天然氣、原油基礎(chǔ)知識(shí).ppt

1、第 1 頁(yè),油氣集輸公司南堡聯(lián)合站,原油、天然氣基礎(chǔ)知識(shí),制作人：李東升,第 2 頁(yè),石油和天然氣基礎(chǔ)知識(shí),天然石油即原油，一般情況下呈棕色、褐色，含輕餾分量大的原油呈綠色，含重餾分大的原油呈黑色，也有的地方原油是其它顏色的；在常溫下是一種呈流動(dòng)或半流動(dòng)的液體。它常與天然氣并存，相對(duì)密度小于1，是一種多組分的復(fù)雜混合物。原油經(jīng)過加工煉制，能得到汽油、煤油、柴油、潤(rùn)滑油等各種石油產(chǎn)品。原油是一種重要的能源，在現(xiàn)代生活中，原油及其產(chǎn)品已成為國(guó)防、科技、工農(nóng)業(yè)、交通、人民生活等各個(gè)方面必不可少的資源。,第 3 頁(yè),石油的組成與分類,一、石油的組成 石油是一種粘稠液體，具有可燃性，在一定溫度條件下，可

2、以從液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。從化學(xué)組成來說，原油主要由碳、氫兩種元素構(gòu)成，碳、氫兩種元素約占石油總量的95%99%，其中碳占84%85%，氫占12%14%，此外，還含有少量的硫、氧及微量的磷、釩、鉀、鎳、硅、鈣、鎂、鈉等元素。原油中的這些無際元素不是呈游離態(tài)，而結(jié)合成不同的化合物而存在，多以烴類為主。 我們把由碳和氫組成的化合物稱為烴，原油95%以上都是由碳和氫組成的，所以說原油主要是烴類組成的。,第 4 頁(yè),二、石油的分類 1、按石油的相對(duì)密度大小分類 2、按含硫量分類 3、按含氮量分 4、按含蠟量分 5、按膠質(zhì)含量分,石油的組成與分類,第 5 頁(yè),石油的主要性質(zhì),石油的物理性質(zhì)包括顏色、氣味、沸點(diǎn)范

3、圍、相對(duì)密度、粘度、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、含碳量、含硫量等。,一、表觀特性 顏色：棕色、暗綠色、黃褐色或黑色，常有藍(lán)色熒光。 氣味：具有特殊氣味，含膠質(zhì)和瀝青越多的石油，顏色越深，氣味越濃；含硫和氮化合物越多，氣味越臭。 流動(dòng)性：隨溫度的變化而變化，在一定溫度條件下，可以由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。 相對(duì)密度：一般小于1，多數(shù)在0.80.98之間，能漂浮在水面上，并能與水形成不同類型的油水乳化液。 其它：具有可燃性和揮發(fā)性。,第 6 頁(yè),二、密度與相對(duì)密度 1、密度 物體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量，稱為密度，以表示；,式中：m物體的質(zhì)量，kg； V 物體的體積，m3； 物體的密度，kg/m3。 原油隨溫度的升高體積變大

4、，密度減小。 但溫度不變壓力升高 時(shí)，原油的密度變化卻很小。,石油的主要性質(zhì),第 7 頁(yè),石油的主要性質(zhì),2、相對(duì)密度 某物體的密度與4純水的密度之比稱為物體的相對(duì)密度，用符號(hào)d4t表示。,因?yàn)樵偷拿芏仁请S溫度的變化而變化的，所以常把20時(shí)原油的相對(duì)密度作為標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)密度，再由以下公式換算成其它溫度下的相對(duì)聯(lián)密度。 d4t=d420-t(t-20) 式中：d4t需要換算的相對(duì)密度 d42020油的密度與同體積下4 水的密度之比； t需要換算的油溫； t原油體積膨脹系數(shù)。,第 8 頁(yè),三、粘度 液體分子間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)與固體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)一樣，會(huì)產(chǎn)生摩擦阻力。 這種液體的內(nèi)摩擦現(xiàn)象，通常用粘度表示。

