氮气物性参数
氮气的物理性质
1名称2化学式3CAS注册号4相对分子质量5熔点6沸点，101.325kPa(1atm)时7临界温度8临界压力9临界体积10临界密度11临界压缩系数12偏心因子13液体刻密度,-180℃时14液体热膨胀系数,-180℃时15表面张力,-210℃时气体密度,101.325 kPa(atm)和1670oF(21.1℃)时气体相对密度,101.325 kPa(1atm)17和70oF时(空气=1)18汽化热,沸点下19熔化热,熔点下20气体定压比热xxcp ,25 ℃时21气体定容比热容cp ,25 ℃时22气体比热容比, cp/cv氮N27727-37-928.01363.15K,-210℃,-346oF77.35K,-195..8℃,-320.44oF126.1K,-147.05℃,-232.69oF3.4MPa,33.94bar,33.5atm,492.26psia 90.1cm3/mol 0.3109g/cm3 0.2920.0400.729g/cm30.00753 1/℃12.2×10-3 N/m, 12.2dyn/cm1.160kg/m3 , 0.0724 lb/ft3 0.967202.76kJ/kg, 87.19 BTU/1b 25.7kJ/kg,11.05 BTU/1b 1.038kJ/(kg• k), 0.248 BTU/(1b·R) 0.741kJ/(kg• k),0.177 BTU/(1b·R)1.40123液体比热容,-183℃时24因体比热容,-223℃时25气体摩尔熵,25℃时26气体摩尔生成熵,25℃时27气体摩尔生成焓,25℃时28气体摩尔xx生成能,25℃时29溶解度参数30液体摩尔体积31在水中的溶解度,25℃时32辛醇-水分配系数,lgKow33在水中的亨利定律常数,25℃时34气体黏度,25℃时35液体黏度,-150℃时36气体热导率,25℃时37液体热导率,-150℃时38空气中爆炸低限含量39空气中爆炸高限含量40闪点41自燃点42燃烧热,25℃(77oF)气态时美国政府工业卫生工作者会议43(ACGIH)阈值浓度xx职业安全与卫生管理局44(OSHA)xx值xx国立职业安全与卫生研究所45(NIOSH)推荐浓度值2.13kJ/(kg•k ),0.509 BTU/(1b·R )1.489kJ/(kg•k ),0.356 BTU/(1b·R )191.5 J/(mol•k )0 J/(mol•k )0 KJ/mol0 KJ/mol9.082 (J/cm3 )0.534.677 cm3 /mol17.28×10-6(w)---8829Mpa/x, 87143.1atm/(x) 175.44×10-7 Pa•s, 175.44μP0.038mPa •s,0.038 cp0.02475 W/(m • K) 0.0646W/(m • K) ------------------------。
高纯氮气技术指标
注：1）纯度中含微量惰性气体氦、氖、氩.2）液态氮不规定水含量。
液氮及液氮生物容器的合理使用液氮是一种特殊的工业制成品，在畜牧品种改良工作中，液氮是精液及胚胎的主要冷冻贮存媒介。
但笔者在实际生产中，发现由于对液氮及液氮生物容器特性的不了解，而造成的不合理使用现象严重，既易造成液氮的浪费，增加生产成本,严重的还可能发生伤人事故。
下面,笔者就液氮使用过程中几个常见问题介绍如下: 一、液氮的来源液氮来源于空气。
空气中所含主要气体成分分为氧气和氮气，其中,氮气约占空气的78．09％，液氮即为液化的氮气。
二、液氮的特性液氮由于是由氮气压缩冷却下来,其理化性质比较特殊.主要特性如下: 1、超低温性：液氮的沸点为－195．8，这一超低温特性能抑制精子和胚胎等生物体的代谢能力，使精液及胚胎得以长期保存。
同时液氮气化时,每公斤液氮可夺热48大卡。
2、液氮是无色、无臭、无毒的液体.3、液氮的渗透性很弱。
但当皮肤接触液氮时，却还是会受到冻伤的。
4、膨胀性：液氮是由空气压缩冷却制成,其气化时就恢复为氮气。
