天然气基础知识 (2).ppt

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1、天然气基础知识什么是天然气？天然气是一种混和物，其组份随气田不同而异，主要成分有甲烷、氮及C2C5的饱和烷烃，另外还含有微量的氦、二氧化碳及硫化氢等，通过制冷液化后，LNG就成为含甲烷（96以上）和乙烷（4）及少量C3C5烷烃的低温液体。LNG是由天然气转变的另一种能源形式。什么是LNG?天然气在常压下，当冷却至约-162时，则由气态变成液态，称为液化天然气（英文 Liquefied Natural Gas,简称LNG）。天然气的沸点天然气的沸点沸点是指沸点是指101.325Pa101.325Pa压力下液体沸腾时的压力下液体沸腾时的温度。温度。天然气中主要成分甲烷的沸点是天然气中主要成分甲烷的

2、沸点是-162.6-162.6o oC C。天然气的沸点是天然气的沸点是-162.49-162.49 o oC C。由于天然气的沸点很低，天然气很难被液由于天然气的沸点很低，天然气很难被液化。化。天然气一般以气态储存和运输。天然气一般以气态储存和运输。压力（压强）单位压力（压强）单位 1大气压？1bar=10N/cm=1.0197kg/cm 1Pa=1N/m,1bar=100kPa=0.1MPa 1psi=1lb/in 1bar=14.504psi PSI英文全称为Pounds per square inch。P是磅pound，S是平方square，I是英寸inch。把所有的单位换成公制单位就

3、可以算出：1bar14.5psi 1psi=6.895kPa=0.06895bar 欧美等国家习惯使用psi作单位 表压力：压力表指示的,高于大气压的压力(g)绝对压力：包括了大气压的压力(a),（计算用）温度温度单位位 绝对温度：K=C+273.15（室温约300K）摄氏温度：0C=273.15K 华氏温度：F=1.8C+32容积、流量 标准立方米：Nm(1bar,0C条件下）标准立方英尺：scf(14.7psi,60F)1m=35.315cf 标方流量：Nm/h 实际流量：m/h什么是什么是临界温度与界温度与临界界压力？力？临界温度：当温度升高到某一数值时，即使压力再升高，也不能使蒸 气再

4、液化称为临界温度。临界压力：在临界温度下，使液体液化的最低压力称为临界压力组分 临界温度 临界压力 沸点(1大气压)C bar(绝)C CH4 -82.6 46.04 -161.52 C2H6 32.28 48.80 -88.58C3H8 96.67 42.49 -42.07N-C4 152.01 37.97 -0.49 I-C4 134.98 36.48 -11.81LNG的性质：1）LNG的主要成份为甲烷，化学名称为的主要成份为甲烷，化学名称为CH4，还有少量的乙，还有少量的乙烷烷C2H6、丙烷、丙烷C3H8以及氮以及氮N2等其他成份组成。等其他成份组成。2）临界温度为）临界温度为-82.

5、3，临界压力为，临界压力为45.8kg/cm3（4.56Mpa）。）。3）沸点为）沸点为-162.5，熔点为，熔点为-182，着火点为，着火点为650。4）液态密度为液态密度为0.430T/m3，气态密度为，气态密度为0.688kg/Nm3。5）气态热值）气态热值9100Kcal/m3，液态热值，液态热值12000Kcal/kg。6）爆炸范围：上限为）爆炸范围：上限为15%，下限为，下限为5%。7）无色、无味、无毒且无腐蚀性。）无色、无味、无毒且无腐蚀性。8）体积约为同量气态天然气体积的）体积约为同量气态天然气体积的1/625。1、安全系统工程基础3 3、气体的基础知、气体的基础知 识识4 4

6、、天然气主要用途、天然气主要用途 内容提要内容提要1、安全系统工程基础1 1、概概 述述2 2、天然气的质量标准、天然气的质量标准 一、概述天天然然气气工工业业在在国国民民经经济济中中的的地地位位天然气工业是国民经济最重要的支柱产业之天然气工业是国民经济最重要的支柱产业之一一是提供能源，尤其是交通运输燃料和有机化是提供能源，尤其是交通运输燃料和有机化工原料的最重要的工业工原料的最重要的工业全世界所需能源的全世界所需能源的30%依赖于天然气依赖于天然气今后，越来越多的汽车等交通工具使用天然今后，越来越多的汽车等交通工具使用天然气气世界有机化工原料约世界有机化工原料约10%来源于天然气。来源于天然