5、粘度的大小直接影響管道輸 送原油（天然氣）時(shí)所需的動(dòng)力。特別是石油運(yùn)動(dòng)速度較低，液體處于 層流狀態(tài)時(shí)，管線壓降與石油粘度成正比，若采取必要的降粘措施（如 升高溫度），對(duì)集輸石油是十分有利的。流體的粘度有三種表示方法： 絕對(duì)粘度（動(dòng)力粘度）、運(yùn)動(dòng)粘度及相對(duì)粘度。在實(shí)際生產(chǎn)中，較多地 使用運(yùn)動(dòng)粘度。,石油的主要性質(zhì),第 9 頁(yè),四、凝固點(diǎn) 石油在一定條件下，停止流動(dòng)的最高溫度稱為石油的凝固點(diǎn)。一般含蠟量越高，凝固點(diǎn)越高；含蠟量越低，凝固點(diǎn)越低。凝固的主要原因是蠟的結(jié)晶。由于不同石油含蠟量不同，其凝固點(diǎn)也有所不同，有的高達(dá)30以上。,石油的主要性質(zhì),第 10 頁(yè),五、閃點(diǎn)、燃點(diǎn)、自燃點(diǎn)和爆炸極限 1

6、、閃點(diǎn) 閃點(diǎn)是表示油品蒸發(fā)傾向和安全性能的指標(biāo)。 油品試樣，在規(guī)定的條件下加熱，油品的蒸氣與周圍空氣混合后的濃度達(dá)到一定量時(shí)，以火焰接近能自行閃火并又立即熄滅的最低溫度為該油品的閃點(diǎn)。不同原油有不同的閃點(diǎn)。一般在20-100之間。根據(jù)油品閃點(diǎn)的高低可以鑒別油品的易燃著火程度。按油品組別不同，在儲(chǔ)存及運(yùn)輸過程中應(yīng)采取不同的防火安全措施。,2、燃點(diǎn) 油品在規(guī)定條件下加熱到一定溫度，當(dāng)火焰接近時(shí)，即發(fā)生燃燒，且著火時(shí)間不少于5秒的最低溫度稱為該油品的燃點(diǎn)。 3、自燃點(diǎn) 外界無火焰，油品在空氣中開始自行燃燒的最低溫度，稱為該油品的自燃點(diǎn)。 4、爆炸極限當(dāng)石油蒸氣或可燃?xì)怏w與空氣混合，達(dá)到一定的濃度范圍

7、時(shí)，一旦接觸火源，這種混合氣體就會(huì)劇烈燃燒，發(fā)生爆炸，混合氣產(chǎn)生爆炸時(shí)油品蒸氣或可燃?xì)怏w在混合氣中的最低比例稱為爆炸下限，其最高比例稱為爆炸上限。爆炸上限和下限間的濃度范圍稱為石油蒸氣或可燃?xì)怏w的爆炸極限。,為了安全起見，油品庫(kù)存和運(yùn)輸時(shí)所生成的油氣混合物應(yīng)在爆炸極限以外，這樣接觸火苗時(shí)才不至發(fā)生閃火爆炸。,石油的主要性質(zhì),第 11 頁(yè),六、蒸氣壓 油品的蒸氣壓是衡量其揮發(fā)性的重要指標(biāo)。它是在一定溫度下，該油品蒸氣與液相成平衡狀態(tài)時(shí)所產(chǎn)生的壓力，單位帕（Pa），油品飽和蒸氣壓的大小決定于油品性質(zhì)和溫度，與氣體空間大小以及是否存在空氣無關(guān)。原油是各種碳?xì)浠衔锝M成的混合物，它的某一條件下的蒸氣壓

8、，等于該條件下它的組分飽和分壓之和。原油中含有大量易揮發(fā)的低分子碳?xì)浠衔?，由于這些組分的蒸發(fā)損失，將使原油的數(shù)量減少，質(zhì)量變差。因此，在油氣集輸過程中，應(yīng)防止原油的蒸發(fā)損耗。,石油的主要性質(zhì),第 12 頁(yè),七、毒性 原油及油品蒸氣對(duì)人的機(jī)體產(chǎn)生的有害作用，稱為毒性。 石油及石油產(chǎn)品毒性，因其化學(xué)結(jié)構(gòu)、蒸發(fā)快慢不同而不同。不飽和烴、芳香烴和易蒸發(fā)的油品比飽和烴和不易蒸發(fā)的油品的毒害程度大。 油品對(duì)人體的毒害主要表現(xiàn)在蒸發(fā)氣體上。它通過人體呼吸道、消化道、皮膚三個(gè)途徑進(jìn)入體內(nèi)造成人體中毒。中毒程度與蒸氣濃度、作用時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，濃度小、時(shí)間短則輕，反之則重。 在清洗和檢修油罐、上罐量油、取樣、裝收

