天然气基本知识-天然气处理原理与加工艺ppt课件.ppt

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1、在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确天然气处理原理与加工艺课件制作 王云芳 主 讲 王云芳在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第一章第一章 天然气基础知识天然气基础知识第一节 天然气资源及其利用第二节 天然气的分类、组成和体积参比条件第三节 天然气的相特性第四节 天然气处理的含义及产品质量要求第五节 用作城镇燃气的天然气互换性和分类第六节 综合能耗及其计算方法在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出

2、的问题也很明确第一节第一节 天然气资源及其利用天然气资源及其利用n天然气资源n天然气利用n天然气在能源消费中的地位在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确一、天然气资源一、天然气资源 1.1.世界天气资源世界天气资源 常规天然气资源常规天然气资源：根据中国能源报2011年06月27日报道，世界天然气资源量为471万亿立方米，其中俄罗斯天然气储量居世界之首，占世界天然气储量的近23.7%，以下依次为伊朗、卡塔尔、阿联酋和沙特阿拉伯。非常规天然气非常规天然气：非常规天然气主要包括页岩气、致密砂岩气、煤层气和天然气水合物等。全球非常

3、规天然气资源丰富,达4000万亿立方米,是常规天然气资源量的8.3倍。其中煤层气256万亿立方米，致密气210万亿立方米，页岩气456万亿立方米，水合物3000万亿立方米。（非常规天然气咨询网：（非常规天然气咨询网：http:/http:/）世界广义天然气资源量大大超过了石油，根据估计，世界广义天然气可用250年，而石油的可用年限不到45年。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 我国的常规天然气远景资源量达56万亿立方米，其中59%的资源分布在中西部的川渝、陕甘宁、青海和新疆四大气区，四大气区内天然气资源量约为22.4万亿

4、立方米。除陆上四大气区外，我国近海天然气资源也十分丰富，海南、渤海、东海都是天然气富集地区。到2010年底月，全国累计探明的可开采天然气资源量超过38万亿立方米。据中国工程院介绍，我国非常规天然气资源也相当丰富，初步预测，页岩气、致密气的可采资源总量在20-36万亿立方米，煤层气地质储量为36.8万亿立方米，居世界第三位。我国境内也有丰富的水合物储藏。据专家分析,青藏高原盆地和东海、南海、黄海的大陆坡及其深海,都可能存在体积巨大的水合物。据报道,我国的南海海域蕴藏着丰富的水合物,约70万亿立方米,其能源总量大约是石油储量的一半。2.2.我国的天然气资源我国的天然气资源在整堂课的教学中，刘教师总

5、是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确二、天然气的利用二、天然气的利用 天然气是一种清洁能源和优质化工原料。它与石油相比，在清洁性、经济性、方便性和用途的广泛性有着明显的优越性。天然气的利用主要集中在发电、工业燃料、化工原料、城市居民和商业用气等几个方面、发动机燃料。天然气发电天然气发电 天然气发电不仅可以减少污染，而且燃气机组启动速度快，既可带基本负荷，又可用于电网调峰，可有效提高电网调峰能力，改善电网运行质量。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 清洁民用燃料清洁民用燃料 天

6、然气作为城市居民生活用燃料，可极大地减少城市污染，改善城市环境。我国大城市的供热正在逐步完成天然气锅炉代替燃煤锅炉的改造过程，家用燃气锅炉在新建住宅小区中的使用也正在快速发展。天然气将成为城市居民主要生活燃料。我国于2002年7月4日正式开工建设的“西气东输”工程，西起新疆塔里木盆地经甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏，输送天然气到上海、浙江，供应沿线各省的民用和工业用气。这一工程的建成，不仅缓解东部经济发达地区的能源短缺问题，同时也使这一地区的空气质量将有大的改进。另据报道，西气东输二线已于2011年6月30日开工建设。来自土库曼斯坦阿姆河右岸的天然气通过该线可以直达珠三角。工程总投资

7、约1422亿元人民币，横贯中国东西两端，年输气能力300亿立方米，并可稳定供气30年以上。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 天然气用作发动机燃料天然气用作发动机燃料 天然气是一种理想的车用汽油替代品。天然气的研究法辛烷值高达100以上，并可有效的降低汽车尾气对环境的污染，而费用仅为汽油的2/31/2。所以，世界上应用天然气的发动机的数量越来越多，截止2010年，世界上用天然气作燃料的汽车总数超过了1000万辆。近年来，我国汽车用天然气的发展也很迅速。作为化工原料作为化工原料 天然气作为化工原料，现已逐步形成具有特色的甲

