蘭州輸氣分公司培訓(xùn)教材

（天然氣部分）編寫人：目錄第一章、天然氣基礎(chǔ)知識(shí)第二章、天然氣的凈化第三章、天然氣輸送工藝第四章、主要設(shè)備原理、結(jié)構(gòu)及用途第五章、線路快速截?cái)嚅y第一章、天然氣基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)、天然氣概述第二節(jié)、天然氣的主要性質(zhì)第一節(jié)、天然氣概述一、天然氣的定義和生成1、天然氣的定義：從自然界中產(chǎn)生的,以碳?xì)浠衔餅橹鞯目扇夹詺怏w和少量不可燃?xì)怏w的混合氣體，就叫做天然氣。2、天然氣與石油是有機(jī)物生成的，即是古代生物（動(dòng)物和植物）在一定的環(huán)境下生成的。在若干萬年前地球上的動(dòng)植物，特別是生長在淺海及其邊沿、河流入海處、湖泊和沼澤等地方的動(dòng)植物，隨著地球的演變和自然環(huán)境的變化，逐漸死亡并被泥沙等沉積物所埋藏而與空氣隔絕，在缺氧的沉積環(huán)境中，加之受地層壓力、溫度、放射線、催化劑等復(fù)雜的物理化學(xué)作用，細(xì)菌對(duì)有機(jī)質(zhì)進(jìn)行發(fā)酵分解作用，逐步轉(zhuǎn)化為天然氣和石油。第一節(jié)、天然氣概述二、天然氣的組成1、天然氣的組成：天然氣是以低分子碳?xì)浠衔锖蜕倭科渌鼩怏w組成的混合物。它主要由占絕大部分的甲烷(CH4)和含量不多的乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、戊烷(C5H12)組成，其次還含有微量的重碳?xì)浠衔锖蜕倭康姆菬N類氣體，如：氮?dú)猓∟2）、氫氣（H2）、硫化氫（H2S）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、水汽、有機(jī)硫等。

2、澀寧蘭管線輸送的天然氣的組成表天然氣組成摩爾百分比（體積百分比）C197.72～99.9%C20.06～0.09%C30.01～0.07%N20.06～21.8%H2S＜1mg/m3總硫3.31mg/m33、液化石油氣的組成丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）、丁烷（C4H10）、丁烯（C4H8）LNGliquidnaturalgas液態(tài)天然氣LPGliquidpetroleum液化石油氣CNGcompressednaturalgas壓縮天然氣NGLnaturalgasliquifed

天然氣凝析液三、天然氣的分類（1）按照天然氣的來源分類，可分為油田伴生氣、氣田氣、凝析氣田氣、煤層氣。油田伴生氣，這種天然氣自油田產(chǎn)生，含甲烷在80%--90%。氣田氣，這種天然氣自氣田產(chǎn)生，含甲烷在90%以上。凝析氣田氣，這種氣田氣在地層中以氣態(tài)存在，開采出來常溫下為液態(tài)。煤層氣：甲烷含量高，和純氣田氣成份比較接近。注：采煤過程中的伴生氣叫瓦斯氣，它的甲烷含量較低，發(fā)熱值只有煤層氣的一半，不歸于天然氣的系列。三、天然氣的分類（2）按照含凝析油量來分類，可分為干氣和濕氣。干氣，這種天然氣含甲烷在90%以上，含其它成分較少。濕氣，這種天然氣含甲烷在90%以下，含其它成分10%以上。三、天然氣的分類（3）按照含硫量的多少來分類，可分為無硫和微硫天然氣、低含硫天然氣、中含硫天然氣和高含硫天然氣。無硫和微硫天然氣：這種天然氣中硫化氫的含量符合管輸要求。低含硫天然氣：天然氣中硫化氫的含量約0.01%--1%(體積比)。中含硫天然氣：天然氣中硫化氫的含量約1%--2%(體積比)。高含硫天然氣：

天然氣中硫化氫的含量約2%--7%(體積比).。四、天然氣的特點(diǎn)1、天然氣是一種清潔燃料2、天然氣資源豐富3、天然氣的熱值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人工煤氣4、燃燒效率高5、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，價(jià)格穩(wěn)定6、最佳運(yùn)輸方式為管道綠色能源的概念

