燃气基础知识培训课件.ppt
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1、燃气基础知识,1,1 燃气概述,2,1.1 燃气的含义,燃气是气体燃料的总称,是有多种气体所组成的混合气体,它能燃烧而放出热量。由于生产燃气所用的原料及生产工艺不同,各种燃气的组成也不相同。它主要由低级烃(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯),氢气和一氧化碳等可燃组分,以及氨、硫化物、水蒸气、焦油、萘和灰尘等杂质所组成。供城市居民和工业企业使用。,3,1.2 燃气分类,按燃气的起源或其生产方式分类,大体上可分为天然气和人工燃气两大类;而人工燃气中的液化石油气和生物气,与人工煤气在生产和输配方式上有较大不同,因此习惯上将燃气分为四类:天然气、人工煤气、液化石油气和生物气。 目前,作为国内城
2、市燃气的主要是:天然气、人工煤气、液化石油气。我们公司现在经营的就是液化石油气(LPG)。,4,2 液化石油气知识,5,2.1 液化石油气的定义,液化石油气是一种低碳数的烃类混合物,它在常温常压下(20、100kPa)呈气体状态,只有在增高压力或降低温度的条件下,才变成液体,故称为液化石油气。所以存储液化石油气的方式有两种,一是高压,压力储罐、钢瓶、槽车就是高压方式;一种是低温,冷冻大船、低温罐就是属于这种方式。其英文缩写:LPG。它由多种烃类气液组成的混合物,其主要成分是含有三个碳原子或四个碳原子的碳氢化合物,即:丙烷、正丁烷、异丁烷、丙烯、1 -丁烯、顺式-2- 丁烯、反式-2- 丁烯和异
3、丁烯八种重碳化合物,行业习惯上俗称碳三和碳四。另外还有少量的甲烷、乙烷、戊烷、乙烯和戊烯,俗称碳一、碳二、和碳五以及微量的硫化物、水蒸气等非烃化合物。,6,丙烷分子结构图,相对分子量:44.097 分子表达式:C3H8,7,正丁烷分子结构图,相对分子量:58.124 分子表达式:n-C4H10,8,异丁烷分子结构图,相对分子量:58.124 分子表达式:i-C4H10,9,丙烯分子结构图,相对分子量:42.081 分子表达式:C3H6,10,1-丁烯分子结构图,相对分子量:56.108 分子表达式:C4H8,11,顺式2-丁烯分子结构图,相对分子量:56.108 分子表达式:C4H8,12,反
4、式2-丁烯分子结构图,相对分子量:56.108 分子表达式:C4H8,13,异丁烯分子结构图,相对分子量:56.108 分子表达式:C4H8,14,2.2 液化石油气的来源,一、由炼油厂石油气中获取炼油厂石油气是在石油炼制和加工过程中所产生的副产气体,其数量取决于炼油厂的生产方式和加工深度,一般约为原油质量的14%左右。根据炼油厂的生产工艺,可分为蒸馏气、热裂化气、催化裂化气、催化重整气和焦化气等5种。,15,用这5种方法提炼出来的气体中会含有C1C5组分,再利用分离吸收装置将其中的C3、C4组分分离提炼出来,就获得液化石油气。 目前,从炼油厂催化裂化气中回收液化石油气是国内民用液化石油气的主
5、要来源。,2.2 液化石油气的来源,16,二、由油田伴生气中获取在石油开采过程中,石油和油田伴生气同时喷出,利用装设在油井上面的油气分离装置,将石油与油田伴生气分离。油田伴生气中含有5%左右的丙烷、丁烷组分,再利用吸收法把它们提取出来,可得到丙烷纯度很高而含硫量很低的高质量液化石油气。欧、美等国家供应的液化石油气,多数属于这种。,2.2 液化石油气的来源,17,2.2 液化石油气的来源,三、由天然气中获取天然气分为干气和湿气两种。湿气中的甲烷含量在90%以下,乙烷、丙烷、丁烷等烷烃含量在10%以上,若将湿气中的丙烷、丁烷等组分分离出来,就得到所需的液化石油气。据有关资料介绍,我国天然气产量由(
