爱华网天然气主要组分的物理化学性质见表1-3-1。
表1-3-1 天然气主要组分在标准状态下的物理化学性质
名称
分子式
相对分子质量
摩尔体积Vm/(m3/kmol)
气体常数R(J/kg·K)
密度ρ/(kg/m3)
临界温度Tc/K
临界压力Pc/MPa
高热值Hh/(MJ/m3)
高热值Hh/(MJ/kg)
低热值H1/(MJ/m3)
甲烷
CH4
16.043
22.362
518.75
0.7174
190.58
4.544
39.842
35.906
乙烷
C2H6
30.07
22.187
276.64
1.3553
305.42
4.816
70.351
55.367
64.397
丙烷
C3H8
44.097
21.936
188.65
2.0102
369.82
4.194
101.266
51.908
93.240
正丁烷
n- C4H10
58.124
21.504
143.130
2.703
425.18
3.747
133.886
50.376
123.649
异丁烷
i-C4H10
58.124
21.598
143.13
2.6912
408.14
3.600
133.048
49.532
122.853
正戊烷
C15H12
72.151
20.891
115.27
3.4537
46.965
3.325
169.377
49.438
156.733
氢
H2
2.016
22.427
412.67
O.0898
33.25
1.280
12.745
49.042
10.786
氧
O2
31.999
22.392
259.97
1.4289
154.33
4.971
—
141.926
—
氮
N2
23.013
22.403
296.95
1.2507
125.97
3.349
—
—
氦
He
3.016
22.42
281.17
0.1345
3.35
0.118
—
—
二氧化磺
CO2
44.010
22.26
189.04
1.9768
304.25
7.290
—
—
—
硫化氢
H2S
34.076
22.18
244.17
1.5392
373.55
8.890
25.364
23.383
空气
28.066
22.40
287.24
1.2931
132.4
3.725
—
16.488
—
水蒸气
H2O
18.015
21.629
461.76
0.8330
647.00
21.830
—
名称
低热值H1/(MJ/kg)
爆炸极限(体积分数)/%
动力黏度μ×106/(Pa·s)
运动黏度υ×106/(m2/s)
沸点/℃
定压比热容Cp/(kJ/m3·K)
绝热指数K
导热系数λ/[W/(m·K)]
偏心因子
上限
下限
甲烷
5.0
15.0
10.60
14.50
-161.49
1.545
1.309
0.03024
0.0104
乙烷
50.05
2.9
13.0
8.77
6.41
-88.00
2.244
1.198
0.01861
0.0986
丙烷
47.515
2.1
9.5
7.65
3.81
-42.05
2.960
1.161
0.01512
0.1524
正丁烷
46.383
1.5
8.5
6.97
2.53
-0.05
3.710
1.144
0.01349
0.2010
异丁烷
45.745
1.8
8.5
-11.72
—
1.144
—
0.1848
正戊烷
45.65
1.4
8.3
6.48
1.85
36.06
—
1.121
—
0.2539
氢
45.381
4.0
75.9
8.52
93.00
-252.75
1.298
1.407
0.2163
0
氧
120.111
—
—
19.86
13.60
-182.98
1.315
1.400
0.0250
0.0213
氮
—
—
17.00
13.30
-195.78
1.302
1.402
0.02489
0.04
氦
—
—
—
—
-269.95
—
1.640
—
—
二氧化碳
—
—
—
14.30
7.09
-78.20
0.620
1.304
0.01372
0.225
硫化氢
4.3
45.5
11.90
7.63
-60.20
1.557
1.320
0.01314
0.100
空气
15.192
—
—
17.50
13.40
-192.50
1.306
1.401
0.02489
—
水蒸气
—
—
8.60
10.12
—