所謂綠色過程工業(yè)的能源和原料包括水能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能在?nèi)的可再生能源以及不可再生的清潔能源(例如天然氣)。目前，由于太陽能的利用涉及到能量的均衡產(chǎn)生、能量的存儲(chǔ)、可達(dá)到的規(guī)模、能量的成本和投資等技術(shù)問題，其大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)尚需時(shí)日。

受控核聚變能被稱為人類未來能源的希望所在，但至少在21世紀(jì)前半期，從技術(shù)上難以大規(guī)模實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，化石能源中的天然氣，將成為探討綠色過程工業(yè)原料路線的焦點(diǎn)問題。根據(jù)國際能源研究所的數(shù)據(jù)和推測(cè)，21世紀(jì)前五十年，將會(huì)有一個(gè)以天然氣為主的時(shí)期。

我國天然氣開發(fā)和利用情況近10年來，我國西部地區(qū)天然氣探明儲(chǔ)量增長迅猛，在塔里木盆地、川渝、陜甘寧、內(nèi)蒙古、柴達(dá)木等地新發(fā)現(xiàn)了一些大型氣田，自1990年到1998年，六大盆地的探明儲(chǔ)量新增了2.48倍。在最近幾年內(nèi)我國天然氣的總探明儲(chǔ)量已由1.38萬億立方米增加到3.8萬億立方米，年產(chǎn)量已達(dá)到300億立方米。

但是，在世界上1999年天然氣的年產(chǎn)量為2.38萬億立方米，到2005年預(yù)計(jì)達(dá)到2.91萬億立方米，我國存在天然氣使用量不到世界使用量的百分之二的問題。我國人口是美國的數(shù)倍，但是天然氣的年使用量卻僅為美國的二十分之一到十五分之一。

目前世界上有十大氣田，每個(gè)探明儲(chǔ)量都在1萬億立方米以上，其中第一大氣田在中東，儲(chǔ)量為8萬億立方米，還有三個(gè)分別在伊朗、阿爾及利亞和荷蘭，其余六個(gè)都在俄羅斯。

我國幾個(gè)天然氣富集區(qū)的探明儲(chǔ)量為（2000年）：1、柴達(dá)木天然氣儲(chǔ)量２５０４億立方米天然氣預(yù)測(cè)資源儲(chǔ)量約２．５萬億立方米。2、塔里木盆地天然氣探明儲(chǔ)量6000億天然氣預(yù)測(cè)資源儲(chǔ)量約8.39萬億立方米3、四川盆地天然氣探明儲(chǔ)量6238.28億立方米天然氣預(yù)測(cè)儲(chǔ)量約2791.12億立方米

目前世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤占29.8%，石油39%，天然氣23.7%，核電7.5%；中國則是煤占74%，天然氣1.7%，原油18.6%，核能0.4%，水能5.3%。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2050年，天然氣占世界能源構(gòu)成的比例將達(dá)到30%，屆時(shí)有可能完全取代石油，或與石油持平成為第一能源。而對(duì)于中國來說，預(yù)計(jì)到2010年天然氣在能源消耗中的比重將達(dá)到8.8%。

能源結(jié)構(gòu)1、天然氣是清潔能源，主要成份是甲烷（CH4）；2、熱值高，一般在9000大卡/立方米以上；3、能源效率高，一般燃煤電廠的能源利用率不超過38%，而天然氣發(fā)電效率可達(dá)52%以上；4、價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，因?yàn)樘烊粴獠荒芟竺夯蚴湍菢釉诳拷袌?chǎng)的地方大量儲(chǔ)存，所以天然氣供應(yīng)首先要確定客戶規(guī)模，從氣田生產(chǎn)、氣的輸送到客戶使用，形成一條鏈，買賣雙方相互依存，簽訂"照付不議"合同；5、資源豐富，1996年，全世界天然氣的探明儲(chǔ)量為140.03萬億立方米，按當(dāng)年消費(fèi)水平計(jì)算，可供應(yīng)使用70年。目前世界天然氣消費(fèi)占一次能源的23%，我國不足2%。最近五年，世界液化天然氣消費(fèi)年均增長5.7%，遠(yuǎn)高于原油（0.56%）、核能（2.91%），而全球煤炭消費(fèi)為負(fù)增長（-0.3%）；