7、气。在世界能源中的地位：在世界能源中的地位：天然气与煤炭、石油并称目前世界一次能源天然气与煤炭、石油并称目前世界一次能源的三大支柱。的三大支柱。全球共有十几个国家（约全球共有十几个国家（约70条生产线）生产条生产线）生产LNG，生产能力达到约，生产能力达到约13800104t/a。2012年全球天然气消费量为年全球天然气消费量为3200108ft3，天，天然气在一次性能源消费比例为然气在一次性能源消费比例为25%，2050年将达到年将达到30-35%，届时天然气将取代石油，届时天然气将取代石油或与石油持平成为第一能源。或与石油持平成为第一能源。发展天然气事业的意义发展天然气事业的意义在全球经济

8、处于衰退和复苏阵痛中的今天，在全球经济处于衰退和复苏阵痛中的今天，为保证我国国民经济持续、有效、平稳的为保证我国国民经济持续、有效、平稳的发展，大力开发利用国内外天然气等高效发展，大力开发利用国内外天然气等高效洁净能源，加快调整、优化国内能源结构，洁净能源，加快调整、优化国内能源结构，切实改善国内生态环境事在必行。切实改善国内生态环境事在必行。我国天然气事业的不足我国天然气事业的不足2009年的初冬，气温下降很快，中国大陆各年的初冬，气温下降很快，中国大陆各大城市陆续出现天然气供应紧张，甚至大大城市陆续出现天然气供应紧张，甚至大幅度超出用气计划，峰谷用气比甚至达到幅度超出用气计划，峰谷用气比甚

9、至达到10:1，发生气荒等现象。，发生气荒等现象。中石油为缓解苏浙沪等地供气压力，以高昂中石油为缓解苏浙沪等地供气压力，以高昂的现货价格紧急购买了约的现货价格紧急购买了约10船约船约54104t LNG，折合，折合7.2108Nm3。我国天然气事业的不足我国天然气事业的不足表现出下游用户市场开发过度以及峰谷用气调节表现出下游用户市场开发过度以及峰谷用气调节能力低下的主要矛盾能力低下的主要矛盾表现出我国上游天然气供给方面尚有不足的矛盾表现出我国上游天然气供给方面尚有不足的矛盾表现出我国能源供给方面的脆弱性和重要性表现出我国能源供给方面的脆弱性和重要性解决这个主要矛盾的方法解决这个主要矛盾的方法寻

10、找新的气源寻找新的气源加大市场管理力度、控制冬夏季峰谷用气差加大市场管理力度、控制冬夏季峰谷用气差建设必要的应急调峰储气设施建设必要的应急调峰储气设施发展陆上发展陆上LNG的稳定运输亦可作为输气管道无法覆盖的稳定运输亦可作为输气管道无法覆盖地区城镇的主要气源供给。地区城镇的主要气源供给。天然气藏是怎样生成的？天然气藏是怎样生成的？石油常与天然气并存，是由远古海洋或湖泊中的生物在地石油常与天然气并存，是由远古海洋或湖泊中的生物在地下经过漫长的地球化学演化而形成的烃类和非烃类的复杂下经过漫长的地球化学演化而形成的烃类和非烃类的复杂混合物。混合物。海洋里生存着大量的生物，它们在生长过程中具有分泌钙海

11、洋里生存着大量的生物，它们在生长过程中具有分泌钙质骨骼的能力，在水深、温度、光照和海水含盐度适宜的质骨骼的能力，在水深、温度、光照和海水含盐度适宜的条件下，这些生物一代又一代地繁殖，便形成了坚固的生条件下，这些生物一代又一代地繁殖，便形成了坚固的生物礁。物礁。它们死亡后，被沉积物覆盖并埋藏在地层深部，在长期的它们死亡后，被沉积物覆盖并埋藏在地层深部，在长期的地质作用下，逐渐成为石油和天然气形成的物质基础。地质作用下，逐渐成为石油和天然气形成的物质基础。天然气的定义：天然气的定义：是指在地表下孔隙性地层发现的天生的烃类是指在地表下孔隙性地层发现的天生的烃类和非烃类混合物，它常常和原油伴生在一和非

