天然氣是一種易燃易爆的混合氣體，其主要成分為甲烷。在進入長輸管道輸送之前，必須對天然氣進行脫水、脫硫等淨化處理，以達到管輸和下游使用者的需求。在管道執行期間，需要進行清管、天然氣加壓、儲存等工作，並應做好工藝裝置、儀表、自控、計量、電氣、通訊、線路、防腐等各專業的裝置和設施的檢查、維護工作，以確保輸氣管道安全、平穩執行。
本篇主要介紹天然氣的物性與淨化、清管工藝、壓縮機、地下儲氣庫以及液化天然氣（lng）。
1. 天然氣輸送方式
正常狀態下的天然氣以氣體狀態存在於自然界中，對於氣態物質而言，管道輸送是最有效的輸送方式。自從天然氣被開採利用以來，一直是利用管道從開採地輸送到使用者。由於天然氣的廣泛使用以及開採地與使用者距離越來越遠，有的甚至要越洋過海才能將天然氣送到使用者，這樣就給管道建造帶來了極大的困難。
20世紀70年代以後，由於深冷技術的發展，天然氣的液化輸送得以實現，這就是把天然氣在低溫和一定壓力下變成液體，然後用特殊的船舶或槽車進行運輸。因此，到目前為止，大量的天然氣的主要運輸方式有兩種，即管道運輸和液化氣船（車）運輸。
從運輸的地理環境分，天然氣運輸又可分為陸上運輸和水路運輸。陸上運輸主要採用管道運輸，這是最大量、最普遍的運輸方式；此外，也採用壓縮天然氣槽罐車運輸，這是少量的、短距離的運輸。壓縮天然氣並無嚴格的定義，通常指高壓的天然氣（最高壓力達25mpa）。
陸上運輸還可以採用液化運輸方式。
天然氣水路運輸主要指海路運輸，有兩種運輸方式：
（1） 液化氣船運，這是長距離海路運輸的主要方式，如從中東、東南亞運送到歐洲、亞洲各地均用此方式；
（2） 海底管道，這是海上氣田和近海大陸架氣田輸送到陸上的最主要方式，如我國從崖-13氣田到香港、從東海春曉氣田到上海等。
天然氣管道可分為礦場集輸管道、長輸管道和城市輸配管網。本書主要介紹天然氣長輸管道和城市輸配管網的各種技術。
2. 天然氣長距離管道輸送
2.1 天然氣長輸管道的概念和特點
天然氣從地層開採出來，經過礦場集輸管道集中輸送到淨化廠處理後，由長輸管道輸送至城市管網，供給工業使用者或民用。由氣井至使用者，天然氣都在密閉狀態下輸送，形成乙個輸送系統。
天然氣長輸管道是連線氣田淨化處理廠與城市門站之間的幹線輸氣管道。它在我國壓力管道分類中屬ga類，它的設計應遵循國標《輸氣管道工程設計規範》（gb50251）。
天然氣長輸管道具有口徑大、壓力高、輸氣量大、運距長等特點。以西氣東輸管道為例，從新疆輪南至上海市，全長4000多公里，管徑φ1016mm，最高設計輸送壓力10mpa，年設計輸量120億立方公尺，相當於我國目前天然氣總輸量的40%左右。
2.2 天然氣長輸管道的組成和功能
輸氣管道工程由輸氣管道、輸氣站場、管道穿（跨）越及輔助生產設施組成。根據使用者情況和管線距離，輸氣管道設有壓氣站、分輸站、計量站及清管站等，通過分輸站（計量站）將天然氣調壓後輸往城鎮配氣管網或直接輸往使用者。
輸氣首站是輸氣管道的起點站，一般具有分離、調壓、計量、清管等功能。它接受氣田淨化廠來氣，經過公升壓、計量後輸往下一站。在氣田開發初期，由於地層壓力較高而輸氣量較小，地層壓力足以輸送至下一站，因此，首站一般不設壓縮機組。
輸氣過程中沿程壓力會不斷下降，為了提高輸氣量，必須在一定距離後設定中間壓氣站增壓。輸氣末站為輸氣管道的終點站，一般具有分離、調壓、計量、清管、配氣等功能。輸氣末站將天然氣計量、調壓後供給城市配氣管網及大工業使用者。
為滿足沿線地區用氣，常在中間壓氣站或分輸站引出支線分輸，也可以接受其它氣田（或管道）的進氣。
天然氣的消耗在一天、乙個月或一年之內有很大的不均衡性，特別是城市居民用氣量更是如此，如北京市日高峰用氣量是低谷用氣量的幾倍至十幾倍。而幹線的輸量應維持在其設計輸量範圍附近才能安全、經濟地運營。為了季節性調峰的需要，常在大城市附近設有儲氣庫，夏季天然氣**過剩時，管道向儲氣庫注氣，冬季用氣高峰時，再採出用以調峰。
長距離輸氣幹線和乙個或多個地下儲氣庫及一系列輸入、輸出支線，形成乙個統一的供氣系統。
2.3 天然氣長輸管道的發展
國外天然氣管道有近120年的發展歷史。二十世紀
七、八十年代是全球輸氣管道建設高峰期，世界上幾條最著名的輸氣管道幾乎都是這一時期建成的。北美、俄羅斯、歐洲天然氣管道已形成地區性、全國性乃至跨國性大型供氣系統。目前，全球輸氣管道總長度超過140萬公里，其中直徑1公尺以上的管道超過12萬公里。
2023年，我國建成第一條現代輸氣管線—巴渝線。到20世紀80年代中期，我國輸氣管道主要分布在川渝地區。從上世紀末開始，我國輸氣管道建設進入快速發展階段，近年已建成陝京輸氣管道（見圖1-1.