天然氣作為城市清潔能源的特點(diǎn)天然氣與其它氣體的熱值與其它比較天然氣的平均熱值：32MJ/m3人工煤氣的平均熱值：4-18MJ/m3（CO、H2)液化石油氣：90-120MJ/m3天然氣的用途1、作為能源。即作為燃料主要有三種用途：

a．民用生活燃料ｂ．發(fā)電廠的燃料Ｃ．汽車燃料２、作為化工原料：生產(chǎn)甲醇．化肥等第二節(jié)、天然氣的主要性質(zhì)一、摩爾質(zhì)量天然氣是一種混合氣體，它的摩爾質(zhì)量是由各組分的摩爾質(zhì)量和體積百分比的乘積加權(quán)平均計(jì)算出來的。計(jì)算公式如下：M=M1V1+M2V2+M3V3+……+MnVn式中:M表示天然氣的摩爾質(zhì)量,V1、V2、V3……Vn表示天然氣各組分的體積百分比.M1、M2、M3……Mn表示天然氣各組分的摩爾質(zhì)量.摩爾質(zhì)量計(jì)算舉例例:某天然氣的組分和體積百分含量如下表:成分摩爾質(zhì)量體積百分含量甲烷16.04393.5乙烷30.072.3丙烷44.0971.2丁烷58.120.3硫化氫34.091.5氮?dú)?8.021.2求天然氣的摩爾質(zhì)量?解:由公式M=M1V1+M2V2+M3V3+……+MnVn得M=93.5%×16.043+2.3%×30.07+1.2%×44.097+0.3%×58.12+1.5%×34.09+1.2%×28.02=17.09答:此種天然氣的摩爾質(zhì)量為17.09.二、重度、密度、比重（一）重度1、概念所謂天然氣的重度，是指單位體積天然氣的重量.計(jì)算公式為:γ=G/V式中:γ表示天然氣的重度,Kgf/m3.G表示天然氣的重量，單位為Kgf.V表示天然氣的體積，單位為m3.2、影響因素（1）壓力的影響在溫度一定時(shí)，一定重量的天然氣壓力越大，重度越大；壓力越小，重度越小。（2）溫度的影響在壓力一定時(shí)，一定重量的天然氣溫度越大，重度越??；溫度越小，重度越大。（二）密度1、天然氣的平均密度混合氣體密度是指單位體積混合氣體的質(zhì)量。計(jì)算公式為：0℃標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：20℃標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：任意溫度與壓力下：上兩式中：

----表示天然氣的密度kg/m3----任意溫度、壓力下組分的密度

----組分的摩爾分?jǐn)?shù)（對(duì)理想氣體，其體積分?jǐn)?shù)與摩爾分?jǐn)?shù)相等）

----組分的分子量，kg/kmol----組分的摩爾容積m3/kmol2、天然氣的相對(duì)密度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣體的密度與干空氣的密度之比稱為相對(duì)密度。對(duì)天然氣而言，其計(jì)算公式為：式中：

----天然氣的相對(duì)密度

----組分的體積分?jǐn)?shù)