据测定，每一立升液氮气化,温度上升15度，体积膨胀约为180倍。
5、窒息性：氮气本身不致使人窒息，但在一定空间内,如果氮气过多而隔绝了氧气,操作者也会引起窒息.据测定，10公斤液氮在10立方米的室内瞬间蒸发，可使空间氧气突然降到13%，造成空间缺氧。
在此条件下，能引起人窒息乃至死亡。
三、液氮罐的种类液氮罐一般可分为贮存罐、运输罐两种。
贮存罐主要用于室内液氮的静置贮存，不宜在工作状态下作远距离运输使用；运输罐为了满足运输的条件，作了专门的防震设计。
其除可静置贮存外,还可在充装液氮状态下，作运输使用,但也应避免剧烈的碰撞和震动。
在短时间、短距离内使用液氮的情况下，也可使用保温瓶、杯等。
但在用保温瓶等物贮存时，须在瓶塞边缘上切开一条牙签样大小的小沟，以利于氮气的排出。
四、液氮罐口不能密封液氮贮存在液氮罐中时，要注意将液氮罐口保留一定缝隙，否则由于液氮气化时气体无法及时排出，极易造成爆炸事故发生。
氮气设计指标
一、氮设备技术指标：氮气产量：氮气纯度：＞%氮气压力： 0～(可调)露点：≤-40℃总装机功率： kw工作方式： 24小时连续工作重量：约 t二、PSA变压吸附制氮装置变压吸附制氮装置由吸附塔、气动阀、电磁阀、控制部分、流量计、氮分仪、消声器、纯化系统等组成，由PC机对工作全过程实现自动控制，并有测氧仪对氮气中的氧进行连续测量，可实现无人操作。
A.吸附塔（装填日本武田分子筛，填冲量≥吨）a．设计压力： 1MPab．工作压力：c．容器类别：Ⅰ类d. 数量： 2台注：采用可靠的填充技术和独特的压紧方式，有效减少分子筛的粉化，延长分子筛使用寿命，严格保证氮气纯度，确保碳分子筛的使用寿命。
B.气动阀a. 最大工作压力： MPab. 控制气源压力：～c．执行指令速度：＜ sd. 数量： 11 只e. 产地：德国宝德C.电磁阀a．最大工作压力： MPab．执行指令速度：＜ sc．型号及结构形式：型号：3V1 结构形式：角座式d. 数量： 6 只e. 产地：佳尔灵D.氮气分析仪a．型号： DFYb．测量范围：～100%c．精度： ±d．工作电压： 180～250Ve. 数量： 1只f. 产地：昶艾E. 含氧量检测仪本设备采用英国原装进口氧探头和意大利进口检测仪表，要求使用寿命长、测量精度高、测量范围宽、使用和校验方便，并具有超限报警等功能。
F．金属转子流量计配有智能流量显示仪，可分别显示氮气的瞬时及累积流量。
a．型号：b．测量范围： 50-500 Nm3/hc．测量精度：级d. 数量： 1只G．程序控制器（PLC）a．型号： FXOSb. 数量： 1只c. 适用类型：低温防震d. 产地：日本三菱e. 响应速度：～μsH．电控柜a. 数量： 1台b. 安装结构：与主机一体I．管道、支架、底座a. 数量：管道、高压联接软管、支架等各一套，底座二个（保证强度和刚性,焊接牢固吊耳，保证起吊平衡。
）J、消声器可移至室外安装。
N2在油藏开发中的技术应用
当原油与驱替流体之间存在有界面，即存在界面张力时候驱替过程称之为非混相驱替。当油藏注水开发到一定程度时， 就会产生油藏高含水、水驱采收率较低、注水困难而残余油饱和度较高等不利情况。这时，可以采用注氮气开采剩余原油。 （1） 改变流动方向，驱替裂缝通道中的残余油
由于重力分异作用，在长期底部注水的高含水油藏，注氮气后改变了渗流空间的压力分布，可能“疏通”某些被阻塞的 “死油”和“剥脱”裂缝面上的部分粘附油，从而降低裂缝通道网络中的残余油量。 （2）通过原油体积膨胀排出残余油
注氮气保持压力的目的是使油气藏的压力保持在露点或泡点之上，以避免出现反凝析或溶解气逸出而降低 凝析油和原油的采收率。
二、氮气、氮气泡沫在油藏开发上的技术应用
在普通稀油油藏中的应用
2、氮气驱
1000
井深/m
1500
2000
泡沫流体在井筒内的压力分布
一、氮气、氮气泡沫特性
2、氮气泡沫特性
氮气泡沫在油田开发中的应用机理
（5）加入的表面活性剂能大幅度降低油水界面张力，改善岩石表面的润湿性，使原来呈束缚状态的原油通 过油水乳化、液膜置换等方式成为流动的油，降低残余油饱和度，使驱油效率进一步提高；