8、烷化学与化工。以甲烷气为原料生产合成氨和甲醇的产量分别占两种产品总产量的85%和90%，构成了天燃气利用的核心。甲烷氧化偶联制乙烯和天然气经合成气转化为液体燃料等新技术也为天然气的有效利用开辟了新的途径。用天然气凝液（NGL)为原料生产的乙烯占全球总产量的40%。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三、三、天然气在能源消费中的地位天然气在能源消费中的地位 据近20年统计，世界天然气的消费量大致以平均每年23%的速度在增长；在当今世界能源消费结构中，达到24%，成为三大主力之一。目前，世界正处于天然气取代石油而成为世界主要能

9、源的过度时期，国际能源界普遍认为，今后，世界天然气产量和消费量将会以较高的速度增长，2020年以后世界天然气的产量将要超过煤和石油，成为世界最主要的能源。“十二五”期间，我国天然气消费比例将翻番，由目前在能源消费结构中中占4%的的比重提高到8%。21世纪将是天然气的世纪。其发展趋势见下图。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 1.按矿藏特点可分为：气气田田气气（气藏气；气层气）在地下储层中呈均一气相存在,采出地面仍为

10、气相的天然气。从气田中开采出来的，主要成分是甲烷和乙烷。凝凝析析气气 在地下储层中呈气态，但开采到一定阶段，随储层压力下降，流体状态进入露点线内的反凝析区，部分烃类在储层及井筒中呈液态(凝析油)析出。伴伴生生气气 在地下储层中伴随原油共生，或呈溶解气形式溶解在原油中，或呈自由气形式在含油储层游离存在的天然气。与油共生，甲烷含量一般为7080。一、常规天然气的分类一、常规天然气的分类第二节第二节 天然气的分类、组成和天然气的分类、组成和体积参比条件体积参比条件在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.按烃类组成可分为：干气 每

11、m3(20,101.325kPa)天然气C+5液体含量小于13.5cm3的天然气。湿气 每m3(20,101.325kPa)天然气C+5液体含量大于13.5cm3的天然气。贫气 每m3(20,101.325kPa)天然气C+3液体含量小于100cm3的天然气。富气 每m3(20,101.325kPa)天然气C+3液体含量大于100cm3的天然气。通常，人们还习惯将脱水(脱除水蒸气)前的天然气称为湿气，脱水后水露点降低的天然气称为干气；将回收天然气凝液前的天然气称为富气，回收天然气凝液后的天然气称为贫气。此外，也有人将干气与贫气、湿气与富气相提并论。由此可见，它们之间的划分并不是卜分严格的。因此

12、，讲课时提到的贫气与干气、富气与湿气也没有严格的区别第二节第二节 天然气的分类、组成和天然气的分类、组成和体积参比条件体积参比条件在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第二节第二节 天然气的分类、组成和天然气的分类、组成和体积参比条件体积参比条件v在C6+的组分中，还包括：环烷烃（甲基环戊烷、环己烷等）芳烃（苯、甲苯、二甲苯等）v 天然气的组成并不是固定不变的，不仅不同地区油、气藏中采出的天然气 组分差别很大，甚至同一油、气藏的不同生产井天然气组成也会不同。v 世界上有少数的天然气中含有大量的非烃组分，甚至主要成分是非烃气体

13、。例如胜利油田发现了含量是99%的二氧化碳井；美国发现了含量97.4%的氮气井；我国也发现了高浓度硫化氢气井。二、天然气的组成二、天然气的组成 天然气是以甲烷为主的碳氢化合物的混合物，而且这些化合物大部分是烷烃，其组成如下（详细见书第5页）：CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5+N2 CO2 H20 H2S He Ar Xer微量(70-95%)C2+(5-30%)少量在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三、天然气体积计量的参比条件三、天然气体积计量的参比条件参比条件简写备注备注温度压力0101.325kPaNm3

14、，m3(0)我国城镇燃气设计规范采用20101.325kPam3我国大部分采用15.6101.325kPam3(15.6)，m3(15)外国采用第二节第二节 天然气的分类、组成和天然气的分类、组成和体积参比条件体积参比条件在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第三节第三节 天然气的相特性天然气的相特性烃类的相特性烃水系统相特性烃二氧化碳系统相特性 在天然气开采、集输及处理与加工过程中，天然气往往会发生相态的变化，液态变成气相或气相变成液相。含水天然气在加工过程中会生成水合物固体或所含水蒸汽冷凝出现水相，含二氧化碳的天然气在低

