天然氣（natural gas）

天然氣（natural gas），又稱油田氣、石油氣、石油伴生氣。開采石油時，只有氣體稱為天然氣；石油和石油氣，這個石油氣稱為油田氣或稱石油伴生氣。是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田和天然氣田，也有少量出于煤層。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢。

天然氣--定義

天然氣是指自然界中天然存在的一切氣體，包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈中各種自然過程形成的氣體。而人們長期以來通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發(fā)的狹義定義，是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。

　　天然氣主要存在于油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣中，也有少量出于煤層。天然氣又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。伴隨原油共生，與原油同時被采出的油田氣叫伴生氣；非伴生氣包括純氣田天然氣和凝析氣田天然氣兩種，在地層中都以氣態(tài)存在。凝析氣田天然氣從地層流出井口后，隨著壓力和溫度的下降，分離為氣液兩相，氣相是凝析氣田天然氣，液相是凝析液，叫凝析油。

　　依天然氣蘊藏狀態(tài)，又分為構(gòu)造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等三種。而構(gòu)造性天然氣又可分為伴隨原油出產(chǎn)的濕性天然氣、不含液體成份的干性天然氣。

天然氣--化學成分

　天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣及微量的惰性氣體，如氦和氬等。在標準狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為液體。甲烷是zui短和zui輕的烴分子。參見天然氣冷凝物。

　　有機硫化物和硫化氫（H2S）是常見的雜質(zhì)，在大多數(shù)利用天然氣的情況下都必須預(yù)先除去.含硫雜質(zhì)多的天然氣用英文的專業(yè)術(shù)語形容為"sour（酸的）"。

　　盡管天然氣是無色無味的，然而在送到zui終用戶之前，還要用硫醇來給天然氣添加氣味，以助于泄漏檢測.天然氣不像一氧化碳那樣具有毒性，它本質(zhì)上是對人體無害的.不過如果天然氣處于高濃度的狀態(tài)，并使空氣中的氧氣不足以維持生命的話，還是會致人死亡的，畢竟天然氣不能用于人類呼吸?！∽鳛槿剂?，天然氣也會因發(fā)生爆炸而造成傷亡.雖然天然氣比空氣輕而容易發(fā)散，但是當天然氣在房屋或帳篷等封閉環(huán)境里聚集的情況下，達到一定的比例時，就會觸發(fā)威力巨大的爆炸. 爆炸可能會夷平整座房屋，甚至殃及鄰近的建筑.甲烷在空氣中的爆炸極限下限為5%，上限為15%。

　　天然氣車輛發(fā)動機中要利用的壓縮天然氣的爆炸，由于氣體揮發(fā)的性質(zhì)，在自發(fā)的條件下基本是不具備的，所以需要使用外力將天然氣濃度維持在5%到15%之間以觸發(fā)爆炸。

天然氣--化學方程

　　*燃燒：CH4+2O2=CO2+2H2O

　　甲烷+2×氧氣=二氧化碳+2×水蒸氣

　　不*燃燒：2CH4+3O2=2CO+4H2O

　　2×甲烷+3×氧氣=2×一氧化碳+4×水蒸氣

天然氣--使用優(yōu)點

天然氣是較為安全的燃氣之一，它不含一氧化碳，也比空氣輕，一旦泄漏，立即會向上擴散，不易積聚形成爆炸性氣體，安全性較高。采用天然氣作為能源，可減少煤和石油的用量，因而大大改善環(huán)境污染問題；天然氣作為一種清潔能源，能減少二氧化硫和粉塵排放量近100%，減少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，并有助于減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。但是，對于溫室效應(yīng)，天然氣跟煤炭、石油一樣會產(chǎn)生二氧化碳。因此，不能把天然氣當做新能源。其優(yōu)點有：

　●綠色環(huán)保　天然氣是一種潔凈環(huán)保的能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時產(chǎn)生二氧化碳少于其他化石燃料，造成溫室效應(yīng)較低，因而能從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。

