输气管道设计与管理总结(不全还有错误)
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1、输气管道设计与管理总结绪论1. 天然气定义：系指从地层开发出来的、可燃的烃和非烃混合气体。这种气体有的基本是以气态形式从气井中开采出来的，成为气田气；有的是随液体石油一起从油井中开采出来的，称为油田伴生气。气田气约占世界天然气总量的 60%，油田伴生气约占40%。2. 天然气主要用途：热值高（平均达33MJ/m3）,是理想的工业和民用燃料，用于发电、炼铁等工业生产和百姓生活；作为化工原料用于化工生产，设计工农业、国防等各个领域。3. 输气系统的组成：主要有矿场集气管网、干线输气管道（网）、城市配气网和与这些管网相匹配的站、场装置组成。4. 输气系统的特点：从生产到使用各环节紧密相连；气体可压缩
2、性对输气和储气有影响；可充 分利用地层压力输气。5. 天然气生产到使用的五个环节：采气-净气-输气-储气-供配气，这五个环节由三套管网相连， 即矿场集气网、输气干线和城市配气网 。三套管网组成一个统一、连续、密闭 的输气系统。第一章天然气的物理化学性质1. 天然气的组成：烃类：甲烷（主要）乙烷、丙烷、丁烷、戊烷；非烃类气体：硫化氢、二氧化 碳、一氧化碳、氮气、氢气和水蒸气、氦气、氩气；水或盐水、固体颗粒；注醇等化学药剂携带进 入产气。2. 甲烷：无色，稍有蒜味。比空气轻。物理标况下相对密度为0.55243. 分类：按天然气的烃类组成的多少来分，可分为干气、湿气或贫气、富气（1）C5界定法：干气
3、：指在1Nm3井口流出物中，湿气：指在1Nm3井口流出物中，（2）C3界定法：贫气：指在1Nm3井口流出物中， 富气：指在1Nm3井口流出物中， 按酸气含量分为酸性天然气和洁气C5以上烃液含量低于C5以上烃液含量高于C3以上烃液含量低于C3以上烃液含量高于13.5cm3的天然气;13.5cm3的天然气。100cm3的天然气;100cm3的天然气。按矿藏特点分为气田气、凝析气、油田伴生气4. 天然气组成的三种表示方式体积分数:摩尔分数:质量分数:?=才?=写'?片才?刀？3?E?E?6?= ?%?= E?6. 理想气体状态方程:7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.
4、? ?（即?=為?= ?= ? ?为气体的比体积；VM为1kmol的气体体积，理想气体的 VM为22.4m3/kmol ； ?励每千克气体的气体常数，不同气体又不同的值，单位为kJ/(kg K); Rm为摩尔气体常数又叫通用气体常数，物理?标准状态下为8.314kJ/(kmol K), ?= 士。M为1koml气体的质量，其值等于相对分子质量口。真实气体状态方程:? ?,?压缩因子Z即真实气体比体积与理想气体比体积之比，？= ?O对比参数：? ? ?=?=?= 分别叫对比压力，对比温度和对比体积。? ? ？?？将具有相同对比压力和对比温度的不同物质的状态成为对应状态。对应态定律：处于对应状态的
5、各种流体具有相同的对比体积。求气体混合物的压缩因子，常用凯(Kay)法则：?=刀?=刀?=刀?=1由对比参数求压缩因子 Z等其他参数。物理标准状态：273.15K,101325Pa工程状态标准：常就是指工程标准状况下的参数。计算压缩因子方法：基于对应态原理的压缩因子计算经验公式法基于状态方程的压缩因子计 算AGA8-92DC计算模型。?=1?=1293.15K, 101325Pa。如不指明压力温度状态，通刀？綁？混合气体的密度可写为？?？=話? O?O物理标况下：干空气 ?乙？? ?相对密度：同一温度压力下，气体的密度与干空气的密度之比:?=1.2931kg/m3，甲烷？=0.5524。气体粘
