第一部分燃气的分类及基本性质 一、燃气的分类 （一）天然气 1、常规天然气 （1）、气田气：是指产自天然气气藏的纯天然气，主要组分是甲烷。（2）、石油伴生气：是指与石油共生的、伴随石油一起开采出来的天然气，其主要组分是甲烷、乙烷、丙烷和丁烷。（3）、凝析气田气：是指从深层气田开采的含石油轻质馏分的天然气。主要组分是甲烷、2%-5%戊烷及戊烷以上的碳氢化合物。 2、非常规天然气：是指受目前技术经济条件的限制尚未投入工业开采及制取的天然气资源，包括天然气水合物、煤层气、页岩气、煤制天然气等。 （1）、天然气水合物俗称可燃冰:是天然气与水在一定条件下形成的类冰固态化合物。主要组分为甲烷。 （2）、煤层气:是煤层形成过程中经过生物化学和变质作用以吸附或游离状态存在于煤层及固岩中的自储式天然气。 （3）、页岩气：是以吸附或游离状态存在于暗色泥页岩或高碳泥页岩中的天然气。 （4）、煤制天然气：是指煤经过气化产生的合成气，再经过甲烷化处理，生产代用天然气(SNG)。 （二）、人工燃气 1、固体燃料干馏煤气：利用焦炉等对煤进行干馏所获得的煤气。
2、固体燃料气化煤气：是指以煤作为原料采用纯氧和水蒸气作为气化剂，获得的煤气。如：水煤气、发生炉煤气等。 2、油制气；是指利用重油（炼油厂提取汽油、煤油、柴油之后剩余的油品）制取城市燃气。 3、高炉煤气：是冶金工厂炼铁时的副产气，主要组分是一氧化碳和氮气。 (三)、液化石油气：是指在天然气及石油开采或炼制石油过程中，作为副产品而获得的。 (四)、生物气：各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，并在微生物的作用下产生的可燃气体，也叫做沼气。 二、燃气的基本性质 1、热值：单位体积的燃气完全燃烧所产生的热量。 2、热值单位的换算关系：1千卡=4.187千焦；1千焦=0.239千卡：1千瓦小时=3600千焦=859.8千卡 3、常用燃气的热值：
天然气基础知识十问 1、什么是天然气？ 答：天然气是指动、植物通过生物、化学作用及地质变化作用，在不同地质条件下生成、转移，在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质可燃气体。 天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合气体。以低分子饱和烃类气体为主，并含有少量非烃类气体。在烃类气体中，甲烷占绝大部分，乙烷、丙烷、丁烷和戊烷含量不多，庚烷以上烷烃含量极少。另外，所含的少量非烃类气体一般有二氧化碳、一氧化碳、氮气、氢气、硫化氢和和水蒸气以及少量的惰性气体。 纯天然气的组成以甲烷为主，比空气轻，沸点-162.49度，难易液化。天然气爆炸极限为5%-15（占空气中体积%，天然气相对容易爆炸。 天然气既是清洁、优质的民用、商用和工业绿色能源，又是化工产品的原料气。 2、天然气按形成条件的不同可分为几种？ 答：（1）气田气；（2）油田伴生气；（3）凝析气田气；（4）煤层气；（5）矿井气。
3、城市天然气为什么要加臭？ 天然气具有无色无味和易燃易爆之特性，因此，当发生天然气漏气时，为易于被人们发觉，进而消除漏气，要求对没有臭味的天然气加臭。 它对于确保人民生命和财产安全，及时发现并防止事故发生是一项重要的安全措施。 4、什么叫热值，热值分几种，有什么区别？ 单位体积天然气完全燃烧可放出的热量称为天然气的热值，单位 KJ/Nm3 热值分高热值和低热值两种天然气的高热值在数值上大于其低热值， 区别是高热值指烟气中所含水蒸气以冷凝状态所释放的汽化潜热。 甲烷在标准状态下，高热值为39.82MJ/m3,低热值为35.88MJ/m3。 5、什么是着火温度，什么是燃烧温度？ 着火温度指燃气与空气的混合物开始进行燃烧反应的自燃的最低温 度，甲烷着火温度为540度。燃烧温度指燃气按燃烧反应方程式完全燃烧时产生的理论温度。实际燃烧温度低于理论燃烧温度，因为燃烧时总有一部分热量要散失掉。甲烷理论燃烧温度为1970度。 6、什么样是天然气爆炸浓度极限？什么是爆炸上限？什么是爆炸下
第二章天然气物理化学性质 学习目标 1、掌握天然气组成及其表示方法； 2、掌握天然气理想气体、实际气体气体状态方程及带压缩因子的状态方程； 3、熟悉天然气的物理性质、热力性质和燃烧性质。 学习指导 天然气的组成； 天然气的容积分数； 天然气的摩尔分数； 天然气组成表示法天然气分子量； 天然气平均密度； 天然气相对密度； 临界参数。 理想气体状态方程； 天然气气体状态方程实际气体状态方程； 带压缩因子的状态方程。 粘度 天然气物理性质 湿度 比热和比热容天然气的物理性质、热力性质和燃烧性质天然气热力性质焓 熵 导热系数 天然气燃烧热值 天然气的燃烧性质天然气的爆炸极限 华白数、燃烧势
内容 一、天然气组成表示法 1.天然气的组成 2.天然气的容积分数：i i i i y n n V V y === ' 天然气的摩尔分数：∑==i i i i n n n n y 3.天然气分子量：∑= i i M y M 4.天然气平均密度：i i i i V y M y ∑∑= /ρ 天然气相对密度：a ρρ/=? 5. 临界参数：∑= ci i c T y T ； ∑= ci i c P y P ； ∑=ci i c y ρρ 适用：各组分的临界压力和临界比容接近（<20%），且任意二组分的临界温度满足0.5< Tci/Tcj <2的条件，否则，可能有很大计算误差。 对比参数：c r P P P /=； c r T T T /=； c r ρρρ/=；或 c r ννν/= 二、天然气气体状态方程 1.理想气体状态方程：pV=mRT=nR M T 2.实际气体状态方程： （1）范德瓦耳方程：(P+a/V 2 )（V-b ）＝RT （2）R-K 方程：) (5.0b V V T a b V RT P +--= （3）SRK 方程：) (b V V a b V RT P +--= （4）PR 状态方程：) ()(b V b b V V a b V RT P -++--= （5）L-E-E 方程是一个多参数状态方程：()) )((b V b V V bc b V V a b V RT p +-++--= （6）BWRS 方程：3 24 0302000)()(ρρρT d a bRT T E T D T C A RT B RT P --+-+- -+=