1.491
1.335
0.01617
0.3480
二、天然气中有机硫化合物的主要性质
天然气中除含有H2S外，还含有数量不等的硫醇、硫醚以及微量的二硫化碳、硫化羰。有机硫化物多数具有特殊的臭味，只要有很少量存在就能凭嗅觉察到。因此，甲硫醇和噻吩被用作为天然气加臭剂，当输配气管道发生泄漏时能够及时察觉。
天然气中有机硫化物的主要性质见表1-3-2。
表1-3-2 天然气中有机硫化合物的主要性质
名称
分子式
相对分子质量
相对密度
熔点/℃
沸点/℃
临界温度/℃
临界压力/MPa
临界密度/(kg/L)
溶解性能
水
醇
醚
甲硫醇
CH3SH
48.1
d0=0.896
-121
5.8
196.8
7.14
0.323
溶
极易溶
极易溶
乙硫醇
C2H5SH
62.13
d420=0.839
-121
36～37
225.25
5.42
0.301
1.5g/100 g
溶
溶
正丙硫醇
C3H7SH
76.15
d425=0.836
-112
67～68
—
—
—
难溶
溶
溶
异丙硫醇
(CH3)2CHSH
76.15
d425=0.809
-130.7
58～60
—
—
—
极难溶
无限溶
无限溶
正丁硫醇
C4H9SH
90.18
d425=0.837
-116
97～98
—
—
—
微溶
易溶
易溶
2-甲基丙硫醇
(CH3)2CHCH2SH
90.18
d420=0.836
＜-79
88
—
—
—
极微深
易溶
易溶
叔丁硫醇
(CH2)2CSH
90.18
—
—
65～67
—
—
—
—
—
—
甲硫醚
(CH3)2S
62.13
d421=0.846
-83.2
37.3
229.9
0.306
0.306
不溶
溶
溶
乙硫醚
(C2H5)2S
90.18
d420=0.837
-99.5
92～93
283.8
.0279
0.279
0.31g/100g
无限溶
无限溶
硫化羰
COS
60.07
2.79g/L
-138.2
-50.2
105.0
—
—
800mg/100mg
溶
溶
噻吩
C4H4S
84.13
d415=1.070
-30
84
317.0
—
—
不溶
溶
—
硫
S
32.06
—
120
444.6
1040.0
—
—
—
—
—
三、天然气中其他组分的性质
1. 氦
氦是少数气藏天然气中可能存在的微量组分。天然气中氦含量一般在0.01%～1.3%，但个别气藏中氦含量达到8%～9%。如美国维尔得克特气田Santaffe8号井，天然气中氦含量高达9.5%，我国四川盆地威远气田震旦系气藏天然气中氦含量在0.25%～0.35%。行业标准将天然气组分中含氦量达到0.1%以上者称为含氦气藏。
由于氦气的特殊性质，沸点极低3.2K(-269.8℃)，临界温度为3.35K(-269.95℃)，是无色、无臭的化学惰性气体，在工业和国防上具有特殊的用途，如作低温致冷剂、潜艇中的人造空气，用于氦气球、氦飞船等。含氦气藏开发利用已得到高度重视。
2. 氡
氡是一种放射性元素，也称为镭射气，相对分子质量为222，半衰期为3.8d，为无色气体，凝点-71℃、沸点-61.8℃、密度9.73kg/m3。由于氡的沸点靠近丙烷，因此，它趋向于在丙烷气流中富集。当氡含量高于2000Bq/m3时，存在放射性危害。荷兰某天然气井的氡含量达到167Bq/m3。我国少数气井的天然气中也有氡的显示，但含量极低。
3. 水蒸气或凝析水
天然气中常含有一定量的水蒸气或凝析水，其含量高低取决于天然气的压力和温度。当天然气被水饱和时，会析出水滴，即凝析水。凝析水往往是造成腐蚀和形成水化物的主要因素。
4. 汞
某些天然气中含有微量汞，在1～1000ng/m3之间，荷兰某天然气井中汞含量为4ng/m3，我国松辽盆地中央坳陷北部三肇凹陷北部汪家屯气田下白垩统扶、杨气藏天然气中汞蒸气含量高达2027ng/m3。
汞是一种重金属元素，俗称水银，常温下呈液态，银白色，易流动，密度13.596g/cm3，凝点-39℃，沸点356℃。在常温下能与硫化合生成硫化汞。汞不溶于水，能溶于硝酸，不被盐酸和冷硫酸侵蚀，汞蒸气对人体有毒。阈限值(TLV)为50ng/m3时，汞蒸气会导致铝热交换器和管道产生严重腐蚀。
5. 粉尘
由于天然气在开采、输送和分配管网的腐蚀所夹带的固体粒子，主要成分是携入的泥沙、矿物粉尘、因腐蚀形成的氧化铁等。这些粉尘的粒度为1～50μm。粉尘会导致压缩机、控制系统和计量装置出现故障。
