燃气的性质

M2 Mn
——混合液体平均分子量； 、 M ——各单一液体分子成分；
二、平均密度和相对密度

混合气体平均密度计算公式如下：
VM 混合气体相对密度计算公式如下：

M



式中 ——混合气体平均摩尔容积（Nm3/kmol) VM ——混合气体相对密度（空气为1）； S 标准状态下空气的密度（kg/Nm3) 1.293 ——
九 水合物


水合物：当碳氢化合物中的水分超过一定含量，在一定温 度压力条件下，水能和气相及液相的C1、C2、C3和C4生成 结晶水化物CmHn·XH2O(甲烷，x=6～7;乙烷， x=6；丙烷 及异丁烷， x=17) 水化物在聚集状态下是白色的结晶体，或带铁锈色。一般 水化物类似于冰或雪。 水化物是不稳定的结合物，在高温或低压的条件下易分解 为水和气体。
1.采用降低压力、升高温度、加入可以使水合物分解的反应 剂（防冻剂）。 2.脱水，使气体中水分含量降低到不致形成水合物的程度。 为此，要使露点降低到大约低于输气管道工作温度5～7 ℃， 使得在输气管道的最低温度下，气体的相对湿度接近于60 ％。
液化石油气脱水采用沉淀法，容器装满液化石油气后，静臵一段时间， 使水分沉淀。在冬季，必须向液化石油气容器中加入防冻剂。
三、黏度

混合气体的动力粘度近似计算公式如（1－13）所 示，这时不考虑温度对粘度的影响。

混合气体的动力粘度也可按公式（1－14） 计算，这时考虑温度对粘度的影响。

混合液体的动力粘度可近似按公式（1－15） 计算

混合气体及混合液体的运动粘度按公式（1 －16）计算。
四 饱和蒸气压及相平衡常数
利用公式换算 1.已知液相组成的摩尔分数，确定气相组成。
2.已知气相组成的摩尔分数，确定液相组成。
五、沸点和露点
（一）沸点

沸点：通常说的沸点指101325Pa压力下液体沸腾时 的温度。 广义地说，沸点指某压力下液体沸腾时的温度。
由表1－6可见，冬季当液化石油气容器设置在
0C 以
下的地方时，应该使用沸点低的丙烷、丙稀组分高的液 化石油气。因为丙烷、丙稀在寒冷的地区或季节也可以 气化。
(4) 氨 氨对燃气管道、设备及燃具都有腐蚀作用，燃烧时会
生成氮氧化物(NO、N02)等有害气体。但氨对硫化物产生 的酸性物质有中和作用。因此，燃气中含有微量的氨有利 于保护金属管道及设备。
1.3 城镇燃气的质量要求
一 人工煤气与天然气中的主要杂质及质量要求 （一）人工煤气与天然气中的主要杂质 (5) 一氧化碳 一氧化碳是无色、无味、有剧毒的气体。一般 要求城镇燃气中一氧化碳含量小于10%(容积成分)。 (6) 氧化氮 氧化氮易与双键的烃类聚合成气态胶质，附着于 输气设备及燃具上，引起故障。燃气燃烧产物中的氧化氮 对人体也是有害的：空气中氧化氮的浓度达到0.01%时， 可刺激人的呼吸器官，长时间呼吸则会危及生命。 (7)水 在天然气进入长距离输送管道前必须脱除其中的水分。 因为在高压状态下，天然气中的水很容易与其中的烃类生 成水化物。水与其他杂质在局部的积聚还会降低管道的输 送能力；水的存在还会加剧硫化氢和二氧化碳等酸性气体 对金属管道及设备的腐蚀；如果输送含水的燃气，输配系 统还需要增加排水设施和管道的维护工作。
（二）实际气体状态方程


当燃气压力低于1MPa、温度在10～20℃时，在工 程上还可当作理想气体。 当压力很高（如天然气的长输管线中）、温度很 低时，必须采用实际气体状态方程。
Pv ZRT

式中
P Z
v

R
T
——气体的绝对压力（Pa）； ——气体的比容（m3/kg）； ——压缩因子； ——气体常数[J/(Kg.K))] ——气体的热力学温度（K）。

压缩因子 Z 的求解方法 压缩因子 Z 是对比温度Tr 和对比压力 Pr 的函
数。
Tr T Tc

Pr P Pc
T ——工作温度； Tc ——临界温度；
P ——工作压力；
Pc ——临界压力。 由图1－3、1－4可以查得压缩因子 Z
气体压缩因子Z和 Tr、Pr的关系
气体压缩因子Z和 Tr、Pr的关系
M 1.293 1.293 VM kg/Nm3) ——混合气体平均密度（ S



天然气、焦炉煤气都比空气轻，而气态液化石油 气约比空气重一倍。 混合液体平均密度与101325Pa、277K时的水的密度 之比称为混合液体相对密度。常温下，液态液化 石油气的密度是500kg/m3 ,约为水的一半。 自学例题1－1、1－2
（二）露点

饱和蒸气经冷却或加压，立即处于过饱和状态， 当遇到接触面或凝结核便液化成露，这时的温度 称为露点。 对于气态碳氢化合物，表1－5所列的饱和蒸气压 相应的温度就是露点。 单一的气态碳氢化合物在某一蒸气压时的露点也 就是液体在同一压力时的沸点。