海底天然气物理化学性质 第一节海底天然气组成表示法 一、海底天然气组成 海底天然气是由多种可燃和不可燃的气体组成的混合气体。以低分子饱和烃类气体为主，并含有少量非烃类气体。在烃类气体中，甲烷（CH 4 ）占绝大部分， 乙烷（C 2H 6 ）、丙烷（C 3 H 8 ）、丁烷（C 4 H 10 ）和戊烷（C 5 H 12 ）含量不多，庚烷以上 （C 5+）烷烃含量极少。另外，所含的少量非烃类气体一般有氮气（N 2 ）、二氧化 碳（CO 2）、氢气（H 2 ）、硫化氢（H 2 S）和水汽（H 2 O）以及微量的惰性气体。 由于海底天然气是多种气态组分不同比例的混合物，所以也像石油那样，其物理性质变化很大，它的主要物理性质见下表。 海底天然气中主要成分的物理化学性质 名称分 子 式 相 对 分 子 质 量 密度 /Kg ·m-3 临界 温度 /℃ 临 界 压 力 /MP a 粘度 /KP a ·S 自 燃 点 / ℃ 可燃性 限 /% 热值 /KJ·m-3 (15.6℃， 常压) 气体 常数 / Kg· m· (Kg ·K)-1 低 限 高 限 全 热 值 净 热 值 甲烷CH 4 16. 043 0.71 6 -82. 5 4.6 4 0.01( 气) 6 4 5 5. 15. 372 62 334 94 52.8 4 乙烷C 2 H 6 30. 070 1.34 2 32.2 7 4.8 8 0.009( 气) 5 3 3. 2 12. 45 661 51 602 89 28.2 丙烷C 3 H 8 44. 097 1.96 7 96.8 1 4.2 6 0.125( 10℃) 5 1 2. 37 9.5 937 84 862 48 19.2 3 正丁烷n-C 4 H 10 58. 12 2.59 3 152. 01 3.8 0.174 4 9 1. 86 8.4 1 121 417 108 438 14.5 9 异丁烷i-C 4 H 10 58. 12 2.59 3 134. 98 3.6 5 0.194 1. 8 8.4 4 121 417 108 438 14.5 9 氨He 4.0 03 0.19 7 -267 .9 0.2 3 0.0184 211. 79 氮N 228. 02 1.25 -147 .13 3.3 9 0.017 30.2 6
整个计算过程的公式包括三部分： 一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 二．天然气水合物的形成预测模型 三．注醇量计算方法 一．天然气物性参数及管线压降与温降的计算 天然气分子量 标准状态下，1kmol 天然气的质量定义为天然气的平均分子量，简称分子量。 ∑=i i M y M (1) 式中 M —气体的平均分子量，kg/kmol ； y i —气体第i 组分的摩尔分数； M i —气体第i 组分的分子量，kg/kmol 。 天然气密度 混合气体密度指单位体积混合气体的质量。按下面公式计算： 0℃标准状态 ∑= i i M y 14.4221ρ (2) 20℃标准状态 ∑ = i i M y 055 241.ρ (3) 任意温度与压力下 ∑∑= i i i i V y M y ρ (4) 式中 ρ—混合气体的密度，kg/m 3 ； ρi —任意温度、压力下i 组分的密度，kg/m 3； y i —i 组分的摩尔分数； M i —i 组分的分子量，kg/kmol ； V i —i 组分摩尔容积，m 3 /kmol 。 天然气密度计算公式 g pM W ZRT ρ= (5) 天然气相对密度 天然气相对密度Δ的定义为：在相同温度，压力下，天然气的密度与空气密度之比。 a ρρ?= (6) 式中 Δ—气体相对密度； ρ—气体密度，kg/m 3； ρa —空气密度，kg/m 3，在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3； 在P 0=101.325kPa ，T 0=273.15K 时，ρa =1.293kg/m 3。
因为空气的分子量为28.96，固有 28.96 M ?= (7) 假设，混合气和空气的性质都可用理想气体状态方程描述，则可用下列关系式表示天然气的相对密度 28.96g g g a a pM W M W M W RT pM W M W RT ?= == (8) 式中 MW a —空气视相对分子质量； MW g —天然气视相对分子质量。 天然气的虚拟临界参数 任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时，无论压力增加到多大，都不能使气体液化。可以使气体压缩成液态的这个极限温度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需压力称为临界压力，此时状态称为临界状态。混合气体的虚拟临界温度、虚拟临界压力和虚拟临界密度可按混合气体中各组分的摩尔分数以及临界温度、临界压力和临界密度求得，按下式计算。 ∑=i ci i c T y T (9) ∑ =i ci i c P y P (10) ∑= i ci i c y ρρ (11) 式中 T c —混合气体虚拟临界温度，K ； P c —混合气体虚拟临界压力(绝)，Pa ； ρc —混合气体虚拟临界密度，kg/m 3； T ci —i 组分的临界温度，K ； P ci —i 组分的临界压力(绝)，Pa ； ρci —i 组分的临界密度，kg/m 3； y i —i 组分的摩尔分数。 天然气的对比参数 天然气的压力、温度、密度与其临界压力、临界温度和临界密度之比称为天然气对比压力、对比温度和对比密度。 c r P P P = (12) c r T T T = (13)