15、温下会生成固体等等。所以研究天然气的相态特性以及含水和二氧化碳天然气的相态特性，对于指导天然气的开采和加工具有重大的指导意义。本章要研究的相态体系为：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确FH气、固相平衡线HD固、液相平衡线HC气、液相平衡线H点三相点C点临界点（Pc,Tc)气体、过热蒸汽、超临界流体的区别(一)纯组分的 P-T图压缩液体气体超临界气体过热蒸汽一、烃类的相态特性一、烃类的相态特性在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确(二)两组份及多组分体系

16、两组份及多组分体系 M点温度：点温度：气、液能够平衡共存的最高温度，称为临界冷凝温度（TM）。N点压力：点压力：气、液能够平衡共存的最高压力，称为临界冷凝压力（PN）TM-TC、PN-PC并不重合并不重合 反凝析现象反凝析现象：由JH线和LK线说明在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 (三)相特性的实际应用相特性的实际应用原油储层原油储层：在泡点线上边，储层为液体，即原油层。凝析气储层凝析气储层：在露点线外，气体储层，开采中（降压）有液体析出，所以叫凝析气储层。天然气储层天然气储层：DD线有液体析出，称为富天然气层；EE线

17、为“干”（或“贫”）天然气层。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 不论是气田气还是伴生气，从井口采出后都含有饱和水。天然气中含有的这种饱和水蒸气的量通称为天然气的含水量天然气的含水量；以液态的形式存在于天然气中水，我们称之为游离水或液态水游离水或液态水。天然气中水的危害天然气中水的危害：降低了天然气的热值和输气管道的输送能力。当温度降低或压力增加时，天然气中的水会呈液相析出，在管道或设备中造成积液，增加流动压降，加速天然气中酸性组分对管道和设备的腐蚀。液态水在冰点时会结冰，在高压低温下形成水合物，堵塞管道或阀门。因此，在

18、天然气的加工处理过程中，首先要除去天然气中的水。二、烃二、烃-水体系相特性水体系相特性在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确预测方法用图来查取天然气的水含量。根据天然气的温度、压力及酸性组分含量来确定其水含量。应用状态方程来进行多组份平衡计算来求取 天然气中的水含量，如用 SRK、PR等方程。1.不含酸性组分的天然气含水量预测（见图16）(一)天然气含水量及其预测方法图解法热力学模型法在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确应用图16时应注意以下几点：图中水

19、合物形成曲线（虚线）以下是水合物形成区，气体和水合物呈平衡状态。水合物曲线以上是液态水析出区，气体与液态水之间程平衡。纵坐标是相对密度为0.6，并与纯水接触时天然气的饱和含水量,单位为g/103m3。已知天然气的含水量和压力，可查天然气的水露点。当天然气的相对密度不是0.6或者气体与含盐水接触时，应对天然气的含水量进行校正，其校正方法如下在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确当气体相对密度不是0.6时，可从附图中查得校正系数CRD，其定义式为：当气体与盐水接触时，可从附图中查得校正系数CB，其定义式为：因此，当气体密度不是0

20、.6，且与盐水接触时，含水量W为 W0 由图16查得的未经校正天然气含水量，g/103m3 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.含酸性组分的天然气水含量预测含酸性组分的天然气水含量预测式中：WS 酸性天然气的含水量，g/103m3;yHC酸性天然气中除CO2和H2S外所有组分的摩尔分数。yCO2,yH2S酸性天然气中CO2和H2S的摩尔分数。WHC由图16查得的天然气含水量，（已用附图校正）WCO2纯CO2的含水量，由图28查得。WH2S纯硫化氢的含水量，由图29查得。（1）坎贝尔（Campbell）法 当天然气中的酸

21、性组分低于40时，用下式计算其含水量在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（2 2）WichertWichert法法 Wichert等提出了一种确定含酸性组分的天然气水含量的图解法，此法是先用其它方法得到脱除酸性组分后的天然气水含量(可利用图16查得)，再由其提供的图18查得含酸性组分与脱除酸性组分的天然气水含量比值，从而计算出酸性天然气的含水量。当天然气中同时含有CO2时，将CO2的摩尔含量乘以0.75折算成H2S的