1）、澀北—西寧—蘭州輸氣管道、西氣東輸管道、忠縣—武漢輸氣管道、陝京二線輸氣管道等重要管道。
圖1-1.1 陝京一線輸氣管道結構圖
石油工業中稱採自氣田或凝析氣田的可燃氣體為天然氣，又稱氣田氣；在油田中與石油一起開採出來的可燃氣體稱為石油伴生氣。
含硫化氫的天然氣略帶臭雞蛋味，石油伴生氣帶汽油味。天然氣一般無色，比空氣輕，其相對密度一般為0.58～0.62,石油伴生氣為0.7～0.85。
天然氣是一種易燃易爆混合性氣體，與空氣混合後，在空氣中濃度達到5％～15％時，遇到火源會發生燃燒或**。
天然氣的主要成分為烷烴氣體，烷烴氣體本身無毒，若含有硫化氫，則對人體有毒害性；如天然氣未完全燃燒，會產生一氧化碳等有毒氣體。我國管道天然氣經過淨化處理後，含硫量已大大降低，符合國家衛生環保標準，因此，我國管道天然氣的毒害性極小。
天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成份包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，其中甲烷含量佔絕對比例。例如我國四川氣田天然氣甲烷含量一般不低於90%，而陝甘寧氣田則達95%左右。此外，天然氣中還含有少量二氧化碳、硫化氫、氮氣、水蒸氣以及微量的氦、氖、氬等氣體。
在標準狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態存在，戊烷以上為液態。
2．天然氣的熱值
天然氣作為燃料使用，熱值是一項重要的經濟指標。天然氣的熱值是指單位數量的天然氣完全燃燒所放出的熱量。天然氣主要組分烴類由炭和氫構成，氫在燃燒時生成水並被汽化，由液態變為氣態，於是一部分燃料熱能消耗於水的汽化。
消耗於水的汽化的熱叫汽化熱（或蒸汽潛熱）。將汽化熱計算在內的熱值叫高熱值（全熱值），不計汽化的熱值叫低熱值（淨熱值）。由於天然氣燃燒的汽化熱無法利用，工程上通常使用低熱值即淨熱值。
3．天然氣的可燃性限和**極限
可燃氣體與空氣混合（空氣中的氧為助燃物質），遇到火源，可以發生燃燒或**。 可燃氣體與空氣的混合物，對於敞開系統，遇明火進行穩定燃燒。可燃氣體與空氣的混合物進行穩定燃燒時，其可燃氣體在混合氣體中的最低濃度稱為可燃下限，最高濃度稱為可燃上限，可燃上限與可燃下限之間的濃度範圍，稱之可燃性界限，即可燃性限。
可燃氣體與空氣的混合物，在封閉系統中遇明火可以發生劇烈燃燒，即發生**。 可燃氣體與空氣的混合物，在封閉系統中遇明火發生**時，其可燃氣在混合氣體中的最低濃度稱為**下限，最高濃度稱為**上限，**下限與**上限之間的可燃燒氣體濃度範圍，稱為**極限。 有的可燃氣體的可燃性限與**極限是一致的，有的可燃氣體的**限只是可燃性限內的更小濃度範圍。
一般情況下，可將**極限與可燃性限混用，即用可燃燒性限代替**極限，這對於實際工作是適宜的，有利於安全生產。
壓力對於可燃燒氣體的**極限有很大影響，例如當壓力低於 6665 帕時，天然氣與空氣的混合物，遇明火不會發生**；而在常溫常壓下，天然氣的**限為 5％～15％。隨著壓力的公升高，**極限急劇上公升，壓力為 1.5×107帕時,天然氣的**上限為 58%。
4．天然氣輸送過程中的節流效應
假如降低氣體的壓力而不釋放氣體的能量，而且氣體是理想的，狀態是絕熱的，那麼系統的總能量保持不變。也就是說，狀態變化屬於等焓變化，氣體的溫度也保持不變。然而假如上述變化的氣體是真實氣體，那麼其容積變化將不同於理想氣體的情況，其內能和溫度將發生變化。
如圖 1-2.1 所示，氣體在流道中經過突然縮小的斷面（如管道上的針形閥、孔板等），產生強烈的渦流，使壓力下降，這種現象稱為節流。如果在節流過程中氣體與外界沒有熱交換，就稱為絕熱節流。
圖1-2.1 絕熱節流效應示意圖
節流過程是不可逆過程，在過程中流體處於非平衡狀態，沒有確定的狀態引數。但可以研究節流前流體處於平衡狀態的情況。例如離節流足夠遠的兩個截面1、2處，那裡的氣體已為平衡狀態：
壓力 p1＞p2；比容v1＜v2；流速w1＜w2
節流以後，流速增大，但總的來說，動能變化不大，可近似認為節流前後氣體的焓不變，即
h1= h2
真實氣體的焓不但與溫度有關，也與壓力有關。所以對於真實氣體，節流以後壓力下降，通常也造成溫度下降，這稱為節流的正效應。當氣體節流前的溫度超過最大轉變溫度（約為臨界溫度的 4.
