)過熱裂解，水蒸氣轉(zhuǎn)化，鹵化以及硝化等反應(yīng)后，可以制造出化肥，塑料，橡膠及人造纖維等，即甲烷同時是一種用途廣泛的化工原料。 天然氣中除甲烷組分外，還有，乙烷，丙烷，丁烷（正丁烷和異丁烷），它們在常溫常壓下都是氣體。有些天然氣中乙烷，丙烷，丁烷的含量較多，而丙烷，丁烷可以經(jīng)適當(dāng)加壓降溫而液化，這就是通常所說的液化石油氣，簡稱液化氣。液化氣可以進行加工制成許多化工產(chǎn)品，是很寶貴的化工原料，同時也可以裝入罐內(nèi)，供給城市居民生活使用。 天然氣中還含有一定量的戊烷 （C5）乙烷（C6）庚烷 （C7）辛烷 (C8) 任烷 (C9) 和葵烷 (C10) 等含量較多的烷烴，簡稱為碳五以上的組分，它們在常溫常壓下是液體，是一種天然汽油的主要成分。在天然氣開采中，上述組分凝析為液態(tài)而被回收，稱之為凝析油，是一種天然氣的汽油，可以用作汽車的燃料。至于含碳量更多的烷烴，在天然氣中的含量級少。 不飽和烴烯烴及炔烴，在天然氣中的含量很少，大多數(shù)天然氣中不飽和烴的總含量小于1%。有些天然氣中含有少量的環(huán)戊烷和環(huán)己烷。有些天然氣中含有少量的芳香烴，其多數(shù)為苯，甲苯及二甲苯，上述組分，常?？梢院湍鲇鸵黄饛奶烊粴庵蟹蛛x出來。 2含硫組分 天然氣中含硫組分，可以分為無機硫化物和有機硫化物兩類，無機硫化物組分只有硫化氫，分子式為H2S 。硫化氫是一種比空氣重，可燃，有毒，有臭雞蛋氣味的氣體，硫化氫的水溶液叫氫硫酸，顯酸性，故稱硫化氫為酸性氣體。有水存在的情況下，硫化氫對金屬有強烈的腐蝕做用，硫化氫還會使化工生產(chǎn)中的催化劑中毒而失去活性（催化能力減弱）。因此天然氣中含有硫化氫，必須經(jīng)過脫硫處理，才能進行管輸和利用。由脫硫工藝可知，在進行天然氣脫硫的同時，可以回收硫化氫，并將其轉(zhuǎn)化成硫磺及進一步加工成硫化工產(chǎn)品。 3其它組分 天然氣中，除去烴類和含硫組分外，相對而言，較為多件的組分還有二氧化碳，氧和氮，氫，氦，氬以及水汽。 二氧化碳是無色，無臭，比空氣重的不可燃氣體，溶于水生成碳酸，故二氧化碳也是酸性氣體。有水存在的情況下，二氧化碳對金屬設(shè)備及管線腐蝕嚴(yán)重，通常在天然氣脫硫工業(yè)中，盡量將二氧化碳和硫化氫一起除去二氧化碳在天然氣中的含量，對個別氣井而言 ，可以高達10% 以上，一氧化碳在天然氣中的含量甚微。在某些天然氣中發(fā)現(xiàn)有微量氧，大多數(shù)天然氣中含有氮，一般情況下其含量都在 以下，個別的天然氣中也有高達，甚至更高，例如美國某氣田生產(chǎn)的天然氣中，氮的含量高達。天然氣中的氫，氬，氦的含量極地一般在以下。大多數(shù)含有飽和水蒸氣，即水氣。隨著天然氣的開采輸送，天然氣溫度降低，其中的水汽會不斷冷凝為液態(tài)水，天然氣中凝析出的液態(tài)水會影響管輸工作，如果遇上二氧化碳和硫化氫，會腐蝕金屬設(shè)備及管道，故天然氣中的飽和水汽，應(yīng)進行脫除。 二、天然氣的成分表示法為了了解天然氣的組成，可以對天然氣組分作全面分析，目前采用的分析儀器為氣相色譜儀，主要有美國惠普和日本島津系列氣相色譜儀。表示天然氣組成有三種方法：摩爾組成、體積組成、和質(zhì)量組成。1 摩爾組成這是目前最長用的一種表示方法，等于該組分的摩爾數(shù)與天然氣的摩爾數(shù)之比值，常用符號表示氣中組分的摩爾組成，其表達式為： 式中 氣組分的摩爾數(shù)； 氣體總摩爾數(shù)。2、體積組成 天然氣中某組分的體積組成，是指該組分的體積量與天然氣的體積量之比值，也常用符號表示氣中組分的體積組成；其表達式為：式