22、当两含量。其适用条件为：压力70MPa，温度175，H2S含量(55(X)）其用法如红虚线所示。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3.3.水合物区域的含水量水合物区域的含水量4.4.天然气水露点天然气水露点/水含量的预测水含量的预测 在确定水合物形成区域的天然气水含量时，因为此时天然气中的水和水合物达成平衡，所以应确定气体与水合物呈平衡时的天然气水含量。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置

23、具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（二）天然气水合物（二）天然气水合物 在一定的条件（高压、低温）下，天然气中的某些组分能与其所含水分形成固体水化物，这种天然气水合物是白色结晶体，相对密度为0.960.98，外观类似于松散的冰或致密的雪，可浮在水面上或沉在液烃中。这种固体水合物会堵塞输送管道和设备，影响天燃气的开采和加工。因此，必须弄清水合物的结构、性质、形成机理和形成条件，以便预防和破坏水合物的形成。1.水合物的结构及形成条件水合物的结构及形成条件 在适宜的条件（T、P）下，水分子首先用氢键方式自身连结为“笼状”结构的晶格，气体分子包笼在晶格的空腔内，起到稳定晶格的作用。没有烃分

24、子存在，这种笼状结构结构的晶格就不能形成。（热力学不稳定）水合物结构示意图见图1-9 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确型:晶格内有46个水分子,共有8个晶穴2个小晶穴,直径0.52nm6个大晶穴,直径0.59nm型:晶格内有136个水分子,共有24个空腔16个小晶穴,直径0.48nm 8个大晶穴,直径0.69nmH型:晶格内有34个水分子,共有6个空腔由大、中、小三种晶穴组成在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确dmax0.69nm的分子，不能形成型

25、和型水合物，例戊烷dmax0.59nm的分子，能形成型和型水合物，例甲烷0.59dmax0.69nm的分子，只能形成型水合物，例丙烷下面是一些分子形成水合物的类型组分 N2 CO2 H2S CH4 C2H6 C2H4 C3H8 C3H6 C4H10 iC5H10结构型、型、H型型、H型由此可知：H型在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确水合物形成的主要条件水合物形成的主要条件天然气处于水蒸汽过饱和状态或由液态水存在。有足够的高压力和足够低的温度。在条件满足的情况下，气体压力产生波动、流向突然改变而产生扰动、或有晶种存在都会促

26、进产生水合物。所以，水合物容易产生的地方有：阀门处（压力突变）、弯头部位（流向改变）等在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.无硫天然气水合物形成条件预测无硫天然气水合物形成条件预测 在天然气开采、集输及处理与加工中，常常需要知道天然气水合物的形成条件。目前，有许多预测水合物形成温度和压力的方法。其中，采用较多的有相对相对密度法、平衡常数法、热力学模型法和实验法密度法、平衡常数法、热力学模型法和实验法。其中相对密度法、平衡常数法仅适用于无硫天然气的预测，而热力学模型法测还可用于含硫天然气的预测，下面我们将分别介绍。（1 1

27、）相对密度法（经验图解法）相对密度法（经验图解法）相对密度法认为：假定有游离水存在的条件下，天然气水合物的形成温度和形成压力只和天然气的相对密度有关。此法不适合高浓度的酸性气体。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确注意：注意：对于甲烷和天然气，相对密度小于0.7时误差较小，当天然气密度在0.9-1.0时，误差较大。由图可知：T=f(P,S)为天然气在P、S条件下生成水合物的最高温度；最高温度；P=f(T,S)为天然气在T、S条件下生成水合物的最低压力；最低压力；在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置

28、具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 认为气相中i组分与水合物中i组分具有与相平衡关系类似的平衡关系。即：气体混合物中i组分的水合物气固平衡常数；气体混合物中i组分在气相中的摩尔分数（干基）气体混合物中i组分在水合物固相中的摩尔分数（干基）形成水合物的初始条件为：（2 2）平衡常数法（）平衡常数法（K K值法值法）在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确应用本方法时应注意以下几点：此方法仅限于混合气体，不适用于纯气体；CH4、C2H6、C3H8、i-C4H10、n-C4H10，CO2和H2S等的KVS图见有关文献。N

