天然氣的物理化學特性是什麼意思

㈠ 天然氣的性質

天然氣的性質：是存在於地下岩石儲集層中以烴為主體的混合氣體的統稱，比重約0.65，比空氣輕，具有無色、無味、無毒之特性。

一、天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣體，如氦和氬等。天然氣在送到最終用戶之前，為助於泄漏檢測，還要用硫醇、四氫噻吩等來給天然氣添加氣味。

二、天然氣不溶於水，密度為0.7174kg/Nm3，相對密度（水）為0.45(液化)燃點(℃)為650，爆炸極限(V%)為5-15。在標准狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態存在，戊烷以上為液體。甲烷是最短和最輕的烴分子。

拓展資料

1.天然氣是較為安全的燃氣之一，它不含一氧化碳，也比空氣輕，一旦泄漏，立即會向上擴散，不易積聚形成爆炸性氣體，安全性較其他燃體而言相對較高。

2.採用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環境污染問題；天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%，減少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，並有助於減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應，從根本上改善環境質量。

3.天然氣作為汽車燃料，具有單位熱值高、排氣污染小、供應可靠、價格低等優點，已成為世界車用清潔燃料的發展方向，而天然氣汽車則已成為發展最快、使用量最多的新能源汽車。

網路——天然氣

㈡ 天然氣的物理性質

天然氣的物理性質是多方面的，在此主要涉及與天然氣地質學相關的物理性質。天然氣一般無色，可有汽油味和硫化氫味，可燃燒。由於化學組成變化大，因而物理性質變化也大。

(一)密度和相對密度

天然氣的密度定義為單位體積氣體的質量。在標准狀況(10⁵Pa，15.55℃)下，天然氣中主要烴類成分的密度為0.6773g/cm³(甲烷)～3.0454g/cm³(戊烷)。天然氣混合物的密度一般為0.7～0.75g/cm³，其中石油伴生氣特別是油溶氣的密度最高可達1.5g/cm³甚至更大些。天然氣的密度隨重烴含量尤其是高碳數的重烴氣含量增加而增大，亦隨CO₂和H₂S的含量增加而增大。

天然氣的相對密度是指在相同溫度、壓力條件下天然氣密度與空氣密度的比值，或者說在相同溫度、壓力下同體積天然氣與空氣質量之比。天然氣烴類主要成分的相對密度為0.5539(甲烷)～2.4911(戊烷)，天然氣混合物一般在0.56～1.0之間。天然氣的相對密度一般與相對分子質量成正比。由於「濕氣」含重烴氣較多，因此，「濕氣」的相對密度大於「干氣」。

天然氣在地下的密度隨溫度的增加而減小，隨壓力的增加而加大。但鑒於天然氣的壓縮性極強，在氣藏中，天然氣的體積可縮小至地表體積的1/200～1/300，壓力效應遠大於溫度效應，因此地下天然氣的密度遠大於地表溫壓下的密度，一般可達150～250g/cm³;凝析氣的密度最大可達225～450g/cm³。

(二)黏度

天然氣的黏度與其化學組成及所處環境有關。一般天然氣的黏度在0℃時為0.31×10^－3mPa·s，20℃時為12×10^－3mPa·s。天然氣的黏度，一般隨相對分子質量增加而減小，隨溫度和壓力增高而增大。這是由於分子間的距離不能增加，而溫度升高後會使氣體分子運動加速，增加分子間碰撞的次數，導致黏度加大。此外，天然氣黏度還隨非烴氣體含量的增加而增加。天然氣黏度是研究天然氣運移、開發和集輸的一個重要參數。

圖2－14 丙烷的p－V－T關系曲線

(三)臨界溫度和壓力

臨界溫度是指氣相純物質能維持液相的最高溫度。高於臨界溫度時，無論壓力有多大，都不能使氣態物質凝為液態。在臨界溫度時，氣態物質液化所需的最低壓力稱臨界壓力。甲烷的臨界溫度為－82.4℃，因此，地下甲烷除溶於石油和水中的之外，呈氣態存在。

