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天然气基础知识 第一章 天然气基础知识 天然气作为优质能源和宝贵的化工原料,是二十一世纪人类社会发展的能源支柱,天然气长输管道正以每日数百公里的速度延伸到世界文明的各个角落.本章主要介绍天然气的主要性质和安全生产基础知识。 第一节 天然气的组成 二、天然气组成 天然气是多种气体的混合物，主要由有机物经过生物化学作用分解而成，它储存于地下岩石孔隙、空洞中，通过钻井开采而得，经管线输送到各个使用地点。  天然气组成成分多以甲烷为主，甲烷是天然气中的主要成分。它的分子式是CH4，由一个碳原子和四个氢原子组成。甲烷的分子量为16.043。 天然气中除甲烷外，还有乙烷、丙烷、丁烷（包括正丁烷、异丁烷）、戊烷等。丙烷和丁烷组合在一起就是液化气；戊烷以上是轻质油，其常温常压下是液体。  天然气中还含有较多的氮气、二氧化碳，微量的氢、氧、氦，但含量极少。表1-1为天然气的基本组成表。  （1）干气：是指戊烷以上的可凝组分含量低于100g/m3的天然气，也称为贫气。甲烷含量一般在90%以上。 （2）净化气：含硫量在1g/m3以内的天然气。 （3）CNG：是压缩天然气的缩写，它是指将天然气压缩到25MPa左右，装入钢瓶供汽车发动机作为清洁燃料，具有污染小、成本低、抗爆震性好等优点，对减少城市大气污染、提高环境质量有着重要作用。 四、天然气的应用 进入二十一世纪，能源是制约国民经济发展的重要因素，华东地区2004年出现的电荒不但给人民生活带来了诸多不便，而且造成巨大的经济损失，根据有关报到，全国因拉闸限电所造成的经济损失上千亿元。因此，加大天然气的开发和利用具有十分重要的现实意义。 1．优质的燃料 天然气作为燃料用于两大部分，一是用于家庭和公共设施的烹饪、取暖、制冷和空调，二是用于企业，主要用于冶金、电力、水泥和陶瓷等许多行业，而且可以作为汽车发动机的燃料，以减少城市污染，在航空工业，液化天然气可以作为超音速飞机的主要燃料。 2．重要的化工原料 天然气可以分离出甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等纯烃，它们是最基本的有机化工原料，甲烷可以生产合成氨、甲醇、碳黑、尿素等产品，从乙烷、丙烷、丁烷等经过高温裂解可以生产乙烯、丙烯、丁烯等，再通过氧化、脱氢、异构化可以生产聚乙烯、合成纤维、合成橡胶以及合成塑料等。 第二节 天然气基本性质 一、气体混合物 1．定义 由两种或两种以上单一气体组成的气体称为气体混合物。例如天然气就是以甲烷为主的多种气体组成的混合气体。 3．摩尔分数 摩尔分数由下式进行换算： (1-1) 式中：xi——气体某组分的摩尔分数 yi——气体某组分的体积分数； zi——气体某组分的压缩因子。 二、压缩因子 对于实际气体，由于实际气体的分子占有体积，分子间存在相互作用力，当压力升高，气体分子本身的体积占总体积的比重增大，分子间的作用力（引力或斥力）增加，气体体积将严重偏离理想气体的体积。因而需要引入一个校正因子——压缩因子，它是指在规定的压力和温度条件下，给定质量气体的实际体积除以在相同条件下按理想气体定律计算出的体积。 对于给定参比条件下的压缩因子，根据各组分的求和因子，按下式计算天然气压缩因子： （1-3） 式中：Z——天然气压缩因子; xi——天然气中i组分的摩尔分数; bi——天然气中i组分的求和因子（见表1-2）。 对于其他条件下的压缩因子，必须按照SY/T 6143标准或GB/T 17747-1999标准进行计算。 表1-2 天然气物性参数表（20℃，101.325kPa） 三、天然气密度 密度是指在规定压力和温度条件下，气体质量除以它的体积，单位为：kg/m3 （1-4） 从式(3-4)知，密度等于比容的倒