----組分氣體的相對(duì)密度對(duì)于單一組分氣體而言，其計(jì)算公式為：式中：

----單組分氣體的相對(duì)密度

----單組分氣體的密度，kg/m3----空氣密度，kg/m3，在時(shí)，在時(shí)，。3、影響因素〈1〉壓力的影響：在溫度一定時(shí)，一定質(zhì)量的天然氣壓力越大密度越大。壓力越小密度也越小?！?〉溫度的影響一定質(zhì)量的天然氣，溫度越大密度越小；溫度越小，密度越大。（三）比重1、概念單位體積天然氣的重量與相同條件(壓力、溫度)下單位體積空氣重量的比值。計(jì)算公式為：S=γg/γa式中:γg表示天然氣的重度;γa表示空氣的重度.2、影響因素天然氣的比重只要是在相同條件下,天然氣與空氣重度之比,其值是定值.三、粘度1、概念表示氣體流動(dòng)的難易程度，粘度大，不易流動(dòng)，粘度小易流動(dòng)。2、影響因素（1）溫度的影響在壓力不是很高時(shí)，氣體的粘度隨溫度的升高而增大,隨溫度的降低而減小；液體的粘度隨溫度的升高而降低，在氣體壓力很高時(shí):(10—15Mpa以上)粘度隨溫度的升高而降低。（2）壓力的影響低壓下，壓力對(duì)粘度的影響很小，在高壓下粘度隨壓力的升高而增大；隨壓力的降低而減小。四、天然氣的膨脹性和壓縮性（一）膨脹性同其它氣體一樣，天然氣分子之間的內(nèi)聚力不大，有多大的容積天然氣就能占多大體積，這就是天然氣的膨脹性。（二）壓縮性氣體分子之間的距離大，因此有很大的可壓縮性。而液體和固體的壓縮性是非常小的，在大多數(shù)情況下均可忽略不計(jì)。五、天然氣的含水量（濕度）（一）研究天然氣含水量的意義天然氣從地層中開采出來，如果處理不干凈，將含有水和酸性離子，形成一種電解質(zhì)，對(duì)金屬設(shè)備產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。天然氣中含有水時(shí)，天然氣中的烴成分在一定條件下，將會(huì)與水結(jié)合形成水化物，堵塞管道、儀表、閥門。天然氣中含有液態(tài)水時(shí)，將在管道低洼處分離出來減小流通面積，增大輸氣阻力，降低輸送效率。另外，天然氣中含有液態(tài)水燃燒時(shí)，水將汽化吸熱，降低天然氣的燃燒熱值。由于上述問題，將增加許多維修管理的工作量，同時(shí)會(huì)增加許多管理費(fèi)用。（二）影響天然氣含水量的因素天然氣在地層中與水共存，存在著底水或邊水，因此天然氣的含水量與在地層中本身所處的條件有關(guān)。溫度和壓力對(duì)天然氣的含水量有很大的影響。在天然氣中含有液態(tài)（或游離態(tài)）水時(shí)，溫度一定，壓力越高，天然氣中含水量（水汽量）越少；壓力越低，天然氣中含水量（水汽量）越多。壓力一定，溫度越高，天然氣中含水量（水汽量）越多；溫度越低，天然氣中含水量（水汽量）越少。另外，天然氣的分子量越大，天然氣中含水量（水汽量）就越多。（三）天然氣含水量的表示方法天然氣的含水量用絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)來表示。1、絕對(duì)濕度單位體積或單位重量天然氣中所含水蒸汽的重量稱為天然氣的絕對(duì)濕度或含水量，單位為mg/m3。2、相對(duì)濕度單位體積天然氣的含水量與相同條件（溫度、壓力）下飽和狀態(tài)天然氣的含水量的比值。3、露點(diǎn)Ａ、天然氣的飽和狀態(tài)在一定的溫度和壓力下，天然氣達(dá)到最多容納水蒸汽量時(shí)的狀態(tài)，就稱為天然氣的飽和狀態(tài)。在飽和狀態(tài)時(shí)的含水汽量稱為飽和濕度。在天然氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，其多余的水蒸汽將凝析出來。Ｂ、露點(diǎn)在壓力一定時(shí)，天然氣中水蒸氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度就叫做天然氣在這種壓力下的露點(diǎn)（水露點(diǎn)）。不同的壓力下天然氣有不同的露點(diǎn)。壓力越大露點(diǎn)越高，壓力越小露點(diǎn)越低。六、天然氣的燃燒熱值1、概念單位體積的天然氣完全燃燒所釋放出的熱量，稱為天然氣的熱值。天然氣的燃燒熱值包括高熱值（全熱值）和低熱值（凈熱值）。高熱值是指壓力在101.325kPa，溫度在25℃，燃燒所生成的水蒸汽完全冷凝成水時(shí)所放出的熱量。低熱值是指天然氣初始溫度與燃燒后所生成的產(chǎn)物的溫度相同，燃燒生成的水蒸汽保持氣相時(shí)所放出的熱量。天然氣的平均熱值：32MJ/m3澀寧蘭管線輸送天然氣的高發(fā)熱值是36.993MJ/m3七、天然氣的爆炸性（一）概念1、燃燒燃燒是物質(zhì)發(fā)生激烈氧化，是連續(xù)穩(wěn)定發(fā)光發(fā)熱的氧化過程。2、爆炸爆炸是物質(zhì)在極短的時(shí)間內(nèi)激烈氧化，瞬間向外傳播，發(fā)光、發(fā)熱并產(chǎn)生沖擊波，是不連續(xù)、不穩(wěn)定的氧化過程。3、爆炸低限當(dāng)空氣中含有天然氣時(shí)，其含量一直減小到不能形成爆炸混合物的那個(gè)量。4、爆炸高限當(dāng)空氣中含有天然氣時(shí)，其含量一直增加到不能形成爆炸混合物的那個(gè)量。5、天然氣的爆炸范圍一般在5%----15%（體積）范圍內(nèi)。不同的天然氣成分不同，爆炸范圍有所變化，但變化不大。一般而言，含有惰性氣體的天然氣，其爆炸極限范圍將縮小。（二）天然氣的爆炸條件及特性1、爆炸條件A．必須有天然氣和空氣的混合物。B．混合物的濃度必須在爆炸范圍之內(nèi)。C．必須滿足爆炸所需溫度。2、特性天然氣與空氣的濃度在低限以下時(shí)，既不能燃燒也不能爆炸；高限以上條件滿足時(shí)，只能燃燒不能爆炸；只有在爆炸范圍內(nèi)才可能發(fā)生爆炸。天然氣與空氣的混合物只有同時(shí)滿足上述三個(gè)條件，才能發(fā)生爆炸，三者缺一不可。（三）影響爆炸范圍的因素1、溫度的影響溫度越高，天然氣的爆炸范圍越大。溫度越低，天然氣的爆炸范圍越小。2、壓力的影響壓力增大，天然氣的爆炸低限變化不大，而高限明顯增加。3、惰性氣體的影響含惰性氣體越多，天然氣的爆炸范圍越小