编号：SY-AQ-09384 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 天然气及其组分的物理化学性 质 Physical and chemical properties of natural gas and its components
天然气及其组分的物理化学性质 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。 天然气的主要成分为甲烷，此外还含有乙烷、丙烷、丁烷等烃 类气体，氮、CO2 、H2 S及微量氢、氦、氩等非烃类气体，一般气藏天然气的甲烷含量 在90%以上。油田伴生气中甲烷含量占65%～80%，此外还含有相 当数量的乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体。 一、天然气主要组分的物理化学性质 天然气主要组分的物理化学性质见表1-3-1。 表1-3-1天然气主要组分在标准状态下的物理化学性质 名称 分子式 相对分子质量 摩尔体积Vm
/(m3 /kmol) 气体常数R(J/kg·K) 密度ρ/(kg/m3 ) 临界温度Tc /K 临界压力Pc /MPa 高热值Hh /(MJ/m3 ) 高热值Hh /(MJ/kg) 低热值H1 /(MJ/m3
) 甲烷CH4 16.043 22.362 518.75 0.7174 190.58 4.544 39.842 35.906 乙烷 C2 H6 30.07 22.187
表-天然气的理化性质及危险特性标 中文名：天然气[ 含甲烷，压缩的]；沼气危险货物编号：21007 英文名： natural?gas， NG UN 编号： 1971 识 分子式： / 分子量： / CAS号： 8006-14-2 理 外观与性状无色无臭气体。 化 熔点（℃）/ 相对密度 (空气 =1) 0.55 性 相对密度 (水 =1) 0.415 沸点（℃）-161.5? 饱和蒸气压（ kPa）/ 质 溶解性微溶于水，溶于乙醇、乙醚。 侵入途径吸入。 毒性?LD50： ??LC50： 健 康 健康危害 危 害 急救方法 燃烧性 闪点 (℃) 燃引燃温度 (℃) 烧 爆 危险特性 炸 危 险 储运条件 性与泄漏处理天然气主要由甲烷组成，其性质与纯甲烷相似，属“单纯窒息性”气体，高浓度时因缺氧而引起窒息。空气中甲烷浓度达到25%～30%时，出现头昏、呼吸加速、运动失调。 应使吸入天然气的患者脱离污染区，安置休息并保暖；当呼吸失调时进行输氧；如呼吸停止，应先清洗口腔和呼吸道中的粘液及 呕吐物，然后立即进行口对口人工呼吸，并送医院急救。 易燃燃烧（分解）产物/ / 爆炸上限（ v%）15 537 爆炸下限（ v%） 5.3 蒸气能与空气形成爆炸性混合物；遇热源、明火着火、爆炸危险。与五氟化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化溴、强氧化剂接触剧烈反应。 储运条件：储存在阴凉、通风良好的专用库房内或大型气 柜，远离容易起火的地方。与五氟化溴、氯气、二氧化氯、 三氟化氮、液氧、二氟化氧、氧化剂隔离储运。泄漏处理：切断火源，勿使其燃烧，同时关闭阀门等，制止渗漏；并 用雾状水保护阀门人员；操作时必须穿戴防毒面具与手套。 对残余废气或钢瓶泄漏出气要用排风机排至空旷地方。
2.1天然气临界参数计算 2.1.1 天然气平均分子量 天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key规则计算： M g 八y i M i （2.1） 式中M g—天然气的平均分子量kg/mol ； M i、y i —天然气中i组分的分子量和摩尔分数 2.1.2 天然气的相对密度 首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示: ”- g >?> g M g 「g g订r M air2 8. 9 7 29 式中r g—天然气的相对密度； 订订ir —同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m3； M g M air —天然气、空气的平均分子量kg/mol。 2.1.3 拟临界压力P PC和拟临界温度T PC ①组分分析方法 P p i y i P ci T pc八yT id （2.3） M g 八％M i 式中P ci―― 天然气组分i的临界压力（绝）,MPa； T ci ―― 天然气组分i的临界温度，（273+t）° K 0 ②相关经验公式方法 在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Sta nding在1941年发表的相关经验公式 对于干气
