天然气基本安全知识课件.ppt
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1、天然气的基本安全知识天然气的基本安全知识 1.直链烃类的化学结构直链烃类的化学结构 石油是由氢和碳组成的分子,因此,它们被叫做烃类物质。在不同的烃类物质分子中,氢和碳的排列方式是无穷无尽的,因此我们只讨论一些比较常见的烃类物质。烃类物质可以是气体、液体或固体。原油是上述三类物质的混合物。纯烃类液体是无味、无色的。事实上它们很难以纯净的形式存在,它们几乎总是含有一些杂质使其变色或带有气味。v一个碳原子要抓住四个氢原子而形成如下图所示的分子。在所有烃类物质中它是最简单的分子,叫做甲烷是天然气的主要成份。可以把碳原子画成是一个带有四臂的小的物体或球体,它的每条臂必须抓住另一个碳原子的自由臂或是一个氢
2、原子自由臂。氢原子只有一个臂,它必须抓住其它原子的一个自由臂,比如碳原子的。v下面所示的三种较为常见的直链烃,它们被称为正构烃类,当碳原子数超过4时,在分子的名称前加上一个“n”。由直链分子所发生的最常见的变异是异构分子。在这种化合物中,一个碳原子的三条臂抓住了其它碳原子的臂。异丁烷和异戊烷是两个比较常见的异构化合物,几乎在所有的天然气和原油中都有它们。异构分子的结构图 尽管所有的烃类物质都含有碳和氢原子,但是每一种不同的排列方式或者是原子的组合都使它们的化合物同其它的烃类物质之间有着截然不同的性质。甲烷,仅有一个碳原子,在所有的烃类物质当中它是最轻的,且其相对密度最低。随着分子中碳原子数的增
3、加,分子变得越来越重,并且密度也提高。此外,随着碳原子数的增加,沸点和粘度也增加。碳原子数4的纯烃类物质(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷)在常温和大气压力下都是气体,它们通常也被称为轻端。要想使它们液化,必须增加压力或者降低温度。含5个碳以上的烃类在正常条件下是液体,它们被称为重端。直链的丁烷分子叫做正丁烷,其与异丁烷含有相同数量的碳原子和氢原子。但是,由于原子的排列方式不同,这两种物质在性质上有很大的差异。含512个碳原子的烃类为车用汽油组分,碳原子数超过12的烃类可以做煤油、燃料油、润滑油和道路沥青。石蜡是含有2040个碳原子的直链烃。2.直链烃类的物理性质直链烃类的物理性质 .沸点沸点 沸点是液
4、体在大气压力下沸腾时的温度。大气压力下水在100 212 时沸腾。烃类物质的沸点与碳原子数有关。碳原子数越多,沸点越高。丙烷有3个碳原子。它的沸点是-42-44;正丁烷有4个碳原子,它的沸点是-0.53l,刚好低于水的冰点;庚烷有7个碳原予,它的沸点是98209,大约是水的沸点。化合物的沸点受它所承受压力的影响。例如丙烷,在大气压力下它在-42-44 下沸腾,但如果把它装在压力为1240kPa(174psi)的系统中,则它的沸点会升高到38100。对所有的烃类物质来说,沸点随压力的增加而增加。你应记住沸点也是纯组份的凝点 .蒸汽压蒸汽压 当你从装有部分烃类液体的压力容器上的压力表读取压力时,此
5、时你所读取的是容器内液体的蒸汽压,这适用于所有油田和处理设施的工艺容器。蒸汽压还随温度而变化。为便于我们对不同组份的蒸汽压做比较,我们必须在相同温度下测定每一组份的蒸汽压。部分装满液体的容器的压力。压力表上的读数是液体在该储存温度下的蒸汽压。液体产品的蒸汽压,例如丙烷和丁烷,是在38100 下测得的。分馏塔的操作压力是根据塔顶产品在冷凝温度下的蒸汽压来确定的。.燃烧热 不同的烃类燃烧时会释放出不同的热量。例如,l立方米立方英尺的甲烷燃烧会释放出37700kj/m3(1010Btu/cuft)的热量。烃类分子中的碳原子数越多,它燃烧时释放的热量就越多。.可燃极限范围 烃类物质的可燃极限范围是指烃
6、类物质在空气能发生燃烧的浓度最大值和最小值。表2-1-1A和2-1-1B范围内才能燃烧。甲烷的可燃极限范围是5-15这意味着甲烷和空气的混合物在甲烷的含量超过5和少于15时才能燃烧。.含水量 液体 尽管我们通常认为水和油是不相溶的,但还是有少量的水溶解在油和其它的石油产品中。在气体中 天然气或其它的烃类物质蒸汽中所含的水是处于蒸汽状态。就像空气中的水是以湿度的形式存在一样。气体中所含的水蒸汽的量取决于如图2-1-29A和2-1-29B上所示的温度和压力。气体中的水蒸汽必须除去以防止它在管线中或消耗燃料的设备中冷凝。.水合物 当烃类气体中有游离水存在时,在一定的温度和压力下会表现出一种特殊的性质
7、,形成一种叫做水合物的物质。水合物是水和烃类物质的冻结混合物,它是在高于水的冰点的温度下形成的。其自身的形态从胶状物到固体冰不等,会使管线或容器完全堵塞,导致很大的压力降、流动中断甚至是爆裂。水合物只能在烃类气体中形成,且其中必须含有以液体形式存在的水。水合物形成的温度和压力如图所示。.天然气的组成和分类天然气的组成和分类 天然气的定义是烃类气体和杂质的混合物。每一种生产出来的气流都有其自己的成份,甚至同一储集层的两口气井都可能有不同的成份。天然气的分类天然气的分类 根据天然气的组成可分为干气、湿气,贫气和富气。干气:每一标准立方米(Nm3)的天然气中,C5(戊烷)以上重烃液体含量低于13.5
8、立方厘米的天然气称为干气。湿气:每一标准立方米天然气,C5(戊烷)以上重烃液体含量超过13.5立方厘米的天然气称为湿气。富气:每一标准立方米的天然气中,C3(丙烷)以上烃类液体含量超过94立方厘米的天然气称为富气。贫气:每一标准立方米的天然气中,C3(丙烷)以上烃类液体的含量低于94方厘米的天然气称为贫气。天然气加工的产品天然气加工的产品 液化天然气 LNG(Liquefied Natural Gas)液化石油气LPG(Liquefied Petroleum Gas)的技术要求:项目质量指标实验方法密度(15),Kgm3报告ZBE 46001蒸气压(37.8),KPa 不大于1380GB 66
9、02C5及C5以上组分含量,%(VV)不大于3.0SY 7509残留物SY7509蒸发残留物,mL100mL报告油渍观察值,mL报告铜片腐蚀,级 不大于1SY 2083总硫含量,mgm3 不大于343ZB E 46002游离水无目测1)碳五馏分(C5 fraction)戊烷 性能:为透明液体,易燃、易爆。溶剂油(solvent oil)性能:本产品(按馏程分为70号、90号、190号、260号等4个牌号)为无色、透明液体、易燃、易爆。对油、脂溶解能力强,安定性好,长期贮存不变质。石脑油(naphtha)性能:无色透明液体,属轻质石油产品。该产品馏分轻,烷烃、环烷烃含量高,安定性能好,重金属含量
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