85～6.2）時，節流後壓力下降，會造成溫度上公升，這稱為節流負效應。節流效應又稱為焦耳-湯姆遜效應。
溫度下降的數值與壓力下降數值的比值稱為節流效應係數，又稱焦耳-湯姆遜效應係數。
第三章天然氣的輸送要求及天然氣的淨化
1．天然氣的輸送要求
從地層中開採出來的天然氣往往含有砂和混入的鐵鏽等固體雜質，以及水、水蒸氣、 硫化物和二氧化碳等有害物質。 砂、鐵等塵粒隨氣流運動，磨損壓縮機、管道和儀表的部件，甚至造成破壞。有時還會積聚在某些部位，影響輸氣的正常進行。
水積聚在管道低窪處，減少管道輸氣截面，增加輸氣阻力。水還能在管內壁上形成一層水膜，遇酸性氣體（h2s、co2））等形成酸性水溶液，對管內壁形成腐蝕，是造成輸氣管道破壞的重要原因之一。水在一定溫度和壓力條件下還能和天然氣中的某些組分生成冰雪狀水合物（如ch4·6h2o等），造成管道冰堵。
天然氣中的硫化物分為無機的和有機的兩種。無機的主要為硫化氫，有機的主要是二硫化碳（cs2）、硫氧化碳（cos）等。硫化氫及其燃燒產物二氧化硫（so2）都具有強烈的刺鼻氣味，對眼粘膜和呼吸道有破壞作用。
空氣中硫化氫含量大於910mg/m3(約0.06%體積比)時，人呼吸1小時就會嚴重中毒。當空氣中含有0.
05%體積比二氧化硫時，呼吸短時間就會有生命危險。硫化氫和二氧化硫還是一種腐蝕劑，尤其有水存在時更是如此。含有硫化物的天然氣作為化工原料，很容易造成催化劑中毒，使生產無法進行，生產的產品質量也無法保證。
另一方面，天然氣中的硫化氫又是製造硫、硫酸、化肥的重要原料，不應讓它混在天然氣中白白浪費掉。因此，天然氣進入輸氣幹線之前必須淨化，除去塵粒、凝析液、水及其它有害組分。
沖壓工藝基礎知識
沖壓模具基礎知識 術語 衝裁衝裁是利用衝模使部分材料或工序件與另一部分材料 工 序 件或廢料分離的一種沖壓工序。衝裁是切斷 落料 沖孔 衝缺 衝槽 剖切 鑿切 切邊 切舌 切開 整修等分離工序的總稱。切開切開是將材料沿敞開輪廓區域性而不是完全分離的一種沖壓工序。被切開而分離的材料位於或基本位於分離前...
焊接工藝基礎知識
一 焊接接頭的種類及接頭型式 焊接中，由於焊件的厚度 結構及使用條件的不同，其接頭型式及坡口形式也不同。焊接接頭型式有 對接接頭 t形接頭 角接接頭及搭接接頭等。一 對接接頭 兩件表面構成大於或等於135 小於或等於180 夾角的接頭，叫做對接接頭。在各種焊接結構中它是採用最多的一種接頭型式。鋼板厚...
煉油工藝基礎知識
第一章石油及其產品的化學組成和物理性質 是從地下開採出來的 未經加工的石油。經煉製加工後得到各種燃料油 潤滑油 蠟 瀝青 石油焦等石油產品。了解石油及其產品的化學組成和物理性質，對於 加工 產品使用以及石油的綜合利用等有重要意義。第一節石油的化學組成 一 石油的外觀性質 石油通常是一種流動或半流動狀...