　●經(jīng)濟實惠　天然氣與人工煤氣相比，同比熱值價格相當，并且天然氣清潔干凈，能延長灶具的使用壽命，也有利于用戶減少維修費用的支出。天然氣是潔凈燃氣，供應(yīng)穩(wěn)定，能夠改善空氣質(zhì)量，因而能為該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展提供新的動力，帶動經(jīng)濟繁榮及改善環(huán)境。

　●安全可靠　天然氣無毒、易散發(fā)，比重輕于空氣，不宜積聚成爆炸性氣體，是較為安全的燃氣。

　●改善生活　隨著家庭使用安全、可靠的天然氣，將會極大改善家居環(huán)境，提高生活質(zhì)量。

　　天然氣耗氧情況計算：1立方米天然氣（純度按100%計算）*燃燒約需2.0立方米氧氣，大約需要10立方米的空氣。

天然氣--主要分類

在石油地質(zhì)學中，通常指油田氣和氣田氣。其組成以烴類為主，并含有非烴氣體。廣義的天然氣是指地殼中一切天然生成的氣體，包括油田氣、氣田氣、泥火山氣、煤層氣和生物生成氣等。按天然氣在地下存在的相態(tài)可分為游離態(tài)、溶解態(tài)、吸附態(tài)和固態(tài)水合物。只有游離態(tài)的天然氣經(jīng)聚集形成天然氣藏，才可開發(fā)利用。天然氣主要用途是作燃料，可制造炭黑、化學藥品和液化石油氣，由天然氣生產(chǎn)的丙烷、丁烷是現(xiàn)代工業(yè)的重要原料。天然氣主要由氣態(tài)低分子烴和非烴氣體混合組成。

液化天然氣

　　天然氣在常壓下，冷卻至約 -162℃時，則由氣態(tài)變成液態(tài)，稱為液化天然氣（英文LiquefiedNaturalGas，簡稱LNG）。LNG的主要成分為甲烷，還有少量的乙烷、丙烷以及氮等。

　　天然氣在液化過程中進一步得到凈化，甲烷純度更高，幾乎不含二氧化碳和硫化物，且無色無味、無毒。

　　液化天然氣優(yōu)勢

　　液化天然氣與天然氣比較有以下優(yōu)點：

　　①便于貯存和運輸

　　液化天然氣密度是標準狀態(tài)下甲烷的625倍。也就是說，1m3液化天然氣可氣化成625 m3天然氣，由此可見貯存和運輸?shù)姆奖阈浴?/font>

　　②安全性好

　　天然氣目前的儲藏和運輸主要方式是壓縮（CNG）。由于壓縮天然氣的壓力高，帶來了很多安全隱患。

　　③間接投資少

　　壓縮天然氣（CNG）體積能量密度約為汽油的26%，而液化天然氣（LNG）體積能量密度約為汽油的72%，是壓縮天然氣（CNG）的兩倍還多，因而使用LNG的汽車行程遠，相對可大大減少汽車加氣站的建設(shè)數(shù)量。

　　④調(diào)峰作用

　　天然氣作為民用燃氣或發(fā)電廠的燃料，不可避免會有需要量的波動，這就要求供應(yīng)上具有調(diào)峰作用。

　　⑤環(huán)保性

　　天然氣在液化前必須經(jīng)過嚴格的預(yù)凈化，因而LNG中的雜質(zhì)含量遠遠低于CNG，為汽車尾氣或作為燃料使用時排放滿足更加嚴格的標準（如“歐Ⅱ”甚至“歐Ⅲ”）創(chuàng)造了條件。

液化石油氣

　　液化石油氣是石油產(chǎn)品之一。英文名稱liquefied petroleum gas，簡稱LPG。是由煉廠氣或天然氣（包括油田伴生氣）加壓、降溫、液化得到的一種無色、揮發(fā)性氣體。由煉廠氣所得的液化石油氣，主要成分為丙烷、丙烯、丁烷、丁烯，同時含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質(zhì)。由天然氣所得的液化氣的成分基本不含烯烴。

