天然氣及其組分的物理化學(xué)性質(zhì)

1、天然氣及其組分的物理化學(xué)性質(zhì) 天然氣的主要成分為甲烷，此外還含有乙烷、丙烷、丁烷等烴類氣體，氮、co2、h2s及微量氫、氦、氬等非烴類氣體，一般氣藏天然氣的甲烷含量在90%以上。油田伴生氣中甲烷含量占65%80%，此外還含有相當(dāng)數(shù)量的乙烷、丙烷、丁烷等烴類氣體。一、天然氣主要組分的物理化學(xué)性質(zhì)天然氣主要組分的物理化學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1-3-1。表1-3-1 天然氣主要組分在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的物理化學(xué)性質(zhì)名稱分子式相對(duì)分子質(zhì)量摩爾體積vm/(m3/kmol)氣體常數(shù)r(j/kgk)密度/(kg/m3)臨界溫度tc/k臨界壓力pc/mpa高熱值hh/(mj/m3)高熱值hh/(mj/kg)低熱值h1/(mj/m

2、3)甲烷ch416.04322.362518.750.7174190.584.54439.84235.906乙烷c2h630.0722.187276.641.3553305.424.81670.35155.36764.397丙烷c3h844.09721.936188.652.0102369.824.194101.26651.90893.240正丁烷n- c4h1058.12421.504143.1302.703425.183.747133.88650.376123.649異丁烷i-c4h1058.12421.598143.132.6912408.143.600133.04849.532122.

3、853正戊烷c15h1272.15120.891115.273.453746.9653.325169.37749.438156.733氫h22.01622.427412.67o.089833.251.28012.74549.04210.786氧o231.99922.392259.971.4289154.334.971141.926氮n223.01322.403296.951.2507125.973.349氦he3.01622.42281.170.13453.350.118二氧化磺co244.01022.26189.041.9768304.257.290硫化氫h2s34.07622.18244.

4、171.5392373.558.89025.36423.383空氣28.06622.40287.241.2931132.43.72516.488水蒸氣h2o18.01521.629461.760.8330647.0021.830名稱低熱值h1/(mj/kg)爆炸極限(體積分?jǐn)?shù))/%動(dòng)力黏度106/(pas)運(yùn)動(dòng)黏度106/(m2/s)沸點(diǎn)/定壓比熱容cp/(kj/m3k)絕熱指數(shù)k導(dǎo)熱系數(shù)/w/(mk)偏心因子上限下限甲烷5.015.010.6014.50-161.491.5451.3090.030240.0104乙烷50.052.913.08.776.41-88.002.2441.1980.

5、018610.0986丙烷47.5152.19.57.653.81-42.052.9601.1610.015120.1524正丁烷46.3831.58.56.972.53-0.053.7101.1440.013490.2010異丁烷45.7451.88.5-11.721.1440.1848正戊烷45.651.48.36.481.8536.061.1210.2539氫45.3814.075.98.5293.00-252.751.2981.4070.21630氧120.11119.8613.60-182.981.3151.4000.02500.0213氮17.0013.30-195.781.302

6、1.4020.024890.04氦-269.951.640二氧化碳14.307.09-78.200.6201.3040.013720.225硫化氫4.345.511.907.63-60.201.5571.3200.013140.100空氣15.19217.5013.40-192.501.3061.4010.02489水蒸氣8.6010.121.4911.3350.016170.3480二、天然氣中有機(jī)硫化合物的主要性質(zhì)天然氣中除含有h2s外，還含有數(shù)量不等的硫醇、硫醚以及微量的二硫化碳、硫化羰。有機(jī)硫化物多數(shù)具有特殊的臭味，只要有很少量存在就能憑嗅覺(jué)察到。因此，甲硫醇和噻吩被用作為天然氣加臭劑