也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气 P p c =4.8815-0.3861 g T pc =92.2222 176.6667 g g _ 0.7 P pc =4.7780-0.2482 g T pc =92.2222 176.6667 g g ::: 0.7 对于湿气 P pc =5.1021-0.6895 g T pc = 132.2222 176.6667 g g _ 0.7 P pc =4.7780-0.2482 g T pc =106.1111 152.2222 g g ：： 0.7 注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃 CO 2、H 2S 等可以用 和Aziz 修正。修正常数的计算公式为： P pc =4.7546-0.2102 g 0.03 g -1.1583 10’ \2 3.0612 10’ H 2S T pc =84.9389 188.4944 g -0.9333 g -1.4944 \2 2.1.4 拟对比压力P pr 和拟对比温度T pr 的计算 对比参数就是指某一参数与其应对应的临界参数之比：即 对于湿气 P pc =4.666 0.103 g -0.25 g 2 T pc =93.3 181 g -7 g P pc =4.868 0.356 g -39.7 g 2 T pc =103.9 183.3 g -39.7 g 2 (2.4) (2.5) (2.6) (2.7) Wichert (2.8) P P pc (2.9) T
整个计算过程的公式包括三部分： 一. 天然气物性参数及管线压降与温降的计算 二. 天然气水合物的形成预测模型 三. 注醇量计算方法 .天然气物性参数及管线压降与温降的计算 20 C 标准状态 1 y i M i 24.055 任意温度与压力下 Y i M i 式中厂混合气体的密度， P —任意温度、压力下i 组分的密度，kg/m 3; y i — i 组分的摩尔分数； M i —i 组分的分子量， V i —i 组分摩 尔容积， 天然气密度计算公式 pMW g ZRT 天然气相对密度 天然气相对密度△的定义为：在相同温度，压力下，天然气的密度与空气密 度之比。 天然气分子量 标准状态下，Ikmol 天然气的质量定义为天然气的平均分子量, Y i M i M 式中 M —气体的平均分子量，kg/kmol ; y i — 气体第i 组分的摩尔分数； M —气体第i 组分的分子量，kg/kmol 天然气密度 混合气体密度指单位体积混合气体的质量。 0 °C 标准状态 按下面公式计算: 1 22.414 y i M i 简称分子量。 (1) kg/m 3； kg/kmol ；
⑹ 式中 △—气体相对密度； 厂气体密度，kg/m 3； p —空气密度，kg/m 3,在 P o =1O1.325kPa, T o =273.15K 时，p =1.293kg/m 3; 在 P o =1O1.325kPa T O =273.15K 时，p =1.293kg/m 3。 因为空气的分子量为28.96,固有 28.96 假设，混合气和空气的性质都可用理想气体状态方程描述，则可用下列关系 式表示天然气的相对密度 天然气的虚拟临界参数 任何气体在温度低于某一数值时都可以等温压缩成液体，但当高于该温度时, 无论压力增加到多大，都不能使气体液化。可以使气体压缩成液态的这个极限温 度称为该气体的临界温度。当温度等于临界温度时，使气体压缩成液体所需压力 称为临界压力，此时状态称为临界状态。混合气体的虚拟临界温度、虚拟临界压 力和虚拟临界密度可按混合气体中各组分的摩尔分数以及临界温度、临界压力和 临界密度求得，按下式计算。 T c Y i T ci i (9) P c Y i P ci i (10 ) c Y i ci (11) i 式中T c —混合气体虚拟临界温度，K ； P c —混合气体虚拟临界压力（绝），Pa ； P —混合气体虚拟临界密度，kg/m 3 ； T ci —i 组分的临界温度，K ； P ci —i 组分的临界压力（绝），Pa ； P —i 组分的临界密度，kg/m 3； y i —i 组分的摩尔分数。 天然气的对比参数 式中 pMW j RT pMW a RT MW a —空气视相对分子质量； MW g —天然气视相对分子质量。 MW g MW a MW g 28.96 (8)
甲烷分子式CH4。最简单的有机化合物。甲烷是没有颜色、没有气味的气体，沸点-161.4℃，比空气轻，它是极难溶于水的可燃性气体。甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花会发生爆炸。化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反应。甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。 413kJ/mol、109°28′，甲烷分子是正四面体空间构型，上面的结构式只是表示分子里各原子的连接情况，并不能真实表示各原子的空间相对位置。 甲烷的产生：据德国核物理研究所的科学家经过试验发现，植物和落叶都产生甲烷，而生成量随着温度和日照的增强而增加。另外，植物产生的甲烷是腐烂植物的10到100倍。他们经过估算认为，植物每年产生的甲烷占到世界甲烷生成量的10％到30％。 1.物质的理化常数: 国标编号21007 CAS号74-82-8 中文名称甲烷 英文名称methane；Marsh gas 别名沼气 分子式CH4 外观与性状无色无臭气体 分子结构：甲烷分子是正四面体形分子、非极性分子。 分子量16.04 蒸汽压53.32kPa/-168.8℃闪点：-188℃ 熔点-182.5℃沸点：-161.5℃溶解性微溶于水，溶于醇、乙醚 密度相对密度(水=1)0.42(-164℃)；相对密度(空气=1)0.55 稳定性稳定 危险标记4(易燃液体) 主要用途用作燃料和用于炭黑、氢、乙炔、甲醛等的制造 2.对环境的影响: 一、健康危害 侵入途径：吸入。