29、2及戊烷以上烃类的KVS可视为无限大，因为它们不能形成水合物。当压力超过7.010.0MPa时，不推荐采用此关联式在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 3.3.高高COCO2 2、H H2 2S S含量的天然气水合物形成条件预测含量的天然气水合物形成条件预测 （1）热力学模型法 热力学模型法是建立在相平衡理论和实验研究基础上的一种预测水合物形成条件的方法。目前，几乎所有预测水合物形成条件的方法都是建立在verder Waal-Platteeuw(vdWP)统计热力学模型的基础上发展起来的。根据相平衡准则，多组分体系处于平衡

30、时每个组分在各相中的压力、温度和化学位(或逸度)相等。其中，化学位相等可表示为：式中 水在水合物相H(客体分子占据晶穴)内的化学位；水在其他平衡共存含水相内的化学位。目前，基于状态方程的软件是预测水合物形成的最准确方法。与实验数据比较，其准确度一般在1之间。此法通常适用于工程设计。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 （2 2）Baillie Baillie 和和 Wichert Wichert 法法 Baillie 和 Wichert用PR状态方程对大量天然气的水化物生成条件进行了计算，并绘制图（见图111）。在已知体系

31、压力、H2S含量和气体混合物相对密度的情况下，可查图得到天然气水合物的形成温度。其预测精度的考察结果如下：考察条件 酸性组分总含量：170；H2S含量：150；H2SCO21:3 10:1；对C3H8的含量进行校正。考察结果 与PR状态方程预测的结果相比，75的数据相差1.1；90的数据相差1.7 图的用法见红虚线所示。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（三）烃水体系的相特性（三）烃水体系的相特性 烃-水体系的相特

32、性是指含水天然气在一定条件下（P、T）下的相态特性。和我们以前学过的相图一样，烃水体系的相特性图直观地表示了含水天然气在不同定条件下的相特性。右图是一般烃水体系的相特性。开始有液烃出现出现液态水出现水合物在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 在天然气加工过程中，二氧化碳的含量较多时，将出现以下两方面的问题：在低温、高压下，二氧化碳和水形成固体水合物，堵塞设备和管道；当天然气的温度较低（一般-57）时，二氧化碳本身会形

33、成干冰，同样会堵塞设备和管道，尤其是透平膨胀机出口和脱甲烷塔顶部。脱除天然气中的水可以防止二氧化碳水合物的形成；脱二氧化碳可防止生成干冰，但是，如果选择好工艺条件，在不脱除二氧化碳情况下，仍可防止生成干冰。因此，研究烃二氧化碳体系相特性，预测固体二氧化碳的形成条件，可帮助选择防止水合物生成的条件。三、烃二氧化碳体系相特性三、烃二氧化碳体系相特性 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确图解法图解法 图的使用方法：先根据体系温度、压力用图114右上角图确定体系是在液相区，还是在气相区；若是在液相区，根据温度查图114固液 平衡虚

34、线，得到能够生成固体二氧化碳的液体中二氧化碳浓度；若是气体，根据体系温度及压力查图114固气 平衡图，得到生成固体二氧化碳的气体二氧化碳浓度。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第四节 天然气处理含义及产品质量要求 一、天然处理的含义一、天然处理的含义 1.天然气处理的目的天然气处理的目的(4个）个）燃气管网供气：主要内容包括，脱除天然气中的硫化氢和二氧化碳，解决空气污染和热值问题，脱重烃和水，解决输送过程的重烃和水的冷凝问题。天然气液化：主要解决天然气的远距离输送问题,特别是跨海运输问题。由于液化（常压，-162）天然气

35、的体积为其气体（20，101.325kp）体积的1/625，故有利于输送和储存。供应石油化工原料：a.提供较纯的原料甲烷作为制氢、生产尿素和甲醇的原料；b.回收轻烃，作为裂解、脱氢、异构化、芳构化及氧化等生产化学品的原料。提供石油液化气和天然气凝析油:石油液化气为城市提供燃料，凝析油经物理加工生产系列溶剂油。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.天然气加工过程天然气加工过程 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 商品天然气的质量要求是根据其经济效益、

36、安全卫生和环境保护三方面的因素综合考虑制订的，其主要质量指标如下。(一)热值（发热量）热值（发热量）表示天然气质量的重要指标之一。是用户正确选用燃烧设备或燃具时所必须考虑的一项质量指标。用H表示，单位为 KJ/m3 低热值(燃烧生成的水以气态形式存在）高热值(燃烧生成的水以液态形式存在）热值 各国习惯不同，有的取高热值，有的取低热值，我国取高热值。二、商品天然气的质量指标二、商品天然气的质量指标在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确表18 各种燃气低热值 燃 气 天 然 气 人 工 天 然 气 气臧气 伴生气焦炉煤气炭化炉煤