（四）影響爆炸力的因素1、在爆炸范圍內(nèi)，混合氣總量多少的影響：混合氣越多，爆炸力越大?；旌蠚庠缴?，爆炸力越小。2、混合氣壓力的影響：爆炸力與混合氣爆炸前混合氣的壓力成正比。

爆炸力的計(jì)算公式為：

式中:P初----天然氣與空氣的混合物爆炸前的壓力,單位:Mpa。t爆----天然氣爆炸時(shí)所達(dá)到的氣體溫度,單位:℃。t初----天然氣爆炸前混合氣體的溫度,單位:℃。m----天然氣爆炸產(chǎn)物的體積數(shù)(考慮空氣中氮?dú)庠趦?nèi))。n----爆炸前天然氣與空氣混合物的體積數(shù)。3、與混合氣體的密閉程度有關(guān)：密閉越嚴(yán)，爆炸力越大。（五）天然氣爆炸極限的計(jì)算

計(jì)算公式為：

式中:L----表示天然氣的爆炸極限(低限或高限)。L1、L2……Ln----天然氣各組分爆炸極限(低限或高限)。x1、x2……xn----天然氣中各組分的體積百分?jǐn)?shù)。八、天然氣的臨界狀態(tài)（一）概念1、天然氣的臨界狀態(tài)天然氣由氣態(tài)變成液態(tài)或由液態(tài)變成氣態(tài)時(shí)的壓力和溫度。2、天然氣的臨界溫度使天然氣變成液體的最高溫度稱為天然氣的臨界溫度；當(dāng)高于臨界溫度時(shí)，無論用多大壓力也不能使天然氣變成液體。3、天然氣的臨界壓力在臨界溫度下，天然氣由氣態(tài)變成液態(tài)的最小壓力稱為天然氣的臨界壓力。（二）天然氣臨界壓力和臨界溫度的計(jì)算Pcp=Pc1V1+Pc2V2+……+PcnVnTcp=Tc1V1+Tc2V2+……+TcnVn式中:Pcp:天然氣的臨界壓力(絕)，單位Mpa。Tcp:天然氣的臨界溫度，單位K。Pc1、Pc2……Pcn各組分的臨界壓力(絕)，單位Mpa。Tc1、Tc2……Tcn各組分的臨界溫度，單位K。V1、V2……Vn各組分的體積百分?jǐn)?shù)。甲烷的Tcp=-820CPcp=4.641Mpa九、壓力1、概念垂直作用在器壁單位面積上的力。單位：Kgf/cm2、MPa、KPa、Pa、物理大氣壓等。2、常用壓力的單位換算1MPa=103KPa=106Pa1Mpa=10.197Kgf/cm2≈10Kgf/cm21Psi=0.070307Kgf/cm2＝0.00689MPa1atm=1.03321Kgf/cm2MPa2.05.06.410.015.025.042.0CLASS150300400600900150025003、絕壓、表壓、真空度（1）絕壓以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)的壓力值。（2）表壓以測(cè)量地大氣壓為基準(zhǔn)的壓力值，也就是壓力表顯示的壓力值。（3）真空度是表述低于大氣壓力的程度的物理量，其大小為低于大氣壓力的那部分壓力值。注：在天然氣工藝計(jì)算中，大多數(shù)使用的是絕壓。（4）絕壓、表壓、真空度三者關(guān)系絕壓線大氣壓線絕對(duì)真空線真空度表壓

P表=P絕-P大氣壓P真空度=P大氣壓-P絕絕壓線大氣壓線絕對(duì)真空線真空度真空度絕壓線大氣壓線絕對(duì)真空線表壓真空度十、溫度1、概念溫度是表示物體的冷熱程度的物理量，是分子平均平動(dòng)動(dòng)能的標(biāo)志。單位：攝氏溫標(biāo)℃、絕對(duì)溫標(biāo)K、華氏溫標(biāo)F。（1）攝氏溫標(biāo)以純水的冰點(diǎn)定為0℃，沸點(diǎn)定為100℃。然后進(jìn)行定位，這樣的溫標(biāo)稱為攝氏溫標(biāo)。（2）絕對(duì)溫標(biāo)以攝氏溫度的零下273.15℃為零點(diǎn)，即為絕對(duì)零度，這種溫標(biāo)稱為絕對(duì)溫標(biāo)。（3）華氏溫標(biāo)