健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时脱离，可致窒息死亡。皮肤接触液化本品，可致冻伤。 二、毒理学资料及环境行为 毒性：属微毒类。允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。有单纯性窒息作用，在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。空气中达到25～30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。 急性毒性：小鼠吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用；兔吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用。 危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与五氧化溴、氯气、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它强氧化剂接触剧烈反应。 燃烧(分解)产物：一氧化碳、二氧化碳。 3.现场应急监测方法: 4.实验室监测方法:气相色谱法《空气中有害物质的测定方法》(第二版)，杭士平编 可燃溶剂所显色法；容量分析法《水和废水标准检验法》第20版(美) 5.环境标准: 前苏联车间空气中有害物质的最高容许浓度300mg/m3 美国车间卫生标准窒息性气体 6.应急处理处置方法: 一、泄漏应急处理 迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿消防防护服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑收容产生的大量废水。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。也可以将漏气的容器移至空旷处，注意通风。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。二、防护措施
一．煤气的基本特性 二．煤气管道及附属设备 三．煤气管网的操作与检修 四．煤气管网生产前言 五．故障及处理 六．煤气事故及处理 一、前言煤气是一种易燃易爆易中毒的危险化学品。在煤气生产、净化、储存、输配、使用的各个环节，均有发生煤气事故的可能，因此要做好煤气的安全使用煤气在冶金企业中具有非常重要的地位，是节能降耗的关键环节。只有了解煤气，掌握煤气的安全知识，才能合理有效利用煤气，遏制事故的发生。 （一）副产煤气在钢铁企业能源平衡中的重要性及其用途煤气在钢铁企业的副产品，它主要用于各种炉窑的加热、余压发电。 （二）副产煤气的种类及其性质 1、钢铁企业副产煤气有三种：高炉煤气，焦炉煤气,转炉煤气，各种煤气的理化性质及其危险特性如下： ⑴高炉煤气：无色、无味，易燃、易爆、易中毒的气体，会致人喘息和窒息。 ⑵焦炉煤气：净化后的焦炉煤气是无色、有臭味、有毒的易燃易爆气体，焦炉煤气中的CO含量较高炉煤气少，但也会造成中毒事故。 ⑶转炉煤气：转炉煤气的成分，在吹炼周期内，不同时期有所不同，而且与回收设备及回收时的操作条件有关。转炉煤气是无色、无味、有毒的易燃易爆气体，极易造成人员中毒。 二、煤气的基本特性 （一）煤气的腐蚀性与毒性 1、副产煤气中具有腐蚀性的成分主要有硫化氢，二氧化硫，二氧化碳等。这些气体只有在有水时才具有腐蚀性。 2、具有毒性的煤气成分（有的副产煤气中无其中的一些成分）有：硫化氢，氨气，苯等，这些充分主要存在于焦炉煤气中。 （二）煤气质量的要求 1、高炉煤气 （1）含尘量：高炉净煤气含尘量小于10毫克/标米 （2）含湿量，高炉煤气的含湿量为煤气中饱和水含量和机械水含量的总和。 2.焦炉煤气：由焦炉出来的煤气因含有焦油、萘蒸汽，一般叫做荒焦炉煤气。荒 焦炉煤气中含有水、焦油及其他可作化工原料的气态化合物；必须 将荒焦炉煤气进行加工处理，使其中的焦油蒸汽和水蒸气冷凝下来， 并将有关的化工原料回收，净化然后才送入煤气管网作燃料使用。 这时的焦炉煤气就清洁了。净化后的焦炉煤气焦油应低于50毫克/ 标米3 、萘含量应低于350毫克/标米 3.转炉煤气： （1）含尘量，应不大于本企业高炉煤气的含尘量。一般含尘量低于20毫克/ 标米 （2）含氧量，要求不大于1% （三）煤气发热量煤气发热量，是指完全燃烧一标准立方米煤气时所释放出的热量。 发热量有高发热量和低发热量之分。根据各种用户热值要求不同，选用的煤气种
2 计算方法介绍 2.1 天然气临界参数计算 2.1.1 天然气平均分子量 天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key 规则计算: g i i M y M =∑ （2.1） 式中 M g —天然气的平均分子量kg/mol ； M i 、y i —天然气中i 组分的分子量和摩尔分数。 2.1.2 天然气的相对密度 首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示： 28.97 29g g g g g a i r a i r M M M r M ρρ= ==≈ （2.2） 式中 r g —天然气的相对密度； g ρair ρ—同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m 3； g M air M —天然气、空气的平均分子量kg/mol 。 2.1.3 拟临界压力P PC 和拟临界温度T PC ① 组分分析方法 p c i c i p y p =∑ p c i ci T y T =∑ （2.3） g i i M y M =∑ 式中 ci p —— 天然气组分i 的临界压力(绝),MPa ； ci T —— 天然气组分i 的临界温度,(273+t)°K 。 ② 相关经验公式方法 在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在1941年发表的相关经
