编号：SY-AQ-09384( 安全管理)单位：_____________________审批：_____________________日期：_____________________WORD文档/ A4打印/ 可编辑天然气及其组分的物理化学性质Physical and chemical properties of natural gas and its components天然气及其组分的物理化学性质导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。
在安全管理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关系更直接，显得更为突出。
天然气的主要成分为甲烷，此外还含有乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体，氮、CO2、H2S及微量氢、氦、氩等非烃类气体，一般气藏天然气的甲烷含量在90%以上。
油田伴生气中甲烷含量占65%～80%，此外还含有相当数量的乙烷、丙烷、丁烷等烃类气体。
一、天然气主要组分的物理化学性质天然气主要组分的物理化学性质见表1-3-1。
表1-3-1天然气主要组分在标准状态下的物理化学性质名称分子式相对分子质量摩尔体积Vm/(m3/kmol)气体常数R(J/kg·K) 密度ρ/(kg/m3)临界温度Tc/K临界压力Pc/MPa高热值Hh/(MJ/m3)高热值Hh/(MJ/kg)低热值H1/(MJ/m3)甲烷CH4 16.043 22.362 518.75 0.7174 190.58 4.544 39.842 35.906 乙烷C2H6 30.07 22.187276.64 1.3553 305.42 4.816 70.351 55.367 64.397 丙烷C3H8 44.097 21.936 188.65 2.0102 369.82 4.194101.266 51.908 93.240 正丁烷n-C4H10 58.124 21.504 143.130 2.703 425.18 3.747 133.886 50.376 123.649 异丁烷i-C4H10 58.124 21.598 143.13 2.6912 408.14 3.600 133.048 49.532 122.853 正戊烷C15H12 72.151 20.891115.27 3.4537 46.965 3.325 169.377 49.438 156.733 氢H22.016 22.427 412.67 O.0898 33.25 1.280 12.74549.042 10.786 氧O2 31.999 22.392 259.97 1.4289 154.33 4.971 —141.926 —氮N2 23.01322.403 296.95 1.2507 125.97 3.349 ——氦He 3.016 22.42 281.17 0.1345 3.35 0.118 ——二氧化磺CO2 44.010 22.26 189.04 1.9768 304.25 7.290 ———硫化氢H2S34.07622.18 244.17 1.5392 373.55 8.890 25.364 23.383 空气28.066 22.40 287.24 1.2931 132.4 3.725 —16.488—水蒸气H2O18.01521.629461.760.8330647.0021.830—名称低热值H1/(MJ/kg)爆炸极限(体积分数)/% 动力黏度μ×106/(Pa·s)运动黏度υ×106/(m2/s)沸点/℃定压比热容Cp/(kJ/m3·K)绝热指数K导热系数λ/[W/(m·K)] 偏心因子上限下限甲烷5.015.010.60 14.50 -161.49 1.545 1.309 0.03024 0.0104 乙烷50.05 2.9 13.0 8.77 6.41-88.00 2.244 1.1980.01861 0.0986 丙烷47.515 2.19.57.65 3.81-42.05 2.960 1.161 0.01512 0.1524 正丁烷46.383 1.58.56.97 2.53-0.05 3.710 1.144 0.01349 0.2010 异丁烷45.745 1.88.5-11.72 —1.144 —0.1848 正戊烷45.65 1.4 8.3 6.48 1.85 36.06 —1.121 —0.2539 氢45.381 4.0 75.98.52 93.00 -252.75 1.298 1.407 0.2163 氧120.111 ——19.86 13.60 -182.98 1.315 1.400 0.02500.0213 氮——17.00 13.30 -195.78 1.302 1.402 0.02489 0.04氦————-269.95 —1.640 ——二氧化碳———14.30 7.09-78.200.6201.304 0.01372 0.225硫化氢4.3 45.5 11.90 7.63-60.20 1.557 1.320 0.01314 0.100 空气15.192 ——17.50 13.40-192.501.3061.4010.02489—水蒸气——8.6010.12—1.4911.3350.016170.3480二、天然气中有机硫化合物的主要性质天然气中除含有H2S外，还含有数量不等的硫醇、硫醚以及微量的二硫化碳、硫化羰。
