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天然氣行業


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、和巖石圈中各種自然過程形成的氣體(包括油田氣、氣田氣、泥火山氣、煤層氣和生物生成氣等)。
而人們長期以來通用的“天然氣”的定義,是從能量角度出發的狹義定義,是指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。在石油地質學中,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。
 
來源 
天然氣蘊藏在地下多孔隙巖層中,包括油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣等,也有少量出于煤層。它是優質燃料和化工原料。
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,由天然氣生產的丙烷、丁烷是現代工業的重要原料。天然氣主要由氣態低分子烴和非烴氣體混合組成。
主要由甲烷(85%)和少量乙烷(9%)、丙烷(3%)、氮(2%)和丁烷(1%)組成。主要用作燃料,也用于制造乙醛、乙炔、氨、碳黑、乙醇、甲醛、烴類燃料、氫化油、甲醇、硝酸、合成氣和氯乙烯等化學物的原料。天然氣被壓縮成液體進行貯存和運輸。煤礦工人、硝酸制造者、發電廠工人、有機化學合成工、燃氣使用者、石油精煉工等有機會接觸本品。主要經呼吸道進入人體。屬單純窒息性氣體。濃度高時因置換空氣而引起缺氧,導致呼吸短促,知覺喪失;嚴重者可因血氧過低窒息死亡。高壓天然氣可致凍傷。不完全燃燒可產生一氧化碳。
 
理化性質 
天然氣是存在于地下巖石儲集層中以烴為主體的混合氣體的統稱,比重約0.65,比空氣輕,具有無色、無味、無毒之特性。
天然氣主要成分烷烴,其中甲烷占絕大多數,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水汽和少量一氧化碳及微量的稀有氣體,如氦和氬等。天然氣在送到最終用戶之前,為助于泄漏檢測,還要用硫醇、四氫噻吩等來給天然氣添加氣味。
天然氣不溶于水,密度為0.7174kg/Nm3,相對密度(水)為0.45(液化)燃點(℃)為650,爆炸極限(V%)為5-15。在標準狀況下,甲烷至丁烷以氣體狀態存在,戊烷以上為液體。甲烷是最短和最輕的烴分子。
有機硫化物和硫化氫(H?S)是常見的雜質,在大多數利用天然氣的情況下都必須預先除去。含硫雜質多的天然氣用英文的專業術語形容為"sour(酸的)"。
天然氣每立方燃燒熱值為8000大卡至8500大卡。每公斤液化氣燃燒熱值為11000大卡。氣態液化氣的比重為0.55。每立方液化氣燃燒熱值為25200大卡。每瓶液化氣重14.5公斤,總計燃燒熱值159500大卡,相當于20立方天然氣的燃燒熱值。
甲烷燃燒方程式
完全燃燒:CH4+2O2===CO2+2H2O(反應條件為點燃)
甲烷+氧氣→二氧化碳+水蒸汽
不完全燃燒:2CH4+3O2=2CO+4H2O
甲烷+氧氣→一 氧化碳+水蒸汽
計量單位
千瓦時(kw·h)或焦耳(J)
加氣站銷售單位:CNG 元/立方米(元/m3)、LNG **元/公斤
 
組成分類 
1、天然氣按在地下存在的相態可分為游離態、溶解態、吸附態和固態水合物。只有游離態的天然氣經聚集形成天然氣藏,才可開發利用。
2、天然氣按照存生成形式又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。
伴生氣:伴隨原油共生,與原油同時被采出的油田氣。其中伴生氣通常是原油的揮發性部分,以氣的形式存在于含油層之上,凡有原油的地層中都有,只是油、氣量比例不同。即使在同一油田中的石油和天然氣來源也不一定相同。他們由不同的途徑和經不同的過程匯集于相同的巖石儲集層中。
非伴生氣:包括純氣田天然氣和凝析氣田天然氣兩種,在地層中都以氣態存在。凝析氣田天然氣從地層流出井口后,隨著壓力的下降和溫度的升高,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。若為非伴生氣,則與液態集聚無關,可能產生于植物物質。世界天然氣產量中,主要是氣田氣和油田氣。對煤層氣的開采,現已日益受到重視。
3、依天然氣蘊藏狀態,又分為構造性天然氣、水溶性天然氣、煤礦天然氣等三種。而構造性天然氣又可分為伴隨原油出產的濕性天然氣、不含液體成分的干性天然氣。
4、天然氣按成因可分為生物成因氣、油型氣和煤型氣。無機成因氣尤其是非烴氣受到高度重視。
5、按天然氣在地下的產狀又可以分為油田氣、氣田氣、凝析氣、水溶氣、煤層氣、及固態氣體水合物等。 [2] 
 