验公式 对于干气 2pc 2 pc 4.6660.1030.2593.31817g g g g p T γγγγ=+-=+- （2.4） 对于湿气 2pc 2 pc 4.8680.35639.7103.9183.339.7g g g g p T γγγγ=+-=+- （2.5） 也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气 pc pc pc pc 4.88150.386192.2222176.66670.74.77800.248292.2222176.66670.7 g g g g g g p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.6） 对于湿气 pc pc pc pc 5.10210.6895132.2222176.66670.74.77800.2482106.1111152.22220.7 g g g g g g p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.7） 注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 2 、H 2S 等可以用Wichert 和Aziz 修正。修正常数的计算公式为: ()() () ()() 2222 2 22pc pc 4.75460.21020.03 1.158310 3.06121084.9389188.49440.9333 1.4944g CO N H S g CO N p T γφφφγφφ--=-+-?+?=+-- (2.8) 2.1.4 拟对比压力P Pr 和拟对比温度T Pr 的计算 对比参数就是指某一参数与其应对应的临界参数之比：即 pr pc p p p = Pr pc T T T = （2.9）
天然气的性质和特点 1、天然气是一种易燃易爆气体，和空气混合后，温度只要达到550℃就燃烧。在空气中，天然气的浓度只要达到5-15%就会爆炸。 2、天然气无色，比空气轻，不溶于水。一立方米气田天然气的重量只有同体积空气的55%左右，一立方米油田伴生气的重量，只有同体积空气的75%左右。 3、天然气的主要成分是甲烷，本身无毒，但如果含较多硫化氢，则对人有毒害作用。如果天然气燃烧不完全，也会产生一氧化碳等有毒气体。 4、天然气的热值较高，一立方米天然气燃烧后发出的热量是同体积的人工煤气（如焦炉煤气）的两倍多，即35.6-41.9兆焦/立方米（约合8500-10000千卡/立方米）。 5、天然气可液化，液化后其体积将缩小为气态的六百分之一。每立方米天然气完全燃烧需要大约十立方米空气助燃。 6、一般油田伴生气略带汽油味，含有硫化氢的天然气略带臭鸡蛋味。天然气的主要成分是甲烷，甲烷本身是无毒的，但空气中的甲烷含量达到10%以上时，人就会因氧气不足而呼吸困难，眩晕虚弱而失去知觉、昏迷甚至死亡。
天然气中如含有一定量的硫化氢时，也具有毒性。硫化氢是一种具有强烈臭鸡蛋味的无色气味，当空气中的硫化氢浓度达到0.31毫克/ 升时，人的眼、口、鼻就会受到强烈的刺激而造成流泪、怕光、头痛、呕吐；当空气中的硫化氢含量达到1.54毫克/升时，人就会死亡。因此，国家规定：对供应城市民用的天然气，每立方米中硫化氢含量要控制在20毫克以下 天然气的化学组成 天然气是指烃类气体。地壳中，天然气就其产状分析，有游离态、溶解态（溶于原油和水中）、吸附态和固态气水合物四种类型。从分布特点又可分为聚集型和分散型两类。气藏气、气顶气、凝析气、油溶气属聚集型，也称为常规型天然气；水溶气、煤层气、固态气水合物则属分散型，也称为非常规型天然气。从与油藏的关系划分，气顶气、油溶气以及油藏之间或油藏上方的、在成因上与成油过程相伴的气藏气，均归于伴生气；与油没有明显联系的或仅含有极少量原油的气藏气，成因上与煤系有机质或未成熟的有机质有关而生成的天然气称之为非伴生气。 在我国，常规的天然气贮存形式是普遍存在的，包括气层气、溶解气、水溶气、凝析气。一般说，“气层气”是指在原始储层条件下，天然气以自由气相贮集于储层内。“溶解气”指原始储层条件下，天然气以溶解状态存于储层内的原油中。“水溶气”指在原始储层条件下，
天然气临界参数计算 2.1.1 天然气平均分子量 天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key 规则计算: g i i M y M =∑ （） 式中 M g —天然气的平均分子量kg/mol ； M i 、y i —天然气中i 组分的分子量和摩尔分数。 2.1.2 天然气的相对密度 首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示： 28.9729 g g g g g air air M M M r M ρρ= ==≈ （） 式中 r g —天然气的相对密度； g ρair ρ—同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m 3 ； g M air M —天然气、空气的平均分子量kg/mol 。 2.1.3 拟临界压力P PC 和拟临界温度T PC ① 组分分析方法 pc i ci p y p =∑ pc i ci T yT =∑ （） g i i M y M =∑ 式中 ci p —— 天然气组分i 的临界压力(绝),MPa ； ci T —— 天然气组分i 的临界温度,(273+t)°K 。