有机硫化物多数具有特殊的臭味，只要有很少量存在就能凭嗅觉察到。
因此，甲硫醇和噻吩被用作为天然气加臭剂，当输配气管道发生泄漏时能够及时察觉。
天然气中有机硫化物的主要性质见表1-3-2。
表1-3-2天然气中有机硫化合物的主要性质名称分子式相对分子质量相对密度熔点/℃沸点/℃临界温度/℃临界压力/MPa临界密度/(kg/L)溶解性能水醇醚甲硫醇CH3 SH 48.1d0=0.896 -121 5.8 196.8 7.14 0.323 溶极易溶极易溶乙硫醇C2H5SH62.13d420=0.839-121 36～37 225.25 5.420.3011.5g/100g溶溶正丙硫醇C3H7SH 76.15 d425=0.836 -112 67～68 ———难溶溶溶异丙硫醇(CH3 )2 CHSH 76.15 d425=0.809 -130.7 58～60 ———极难溶无限溶无限溶正丁硫醇C4H9SH 90.18 d425=0.837 -116 97～98 ———微溶易溶易溶2-甲基丙硫醇(CH3)2CHCH2SH90.18d420=0.836＜-7988———极微深易溶易溶叔丁硫醇(CH2 )2 CSH 90.18 ——65～67 ——————甲硫醚(CH3 )2S 62.13 d421=0.846 -83.2 37.3 229.9 0.306 0.306 不溶溶溶乙硫醚(C2H5)2S90.18d420=0.837-99.5 92～93 283.8.02790.2790.31g/100g无限溶无限溶硫化羰COS60.072.79g/L-138.2-50.2105.0——800mg/100mg 溶溶噻吩C4H4S 84.13 d415=1.070 -30 84 317.0 ——不溶溶—硫S32.06—120444.61040.0—————三、天然气中其他组分的性质1.氦氦是少数气藏天然气中可能存在的微量组分。
天然气中氦含量一般在0.01%～1.3%，但个别气藏中氦含量达到8%～9%。
如美国维尔得克特气田Santaffe8号井，天然气中氦含量高达9.5%，我国四川盆地威远气田震旦系气藏天然气中氦含量在0.25%～0.35%。
行业标准将天然气组分中含氦量达到0.1%以上者称为含氦气藏。
由于氦气的特殊性质，沸点极低3.2K(-269.8℃)，临界温度为3.35K(-269.95℃)，是无色、无臭的化学惰性气体，在工业和国防上具有特殊的用途，如作低温致冷剂、潜艇中的人造空气，用于氦气球、氦飞船等。
含氦气藏开发利用已得到高度重视。
2.氡氡是一种放射性元素，也称为镭射气，相对分子质量为222，半衰期为3.8d，为无色气体，凝点-71℃、沸点-61.8℃、密度9.73kg/m3。
由于氡的沸点靠近丙烷，因此，它趋向于在丙烷气流中富集。
当氡含量高于2000Bq/m3时，存在放射性危害。
荷兰某天然气井的氡含量达到167Bq/m3 。
我国少数气井的天然气中也有氡的显示，但含量极低。
3.水蒸气或凝析水天然气中常含有一定量的水蒸气或凝析水，其含量高低取决于天然气的压力和温度。
当天然气被水饱和时，会析出水滴，即凝析水。
凝析水往往是造成腐蚀和形成水化物的主要因素。
4.汞某些天然气中含有微量汞，在1～1000ng/m3之间，荷兰某天然气井中汞含量为4ng/m3，我国松辽盆地中央坳陷北部三肇凹陷北部汪家屯气田下白垩统扶、杨气藏天然气中汞蒸气含量高达2027ng/m3。
汞是一种重金属元素，俗称水银，常温下呈液态，银白色，易流动，密度13.596g/cm3，凝点-39℃，沸点356℃。
在常温下能与硫化合生成硫化汞。
汞不溶于水，能溶于硝酸，不被盐酸和冷硫酸侵蚀，汞蒸气对人体有毒。
阈限值(TLV)为50ng/m3时，汞蒸气会导致铝热交换器和管道产生严重腐蚀。
5.粉尘由于天然气在开采、输送和分配管网的腐蚀所夹带的固体粒子，主要成分是携入的泥沙、矿物粉尘、因腐蚀形成的氧化铁等。
这些粉尘的粒度为1～50μm。
粉尘会导致压缩机、控制系统和计量装置出现故障。
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