12、烃类混合物，它常常和原油伴生在一起。大多数以甲烷为主，并包括比甲烷重起。大多数以甲烷为主，并包括比甲烷重的烃类，如：乙烷、丙烷、异丁烷、正丁的烃类，如：乙烷、丙烷、异丁烷、正丁烷等。除烃以外，原始的天然气中还可能烷等。除烃以外，原始的天然气中还可能存在少量的水分、氮气、二氧化碳、硫化存在少量的水分、氮气、二氧化碳、硫化氢、氦、氧、氩等气体。氢、氦、氧、氩等气体。天然气的分类天然气的分类将天然气分为两大类将天然气分为两大类一类是可燃性天然气，其组成大部分为一类是可燃性天然气，其组成大部分为碳氢化合物，诸如：石油系天然气、煤碳氢化合物，诸如：石油系天然气、煤层气、水溶性天然气、天然气水合物等；层气

13、、水溶性天然气、天然气水合物等；另一类为不可燃天然气，其组成大部分另一类为不可燃天然气，其组成大部分为二氧化碳和为二氧化碳和/或氮气，诸如二氧化碳和或氮气，诸如二氧化碳和/或氮气藏气层气、火山气、温泉气等。或氮气藏气层气、火山气、温泉气等。天然气分类（按气源）天然气分类（按气源）气气田田气气：从从地地下下开开采采出出来来的的气气田田气气为为纯纯天天然气，然气，CHCH4 490%，干气，干气。石石油油伴伴生生气气：伴伴随随石石油油开开采采一一块块出出来来的的气气体称为石油伴生气体称为石油伴生气CHCH4 490%，湿气。，湿气。凝凝析析气气田田气气：含含石石油油轻轻质质馏馏分分的的气气体体。含

14、含2-5%C2-5%C5 5。.煤煤层层气气：从从井井下下煤煤层层抽抽出出的的矿矿井井气气，杂杂质质高。高。天然气的主要成分天然气的主要成分 天天然然气气的的主主要要成成分分以以饱饱和和烃烃为为主主，主主要要是是甲甲烷烷，乙乙烷烷、丙丙烷烷、丁丁烷烷、戊戊烷烷含含量量不不多多，庚庚烷烷以以上上含含量量极极少少。另另外外还还有有少少量量非非烃烃类类气气体体一一氧氧化化碳碳、二二氧氧化化碳碳、氮氮气气、氢氢气气、硫硫化化氢氢、水水蒸蒸气气及及微微量量的的惰惰性性气气体体氦（氦（He）、氩（）、氩（Ar）。）。二、天然气的质量标准1、商品天然气、商品天然气商品天然气的气质标准是按气态管输形式和商品天

15、然气的气质标准是按气态管输形式和城市燃气使用要求统一进行考虑制定的。城市燃气使用要求统一进行考虑制定的。气质标准既要满足管输要求，又要符合城市气质标准既要满足管输要求，又要符合城市民用和商业使用要求。民用和商业使用要求。是规范和制约天然气处理工厂操作、运行的是规范和制约天然气处理工厂操作、运行的极其重要的技术指标。极其重要的技术指标。GB17820GB17820天然气天然气（摘录）（摘录）天然气的技术指标天然气的技术指标 GB/T 17283 水露点()GB/T 13610=3.0 二氧化碳(体积%)GB/T 11060.1=460=20=6硫化氢(mg/m3)GB/T 11061=460=2

16、00 31.4 高热值(MJ/m3)实验方法 三类 二类 一类 项目 城镇燃气设计规范规定应使用一类或二类气,但CO2含量可放宽。在天然气交接点的压力和温度条件下,天然气的水露点应比最低环境温度低5 三、气体的基本知识天然气的性质和特点天然气的性质和特点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。天然气的性质和特点天然气的性质和特点天然气无色，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。LNG的重量仅为同体积水的45%左右；LNG的体积能量密

17、度为汽油的72%；天然气的性质和特点天然气的性质和特点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。天然气的性质和特点天然气的性质和特点天然气的热值较高，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）。1吨LNG可产生1350标准立方米的天然气，可发电8300度。天然气的组份和特性参数天然气的组份和特性参数 成分成分 塔里木气塔里木气 陕甘宁气陕甘宁气 东海气东海气 西澳卡拉沙西澳卡拉沙LNGLNG印尼东周印尼东周LNG

18、LNG CH4 96.226 94.70 88.48 88.774 96.64 C2H6 1.770 0.55 6.68 7.542 1.97 C3H8 0.300 0.08 0.35 2.588 0.34 iC4H10 0.0620.01nC4H10 0.0750.01iC5H12 0.020nC5H12 0.016C6H14 0.051成分成分 塔里木气塔里木气 陕甘宁气陕甘宁气 东海气东海气 西澳卡拉沙西澳卡拉沙LNGLNG印尼东周印尼东周LNG LNG C7+0.038 CO2 0.473 2.71 3.52N2 0.967 1.92 0.97 0.074 0.90 He 0.02 H