9、油作業(yè)時(shí)，應(yīng)按有關(guān)操作規(guī)定去做，防止中毒。,石油的主要性質(zhì),第 13 頁(yè),八、易蒸發(fā)性 物體受熱由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的現(xiàn)象稱為蒸發(fā)。石油及液體石油產(chǎn)品，尤其是原油和輕質(zhì)成品油，具有強(qiáng)烈的蒸發(fā)性質(zhì)。 油品蒸發(fā)速度與下列因素有關(guān)： 溫度：溫度高蒸發(fā)快，溫度低蒸發(fā)慢。 蒸發(fā)面積：面積大蒸發(fā)快，面積小蒸發(fā)慢。 液體表面空氣流動(dòng)速度：空氣流動(dòng)速度快，蒸發(fā)快；空氣流動(dòng)速度慢，蒸發(fā)慢。 液體表面承受的壓力：壓力大蒸發(fā)慢，壓力小蒸發(fā)快。 密度：密度大蒸發(fā)慢，密度小蒸發(fā)快。 石油及液體石油產(chǎn)品的易蒸發(fā)性容易引起火災(zāi)、爆炸事故，造成輕質(zhì)油損耗，發(fā)生數(shù)量短缺，降低了油品的品質(zhì)。,石油的主要性質(zhì),第 14 頁(yè),九、易產(chǎn)生靜

10、電 摩擦產(chǎn)生靜電。石油及液體石油產(chǎn)品是導(dǎo)電率極低的絕緣非極性物質(zhì)。在油品的收發(fā)、傳輸和裝卸過程中，當(dāng)油料沿管道流動(dòng)與管壁摩擦和運(yùn)輸過程中，由于油流的噴射、沖擊，都會(huì)產(chǎn)生靜電。而靜電電壓隨著摩擦的加劇而增大，當(dāng)靜電電位高于4V時(shí)，所產(chǎn)生的靜電火花就達(dá)到蒸氣點(diǎn)燃能量，足以使汽油著火、爆炸。靜電電壓越高，越容易放電。 靜電的積聚程度主要同下列因素有關(guān)： 流動(dòng)速度。油品在管線中的流動(dòng)速度越快，摩擦越劇烈，產(chǎn)生靜電電壓越高。因此，油品在管線內(nèi)流速不宜超過4m/s。 油品的灌裝方式。進(jìn)出油管與油面距離越大，油品與空氣的摩擦越劇烈，油流對(duì)油面的攪動(dòng)和沖擊越厲害，產(chǎn)生靜電電壓越高。 管道的材質(zhì)。非金屬管道（如

11、橡膠、塑料等管道）比金屬管道要容易產(chǎn)生靜電。 周圍空氣和濕度。濕度越小，靜電積聚程度越大，濕度越大，靜電積聚程度越小。當(dāng)空氣濕度為47%-48%時(shí)，接地設(shè)備電位達(dá)到1100V，空氣濕度為56%時(shí)，電位為300V；空氣濕度接近72%時(shí)，帶電現(xiàn)象基本中止。 油品的含水量和導(dǎo)電性。含水率較高的油品比不含水的純凈油料產(chǎn)生的電壓要高幾倍至幾十倍。也就是說，油品的導(dǎo)電性越好，產(chǎn)生靜電電壓越高。 為了防止靜電積聚，各類儲(chǔ)運(yùn)油設(shè)備都要按規(guī)定設(shè)有導(dǎo)電接地裝置，按期測(cè)定，保持良好的導(dǎo)電性能。,石油的主要性質(zhì),第 15 頁(yè),天然氣的組成及性質(zhì),一、天然氣的組成 天然氣組成成分是甲烷、乙烷、丙烷、丁烷（包括正丁烷和異