基本特點 
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,安全性較其他燃體而言相對較高。
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,減緩地球溫室效應,從根本上改善環境質量。
天然氣作為汽車燃料,具有單位熱值高、排氣污染小、供應可靠、價格低等優點,已成為世界車用清潔燃料的發展方向,而天然氣汽車則已成為發展最快、使用量最多的新能源汽車。
但是,對于溫室效應,天然氣跟煤炭、石油一樣會產生二氧化碳。因此,不能把天然氣當做新能源。其優點有:
綠色環保
天然氣是一種潔凈環保的優質能源,幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質,燃燒時產生二氧化碳少于其他化石燃料,造成溫室效應較低,因而能從根本上改善環境質量。
經濟實惠
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,供應穩定,能夠改善空氣質量,因而能為該地區經濟發展提供新的動力,帶動經濟繁榮及改善環境。
安全可靠
天然氣無毒、易散發,比重輕于空氣,不易積聚成爆炸性氣體,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境,提高生活質量。
天然氣耗氧情況計算:1立方米天然氣(純度按100%計算)完全燃燒約需2.0立方米氧氣,大約需要10立方米的空氣。
 
具體用途
工業燃料
以天然氣代替煤,用于工廠采暖,生產用鍋爐以及熱電廠燃氣輪機鍋爐。天然氣發電是緩解能源緊缺、降低燃煤發電比例,減少環境污染的有效途徑,且從經濟效益看,天然氣發電的單位裝機容量所需投資少,建設工期短,上網電價較低,具有較強的競爭力。
天然氣發電,通過處理天然氣以后,然后安裝天然氣發電機組來提供電能,
工藝生產
如烤漆生產線,煙葉烘干、瀝青加熱保溫等
天然氣化工工業
天然氣是制造氮肥的最佳原料,具有投資少、成本低、污染少等特點。天然氣占氮肥生產原料的比重,世界平均為80%左右。
城市燃氣事業
特別是居民生活用燃料,包括常規天然氣,以及煤層氣和頁巖氣這兩種非常規天然氣。主要是生產以后并入管道,日常使用天然氣。隨著人民生活水平的提高及環保意識的增強,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濟效益也大于工業燃料。
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、安全等優點。國際天然氣汽車組織的統計顯示,天然氣汽車的年均增長速度為20.8%,全世界共有大約1270萬輛使用天然氣的車輛,2020年總量將達7000萬輛,其中大部分是壓縮天然氣汽車。
天然氣是優質高效的清潔能源,二氧化碳和氮氧化物的排放僅為煤炭的一半和五分之一左右,二氧化硫的排放幾乎為零。天然氣作為一種清潔、高效的化石能源,其開發利用越來越受到世界各國的重視。全球范圍來看,天然氣資源量要遠大于石油,發展天然氣具有足夠的資源保障。
增效天然氣
是以天然氣為基礎氣源,經過氣劑智能混合設備與天然氣增效劑混合后形成的一種新型節能環保工業燃氣,燃燒溫度能提高至3300℃,可用于工業切割、焊接、打破口,可完全取代乙炔氣、丙烷氣,可廣泛應用于鋼廠、鋼構、造船行業,可在船艙內安全使用,現市面上的產品有銳鋒燃氣,銳鋒天然氣增效劑。
人們的環保意識提高,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,天然氣曾被視為最干凈的能源之一,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替代能源的決心,因此,在還未發現真正的替代能源前,天然氣需求量自然會增加。


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