37、气压力气化煤气热值，MJNm331.636.031.643.914.718.316.216.415.315.5 由表18可知，不同种类的燃料气，气体热值差别很大。天然气的热值大约是人工气的2倍。燃气热值是用户正确选用燃烧设备和或燃具时必须考虑的一项重要指标在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 (二)烃露点 在一定压力下天然气中烃类开始冷凝的温度。为防止天然气在管输过程中有液烃析出，烃露点应低于当地环境最低温度。(三)水露点（也称露点）在一定压力下，天然气中水开始冷凝的温度。为防止天然气在管输或加工过程中有水析出，水露点应低

38、于环境最低温度。(四)硫含量 单位体积天然气所含硫化物的量，常用硫化氢含量和总硫含量表示，单位，mg/m3。天然气中除了含有硫化氢外，还含有二硫化碳（CS2）、羰基硫（COS）、硫醇（CH3SH、C2H5SH)、噻吩（C4H4S）、硫醚（CH3SCH3)等有机硫化物，但主要含有硫化氢，有机硫属于微量范围。(五)二氧化碳含量 天然气中二氧化碳的体积百分含量。由于二氧化碳具有不可燃烧性和在水存在时具有腐蚀性，一些国家规定天然气中二氧化碳的含量不得高于23。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 (六)机械杂质（固体颗粒）标准不同

39、，对颗粒要求也不一样。我国国家标准天然气（GB1720-2011）规定“天然气中固体颗粒含量应不影响天然气的输送和利用”；中石油行业标准Q/SY 30-2002规定天然气中固体颗粒直径应小于5m，俄罗斯国家标准规定天然气中固体颗粒含量应小于1mg/m3。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确项 目质 量 指 标高位热值/(MJ/m3)36.031.4 31.4总硫（以硫计）/含量，mg/m3 60 200 250硫化氢含量/(mg/m3)6 20 350二氧化碳含量/%(体积分数）2.03.0水露点/，在天然气交接点的压力和

40、温度条件下，天然气的水露点应比最低环境温度低5表112 我国天然气质量指标（GB 17820-2011）在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确产 品 名 称 C1 C2 C3 C4 C5 英 文 名 称 液化天然气(LNG)Liquefied natural gas 天然气凝液(NGL)Natural gas liquids 液化石油气(LPG)Liquefied petroleum gas 天然气油(稳定轻烃)压缩天然气(CNG)Compressed natural gas 三、天然气处理主要产品及其质量要求三、天然气处理

41、主要产品及其质量要求表1-13 天然气处理主要产品组成在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（一）液化天然气（一）液化天然气 液化天然气是由天然气液化制取的，以甲烷为主的液烃混合物。其摩尔组成约为：C1 8095，C2 310，C3 05，C4 03，C+5微量。一般是在常压下将天然气冷冻到约-162使其变为液体。由于液化天然气的体积为其气体体积的1/625，故有利于输送和储存。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（二）天然气凝液（二）天然气凝液 天然气

42、凝液也称为天然气液，简称凝液，我国习惯称为轻烃是指从天然气中回收到的液烃混合物，包括乙烷、向烷、丁烷及戊烷以上烃类等，有时广义地说，从气井井场及天然气处理厂得到的凝析油均属天然气凝液。天然气凝液可直接作为产品，也可进步分离出乙烷、丙烷、丁烷或丙、丁烷混合物和天然汽油等。天然气凝液及由其得到的乙烷、丙烷、丁烷等烃类是制取乙烯的主要原料。此外，丙烷、丁烷或丙、丁烷混合物不仅是热值很高(约83.7125.6MJ/m3)、输送及储存方便、硫含量低的民用燃料，还是汽车的清洁替代燃料。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（三）液化石油

43、气（三）液化石油气 液化气分为炼厂液化石油气和油气田液化石油气两种。炼厂主要由丙烷、丙烯、丁烷和丁烯等组成。油气田液化石油气则是丙和丁烷的混合物等，不合烯烃。我国油气田液化石油气质量指标见表1-15。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（四）天然气油（四）天然气油 天然汽油也称为凝析汽油，是指天然气凝液经过稳定后得到的，以戊烷及更重烃类为主的液态石油产品。我国习惯上称为稳定轻烃，国外也将其称为稳定凝析油。我国将天然汽油按其蒸汽压分为两种牌号其代号为1号和2号。1号产品可作为石油化工原料；2号产品除作为石油化工原料外，也可用