（6）通过注入气体，产生弹性膨胀，增加地层弹性能量；
（7）气体的上浮作用，提高了顶部油层的动用程度。
二、氮气、氮气泡沫在油藏开发上的技术应用
1、氮气吞吐 （1）氮气吞吐主要增产机理
在普通稀油油藏中的应用
氮气吞吐采油工艺，就是把一定体积的氮气注人到生产层内，让氮气扩散进人到油层内 部。（1）氮气不溶于水，难溶于油，具有良好的膨胀性，有利于迅速补充地层能量，增加 回采速度和回采水率； （2）氮气与原油之间有着比较大的密度差，在宏观上，氮气上浮到油层的上部，形成超覆 现象；在微观上，可由下而上进人岩石孔隙中，驱替出被捕集在与较大裂缝连通且上端封闭 的裂缝或孔隙中的原油，降低残余油饱和度。
氮气设计指标
一、氮设备技术指标：氮气产量：氮气纯度：＞99.5%氮气压力： 0～0.7Mpa(可调)露点：≤-40℃总装机功率： 0.5 kw工作方式： 24小时连续工作重量：约 5.3 t二、PSA变压吸附制氮装置变压吸附制氮装置由吸附塔、气动阀、电磁阀、控制部分、流量计、氮分仪、消声器、纯化系统等组成，由PC机对工作全过程实现自动控制，并有测氧仪对氮气中的氧进行连续测量，可实现无人操作。
A.吸附塔（装填日本武田分子筛，填冲量≥ 2.3 吨）a．设计压力： 1MPab．工作压力： 0.8Mpac．容器类别：Ⅰ类d. 数量： 2台注：采用可靠的填充技术和独特的压紧方式，有效减少分子筛的粉化，延长分子筛使用寿命，严格保证氮气纯度，确保碳分子筛的使用寿命。
B.气动阀a. 最大工作压力： 1.6 MPab. 控制气源压力： 0.3～0.6Mpac．执行指令速度：＜0.3 sd. 数量： 11 只e. 产地：德国宝德C.电磁阀a．最大工作压力： 1.6 MPab．执行指令速度：＜0.2 sc．型号及结构形式：型号：3V1 结构形式：角座式d. 数量： 6 只e. 产地：佳尔灵D.氮气分析仪a．型号： DFYb．测量范围： 0.1～100%c．精度： ±0.5d．工作电压： 180～250Ve. 数量： 1只f. 产地：昶艾E. 含氧量检测仪本设备采用英国原装进口氧探头和意大利进口检测仪表，要求使用寿命长、测量精度高、测量范围宽、使用和校验方便，并具有超限报警等功能。
F．金属转子流量计配有智能流量显示仪，可分别显示氮气的瞬时及累积流量。
a．型号：b．测量范围： 50-500 Nm3/hc．测量精度： 1.6级d. 数量： 1只G．程序控制器（PLC）a．型号： FXOSb. 数量： 1只c. 适用类型：低温防震d. 产地：日本三菱e. 响应速度： 0.72～16.2μsH．电控柜a. 数量： 1台b. 安装结构：与主机一体I．管道、支架、底座a. 数量：管道、高压联接软管、支架等各一套，底座二个（保证强度和刚性,焊接牢固吊耳，保证起吊平衡。
天然气物性参数计算
异丁烷iC4 正丁烷nC4 异戊烷iC5 正戊烷nC5 己烷C6
0.060
物性参数计算结果（标准参比条件101.325kPa，20℃） 摩尔质量(kg/kmol) 高位摩尔发热量 (MJ/mol) 临界压力(MPa) 沃泊指数 (MJ/m³) 17.4778 真实相对密度 918.6086 低位摩尔发热量 (MJ/mol) 0.6046 829.0536 参比条件密度 （kg/m³） 高位体积发热量 (MJ/m³) 0.7266 38.2706 4.8729
4.6022 临界温度(℃) 49.2207
197.3959 爆炸下限（%）
计算依据：GB/T 11062-2014
格
组分名称 摩尔百分数
庚烷C7 辛烷C8 壬烷C9 癸烷C10 氦气He 氩气Ar
黄色区域输入组分 摩尔百分数即可得 出计算结果
20℃） 标况压缩因子 低位体积发热量 (MJ/m³) 爆炸上限（%） 0.9978 34.5396 15.1264
天然气物性参数计算表格
天然气组分化验结果（mol/mol%） 组分名称 摩尔百分数 组分名称 பைடு நூலகம்2.470 水H2O 1.750 硫化氢H2S 0.680 氢气H2 3.500 一氧化碳CO 0.980 氧气O2 100 摩尔百分数 组分名称 摩尔百分数 0.340 0.220