以攝氏零度定為32F，100℃定為212F，這種溫標(biāo)稱為華氏溫標(biāo)。（4）三種溫標(biāo)之間換算關(guān)系式中:T表示絕對(duì)溫度K。t表示攝氏溫度℃。F表示華氏溫標(biāo)F。十一、天然氣計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)1、我國《天然氣流量的標(biāo)準(zhǔn)孔板計(jì)量方法》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（基方）：1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325kPa，20℃（293.15K）為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。2、1954年第十屆國際計(jì)量大會(huì)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（標(biāo)方）：1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325kPa，0℃（273.15K）為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。3、國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和美國國家標(biāo)準(zhǔn)（ANSI）的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓101.325kPa，15℃（288.15K）為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。十二、天然氣的節(jié)流效應(yīng)１、節(jié)流效應(yīng)的概念氣體遇到壓力突變（例如調(diào)壓閥）引起溫度急劇降低，甚至產(chǎn)生冰凍，這種現(xiàn)象叫做節(jié)流效應(yīng)，也叫焦耳－湯姆遜效應(yīng)。２、產(chǎn)生節(jié)流降溫現(xiàn)象的原因氣體在節(jié)流處急劇產(chǎn)生壓降，使氣體很快膨脹，對(duì)外做功。而氣體在極短的時(shí)間內(nèi)又來不及與外界發(fā)生熱交換，近似可以看成為絕熱膨脹，因此只能消耗氣體自己的內(nèi)能，對(duì)外做功，而內(nèi)能與氣體的溫度成正比，因此氣體的溫度也急劇降低。３、節(jié)流前后壓力、溫度的關(guān)系式式中：P1、T1節(jié)流前的壓力、溫度。P2、T2節(jié)流后的壓力、溫度。k絕熱指數(shù)，一般天然氣為1.2—1.4，干氣取1.3，濕氣取1.2。４、節(jié)流效應(yīng)的危害和用途（1）、危害：產(chǎn)生水化物甚至結(jié)冰，堵塞管路、設(shè)備、儀表。（2）、用途：用節(jié)流降溫可以除去天然氣中的水和凝析油。節(jié)流效應(yīng)適用于一切真實(shí)氣體。壓力每下降1Mpa，溫度下降5.5℃。十三、天然氣中的水化物１、水化物的特點(diǎn)水化物是一種白色結(jié)晶物質(zhì)，類似冰和微密的雪。水化物是由碳?xì)浠臀锖蛶追肿铀M成的水合物。例如：CH4.6H2O、C3H8.7H2O、C4H10.7H2O等。水化物是一種不穩(wěn)定的化合物，當(dāng)其所處的溫度升高或壓力降低至適當(dāng)值時(shí)，會(huì)分解為碳?xì)浠衔锖退?。２、形成水化物的條件（1）、天然氣處于水汽過飽和狀態(tài)或有液態(tài)水存在。（2）、天然氣有足夠高的壓力和足夠低的溫度。（3）、其次還要有輔助條件：

