天燃氣
| 天燃氣 |
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中文名： 天然氣 外文名： natural gas 類型： 多組分的混合氣態化石燃料 主要成分： 烷烴、甲烷、乙烷等 |
天然氣是指自然界中存在的一類可燃性氣體，是一種化石燃料，包括大氣圈、水圈和岩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，是指天然蘊藏於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，並含有非烴氣體，因而燃燒產生黃色或藍色火焰。
天然氣蘊藏在地下多孔隙岩層中，包括油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣等，也有少量出於煤層。它是優質燃料和化工原料。
天然氣主要用途是作燃料，可製造炭黑、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。[1]
目錄
理化性質
天然氣是存在於地下岩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、氮和水氣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，為助於泄漏檢測，還要用硫醇、四氫噻吩等來給天然氣添加氣味。
天然氣不溶於水，密度為0.7174kg/Nm3，相對密度（水）為約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(H₂S)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2.5公斤/立方米。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，相當於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+水蒸氣
不完全燃燒：2CH4+3O2=2CO+4H2O
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，以氣的形式存在於含油層之上，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於相同的岩石儲集層中。
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後，隨着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，可能產生於植物物質。世界天然氣產量中，主要是氣田氣和油田氣。對煤層氣的開採，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、不含液體成份的乾性天然氣。
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。
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，安全性較高。
採用天然氣作為能源，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%，並有助於減少酸雨形成，舒緩地球溫室效應，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，對於溫室效應，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淨環保的優質能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質，燃燒時產生二氧化碳少於其他化石燃料，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，並且天然氣清潔乾淨，能延長灶具的使用壽命，也有利於用戶減少維修費用的支出。天然氣是潔淨燃氣，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，比重輕於空氣，不宜積聚成爆炸性氣體，是較為安全的燃氣。
改善生活隨着家庭使用安全、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。
毒性危害
天然氣在空氣中含量達到一定程度後會使人窒息。天然氣不像一氧化碳那樣具有毒性，它本質上是對人體無害的。不過如果天然氣處於高濃度的狀態，並使空氣中的氧氣不足以維持生命的話，還是會致人死亡的，畢竟天然氣不能用於人類呼吸。作為燃料，天然氣也會因發生爆炸而造成傷亡。
雖然天然氣比空氣輕而容易發散，但是當天然氣在房屋或帳篷等封閉環境裡聚集的情況下，達到一定的比例時，就會觸發威力巨大的爆炸。爆炸可能會夷平整座房屋，甚至殃及鄰近的建築。甲烷在空氣中的爆炸極限下限為5%，上限為15%。
天然氣車輛發動機中要利用的壓縮天然氣的爆炸，由於氣體揮發的性質，在自發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%之間以觸發爆炸。