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天然气

天然气是指自然界中天然存在的一切气体,包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体(包括油田气、气田气、泥火山气、煤层气和生物生成气等)。而人们长期以来通用的“天然气”的定义,是从能量角度出发的狭义定义,是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。在石油地质学中,通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主,并含有非烃气体。

天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中,包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等,也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料。

天然气主要用途是作燃料,可制造炭黑、化学药品和液化石油气,由天然气生产的丙烷、丁烷是现代工业的重要原料。天然气主要由气态低分子烃和非烃气体混合组成。

随着天然气价格改革的加速落实,“十三五”大力推动天然气发展预期的逐步临近,以及近期天气转凉天然气使用量的大幅增加,天然气的发展将迎来历史性机遇 。

理化性质

天然气是存 在于地下岩石储集层中以烃为主体的混合气体的统称,比重约0.65,比空气轻,具有无色、无味、无毒之特性。

天然气主要成分烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体,如氦和氩等。天然气在送到最终用户之前,为助于泄漏检测,还要用硫醇、四氢噻吩等来给天然气添加气味。 天然气不溶于水,密度为0.7174kg/Nm3,相对密度(水)为约0.45(液化)燃点(℃)为650,爆炸极限(V%)为5-15。在标准状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊烷以上为液体。甲烷是最短和最轻的烃分子。

有机硫化物和硫化氢(H₂S)是常见的杂质,在大多数利用天然气的情况下都必须预先除去。含硫杂质多的天然气用英文的专业术语形容为"sour(酸的)"。 天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡。每公斤液化气燃烧热值为11000大卡。气态液化气的比重为2.5公斤/立方米。每立方液化气燃烧热值为25200大卡。每瓶液化气重14.5公斤,总计燃烧热值159500大卡,相当于20立方天然气的燃烧热值。

组成分类

1、天然气按在地下存在的相态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态水合物。只有游离态的天然气经聚集形成天然气藏,才可开发利用。

2、天然气按照存生成形式又可分为伴生气和非伴生气两种。 伴生气:伴随原油共生,与原油同时被采出的油田气。其中伴生气通常是原油的挥发性部分,以气的形式存在于含油层之上,凡有原油的地层中都有,只是油、气量比例不同。即使在同一油田中的石油和天然气来源也不一定相同。他们由不同的途径和经不同的过程汇集于相同的岩石储集层中。 非伴生气:包括纯气田天然气和凝析气田天然气两种,在地层中都以气态存在。凝析气田天然气从地层流出井口后,随着压力的下降和温度的升高,分离为气液两相,气相是凝析气田天然气,液相是凝析液,叫凝析油。若为非伴生气,则与液态集聚无关,可能产生于植物物质。世界天然气产量中,主要是气田气和油田气。对煤层气的开采,现已日益受到重视。

3、依天然气蕴藏状态,又分为构造性天然气、水溶性天然气、煤矿天然气等三种。而构造性天然气又可分为伴随原油出产的湿性天然气、不含液体成份的干性天然气。

4、天然气按成因可分为生物成因气、油型气和煤型气。无机成因气尤其是非烃气受到高度重视。

基本特点

天然气是较为安全的燃气之一,它不含一氧化碳,也比空气轻,一旦泄漏,立即会向上扩散,不易积聚形成爆炸性气体,安全性较高。

采用天然气作为能源,可减少煤和石油的用量,因而大大改善环境污染问题;天然气作为一种清洁能源,能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%,减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%,并有助于减少酸雨形成,舒缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。 天然气作为汽车燃料,具有单位热值高、排气污染小、供应可靠、价格低等优点,已成为世界车用清洁燃料的发展方向,而天然气汽车则已成为发展最快、使用量最多的新能源汽车。

但是,对于温室效应,天然气跟煤炭、石油一样会产生二氧化碳。因此,不能把天然气当做新能源。其优点有:

绿色环保天然气是一种洁净环保的优质能源,几乎不含硫、粉尘和其他有害物质,燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料,造成温室效应较低,因而能从根本上改善环境质量。

经济实惠天然气与人工煤气相比,同比热值价格相当,并且天然气清洁干净,能延长灶具的使用寿命,也有利于用户减少维修费用的支出。天然气是洁净燃气,供应稳定,能够改善空气质量,因而能为该地区经济发展提供新的动力,带动经济繁荣及改善环境。