19、2S 0.002 H2O 其他 1.022 0.15 总计 100 100 100 100 100 注：1、不同资料来源数据略有不同 2、天然气均以CH4,C2H6为主要成分 3、上述天然气均属城市燃气分类中的12T 天然气的若干特性参数（天然气的若干特性参数（00、101.328kPa101.328kPa）特性特性单位单位 纯甲烷纯甲烷塔里木气塔里木气 陕甘宁气陕甘宁气 东海气东海气 西澳卡拉沙西澳卡拉沙LNGLNG印尼东周印尼东周LNG LNG 密度kg/m3 0.71740.74990.76700.81900.79200.7377相对密度 0.55480.5799 0.59320.633

20、40.61250.5705高热值 MJ/m3(kcal/m3)39.842(9516)40.282(9621)38.224(9130)40.306(9627)43.296(10341)40.233(9609)低热值 MJ/m3(kcal/m3)35.906(8576)36.336(8679)34.456(8230)36.398(8694)39.145(9350)36.286(8667)华白数（高）MJ/m3(kcal/m3）53.494(12777)52.895(12633)49.628(11854)50.648(12097)55.323(13214)53.268(12723)华白数（低）MJ

21、/m3(kcal/m3)48.209(11515)47.716(11397)44.736(10685)45.738(10924)50.019(11947)48.042(11475)燃烧势 40.339.837.438.741.840.2特性特性单位单位纯甲烷纯甲烷塔里木气塔里木气 陕甘宁气陕甘宁气 东海气东海气 西澳卡拉沙西澳卡拉沙LNGLNG印尼东周印尼东周LNG LNG 最低着火温度540运动粘度m2/s14.5气体常数J/kg.k518临界压力MPa4.641临界温度K190.7临界压缩因子0.290空气中爆炸极限（上限）%15空气中爆炸极限（下限）%5定压比热kJ/m3.K1.545绝

22、热指数1.309导热系数W/m.K0.03024LNG的基础知识的基础知识什么是液化天然气什么是液化天然气 LNG（Liquefied Natural Gas)？LNG是冷却到是冷却到-160后呈液态的后呈液态的 天然气。天然气。油油/气田产生的天然气经过除液、除酸、干燥、分气田产生的天然气经过除液、除酸、干燥、分馏、低馏、低 温冷凝形成温冷凝形成,体积缩小为原来的体积缩小为原来的1/600。气化后比空气轻。气化后比空气轻。保持常压。保持常压。无色、无嗅、无毒。无色、无嗅、无毒。低温存储。低温存储。可根据需求加热和气化。可根据需求加热和气化。LNG组份组份液化天然气的特点液化天然气的特点低温、

23、气液膨胀比大、能效高易于运输和储存液化天然气的特点液化天然气的特点清洁能源LNG被认为是地球上最干净的化石能源！LNG是一种清洁燃料，排放可以达到欧4标准。液化天然气的特点液化天然气的特点LNG硫含量极低，若260万吨/年LNG用于发电与燃煤（褐煤）相比将减排SO2 约45万吨，将阻止酸雨趋势的扩 大。天然气发电NOX和CO2排放量仅为燃煤电厂的20%和50%液化天然气的特点液化天然气的特点安全性能高由LNG优良的理化性质决定的！燃点较高自燃温度约为590，燃烧范围较窄5%15%，轻于空气、易于扩散！四、天然气（NG、LNG）的主要用途发电天然气作为燃料电池的燃料天然气作为燃气透平的发动机的燃

24、料热电联供系统天然气汽车空调NG利用方式利用方式天然气的主要用途天然气的主要用途 民用工业国民经济国家战略资源国民经济支柱产业衣、食、住、行。如：做饭、取暖、种粮食和蔬菜交通有机化工原料如：化肥、化纤、发电缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例，减少环境污染的有效途径。燃气电厂是稳定的、耗气量大的天然气用户，对天然气工业发展起着重要作用。从经济效益看，天然气发电的单位装机容量所需投资少，建设工期短，上网电价较低，具有较强的竞争力。天然气发电天然气发电天然气与发电天然气与发电天然气与发电天然气是制造氮肥的最佳原料，具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重世界平均为80%左右我国仅为2