甲烷C1 氮气N2 二氧化碳CO2 乙烷C2 丙烷C3
计算氮气物性参数方程的对比研究
3
U357 Uª¬57Gª¬wDG UwDwGU wWGº¼ W º¼
=
=
G
G wD
U
wD U wG
wG
W
W
计算结果对比分析
（6） （7）
˄˄˅˅ ˄˅ ˄˅
由于无因次Helmholtz方程（3）是密度、温度的函 数，而实际中温度和压力是已知数据，因此，由压力 方程（6）可以进行数值编程，计算求解出密度，再由 其他的物性方程计算不同的物性参数。同样采用数值 计算的方法求解出立方型状态方程的物性参数，将二 者的计算结果和NIST（美国国家标准与技术研究所） 数据进行对比分析。
˄˅
D G W $ U7 57
图1 偏差因子的相对误差对比（P=20MPa）
䴽ˈ㠚˗DⲴ㠚ᰐҾᔿީᰐU²⭡˗Dᰐഐᱟѝ ⨶⭡DG㠚ഐFR㜭7L ⅑ˈˈഐᜣ㜭 ѪGW⭡⅑GFᰐҾᔿᰐLӕᰐį㺘⅑ 䜘ᯩWѪWѤ㜭ӕDഐᱟѝഐ ഐȡⲴ皮࠶〻R⭼Ѥᯩ⅑ˈˈ⅑ ȡ䴽⅑GDFOӕ㺘㺘Ѫ〻䴽QᇶӕᰐįӕL⭼ˈWީӕRG ഐ䗮皮ȡ㺘ީ $ᓖ˖IJG㠚ȡ 䴽⅑䴽䴽皮㠚ᔿѪDFO7UQWL⭡䴽ˈᓖNީӕީGᰐO7ީѪ⭡ Dm7˖˖JQIJ㜭ީF㠚㠚W L ഐ3˗˖㜭P.㠚GDD7；Ⲵ㠚ᰐҾᔿ⭡䴽⭡DŽ⅑²UOᯩ7WD⭡˗$式 于 无 Q⨶⭡DD 㜭ީ㜭FTDഐᱟѝ WRLGⲴ˗F〻㜭c7L Ⲵ㠚Ⲵ Rᜣ㜭是 因 中 iѪGU为 WFG⅑ˈˈD²DӕD㺘 L㺘⨶⭡࢙DᰐҾᔿG䜘ᯩ WѪWѤ7R， 次F，W临 ӕᰐį皮L ᜣ㜭։ ѪഐᱟѝG皮W࠶〻GѤ⭼D 无 亥 D䴽Ѫδ 䜘ᯩ䜘 Wഐȡ界 WѤDW⅑ˈˈ㺘㺘Ѫ$ᇶ⭼W ީ R࠶〻࠶˖ȡU因 姆 ⭼$ӕᰐį䴽⅑=䗮皮温D ˖ᓖ FODG㺘㺘㺘Q㠚LU Dᇶρ Wˈഐȡ次 霍 ᔿѪRީӕUG度 WDᓖU䗮皮䗮7 ⭡ᓖNȡG 䴽⅑ IJ˖˖W/JFG亥 兹 7㠚ᔿѪᔿρ LK㜭WˈD.P˄˄ީӕNDD7W ˖˖˖W。 JDŽ姆 自 ⭡䴽㺘IJ cU㠚˗DO7ϮP5iDD Q，G7皮㜭ީ˅˅F霍 由 7 WU⭡䴽7WL˗G˗D 7WFѪGτLⲴ㠚㜭ީWF兹 能 7$ ѪWL˗W²F˖D L Ⲵ㠚= ⨶⭡DDѪUѤ自 的²FTᰐD⨶⭡DѤL7 O⭼ᜣ㜭QѪ$GF由 理 / DL OഐT⭼ᜣ㜭ª¬QѪG 䜘ᯩWWѤUcª¬能 想⅑䜘ᯩWiѤ$ᓖ ；DH7 ࠶〻Rᓖ⭼Ⲵ[࠶〻方 部H⭼˄ ˄ D S.[GρUD㺘㺘DӕS.㺘㺘ᇶ WDŽᇶϮ程 分 5W 7RDŽR˅˅c7D䗮皮䗮皮 ᓖ ᓖ iDG为 表 表 GW䴽WᔿѪᔿѪ W$$ WDº¼N示 达临º¼ީ N˖˖JU ˖˖WJ UP㠚U为 式 D界P7DU7⭡˗˄ ˄ ˄ ： ： 密 UG （ （ ˗㜭7D Ϯ5GWF˅˅˅7度 LW732㺘 ˄˄˄Ѫ˄˄˄W） ） FL皮ϮѤ ϮѪ˅˅˅k˅˅˅Ѫ⭼gDѤ/˖O⭼Qᓖª¬.ᓖDŽHD[ S.G DŽW DW$
天然气计量标准体系：参数测定
Байду номын сангаас
3 标准参比条件下物性参数测定标准
标准参比条件下的物性参数有发热量、密度、相对 密度及沃泊指数，与计量和质量指标有关。测量方法有 直接测定和计算的间接测定2种方法。直接测定方法由 于受现场条件的影响，准确度不高；随着计算机技术的 发展，把在实验室条件下获得的准确数据进行研究、处 理后，开发的计算方法的准确度比现场直接测定高。 3.1 国内外直接测定方法标准有： 1) ISO 15971:2008 Natural gas - Measurement of properties - Calorific value and Wobbe index(天然 气 - 参数测量 – 发热量和沃泊指数)。 2) ASTM D4891-1989(2006) Standard Test Method for Heating Value of Gases in Natural Gas Range by Stoichiometric Combustion (化学计量燃 烧法确定天然气发热量的试验方法 )。