　　由于天然氣的產(chǎn)地往往不在工業(yè)或人口集中地區(qū)，因此必須解決運輸和儲存問題。天然氣的主要成分是甲烷，其臨界溫度為190.58K，在常溫下無法僅靠加壓將其液化。天然氣的液化、儲存技術(shù)已逐步成為一項重大的*技術(shù)。

　　目前，液化天然氣（LNG）在中國已經(jīng)成為一門新興工業(yè)，正在迅猛發(fā)展。液化天然氣（LNG）技術(shù)除了用來解決運輸和儲存問題外，還廣泛地用于天然氣使用時的調(diào)峰裝置上。

液化煤層氣

　　中國是世界煤炭生產(chǎn)大國，煤層氣相應(yīng)的儲藏量也很大，儲藏量和天然氣基本一樣。其基本成分是甲烷。它除了是廉價的化工原料外，主要作為燃料使用，它不僅作為居民的生活燃料，而且還被用作汽車、船舶、飛機等交通運輸工具的燃料。由于煤層氣熱值高，燃燒產(chǎn)物對環(huán)境污染少，被認為是潔凈燃料。

　　將煤層氣液化后使用，主要有幾方面好處：

　　① 經(jīng)濟性

　　投資成本較低，回收快。

　　② 安全性

　　“先采氣，后采煤”的方式已成為發(fā)達國家能源利用的基本方式。“先采氣，后采煤”大大提高了采煤的安全性。

　　③ 政策性

　　此方式可節(jié)約能源，做到能源的*利用，符合國家的相關(guān)政策。有利于獲得政府的支持。

　　煤層氣液化設(shè)備和天然氣液化設(shè)備基本一樣，只是由于大多數(shù)煤層氣中氧、氮的含量比天然氣略高，需要增加一套精餾系統(tǒng)。

天然氣--主要用途

●工業(yè)燃料

　　以天然氣代替煤，用于工廠采暖，生產(chǎn)用鍋爐以及熱電廠燃氣輪機鍋爐。天然氣發(fā)電具有緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑，且從經(jīng)濟效益看，天然氣發(fā)電的單位裝機容量所需投資少，建設(shè)工期短，上網(wǎng)電價較低，具有較強的競爭力。

●工藝生產(chǎn)

　　如烤漆生產(chǎn)線，煙葉烘干、瀝青加熱保溫等

●天然氣化工工業(yè)

　　天然氣是制造氮肥的*原料，具有投資少、成本低、污染少等特點。天然氣占氮肥生產(chǎn)原料的比重，世界平均為80%左右。

●城市燃氣事業(yè)

　　特別是居民生活用燃料。隨著人民生活水平的提高及環(huán)保意識的增強，大部分城市對天然氣的需求明顯增加。天然氣作為民用燃料的經(jīng)濟效益也大于工業(yè)燃料。

●壓縮天然氣汽車

　　以天然氣代替汽車用油，具有價格低、污染少、安全等優(yōu)點?！?/font>

●增效天然氣

　　是以天然氣為主要原料，經(jīng)過氣液混合器與天然氣增益劑混合后形成的一種新型工業(yè)燃氣，燃燒溫度能提高400—600℃，可用于工業(yè)切割、焊接、烤校，可*取代乙炔、丙烷，可廣泛應(yīng)用于鋼廠、鋼構(gòu)、造船行業(yè)，可在船艙內(nèi)安全使用，現(xiàn)市面上的產(chǎn)品有神麒I增益劑、神麒II增益劑。

　　目前人們的環(huán)保意識提高，世界需求干凈能源的呼聲高漲，各國政府也透過立法程序來傳達這種趨勢，天然氣曾被視為zui干凈的能源之一，再加上1990年中東的波斯灣危機，加深美國及主要石油消耗國家研發(fā)替代能源的決心，因此，在還未發(fā)現(xiàn)真正的替代能源前，天然氣需求量自然會增加。

天然氣（natural gas）