7、，當(dāng)輸配氣管道發(fā)生泄漏時(shí)能夠及時(shí)察覺(jué)。 天然氣中有機(jī)硫化物的主要性質(zhì)見(jiàn)表1-3-2。表1-3-2 天然氣中有機(jī)硫化合物的主要性質(zhì)名稱分子式相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)密度熔點(diǎn)/沸點(diǎn)/臨界溫度/臨界壓力/mpa臨界密度/(kg/l)溶解性能水醇醚甲硫醇ch3sh48.1d0=0.896-1215.8196.87.140.323溶極易溶極易溶乙硫醇c2h5sh62.13d420=0.839-1213637225.255.420.3011.5g/100 g溶溶正丙硫醇c3h7sh76.15d425=0.836-1126768難溶溶溶異丙硫醇(ch3)2chsh76.15d425=0.809-130.75860極

8、難溶無(wú)限溶無(wú)限溶正丁硫醇c4h9sh90.18d425=0.837-1169798微溶易溶易溶2-甲基丙硫醇(ch3)2chch2sh90.18d420=0.836-7988極微深易溶易溶叔丁硫醇(ch2)2csh90.186567甲硫醚(ch3)2s62.13d421=0.846-83.237.3229.90.3060.306不溶溶溶乙硫醚(c2h5)2s90.18d420=0.837-99.59293283.8.02790.2790.31g/100g無(wú)限溶無(wú)限溶硫化羰cos60.072.79g/l-138.2-50.2105.0800mg/100mg溶溶噻吩c4h4s84.13d415=1

9、0不溶溶硫s32.06120444.61040.0三、天然氣中其他組分的性質(zhì)1. 氦氦是少數(shù)氣藏天然氣中可能存在的微量組分。天然氣中氦含量一般在0.01%1.3%，但個(gè)別氣藏中氦含量達(dá)到8%9%。如美國(guó)維爾得克特氣田santaffe8號(hào)井，天然氣中氦含量高達(dá)9.5%，我國(guó)四川盆地威遠(yuǎn)氣田震旦系氣藏天然氣中氦含量在0.25%0.35%。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將天然氣組分中含氦量達(dá)到0.1%以上者稱為含氦氣藏。由于氦氣的特殊性質(zhì)，沸點(diǎn)極低3.2k(-269.8)，臨界溫度為3.35k(-269.95)，是無(wú)色、無(wú)臭的化學(xué)惰性氣體，在工業(yè)和國(guó)防上具有特殊的用途，如作低溫致冷劑、潛艇中的人

10、造空氣，用于氦氣球、氦飛船等。含氦氣藏開(kāi)發(fā)利用已得到高度重視。2. 氡氡是一種放射性元素，也稱為鐳射氣，相對(duì)分子質(zhì)量為222，半衰期為3.8d，為無(wú)色氣體，凝點(diǎn)-71、沸點(diǎn)-61.8、密度9.73kg/m3。由于氡的沸點(diǎn)靠近丙烷，因此，它趨向于在丙烷氣流中富集。當(dāng)氡含量高于2000bq/m3時(shí)，存在放射性危害。荷蘭某天然氣井的氡含量達(dá)到167bq/m3。我國(guó)少數(shù)氣井的天然氣中也有氡的顯示，但含量極低。3. 水蒸氣或凝析水天然氣中常含有一定量的水蒸氣或凝析水，其含量高低取決于天然氣的壓力和溫度。當(dāng)天然氣被水飽和時(shí)，會(huì)析出水滴，即凝析水。凝析水往往是造成腐蝕和形成水化物的主要因素。4. 汞某些天然氣中含有微量汞，在11000ng/m3之間，荷蘭某天然氣井中汞含量為4ng/m3，我國(guó)松遼盆地中央坳陷北部三肇凹陷北部汪家屯氣田下白堊統(tǒng)扶、楊氣藏天然氣中汞蒸氣含量高達(dá)2027ng/m3。汞是一種重金屬元素，俗稱水銀，常溫下呈液態(tài)，銀白色，易流動(dòng)，密度13.596g/cm3，凝點(diǎn)-39，沸點(diǎn)356。在常溫下能與硫化合生成硫化汞。汞