硫化氢, mol%
14
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说明：D：AGA8-92DC方法；S：SGERG-88方法；1： 管输气(温度263K～338K，压力0 MPa～12 MPa)； 2： 管输气(温度263K～338K，压力12 MPa～30 MPa)，3： 更宽组成范围的气体(温度温度263K～338K，压 力0 MPa～30 MPa)；4： 预期不确定度≤±0.1%；5： 预期不确定度：±0.1％～±0.2%；6： 预期不确定度： ±0.2％～±0.5%；7： 预期不确定度：±0.5％～±3.0%。 2018/8/13 16
2018/8/13 11
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氮气物性参数
(1) 常规性质
中文名: 氮气
英文名: NITROGEN
CAS号: 7727379
化学式: N2
结构简式:
所属族: 元素
分子量: 28.0135 g/mol
熔点: 63.149 K
沸点: 77.344 K
临界压力: 3400.00091 kPa
临界温度: 126.2 K
临界体积: 8.921E-05 m3/mol
偏心因子: 0.03772
临界压缩因子: 0.289
偶极距: 0. debye
标准焓: 0. kcal/mol
标准自由焓: 0. kcal/mol
绝对熵: .1915 kJ/mol/K
熔化焓: 未知 kcal/mol
溶解参数: 4.44 (cal/cm3)1/2
折光率: 1.2053
等张比容: 60.1672
(2) 饱和蒸气压
系数(Y单位:Pa)
使用温度范围：63.15 - 126.2K
A= 58.282 B=-1084.1 C=-8.3144 D= .044127 E= 1
(3) 液体热容
系数(Y单位:J/kmol/K)
使用温度范围：63.15 - 112K
A= 281970 B=-12281 C= 248 D=-2.2182 E= .0074902
(4) 理想气体比热容
系数(Y单位:J/mol/K)
使用温度范围：50 - 1500K
A= 29105 B= 8614.9 C= 1701.6 D= 103.47 E= 909.79
(5) 液体粘度
系数(Y单位:Pa·s)
使用温度范围：63.15 - 124K
A= 16.004 B=-181.61 C=-5.1551 D= 0 E= 0
(6) 气体粘度容
系数(Y单位:Pa·s)
使用温度范围：63.15 - 1970K
A= .00000065592 B= .6081 C= 54.714 D= 0 E= 0
(7) 液体导热系数
系数(Y单位:W/m/K)
使用温度范围：63.15 - 124K
A= .2654 B=-.001677 C= 0 D= 0 E= 0
(8) 气体导热系数
系数(Y单位:W/m/K)
使用温度范围：63.15 - 2000K
A= .00033143 B= .7722 C= 16.323 D= 373.72 E= 0
(9) 汽化焓
系数(Y单位:J/kmol)
使用温度范围：63.15 - 126.2K
A= 7490500 B= .40406 C=-.317 D= .27343 E= 0
(10) 液体密度
系数(Y单位:kmol/m3)
使用温度范围：63.15 - 126.2K
A= 3.2091 B= .2861 C= 126.2 D= .2966 E= 0
(11) 表面张力
系数(Y单位:N/m)
使用温度范围：63.15 - 126.2K
A= .02901 B= 1.2485 C= 0
D= 0 E= 0
(12) 第二维里系数
系数(Y单位:N/m)
使用温度范围：100 - 1400K
A= .04162 B=-12.585 C=-118000 D= 2.47E+15 E=-2.039E+17。