6、1949年的0.1 亿立方米,上升到2002年的316亿立方米,居世界第6 位,已成为世界石油天然气消费大国,预计到2020 年,天然气在一次能源消费中,所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上。,18,2.2 液化石油气的来源,此外,还可在燃料加氢和半焦化制取人造石油的工厂中获取液化石油气。从水煤气生产合成汽油的工厂中,也能回收液化石油气。液化石油气的质量与其来源和提取方法有关,一般从油田伴生气中获取的液化石油气的质量优于从炼油厂石油气中获取的液化石油气。为何进口气质量较好,就是由于其主要为油田伴生气。,19,2.3 液化石油气的利用,随着石油化学工业的发展,液化石油气作为一种化工基本原料
7、和新型燃料,已愈来愈受到人们的重视。在化工生产方面,液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等,用来生产合成塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。用液化石油气作燃料,由于其热值高、无烟尘、无炭渣,操作使用方便,已广泛地进入人们的生活领域。此外,液化石油气还用于切割金属,用于农产品的烘烤和工业窑炉的焙烧等。,20,2.3 液化石油气的利用,一、用于有色金属冶炼 有色金属冶炼中要求燃料热质稳定,无燃炉产物,无污染,而液化石油气都具备了这些条件。液化石油气被加热气化后,可以方便地引入冶炼炉燃烧。 山东金升有色金属集团公司已将液化石油气成功地用于德国克虏伯熔炼炉的铜冶炼工艺,代替
8、了原煤气燃烧工艺,减少了硫、磷等杂质的危害,提高了铜材质量。,21,2.3 液化石油气的利用,二、窑炉焙烧 我国的各种工业窑炉和加热炉历来以烧煤为主,这不仅造成能源的浪费,排出的烟气也严重污染着环境。 适应改变这一现象,许多工业窑炉和加热炉改用液化石油气作燃料,如用液化石油气来烧制瓷砖;用液化石油气烘焙轧制薄板等,既减少了对空气的污染,又大大提高了产品的烧制质量。,22,2.3 液化石油气的利用,三、作汽车燃料 据2000年我国城市环境状况公告显示,监测的338个城市中,超过国家大气质量二级标准的城市占到63.5%(,其中超过三级的有112个,我国大气污染已由工业废物、煤烟气型向光化学烟雾型转
9、变,大城市中汽车排放尾气成为大气的主要污染源之一。 我国各大中城市相继建起了汽车加气站,用液化石油气替代汽油作汽车燃料,这一燃料品种的改变,极大地净化了城市空气质量,也是液化石油气利用的又一大发展方向。,23,2.3 液化石油气的利用,四、居民生活燃用 居民生活燃用的液化石油气主要有管道输送和瓶装供给两种方式。管道输送方式主要集中在大中城市进行,通过管道直接输送到居民家中使用。瓶装供给是通过一个密封钢瓶将液化石油气由储配站分配到各家各户,作为家庭灶具的供气源。在民用液化石油气中,以瓶装供给方式的范围最大,用户最多。,24,2.4 液化石油气的状态参数,液化石油气所处的状态,是通过压力、温度和体
10、积等物理量来反映的,这些物理量之间彼此有一定的内在联系,称为状态参数。 船舱、储罐的计量亦也是通过此三个参数得出的。,25,2.4.1 压力的基本概念,压力是一物体垂直均匀地作用于另一物体壁面面积上力的量度。测量压力有两种标准方法:一种是以压力等于零作为测量起点,称为绝对压力,用符号“P绝”表示。另一种是以当时当地的大气压力作为测量起点,也就是压力表测量出来的数值,称为表压力,或称相对压力,用符号“P表”表示。液化石油气储罐工艺所讲的压力都是指表压力。绝对压力与表压力之间的关系为:绝对压力=表压力+当时当地大气压力,26,压力的单位我国现行的法定压力计量单位是国际单位制导出的压力单位,即:帕斯
11、卡( Pa ),1 Pa =1N/ M2,由于帕斯卡的单位太小(如:一粒西瓜子平放时对桌面的压力约为20Pa),在实际中常使用兆帕斯卡(Mpa )、千帕斯卡( Kpa )。其关系为:1 Mpa =103 Kpa =106Pa其他常用的单位有:Psi、bar 、kg/cm2(公斤) ,其关系为:1psi=6.895kPa=0.06895bar 1bar=0.1MPa=100KPa=1.0197 kg/cm2 (公斤)由于单位相差都很小,所以在实际使用在,一般都按以下计算: 1bar=1标准大气压=1 kg/cm2 (公斤) =100KPa=0.1MPa,2.4.1 压力的基本概念,27,2.4.