25、0%到2010年这一比例可望能达到35%。天然气化工产业天然气化工产业居民生活用气，随着人民生活水平的提高及环保意识的增强，大部分城市对天然气的需求明显增加。用做城市燃气的天然气中50%将用于居民生活30%供工业窑炉20%供城市商业及其他用户天然气燃气事业天然气燃气事业天然气汽车以天然气代替汽车用油，具有价格低、污染少、安全等优点。我国开始有计划地加大天然气汽车的发展力度，以节约用油和减少城市汽车尾气污染。天然气汽车天然气汽车1远程充注接口2排气接口3手动放气阀4燃料罐压力表5探测器接口6次释放阀7主释放阀8气相管路9燃料指示转换器10燃料指示表11充注单向阀12调压阀13充注接口14阀门15

26、防流量过量阀16液相管路17气化器18液体喷射棒19LNG储罐LNG车辆燃料供应系统燃气空调典型的燃气空调方式典型的燃气空调方式采用燃气为直接驱动能源，燃气直燃机进行制冷、采暖的空调方式采用燃气为直接驱动能源，燃气直燃机进行制冷、采暖的空调方式采用燃气作为间接驱动能源，溴化锂制冷机为冷采用燃气作为间接驱动能源，溴化锂制冷机为冷(热热)源的热、电、冷源的热、电、冷三联供系统三联供系统燃气锅炉燃气锅炉+蒸汽吸收式制冷机蒸汽吸收式制冷机燃气蒸汽锅炉燃气蒸汽锅炉+蒸汽透平驱动离心机蒸汽透平驱动离心机燃气机发电燃气机发电+直燃型吸收式冷热水机：直燃型吸收式冷热水机：利用燃气在冬季加热分体式电动热泵的室外

27、机组利用燃气在冬季加热分体式电动热泵的室外机组以提高热泵的出力。以提高热泵的出力。直燃型小容量氨直燃型小容量氨-水为工质对的吸收式冷水机组水为工质对的吸收式冷水机组燃气吸收式热泵：燃气吸收式热泵：燃气机热泵燃气机热泵(CHP)。燃气空调燃气空调天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料，以工业带动民用，渐进地稳步发展燃料，以工业带动民用，渐进地稳步发展民用天然气，将是我国天然气利用的极佳民用天然气，将是我国天然气利用的极佳方向。方向。天然气产业链天然气产业链液化天然气产业链液化天然气产业链LNG产业链产业链LNG优点LNG有特有的运输方式。对于远洋运输,L

28、NG是唯一的运输方式。利用LNG方式是解决沿海,荒漠地区气田开发,回收边远气田天然气的有效办法。LNG作为用气负荷调峰安全可靠。LNG用途广泛：LNG不仅自身可以作为能源利用，低温冷量可回收。LNG与氦联产,可得到LNG和氦两种产品。低的储存成本。LNG比管输天然气更洁净。LNG的优点的优点技术进步：促进造船及相关产业的技术进步；技术进步：促进造船及相关产业的技术进步；经济意义：中国将进口经济意义：中国将进口LNG，具有，具有LNG船船可使我国能承运所进口的可使我国能承运所进口的LNG；国家安全：本国企业掌握高技术船舶建造的国家安全：本国企业掌握高技术船舶建造的核心技术，对本国的能源战略有着重

29、要意核心技术，对本国的能源战略有着重要意义。义。LNG运输船国产化运输船国产化LNG船LNG运输船运输船LNG船码头LNG船码头船码头定义：接收海运定义：接收海运LNG的终端设施称为的终端设施称为LNG接收终接收终端。端。用途：它接收用船从基本负荷型天然气液化工厂用途：它接收用船从基本负荷型天然气液化工厂运来的液化天然气，将其储存和再气化后分配给运来的液化天然气，将其储存和再气化后分配给用户。用户。特点：接收终端的再气化能力很大，储槽容量也特点：接收终端的再气化能力很大，储槽容量也很大。很大。组成：由专用码头、卸货装置组成：由专用码头、卸货装置(LNG卸料臂卸料臂)、LNG输送管道、输送管道、LNG储槽、再气化装置及送气设储槽、再气化装置及送气设备、气体计量和压力控制站、蒸发气体回收装置、备、气体计量和压力控制站、蒸发气体回收装置、控制及安全保护系统、维修保养系统等组成。控制及安全保护系统、维修保养系统等组成。LNG接收终端接收终端LNG接收终端接收终端卸料臂LNG卸料臂卸料臂LNG贮罐LNG贮罐贮罐LNG贮罐液位状况贮罐液位状况汽车槽车LNG汽车槽车汽车槽车卫星站LNG卫星站卫星站卫星站流程LNG卫星站流程卫星站流程LNG冷量利用冷量利用 敬请各位批评指正！谢谢！