第二章 石油天然气化学-1.pptxVIP

第二章　石油天然气化学　;主要内容;天然气由烃类（烷烃为主，其中又以甲烷为主）、非烃类组成，典型的天然气组成如下表： ;Department of Chemical Engineering, School of Chemistry and Chemical Engineering;燃烧 天然气和O2在达到一定浓度及一定温度下可以燃烧，燃烧产物主要是H2O和CO2，当O2不足时，燃烧会产生CO。 CH4＋2O2＝CO2＋2H2O 甲烷的理论燃烧温度为1970℃，最大燃烧速度为0.38m/s。 1Nm3天然气燃烧需要2Nm3氧气（即需要约10Nm3空气）。 因此从安全角度讲，使用天然气的厨房需要良好通风；卫生间内安装旧式的直排式热水器是相当危险的。 ;爆炸 天然气与空气混合时，遇明火或高温物体，甚至开关电灯时所产生的电火花，都可能引起密闭空间发生爆炸。 天然气的爆炸极限为 5%～15%。 爆炸下限：可引起燃烧的可燃气体组分的最低浓度，%。 爆炸上限：可引起燃烧的可燃气体组分的最高浓度，%。 当可燃气体浓度低于下限或高于上限时，则混合物是安全的。 为保证使用安全，城市燃气内添加臭剂，臭剂量15~20mg/Nm3，保证天然气在空气中浓度达到1%时即可闻到。;压力和爆炸极限的关系 ;液化石油气（LPG） LPG主要成分为丙烷、丁烷等，通常以液态储存在液化气钢瓶内，爆炸极限为 2%～9%。 液化石油气发生跑漏后危险性最大： 在钢瓶内呈液态，一旦流出，体积会迅速膨胀 250倍，瞬间就会充满现场。 比重大，跑漏后不是向上飘散而是沉向地面，聚集在低洼处，不易飘散而且爆炸极限低。;天然气热值 定义 单位体积天然气完全燃烧时产生的热量，单位kJ/m3。 表示方式 高热值（总热值）：天然气在15℃、101.3kPa下，完全燃烧时水以液态形式存在所放出的热量。 低热值（净热值）：天然气在15℃、101.3kPa下，完全燃烧水以气态形式存在所放出的热量。 干热值：若天然气不含水汽，完全燃烧产生的热值。 饱和热值：若天然气被水饱和，完全燃烧产生的热值。;各种燃料的热值： 天然气的热值：≥34MJ/m3 标准煤的热值：29.31MJ/kg 1度电的发热量：3.6MJ 汽油的热值：10313kcal/kg 柴油的热值：11014kcal/kg ;天然气具有可压缩性，可压缩程度与天然气温度、压力有关。 压缩天然气（CNG）： 压缩天然气是指压缩到20.7～24.8 MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。 相当于受到255kgf/cm2。 ;天然气压缩因子 反映气体真实体积与理想气体之间的偏差，符号Z。 定义 ;Department of Chemical Engineering, School of Chemistry and Chemical Engineering;当天然气在101.3kPa下，冷却至约-162℃时，由气态→液态，称为液化天然气（Liquefied Natural Gas，缩写为LNG）。;典型的LNG组成 ;温度低、液态与气态密度比大 在大气压力下，LNG沸点都在-162℃左右。 1体积LNG的密度约是1体积天然气的600倍，即1体积LNG可转化为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%。 ;燃烧特性 燃烧范围：5%~15%（V），即低于5%和高于15%都不会燃烧； 自燃温度：400～550℃ 纯甲烷的自燃温度约为595℃，LNG的自燃温度随着组份的变化而变化。 闪点：-104～-80℃之间 燃烧速度：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，其最高燃烧速度约0.37m/s。 LNG热值为26.5～36kJ/m3，而纯甲烷的热值为30.74kJ/m3。 ;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，吸水率小，抗冻性强，并在低温下不开裂，耐火性好，机械强度高等。 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，即蒸发气（BOG）。 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，即LNG闪蒸。 泄露特性：泄漏的LNG以喷射形式进入大气，并进行膨胀和蒸发，与空气进行剧烈的混合。 当LNG泄漏到水中会产生强烈的对流传热，在一定面积内蒸发速度不变，随泄漏面积增大，直到气体蒸发量等于漏出液体所能产生的气体量为止。;天然气分子量 ;天然气密度（density） 在规定状态下，单位体积天然气的质量，单位kg/m3或g/L。 理想气体： ;相对密度（relative density） 在标准状态下，