在地下較高溫度(即物系的臨界溫度和最高凝結溫度之間)的特定條件下，隨壓力增加液態烴可以轉變為氣態。這種相態的轉化稱之為逆蒸發，是凝析氣藏形成的基本原因。為了較清楚地闡明這一問題，必須首先分析單一烴類化合物的物系壓力、體積和溫度的關系曲線。

在丙烷的p－V－T關系曲線圖(圖2－14)中，當物系在71.1℃時，p－V關系曲線表明，氣態丙烷的體積隨壓力增加而縮小，直到B點為止;過B點後，即使壓力增加到極大，體積變化甚微。隨著物系溫度的上升，等壓縮小體積的A'—B'線段逐漸縮短，直到成為一點，即K點。A點為開始液化點，A'B'為氣液兩相並存，保持平衡狀態，B點為完全液化點。在兩相平衡時，等壓縮小體積的壓力為飽和蒸汽壓，其大小取決於溫度。K點為臨界點，該點的溫度和壓力稱為臨界溫度和臨界壓力。丙烷的臨界溫度為96.8℃，臨界壓力為43.4×10⁵Pa。當溫度超過臨界溫度，即使壓力很大，也不能使氣體液化，也就不存在等壓的兩相平衡狀態。

討論多組分烴類物系的相平衡狀態圖(圖2－15)，能使我們充分認識地下凝析油氣藏形成過程。

圖中K點為臨界點，代表泡點曲線和露點曲線交匯點。K₁點為臨界凝結溫度點，代表氣液兩相並存時的最高溫度。泡點曲線4(即液相開始有氣體析出的點線)上方1區為純液相(即含有欠飽和溶解氣的油藏區);5曲線為露點曲線(即氣相開始有液體凝潔的點線)，K₁外側的3區為純氣相(純氣藏)區;K—K₁上方的2區為凝析油氣藏區;泡點曲線4和露點曲線5包圍區為氣、液兩相平衡區，既有氣相又有液相，為有游離氣頂的油氣藏分布區。

在油層埋藏較淺，地層溫度低於臨界溫度時，物系相態的變化符合正常的凝結和蒸發的概念。例如，25℃時隨壓力增加，物系中凝析的液體逐漸增多，當壓力達到18MPa時(C₁點)，完全被液化。

當埋藏深度增大，地層溫度介於臨界溫度和臨界凝結溫度之間，如82.5℃時，低壓下物系以氣態為主，氣液兩相平衡，隨壓力上升液相逐漸增多，符合正常凝結的概念。但當壓力達到15.5MPa(B₂點)後，隨壓力增大，液相反而減少，氣相則增加到達B₁點完全氣化。這與正常蒸發概念完全相反，稱之為逆蒸發。反之，從B₁到B₂點的凝結，稱為逆凝結，凝析氣藏的形成，就是逆蒸發的相態轉變的結果。

圖2－15 多組分烴類物系的相圖

(四)溶解性

天然氣溶於石油和水。在相同條件下，天然氣在石油中的溶解度遠遠大於在水中的溶解度，例如甲烷在石油中的溶解度比在水中大10倍。天然氣中重烴增多，或者石油中的輕餾分較多時，都可增加天然氣在石油中的溶解度。另外，降低溫度或增大壓力，也可得到同樣效果。在石油中溶有天然氣時，可以降低石油的相對密度、黏度及表面張力。

(五)熱值

單位體積(或單位質量)的天然氣燃燒時所發出的熱量，稱為熱值，單位為kJ/m³或kJ/kg，也可用kcal/m³ 。天然氣的熱值變化很大，氫可達142256kJ/m³，而甲烷為37112kJ/m³。天然氣中濕氣的熱值較高，可達83680kJ/m³。而煤和石油的熱值分別為16736kJ/m³及41840kJ/m³。