② 相关经验公式方法 在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在1941年发表的 相关经验公式 对于干气 2pc 2 pc 4.6660.1030.2593.31817g g g g p T γγγγ=+-=+- （） 对于湿气 2pc 2 pc 4.8680.35639.7103.9183.339.7g g g g p T γγγγ=+-=+- （） 也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气 pc pc pc pc 4.88150.386192.2222176.66670.74.77800.248292.2222176.66670.7 g g g g g g p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （） 对于湿气 pc pc pc pc 5.10210.6895132.2222176.66670.74.77800.2482106.1111152.22220.7 g g g g g g p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （） 注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 2 、H 2S 等可以用Wichert 和Aziz 修正。修正常数的计算公式为: ()()() ()() 2 2 2 22 22pc pc 4.75460.21020.03 1.158310 3.06121084.9389188.49440.9333 1.4944g CO N H S g CO N p T γφφφγφφ--=-+-?+?=+-- (2.8) 2.1.4 拟对比压力P Pr 和拟对比温度T Pr 的计算 对比参数就是指某一参数与其应对应的临界参数之比：即
LNG的物理化学特性 LLNG 的基本性质的基本性质 1.LNG的物理性质 主要成分：甲烷，临界温度：190.58K在常温下，不能通过加压将其液化，而是经过预处理，脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到-162 O C，实现液化。 主要物理性质如表1-1所示：无色透明41.5~45.3 430~460 约-162°C 0.60~0.70 颜色高热值（MJ/m 3 ）液体密度（g/l）（沸点下）沸点/°C （常压）气体相对密度表1-1 4 4 . LNG . LNG 的基本性质的基本性质2. 典型的LNG组成（摩尔分数）/% N 2 CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 I-C 4 H 10 N-C 4 H 10 C 5 H 12 摩尔质量/（kg/mol）泡点温度/ o C 密度/（kg/m 3 ） LNG 的基本性质的基本性质3. LNG的性质特点 温度低在大气压力下，LNG沸点都在-162°C左右。液态与气态密度比大1体积液化天然气的密度大约是1体积气态天然气的600倍，即1体积LNG大致转化为600体积的气体。 可燃性一般环境条件下，天然气和空气混合的云团中，天然气含量在5%~15%（体积）范围内可以引起着火，其最低可燃下限（LEL）为4% LNG 的基本性质
4. LNG的安全特性1）燃烧特性燃烧范围：5%~15%，即体积分数低于5%和高于15%都不会燃烧； 自燃温度：可燃气体与空气混合物，在没有火源的情况下，达到某一温度后，能够自动点燃着火的最低温度称为自燃温度。甲烷性质比较稳定，在大气压力条件下，纯甲烷的平均自燃温度为650°C。以甲烷为主要成分的天然气自燃温度较高，LNG的自燃温度随着组份的变化而变化。 燃烧速度：是火焰在空气-燃气的混合物中的传递速度。天然气的燃烧速度较低，其最高燃烧速度只有0.3m/s。 LNG 的基本性质的基本性质 低温特性隔热保冷：LNG系统的保冷隔热材料应满足导热系数低，密度低，吸湿率和吸水率小，抗冻性强，并在低温下不开裂，耐火性好，无气味，不易霉烂，对人体无害，机械强度高，经久耐用，价格低廉，方便施工等。 蒸发特性：LNG作为沸腾液体储存在绝热储罐中，外界任何传入的热量都会引起一定量液体蒸发成气体，这就是蒸发气（BOG）。标准状况下蒸发气密度是空气60%。当LNG压力降到沸点压力以下时，将有一定量的液体蒸发成为气体，同时液体温度也随之降低到其在该压力下的沸点，这就是LNG闪蒸。由于压力/温度变化引起的LNG蒸发产生的蒸发气处理是液化天然气储存运输中经常遇到的问题。 8 8 一一 . LNG . LNG 的基本性质的基本性质
天然气及其组分的物理化学性 质(新编版) Safety management is an important part of enterprise production management. The object is the state management and control of all people, objects and environments in production. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0616