安全可靠天然气无毒、易散发,比重轻于空气,不宜积聚成爆炸性气体,是较为安全的燃气。

改善生活随着家庭使用安全、可靠的天然气,将会极大改善家居环境,提高生活质量。

天然气耗氧情况计算:1立方米天然气(纯度按100%计算)完全燃烧约需2.0立方米氧气,大约需要10立方米的空气。

 

 

毒性危害

天然气在空气中含量达到一定程度后会使人窒息。天然气不像一氧化碳那样具有毒性,它本质上是对人体无害的。不过如果天然气处于高浓度的状态,并使空气中的氧气不足以维持生命的话,还是会致人死亡的,毕竟天然气不能用于人类呼吸。作为燃料,天然气也会因发生爆炸而造成伤亡。

虽然天然气比空气轻而容易发散,但是当天然气在房屋或帐篷等封闭环境里聚集的情况下,达到一定的比例时,就会触发威力巨大的爆炸。爆炸可能会夷平整座房屋,甚至殃及邻近的建筑。甲烷在空气中的爆炸极限下限为5%,上限为15%。

天然气车辆发动机中要利用的压缩天然气的爆炸,由于气体挥发的性质,在自发的条件下基本是不具备的,所以需要使用外力将天然气浓度维持在5%到15%之间以触发爆炸。

鉴别方法

自然界中天然气分布很广,成因类型繁多且热演化程度不同,其地化特征亦多种多样,因此很难用统一的指标加以识别。实践表明,用多项指标综合判别比用单一的指标更为可靠。天然气成因判别所涉及的项目看,主要有同位素、气组分、轻烃以及生物标志化合物等四项,其中有些内容判别标准截然,具有绝对意义,有些内容则在三种成因气上有些重叠,只具有一定的相对意义。


 

具体用途

工业燃料

以天然气代替煤,用于工厂采暖,生产用锅炉以及热电厂燃气轮机锅炉。天然气发电是缓解能源紧缺、降低燃煤发电比例,减少环境污染的有效途径,且从经济效益看,天然气发电的单位装机容量所需投资少,建设工期短,上网电价较低,具有较强的竞争力。 天然气发电,通过处理天然气以后,然后安装天然气发电机组来提供电能,

工艺生产

如烤漆生产线,烟叶烘干、沥青加热保温等

天然气化工工业

天然气是制造氮肥的最佳原料,具有投资少、成本低、污染少等特点。天然气占氮肥生产原料的比重,世界平均为80%左右。

城市燃气事业

特别是居民生活用燃料,包括常规天然气,以及煤层气和页岩气这两种非常规天然气。主要是生产以后并入管道,日常使用天然气。随着人民生活水平的提高及环保意识的增强,大部分城市对天然气的需求明显增加。天然气作为民用燃料的经济效益也大于工业燃料。

压缩天然气汽车

以天然气代替汽车用油,具有价格低、污染少、安全等优点。国际天然气汽车组织的统计显示,天然气汽车的年均增长速度为20.8%,全世界共有大约1270万辆使用天然气的车辆,2020年总量将达7000万辆,其中大部分是压缩天然气汽车。 天然气是优质高效的清洁能源,二氧化碳和氮氧化物的排放仅为煤炭的一半和五分之一左右,二氧化硫的排放几乎为零。天然气作为一种清洁、高效的化石能源,其开发利用越来越受到世界各国的重视。全球范围来看,天然气资源量要远大于石油,发展天然气具有足够的资源保障。

增效天然气

是以天然气为基础气源,经过气剂智能混合设备与天然气增效剂混合后形成的一种新型节能环保工业燃气,燃烧温度能提高至3300℃,可用于工业切割、焊接、打破口,可完全取代乙炔气、丙烷气,可广泛应用于钢厂、钢构、造船行业,可在船舱内安全使用,现市面上的产品有锐锋燃气,锐锋天然气增效剂。

人们的环保意识提高,世界需求干净能源的呼声高涨,各国政府也透过立法程序来传达这种趋势,天然气曾被视为最干净的能源之一,再加上1990年中东的波斯湾危机,加深美国及主要石油消耗国家研发替代能源的决心,因此,在还未发现真正的替代能源前,天然气需求量自然会增加。



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