1.碳氢化合物混合气体的露点
⑴与哪些因素有关系 ⑵已知气体混合物的组成时，怎么计算在某一压力 下的露点





图1－2中的曲线是蒸汽和液体的分界线，曲线左侧为液态， 右侧为气态。 由图1－2可知，气体温度比临界温度越低，则液化所需压 力越小。 由图1－2发现， CH4的临界温度最低，H2O的临界温度最高。 天然气主要成分为甲烷， CH4的临界温度很低，故很难液 化。 液化石油气主要成分是丙烷(C3H8 ) 、丙烯(C3H6)、丁烷 (C4H10)和丁烯(C4H8),各种组分的临界温度较高，较易液化。
十 烃类气体的状态图
干度：
湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽 过热蒸汽 例题1-14 ～1-20
1.3 城镇燃气的质量要求
作为城镇燃气气源，应尽量满足以下要求： (1) 热值高 城镇燃气应尽量选择热值较高的气源。燃气热值 过低，输配系统的投资和金属耗量就会增加。只有在特殊 情况下，经技术经济比较认为合理时，才容许使用热值较 低的燃气作为城镇气源。根据规范燃气低热值一般应大于 14.7MJ/m3。当小城镇采用人工燃气做气源时，燃气的热 值可适当降低，但不应低于11.7MJ/m3。 (2) 毒性小 为防止燃气泄露引起中毒，确保用气安全，城镇 燃气中的一氧化碳等有毒成分的含量必须控制。 (3) 杂质少 城镇燃气供应中，常常由于燃气中的杂质及有害 成分影响燃气的安全供应。杂质可引起燃气系统的设备故 障、仪表失灵、管道阻塞、燃具不能正常使用，甚至造成 事故。
1.2 燃气的基本性质
1.2.1 混合气体及混合液体的平均分子量、 平均密度和相对密度


表1－2及表1－3给出了燃气组成中常见的低 级烃和某些单一气体的基本性质。 如何求解混合气体及混合液体的基本特性 呢？
一 、平均分子量

混合气体的平均分子量计算公式如下：
M 1 ( y1 M 1 y2 M 2 yn M n ) 100
1.2.2 临界参数及实际气体状态方程
（一）临界参数



临界温度：温度不超过某一数值时，对气体进行加压， 可以使气体液化，而在该温度以上，无论加多大压力都 不能使气体液化，该温度称为气体的临界温度。 临界压力：在临界温度下，使气体液化所必须的压力叫 做临界压力。 C点为临界点，这时的温度TC、压力PC、比容vc 、密度 c 分别叫做临界温度、临界压力、临界比容和临界密度。 气体的临界温度越高，越易液化。
（一）水合物生成条件

在含湿烃类气体中形成水合物的主要条件 是压力及温度。 次要条件是：含有杂质、告诉、紊流、脉 动（例如由活塞式压缩机引起的）和急剧 转弯等因素。
（二）水合物的防止
水化合物的生成，会缩小管道的流通截面，甚至堵塞管线、阀件和设备。 必须防止水化合物的形成或分解已形成的水合物。有下面的两种方法：
（一） 饱和蒸气压与温度的关系
液态烃的饱和蒸气压，简称蒸气压，就是在一定温度下 密闭容器中的液体及蒸气处于动态平衡时蒸气所表示的 绝对压力。 蒸气压仅取决于温度，与密闭容器的大小及溶液量无关。
（一） 饱和蒸气压与温度的关系
表1－5为不同温度下部分液态烃的饱和蒸汽压。 由表中数据可以看出，温度升高时，蒸气压增大； 反之，温度下降时，蒸汽压降低。

1.3 城镇燃气的质量要求
一 人工煤气与天然气中的主要杂质及质量要求
（一）人工煤气与天然气中的主要杂质
(1) 焦油与灰尘 干馏煤气中焦油与灰分的含量较
高时，常积聚在阀门及设备中，造成阀门关闭不 严、管道和用气设备阻塞等。
(2) 萘 人工燃气中萘含量比较高。在温度较低时，
气态萘会以结晶状态析出，附着于管壁，使管道 流通截面变小，甚至堵死。
2.液化石油气掺混前后露点的比较
⑴掺混了空气，液化石油气的露点变化情况
⑵露点随混合气体的压力及各组分的体积分数的变 化规律 ⑶输送气体碳氢化合物时要注意什么
六 液化石油气的气化潜热
气化潜热：单位质量的液体变成与其处于平 衡状态的蒸汽所吸收的热量。某碳氢化合 物在101325Pa压力下的的分
七 体积膨胀
1.3 城镇燃气的质量要求
一 人工煤气与天然气中的主要杂质及质量要求
（一）人工煤气与天然气中的主要杂质
(3) 硫化物 燃气中的硫化物主要是硫化氢，此外，还有少
量的硫醇(CH3SH、C2H5SH)二硫化碳(CS2)。天然气中主 要是硫化氢。硫化氢是无色、有臭鸡蛋味的气体，燃烧后 生成二氧化硫。硫化氢和二氧化硫都是有害气体。
（二）混合液体的蒸气压

根据道尔顿定律得：
式中 P 为混合液体任一组分的蒸气分压。 i 根据拉乌尔定律得：
P P i
Pi xi Pi
式中 x为混合液体任一组分的摩尔成分。 i 为该纯组分在同温度下的蒸气压。 Pi 因此，混合气体的蒸气压为：