A壓力波動(dòng)

B流向突變產(chǎn)生擾動(dòng)

C有晶體存在。３、形成水化物臨界溫度的概念天然氣溫度升高到一定值時(shí)，無論壓力多大，也不能形成水化物，這個(gè)溫度就叫做天然氣形成水化物的臨界溫度。４、水化物的形成曲線見下圖：從圖中可以看出如下結(jié)論。1、壓力一定時(shí)，溫度越高，越不易形成水化物。2、溫度一定時(shí)，壓力越低，越不易形成水化物。只有當(dāng)溫度、壓力達(dá)到一定值時(shí)，才有可能形成水化物。5、防止水化物形成的方法（1)、在長輸管線上安裝分水器，排除冷凝水。(2)、在礦場(chǎng)集輸管上用加熱氣管的方法預(yù)防形成水化物。(3)、再無其他方法遇形成水化物時(shí)，可以暫時(shí)將氣體放空降低輸氣管線壓力或降低下游壓力，增加輸氣量，讓已形成的水化物分解并隨之排出。(4)、向輸氣管道中噴注化學(xué)反應(yīng)劑，吸收氣中的水分，以降低天然氣的露點(diǎn)，防止形成水化物或促使水化物分解。(5)、天然氣進(jìn)入輸氣干線之前，進(jìn)行脫水，這是防止形成水化物的根本方法。只要使天然氣露點(diǎn)低于管線周圍介質(zhì)（土壤、空氣等）最低溫度5--7℃，就可以防止水化物形成。5、天然氣的壓縮因子(1)、理想氣體的狀態(tài)方程理想氣體：假設(shè)氣體分子本身不占體積，分子之間沒有吸引力。PV=nRMT----每千摩爾氣體的氣體常數(shù)RM=8.3143KJ/(Kmol.k)實(shí)際氣體在壓力足夠低，溫度足夠高，密度足夠小的情況下接近理想氣體。(2)、實(shí)際氣體與理想氣體體積的比值稱為氣體的壓縮因子Z=實(shí)際氣體的比容/理想氣體的比容=實(shí)際氣體的體積/理想氣體的體積=理想氣體的密度/實(shí)際氣體的密度RM第一章復(fù)習(xí)題填空題1、天然氣的主要組分是烴類化合物，其中比例最大的是________。2、天然氣中某組分的體積組成，是指該組分的______與天然氣的體積量之比。3、天然氣的體積、密度均隨______、_______的變化而變化。4、天然氣的含水量，與壓力、溫度有關(guān)，在有水的條件下，天然氣的含水量隨壓力增高而減少，隨溫度升高而____。5、可燃?xì)怏w與空氣的混合物，在封閉系統(tǒng)中，遇明火發(fā)生爆炸時(shí)，其可燃?xì)怏w在混合物中的最低濃度稱之為_______。6、絕壓P、表壓P表、真空度P負(fù)三者之間的關(guān)系是：______________________________________。7、1Psi=_______MPa。選擇題1、天然氣的兩大主要用途是：（）A、燃料（能源）和化工原料B、燃料（能源）和肥料C、燃料（能源）和炭黑2、天然氣的主要成分是：（）A烴類化合物B、無機(jī)硫化物C、有機(jī)硫化物D、可燃?xì)怏w第二節(jié)、天然氣的主要性質(zhì)3、天然氣的相對(duì)密度，是指壓力為（），溫度為273.15K條件下天然氣密度與空氣密度之比值，即天然氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的相對(duì)密度。

