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天然气的密度为多少详解

时间:2020-06-10 08:42?? 作者:天谱分析仪器 点击:
 
一、天然气
天然气是指动、植物遗体通过生物、化学及地质变化作用,在不同条件下生成、转移,并在一定压力下储集,埋藏在深度不同的地层中的优质可燃气体。其主要成分是饱和烃,以甲烷为主,乙烷、丙烷、丁烷、戊烷含量不多,也含有少量非烃类气体,如一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、硫化氢、水蒸气及微量的惰性气体氦、氩等。
1. 密度和相对密度
常温、常压下甲烷的密度为0.7174kg/m3,相对密度为0.5548。
天然气的密度一般为0.75 kg/m3~0.8kg/m3,相对密度一般为0.58~0.62。
2. 着火温度
甲烷的着火温度为540℃。
3. 燃烧温度
甲烷的理论燃烧温度为1970℃。
天然气的理论燃烧温度可达到2030℃。
4. 热值
热值是指1标准立方米某种气体完全燃烧放出的热量,属于物质的特性,符号是q,单位是焦耳每立方米,符号是J/m3。热值有高位热值和低位热值两种。
高位热值是指一标准立方米气体完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低位热值是指一标准立方米气体完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。燃气的高位热值在数值上大于其低位热值,差值为水蒸气的气化潜热。由于天然气是混合气体,不同的组分以及组分的不同比例,都会有不同的热值,
5. 爆炸极限
可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中,当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的含量,称为可燃气体的爆炸下限,而当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量,称为爆炸上限。
由于天然气的组分不同,爆炸极限存在差异。大庆石油伴生气是4.2%~14.2%、大港石油伴生气是4.4%~14.2%。通常将甲烷的爆炸极限视为天然气爆炸极限,因此天然气的爆炸极限约为5%~15%。
二、压缩天然气
压缩天然气(Compressed Natural Gas 简称CNG)通常是指经净化后压缩到20MPa~25MPa的天然气。
CNG的用途:压缩天然气在20MPa时体积约为标准状态下同质量天然气的1/200。由于CNG生产工艺、技术、设备比较简单,运输装卸方便,而且在环境?;し矫嬗忻飨杂攀?,因此是值得大力推行的车用燃料及城镇居民用气。
CNG的特点:CNG作为一种理想的车用替代能源,其应用技术比较成熟。它具有成本低、效益高、污染少及使用安全便捷等特点,CNG作为城镇居民的替代气源,具有便携的特点,尤其在难觅优质民用燃料的城镇应用尤为显著。
三、液化天然气
天然气在常压下,当冷却至约-162℃时,则由气态变成液态,称为液化天然气(英文 Liquefied Natural Gas, 简称LNG)。LNG 的主要成份为甲烷,还有少量的乙烷、丙烷以及氮等。天然气在液化过程中进一步得到净化,甲烷纯度更高,几乎不含二氧化碳和硫化物,且无色、无味、无毒。
LNG的密度取决于其组分和温度,通常在430 kg/m3~470 kg/m3之间,但是在某些情况下可高达520kg/m3。密度随温度的变化梯度约为1.35 kg/(m3·℃)。LNG的体积约为同量气态天然气体积的1/600。
四、液化石油气
液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)是开采和炼制石油过程中,作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷,习惯上又称C3、C4,即只用烃的碳原子(C)数表示。这些碳氢化合物在常温、常压下呈气态,当压力升高或温度降低时,很容易转变为液态。从气态转变为液态,其体积约缩小为气态时的1/250。
1. 密度
液化石油气的密度有气体密度和液体密度之分。
对于气体密度,由于液化石油气密度随着温度和压力而变化,表示时必须注明温度和压力条件。气态液化石油气的密度随着温度及相应饱和蒸气压的升高而增加。在压力不变的情况下,气态物质的密度随着温度的升高而减小。标况下液化石油气的气态密度约为1.9 kg/Nm3~2.5 kg/Nm3。
对于液体密度,液态液化石油气的密度受温度影响较大,温度升高,密度减小,同时体积膨胀。液化石油气的液态密度一般为500 kg/m3~600 kg/m3。
2. 着火温度:液态液化石油气中的着火温度约为426℃~537℃。
3. 燃烧温度:当液化石油气利用空气作助燃剂,其理论燃烧温度可达到1900℃。
4. 热值:由于液化石油气是混合气体,以C3、C4为主,组分比例不同,会造成不同的热值。
5. 爆炸极限
由于液化石油气的组分比例不同,爆炸极限存在差异。大庆液化石油气是1.7%~9.7%,北京液化石油气是1.6%~9.7%。通常所采用的液化石油气的爆炸极限是1.5%~9.5%。
五、人工煤气
由固体燃料(煤、焦炭等)或液体燃料(重油等)经干馏、汽化或裂解等过程所制得的气体,统称为人工煤气(或人工燃气)。人工煤气的主要成分为烷烃、烯烃、芳烃、一氧化碳和氢等可燃气体,并含有少量的二氧化碳和氮等不可燃气体。人工燃气中含有无色、无味、有剧毒的一氧化碳,尽管在城镇燃气质量要求中限制了一氧化碳的含量,但出现泄漏时,会导致中毒。
1. 密度:焦炉煤气主要由碳氢化合物和氢气组成,常压下焦炉煤气密度为0.4686 kg/m3,相对密度为0.3623。
2. 着火温度:焦炉煤气的着火温度为600℃-650℃。
3. 燃烧温度:焦炉煤气的理论燃烧温度为1998℃。
4. 热值:焦炉煤气其低热值为17.9MJ/m3。
5. 爆炸极限
六、沼气
沼气,顾名思义就是沼泽里的气体。人们经??吹?,在沼泽地、污水沟或粪池里,有气泡冒出来,如果我们划着火柴,可把它点燃,这就是自然界天然发生的沼气。沼气,是各种有机物质,在隔绝空气(还原条件),并在适宜的温度、湿度下,经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。沼气是混合气体,主要成分是甲烷,其性质与天然气相似。
沼气由50%~80%甲烷(CH4)、20%~40%二氧化碳(CO2)、0%~5%氮气(N2)、小于1%的氢气(H2)、小于0.4%的氧气(O2)与0.1%~3%硫化氢(H2S)等气体组成 。由于沼气含有少量硫化氢,所以略带臭味。沼气的爆炸极限约8.6~20.8%。沼气的热值约20.8~23.6 MJ/m3。
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