LNG液化天然气Chapter02天然气性质概述.ppt

College of Chemistry Chemical Engineering,SWPU 2 天然气性质 多组分体系描述 分子量 压缩因子 粘度 热力学性质 导热系数 热值 2.1 概述 天然气是一个多组分体系，其物理性质取决于它的其组成和各组分的物性。 在天然气处理与加工中，一些重要的物性有： 压缩因子(天然气是可压缩气体) 密度 热力学性质(比热、焓、熵、潜热) 传热性质(粘度、导热系数、表面张力) 燃烧热 2.2 多组分体系描述 一、天然气体系 1、天然气构成 烃类气体，CnH2n+n：C1、C2、……、C6、C7+ 非烃类气体：H2S、CO2、N2、 He、H2O等 2、体系 指一定范围内一种或几种定量物质构成的整体。体系可分为单组分和多组分体系。 2.2 多组分体系描述 3、体系描述 2.2 多组分体系描述 2.3 分子量 一、天然气的视分子量 1、定义 在标准状态下，1摩尔天然气的质量，单位以kg/kmol或g/mol表示。 2、计算公式 2.3 分子量 二、天然气相对密度(relative density) 1、定义 在标准状态下，天然气的密度与干燥空气密度之比。 2、计算公式 2.4 压缩因子 一、天然气的压缩因子 1、定义 一定数量的天然气，在相同压力温度下，实际体积和理想体积之比。 2、表达式 2.4 压缩因子 3、实际气体状态方程 理想气体方程为 2.4 压缩因子 二、对应状态定律 在相同的对应状态下，任何实际气体与理想气体定律的偏差都是相同的。 在三个对比变量中，若有两个对比变量相同，则第三个对比变量也相同。 1、 纯物质 其对比压力pr和对比温度Tr为 2.4 压缩因子 2、混合气体 对比状态参数用拟对比参数ppr和Tpr来表征。ppr和Tpr根据拟临界压力ppc和拟临界温度Tpc来确定。 2.4 压缩因子 S-K经验图 如右所示，主要用于估算洁气的压缩因子。 对含有非烃较多时，需要校正处理，如式2-14、式2-15以及式2-16。 经验关系式 实际气体状态方程 2.4 压缩因子 三、天然气密度 1、理想气体 2.5 粘度 天然气的粘度随温度↗而↗ ，随分子量的↗而↙；在较低压力下，与p无关，高压时，不能忽略p影响。 1、由单组分粘度确定低压混合粘度 2.5 粘度 2、Carr粘度图 2.5 粘度 3、关联式法 Lee等人的计算关系式： 2.6 热力学性质 一、比热(Specific Heat) 1、定义 在不发生相变和化学变化时，加热单位质量物质，温度升高1℃所需要的热量。 2、分类 (1)真比热和平均比热 在极小的温度范围(dt)加热，可得到油品的真比热： 2.6 热力学性质 单位质量的油品温度由t1升高到t2，可得在t1～t2间的平均比热： 2.6 热力学性质 对实际气体：Cp和CV差值相当于气体膨胀所做的功。 绝热指数k： Cp和CV的比值，k＝Cp/CV 3、恒压热容的计算 (1)理想气体 对纯组分：Cpi0＝B＋2CT＋3DT2＋4ET3＋5FT4 对混合物：Cpm0＝∑yiCpi0 (2)实际气体 天然气的常压比热可由下式计算： 2.6 热力学性质 Cpm＝∑yiCpi 式中，Cpi——i组分的比热。 2.6 热力学性质 二、焓(Enthalpy) 根据热力学知识，焓的表达式为 H＝(H－H0)＋H0 1、理想气体的焓 2.6 热力学性质 对混合物： Hm0＝∑yiHi0 2、实际气体的焓 2.6 热力学性质 三、熵(Entropy) 根据热力学知识，熵的表达式为 Sm＝(Sm－Sm0)混合＋Sm0 1、理想气体的熵 2.6 热力学性质 对混合物： Sm0＝∑yiSi0 2、实际气体的熵 2.7 导热系数 烃类流体的导热系数(Thermal Conductivities)是重要基础数据。 一、低压下纯烃的导热系数 1、查图法：根据T在导热系数图中读取。 2、经验关系式 λ＝A＋BT＋CT2 2.7 导热系数 二、烃类混合物的气体导热系数 在任意T、p压力下气体导热系数： 2.8 热值 一、热值的定义 1、热值(Heats of Combustion) 单位体积或单位质量天然完全燃烧时所产生的热量，单位是kJ/m3或kJ/kg。 2、总热值 在15℃、101.3kPa下，单位体积天然气完全燃烧，且水以液态形式存在时所放出的热量。 3、净热值 2.8 热值 在15℃、101.3kPa下，单位体积天然气完全燃烧，且水以气态形式存在时所放出的热量。 说明： (1)总热值与净热值之差为水的冷凝潜热。 (2)若天然气不含水汽，燃烧产生热值为干值。 若天然气被水饱和，燃烧产生热值为饱和热值。 二、热值的计算 天然气的热值由各组分分率对热值的加权得到： 2.8 热值 式中：