12、丁烷）以及戊烷和微量的重碳?xì)浠衔锛吧倭繗怏w，如氮、硫化氫、二氧化碳、一氧化碳、氦氣等。 天然氣分為油田伴生氣和氣田氣。一般氣田氣中甲烷含量約占天然氣總體積的90%以上，而油田伴生氣中甲烷的含量占天然氣總體積的80%-90%。 一般來說，經(jīng)過處理的油田伴生氣或氣井氣中出來的天然氣，甲烷含量達(dá)90%以上的天然氣稱為干氣。而對(duì)甲烷、丙烷等重氣體烷烴和水分含量在10%以上的天然氣稱為濕氣。油田伴生氣大部分是濕氣，只有經(jīng)過多級(jí)分離和凈化才能變?yōu)楦蓺狻?第 16 頁(yè),二、天然氣的密度和相對(duì)密度 1、天然氣密度 單位體積的天然氣質(zhì)量稱為天然氣密度。不同溫度和壓力下，單位體積天然氣的質(zhì)量也是不同的。密度可以

13、用下列公式表示： = m/ v 式中 天然氣密度，kg/m3； m天然氣質(zhì)量，kg； v天然氣體積，m3。 2、天然氣相對(duì)密度 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下天然氣的密度與干燥空氣密度之比，稱為天然氣的相對(duì)密度。用下列公式表示： = 氣/ 空 式中 天然氣的相對(duì)密度，； 氣天然氣密度，kg/m3； 空空氣密度，kg/m3。 所謂標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，是指在空氣壓力為1個(gè)大氣壓（0.1MPa），絕對(duì)溫度在293K（20）情況下。,天然氣的組成及性質(zhì),第 17 頁(yè),三、天然氣膨脹與壓縮性質(zhì) 天然氣在不同的溫度和壓力下，密度是不同的，從而呈現(xiàn)出膨脹性和壓縮性。 天然氣膨脹性 天然氣分子間內(nèi)聚力不大，分子做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有多大容器天然

14、氣分子就占有多大體積，所以天然氣具有膨脹性。 天然氣壓縮性 天然氣分子間距離很大，隨外界壓力的增加，氣體體積可以縮小，所以天然氣具有可壓縮性。,天然氣的組成及性質(zhì),第 18 頁(yè),天然氣的組成及性質(zhì),四、天然氣的粘度和濕度 1、天然氣粘度 天然氣粘度是表示天然氣流動(dòng)難易程度的一種參數(shù)。氣體粘度大小與壓力、溫度有關(guān)。一般來說，在相同溫度下，壓力不大時(shí)，氣體粘度與壓力無關(guān)，壓力較大時(shí)，氣體的粘度隨壓力增加而增加。在低壓時(shí)粘度隨著溫度升高而增大。但壓力很高時(shí)，氣體粘度隨溫度升高而降低。,第 19 頁(yè),2、天然氣濕度 天然氣中含水量的多少稱為天然氣的濕度。天然氣中含水量多少用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和露點(diǎn)3個(gè)

15、參數(shù)來表示。 絕對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積或單位質(zhì)量天然氣所含水蒸氣的質(zhì)量稱為天然氣的絕對(duì)濕度或含水量，單位為g/m3。 相對(duì)濕度：?jiǎn)挝惑w積天然氣所含水蒸氣的質(zhì)量與相同條件下呈飽和狀態(tài)的單位體積天然氣中所含水蒸汽的質(zhì)量之比，稱為天然氣的相對(duì)濕度。 露點(diǎn)：天然氣中含有一定量的水蒸汽，當(dāng)溫度下降或壓力升高到一定數(shù)值時(shí)，天然氣中水蒸汽開始冷凝析出，此時(shí)該天然氣為水蒸汽所飽和，此時(shí)的溫度稱為天然氣的露點(diǎn)。 天然氣中的水蒸汽含量與天然氣所具有的壓力、溫度及分子質(zhì)量有關(guān)。壓力不變，天然氣溫度越高則天然氣中的飽和水蒸氣含量就越多；當(dāng)溫度不變時(shí)，天然氣中飽和水蒸汽的含量隨壓力的增高而減少，天然氣分子質(zhì)量越大，水蒸汽含量就越多。從井口出來的天然氣都是飽和著水蒸氣的。,天然氣的組成及性質(zhì),第 20 頁(yè),天然氣的組成及性質(zhì),五、天然氣的可燃性和爆炸性 天然氣與空氣中氧發(fā)生強(qiáng)烈的化合作用，放出大量的熱和光的現(xiàn)象稱為燃燒。實(shí)際上，石油產(chǎn)品蒸發(fā)