12、2 温度的基本概念,温度是物质分子进行热运动的宏观表现,它是对物体冷热程度的量度。测量温度的标尺称为温标。温标的规定是选取某物质两个恒定的温度为基准点,在此两点之间加以等分,来确定温度单位尺度,称为度。由于对两个基准点之间所作的等分不同,因此出现了不同的温度单位。常用的有以下几种。摄氏温标(),摄氏度温标又称百度温标,是瑞典人摄尔休斯最先提出的。华氏温标(0F),华氏温标是德国人华伦海特最早提出的;开氏温标(K),开氏温度又称绝对温度,是英国人开尔文最先提出的。,28,2.4.3 体积的基本概念,体积是指一定数量的物质占据空间位置的大小。由于气体总是要充满所盛装的容器,所以气体的体积由盛装容器
13、的容积来决定。常用的体积单位是M3(立方米)和L(升)。1 M3 =1000L,29,2.5 液化石油气的物理特性,1 密度密度是指单位体积的某种物质所具有的质量,其单位是以KG/M3 表示。 。由于液化石油气的生产、储存和使用中经常呈现气态和液态两种状态,因此,液化石油气的密度就有气体的密度和液体的密度两种之分。(1)气体密度:单位是kg/m3,它随着温度和压力的不同而发生变化。在压力不变的情况下,气态物质的密度随温度的升高而减少。(2)液体密度:单位是kg/ m3。它的密度受温度影响较大,温度上升密度变小,同时体积膨胀,液化石油气液态的密度随温度升高而减少。,30,2.5 液化石油气的物理
14、特性,(3)气态相对密度:由于在液化石油气的生产、储存和使用中,同时存在气态和液态两种状态,所以应该了解它的液态相对密度和气态的相对密度。液化石油气的气态相对密度:是指在同一温度和同一压力的条件下,同体积的液化石油气气体与空气的质量比。求液化石油气气体各组分相对密度的简便方法,是用各组分的相对分子质量与空气平均相对分子质量之比求得。,31,2.5 液化石油气的物理特性,液化石油气气态的相对密度见表下表:名称 分 子式 相对分子量 相对密度丙烷 C3H8 44 1.517丁烷 C4H10 58 2丙稀 C3H6 42 1.448丁稀 C4H8 56 1.931戊稀 C5H13 72 2.483从
15、表中可以看出液化石油气气态比空气重1.5-2.5倍。这就告诉我们:1.为什么厨房不应过于狭窄,通风换气要良好?2.液化石油气储存场所为什么不应留有井、坑、穴等,对设计的水沟、水井、管沟必须密封。3.储罐为什么要用水封井?4. 储罐为什么要建有1m高的防火墙?,32,2.5 液化石油气的物理特性,(4)液化石油气的液态相对密度:指在规定温度下液体的密度与规定温度下水的密度的比值。它一般以20或15时的密度与4或15时纯水密度的比值来表示。液化石油气的液态相对密度,随着温度的上升而变小,见下表:温度/ 丙稀 丙烷 正丁烷 异丁烷 1-丁稀 -20 0.573 0.544 0.621 0.603 0
16、.641 -10 0.559 0.541 0.611 0.592 0.63 0 0.545 0.528 0.601 0.581 0.619 10 0.53 0.514 0.59 0.569 0.607 20 0.513 0.5 0.578 0.557 0.595,33,2.5 液化石油气的物理特性,从表中可看出,在常温下(20左右),液化石油气液态各组分的相对密度约为0.5-0.59之间,接近为水的一半。当液化石油气中含有水分时,水分就沉积在容器的底部,并随着液化石油气一起输送到用户,这样,既增加了用户的经济负担,又会引起容器底部腐蚀,缩短容器的使用期限。因此,液化石油气中的水分要经常从储罐底
17、部的排污阀放出。,34,2.5 液化石油气的物理特性,(5)体积膨胀系数:绝大多数物质都具有热胀冷缩的性质,液化石油气也不例外,受热会膨胀,温度越高,膨胀越厉害,膨胀的程度是用体积膨胀系数来表示的。所谓体积膨胀系数,就是指温度每升高1,液体增加的体积与原来的体积的比值。液化石油气受热会膨胀,温度越高,膨胀越厉害。液化石油气液体的体积膨胀系数比水大十几倍,且随温度的升高而增大,这就告诉我们:液化石油气在充装作业中必须限制充装 ;LPG钢瓶不能用火烤、不能暴晒、不能用开水浇泡。,35,(6)饱和蒸汽压:自然界中的物质所呈现的聚集状态,有气态、液态和固态三种,其中任何一种状态只能在一定的条件下(温度
18、、压力)存在。当条件发生变化时,物质分子间的相互位置就要发生相应的变化,即表现为聚集状态的改变。物质的聚集状态在热力学上称为相,如液态称为液相,气态称为气相。在密封容器中,气相和液相达到动态平衡时的状态称为饱和状态。在饱和状态下,液体和其蒸气处于平衡共存状态,也就是说液相蒸发成气体的速度和气相凝结成液体的速度相等,此时气体中分子数不再增加,液体中分子数不再减少。饱和状态时的液体称为饱和液体,饱和状态时的蒸气称为饱和蒸气,饱和蒸气所显示出来的压力称为饱和蒸气压。,2.6 液化石油气的物理特性,36,2.6 液化石油气的物理特性,在不同温度下液化石油气各种组分的饱和蒸气压见下表: 温度/ 丙烷 丙
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