44、作车用汽油调和原料。它们的质量指标见表1-16。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（五）压缩天然气（五）压缩天然气 压缩天然气是经过压缩的高压商品天然气，其主要成分是甲烷。目前，大多灌装在20-30MPa的气瓶中供汽车用，称为汽车用压缩天然气其质量指标见下表。表1-17 我国车用压缩天然气质量指标（GB18047-2000）在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第五节第五节 城镇用天然气互换性和分类城镇用天然气互换性和分类一、天然气的燃烧特性和稳定性

45、城镇天然气是指质量符合有关标准要求，供给居民生活、商业和工业企业生产作燃料用的公共性质的的天然气。目前国内用作城镇燃气的天然气主要来自输送管道，其质量符合天然气GB17820-2011的二类指标。此外，我国沿海一带城镇目前采用液化天然气作为燃气的越来越多。天然气的燃烧特性：主要包括天然气的热负荷、火焰稳定、完全燃烧以及可靠的点火等。天然气的燃烧稳定性：是指燃烧时不发生黄焰、回火、离焰和烟气中的CO含量不超标等。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确二、天然气的的互换性和燃具的适应性（一）燃具的适应性 燃具的适应性：当天然气的

46、组成、密度或发热量变化时，燃具只需要改变一次空气系数和热负荷就能使燃气稳定燃烧的特性。天然气组成变化时，至少从三方面影响燃具的适应性：导致燃具热负荷改变而影响燃烧稳定性；导致燃烧不完全，可能使烟气中CO含增加，甚至会析碳；使火焰特性（例如尺寸和形状）发生变化，导致火焰温度不能满足生产要求。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确（二）天然气的互换性 天然气的互换性：两种不同组成的天然气可以在同一炉具上稳定燃烧，则这两种燃气具有互换性。华白指数和燃烧势是判定天然气互换性的两个重要指标。华白指数，或称热负荷指数燃气热值燃气相对密度

47、 1.华白（Wobb)指数 燃气互换性的个判定指数。只要两种燃气的华白指数相同，则两种燃气在同一燃具上具有互换性。具有相同华白指数的不同的燃气成份，在相同的燃烧压力下，能释放出相同的热负荷。其定义为：在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 2.燃烧势 也称德布尔（Delbourg）指数，是反映内焰高度的指数，其计算公式为：CP=K1.0H2+0.6(CmHn+CO)+0.3CH4/d1/2式中 CP燃烧势 H2、CO、CH4 燃烧气中氢气、一氧化碳、甲烷体积分数，%；CmHn燃气中除甲烷以外的碳氢化合物体积百分数，%；d燃气

48、相对密度（空气=1）；K燃气中氧含量修正系数，K=1+0.005O22；O2燃气中氧体积分数，%。我国城镇燃气分类和基本特征（GB/T1361-2006）规定，同时采用沃泊指数和燃烧速度指数即燃烧势法，只有这两项指标在允许范围内，两者之间才具有互换性。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确三、用作城镇燃气的天然气分类 根据燃气沃泊指数和燃烧势不同，可将燃气分为3T、4T、6T、10T、12T五类。其中3T、4T为矿井气，6T为沼气，10T和12T为天然气。10T和12T的天然气质量指标见表1-18在整堂课的教学中，刘教师总是

49、让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确四、我国城镇多气源供气示例 见表1-19。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第六节 综合能耗及其计算方法 节能减排是我国发展经济的一项长远国策。我国于2008年4月1日起实施的节约能源法中明确指出，所称能源是指煤炭、原油、天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源；所称节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费各个环节，降低能耗，减少损失和污染排放制止浪

50、费，更加有效、合理地利用能源。因此，正确理解综合能耗的定义与掌握其计算方法则对包括天然气处理厂及其装置在内的企业实现节能有着非常重要的意义。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确第六节 综合能耗及其计算方法 一、综合能耗的定义 综合能耗是指用能单位统计报告期内实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算为一次能源后的总和。实际消耗的各种能源是指：一次能源(如原煤、原油、天然气等)、二次能源(如煤气、成品油、液化石油气、电力、热力等)、耗能工质(如循环冷却水、压缩空气、氮气等)所消耗的能源。所消耗的各种能源不得重计或