天然气及其组分的物理化学性质(新编版) 天然气的主要成分为甲烷，此外还含有乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体，氮、CO2 、H2 S及微量氢、氦、氩等非烃类气体，一般气藏天然气的甲烷含量在90%以上。油田伴生气中甲烷含量占65%～80%，此外还含有相当数量的乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体。 一、天然气主要组分的物理化学性质 天然气主要组分的物理化学性质见表1-3-1。 表1-3-1天然气主要组分在标准状态下的物理化学性质 名称 分子式
相对分子质量 摩尔体积Vm /(m3 /kmol) 气体常数R(J/kg·K) 密度ρ/(kg/m3 ) 临界温度Tc /K 临界压力Pc /MPa 高热值Hh /(MJ/m3 ) 高热值Hh /(MJ/kg)
低热值H1 /(MJ/m3 ) 甲烷 CH4 16.043 22.362 518.75 0.7174 190.58 4.544 39.842 35.906 乙烷 C2 H6
计算公式 ※公式分类→ 燃气基本性质| ·华白数计算来源：《燃气燃烧与应 用》 2003-11-12 公式说明： 公式： 参数说明：W——华白数，或称热负荷指数； H——燃气热值(KJ/Nm3)，按照各国习惯，有些取用高热值，有些取用低热值；S——燃气相对密度(设空气的S=1)。 ·含有氧气的混合气体 爆炸极限 来源：《燃气输配》中 国建筑工业出版社 2003-6-30 公式说明：
公式： 参数说明：L T——包含有空气的混合气体的整体爆炸极限（体积%）；L nA——该混合气体的无空气基爆炸极限（体积%）； y AiR——空气在该混合气体中的容积成分（%）。 ·含有惰性气体的混合 气体的爆炸极限 来源：《燃气输配》中 国建筑工业出版社 2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：L——含有惰性气体的可燃气体的爆炸极限（体积%）； L c——该燃气的可燃基（扣除了惰性气体含量后、重新调整计算出的各燃气容积成分）的爆炸极限值（体 积%）； y N——含有惰性气体的燃气中，惰性气体的容积成分（%）。
·只含有可燃气体的混 合气体的爆炸极限 来源：《燃气输配》中 国建筑工业出版社 2003-6-30 公式说明： 公式： 参数说明：L——混合气体的爆炸（下上）限（体积%）； L１、L２……L n——混合气体中各可燃气体的爆炸下（上）限（体积%）； y１、y２……y n——混合气体中各可燃气体的容积成分（%）。 ·液态碳氢化合物的容 积膨胀 来源：《燃气输配》中 国建筑工业出版社 2003-6-30 公式说明： 公式：
参数说明：（1）、对于单一液体v１——温度为t１(℃)的液体体积； v２——温度为t２(℃)的液体体积； β——t１至t２温度范围内的容积膨胀系数平均值。（2）、对于混合液体v’１1、v’２——温度为t１、t２时混合液体的体积； k１、k２……k n——温度为t1时混合液体各组分的容积成分； β１、β２……βn——各组分由t1至t2温度范围内容积膨胀系数平均值。 ·液化石油气的气相和 液相组成之间的换算 来源：《燃气输配》中 国建筑工业出版社 2003-6-30 公式说明： 公式：
2.1 天然气临界参数计算 2.1.1 天然气平均分子量 天然气是混合气体，分子量不是一成不变的，其平均分子量按Key 规则计算: g i i M y M =∑ （2.1） 式中 M g —天然气的平均分子量kg/mol ； M i 、y i —天然气中i 组分的分子量和摩尔分数。 2.1.2 天然气的相对密度 首先假定空气和天然气都取同一标准状态，天然气的相对密度可用下式表示： 28.9729 g g g g g air air M M M r M ρρ= ==≈ （2.2） 式中 r g —天然气的相对密度； g ρair ρ—同一标准状态下，天然气、空气的密度kg/m 3； g M air M —天然气、空气的平均分子量kg/mol 。 2.1.3 拟临界压力P PC 和拟临界温度T PC ① 组分分析方法 pc i ci p y p =∑ pc i ci T yT =∑ （2.3） g i i M y M =∑ 式中 ci p —— 天然气组分i 的临界压力(绝),MPa ； ci T —— 天然气组分i 的临界温度,(273+t)°K 。
② 相关经验公式方法 在缺乏天然气组分分析数据的情况下，可引用Standing 在1941年发表的相关经验公式 对于干气 2pc 2 pc 4.6660.1030.2593.31817g g g g p T γγγγ=+-=+- （2.4） 对于湿气 2pc 2 pc 4.8680.35639.7103.9183.339.7g g g g p T γγγγ=+-=+- （2.5） 也可以用下面经验关系式进行计算 对于干气 pc pc pc pc 4.88150.386192.2222176.66670.74.77800.248292.2222176.66670.7 g g g g g g p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.6） 对于湿气 pc pc pc pc 5.10210.6895132.2222176.66670.74.77800.2482106.1111152.22220.7 g g g g g g p T p T γγγγγγ=-=+≥=-=+< （2.7） 注意：上式是对于纯天然气适用，而对于含非烃CO 2 、H 2S 等可以用Wichert 和Aziz 修正。修正常数的计算公式为: ()() () ()() 2222 2 22pc pc 4.75460.21020.03 1.158310 3.06121084.9389188.49440.9333 1.4944g CO N H S g CO N p T γφφφγφφ--=-+-?+?=+-- (2.8)