6、度的特点：比液体粘度小；温度一定时，粘度随压力的升高而升高；低压时，气体的粘度随温度升高而增大；高压时，气体粘度随温度升高而降低，表现出类似液体的性质。CH4粘度C2H6粘度，在相同条件下，分子量小的CH4分子更容易相互扩散和碰撞。? “低压下，天然气粘度与温度关系：？=绝对湿度Wa: kg/m 3,每立方米湿天然气中所含的水蒸气量，即?= 2.165 X 10-3 - ?饱和时的绝对湿度为:18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.?>?= 2.165 X10-3 -？?po为水的饱和蒸气压Pa。?相对湿度：湿天然气的绝对湿度与同温度下饱和天然气的绝对湿度之比。
7、？= ?o' = ?，气体饱和时？?=1。露点：当湿天然气降低到某一温度时，达到饱和状态。若继续降温，将析出水滴。该温度称水露点。 输气温度低于露点时，管道中有水析出。天然气进入干线输气管前要深度脱水，降低露点，使露点温度 低于最低管输温度 5?Co开始有液态烃凝析时的温度称烃露点，干线输气管烃露点应低于最低环境温度。湿天然气中水析出时，对储运和利用过程带来危害：（1 ）形成固态水合物，堵塞管道；（2 ）液态水加剧管内壁的腐蚀；（3）水太多，管道中可能会出现气液段塞流，在干线输气管道上禁止出现；（4）降低热值。单位体积干天然气中所含的水蒸气量称为天然气的含水W，kg/m 3。求解方法有
8、图表、经验公式、实际气体状态方程。?=?送?r?=803? ? ? -?- ?为干天然气的密度。若不考虑实际气体与理想气体的差别，则任何气体的饱和含水量只是总压力与温度的函数。比热容：单位质量气体升温 1?C所需的热量（J/kg ?C）。定容过程：在加热过程中，气体不向外作功，吸收的热量全部用于增加气体内能，也就是升高温度。定压过程：加给气体的热量除增加气体内能外，气体还要膨胀，对外作功。理想气体：Cp-Cv=R热值HV：标准状态下：每单位体积或单位质量的天然气完全燃烧发出的热量称为天然气的燃烧热值。?= E?高热值：燃烧生成的水全部冷凝为液体，此时测定的热值为高热值。低热值：燃烧生成的水保持
9、气相，这时测定的热值为低热值或净热值。可用热值测定仪天然气热值，低高热值间约差710 %。若天然气热值比合同规定高太多，应控制天然气热值适应燃具的设计值：从高热值天然气中回收 C2+组分；与低热值气体掺混后供应用户。天然气的爆炸极限（又叫着火极限）：着火下限：可燃气体在空气中浓度低于某一极限。着火上限：可燃气体浓度超过某一极限。天然气爆炸极限为浓度 515 %节流：气体在流道中经过突然缩小的断面，由于局部的阻力，压力降低的现象。节流后气体膨胀流速增 大，但动能增大与 h1、h2相比极小，因此可近似认为节流前后焓不变。理想气体的焓是温度的单值函数 h=f（T）,真实气体的焓还与压力有关。对于真实
10、气体，节流以后气体压 力下降，通常也造成温度下降， 称为节流的正效应。 温度升高为节流的负效应。 节流效应又叫焦耳-汤姆 逊效应。?温度下降的数值与压力下降的数值的比值叫节流效应系数，即：？?尸（石）?若q葺）“9 ° °节讓正效应.节后温庚障ffi；（為）若'僚）T" 卫“节漳负效应”is度升高"丄的q韵厂y /I“I石厂耳若厂（刼-心d日节河后血弟舐节流后温度不变的温度称 转变温度。不同压力下的转变温度得到连续曲线，称 转变曲线 当压力p=0时有两个转变温度，即最大和最小转变温度。在转变曲线与T轴包围区域，Di>0，称冷效应区；其余称热
11、效应区。当压力不是很高时，天然气在绝热膨胀中，压力降 低，比容增大，分子间位能增大，导致天然气温度降低。但对于高压或超高压条件，同样 存在节流后温度升高可能。第二章天然气净化天然气所含杂质：砂、铁锈、水、水蒸气、硫化物、二氧化碳等杂质。杂志的危害：砂铁锈等会对管道、压气机、仪表设备等产生磨损；水会减少输气截面，增加输气阻 力；酸性气体（H2S,CO2 ）形成酸性水溶液，对管内壁产生腐蚀；在一定压力、温度条件下，水还能 和天然气中的轻组分生成固体冰雪状水合物，堵塞管道。水蒸气会降低天然气热值。气质标准：进入输气管道的气体必须清除机械杂质，水露点应比输送条件下最低环境温度低5C;烃露点应低于最低环