A、1MPa

B、1kPa

C、101.325kPa

D、1Pa4、天然氣的絕對(duì)濕度，是指單位數(shù)量天然氣中所含水蒸氣的（）

A、重量B、體積量C、質(zhì)量D、分子質(zhì)量5、在常溫常壓下，天然氣的爆炸限是（）A、58%

B、4.0%~74.2%

C、5%~15%

D、12%~45%問答題什么是天然氣的相對(duì)密度？什么是天然氣的熱值、高熱值、低熱值？什么是天然氣的粘度，溫度和壓力對(duì)天然氣的粘度有何影響？天然氣含水量表示方法有幾種，分別說明。什么是天然氣的爆炸極限，惰性氣體含量對(duì)爆炸極限有何影響？天然氣爆炸的三要素是什么？什么是天然氣的節(jié)流效應(yīng)？水化物的形成條件，預(yù)防水化物形成的方法。第二章：天然氣的凈化第一節(jié)、管輸天然氣的氣質(zhì)要求第二節(jié)、天然氣脫水第三節(jié)、常用脫水方法第一節(jié)、管輸天然氣的氣質(zhì)要求一、天然氣的凈化目的天然氣從地層中開采出來，往往含硫化氫、二氧化碳、游離水、凝析液以及機(jī)械粉塵等成分。這些固體、液體、汽體將對(duì)管線、設(shè)備、儀表產(chǎn)生很大危害。因此清除天然氣中的固體、液體、汽體雜質(zhì)，以消除或減少對(duì)管線、設(shè)備、儀表的危害。二、天然氣中雜質(zhì)對(duì)管線、設(shè)備、儀表的危害1、固體雜質(zhì)將對(duì)管線、設(shè)備、儀表產(chǎn)生磨損，嚴(yán)重時(shí)堵塞管線，降低輸量，損壞設(shè)備。2、在一定溫度、壓力下，天然氣中的水汽、輕質(zhì)油凝析出來對(duì)管線、設(shè)備、儀表產(chǎn)生腐蝕，產(chǎn)生水化物堵塞管線、設(shè)備、儀表，減少輸量甚至發(fā)生事故。3、硫化氫、二化氧碳是酸性有毒氣體，不僅會(huì)損壞人的身體健康，也會(huì)產(chǎn)生原電池，加速管線、設(shè)備、儀表的腐蝕，使金屬材料變脆而損壞。

三、天然氣氣質(zhì)要求每個(gè)用戶對(duì)氣質(zhì)都有一定的要求，一般考慮以下幾點(diǎn)：1、減少環(huán)境污染，符合衛(wèi)生要求。2、對(duì)管線、設(shè)備、儀表的腐蝕性小。3、天然氣的露點(diǎn)，在最大輸送壓力下，低于周圍介質(zhì)最低溫度5--7℃，以保證管線不產(chǎn)生凝析水。4、盡量滿足用戶要求。為了保證生產(chǎn)和利用的安全，我國天然氣氣質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)用作民用的天然氣規(guī)定的氣質(zhì)要求如下：1、硫化氫含量＜20mg/Nm3。2、有機(jī)硫含量＜250mg/Nm3。3、二氧化碳含量＜2%（體積比）。4、天然氣水露點(diǎn)，在最大輸送壓力下低于管線周圍介質(zhì)溫度5℃。第二節(jié)、天然氣脫水脫水方法1、冷凍法將含水天然氣降溫，使其中所含水氣凝析出來并分離排出。2、制冷劑制冷常用的制冷劑有氨、氟里昂，利用制冷劑氣化吸收大量的熱，從而降低天然氣溫度的方法，達(dá)到天然氣降溫的目的。氨氣化通常能使天然氣溫度下降到-5~-10℃。3、節(jié)流膨脹制冷天然氣經(jīng)節(jié)流降溫后，管內(nèi)天然