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            天然气的主要成分

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            天然气的主要成分——甲烷_你了解多少?

              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)。  天然气主要由甲烷(85%)和少量乙烷(9%)、丙烷(3%)、氮(2%)和丁烷(1%)组成。又称“沼气”。甲烷到底是什么?甲烷在自然界的分布很广,甲烷是最简单的有机物,是天然气,沼气,坑气等的主要成分,俗称瓦斯。也是含碳量最小(含...更多>>

              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。


            天然气主要成分.jpg


            天然气主要成分


              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。

              主要由甲烷(85%)和少量乙烷(9%)、丙烷(3%)、氮(2%)和丁烷(1%)组成。又称“沼气”。主要用作燃料,也用于制造乙醛、乙炔、氨、碳黑、乙醇、甲醛、烃类燃料、氢化油、甲醇、硝酸、合成气和氯乙烯?#28982;?#23398;物的原料。天然气被压缩成液体进行贮存和运输。煤矿工人、硝酸制造者、发电厂工人、有机化学合成工、燃气使用者、石油精炼工等有机会接触本品。主要经呼吸道进入人体。属单纯窒息性气体。浓度高时因置换空气而引起缺氧,导致呼吸短促,知觉丧失;严重者可因血氧过低窒息死亡。高压天然气可致?#25104;恕?#19981;完全燃烧可产生一氧化碳。

              

            天然气性质


              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?#24418;?#33394;、无?#19969;?#26080;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?#19969;?/p>

              天然气不溶于水,密度为0.7174kg/Nm3,相对密度(水)为0.45(液化)燃点(℃)为650,爆炸极限(V%)为5-15。在标?#30002;纯?#19979;,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(H?S)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)"。

              天然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0.55。每立方液化气燃烧热值为25200大卡。?#31185;?#28082;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。


            甲烷


              甲烷在自然界的分布很广,甲烷是最简单的有机物,是天然气,沼气,坑气等的主要成分,俗称瓦斯。也是含碳量最小(含氢量最大)的烃,也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。

              甲烷,化学式CH4,是最简单的烃,由一个碳和四个氢原?#27833;?#36807;sp3杂化的方式组成。


            甲烷.jpg


              甲烷主要是作为燃料,如天然气和煤气,广泛应用于民用和工业中。作为化工原料,可以用来生产乙炔 、氢气、合成氨、碳黑、硝?#28982;?#30002;烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四?#28982;?#30899;和氢氰酸等。

              

            影响


              侵入途径:吸入。

              健康危害:甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时,可引起头痛、?#21545;巍?#20047;力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、?#24067;?#22833;调。若不及时脱离,可致窒息死亡。皮肤接触液化本品,可致?#25104;恕?/p>

              毒性:属微毒类。允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。有单纯性窒息作用,在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。空气中达到25~30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。

              急性毒性:小鼠吸入42%浓度×60分钟,麻醉作用;兔吸入42%浓度×60分钟,麻醉作用。

              危险特性:易燃,与空气混合能形成爆炸性混合物,遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。与五氧化溴、氯气、次?#20154;帷?#19977;氟化氮、液氧、二氟化氧及其它强氧化剂接触剧烈?#20174;Α?/p>

              

            监测方法:


              工程控制:生产过程密闭,全面通风。

              呼吸?#20302;?#38450;护:一般不需要特殊防护,但建议特殊情况下,佩戴自吸过滤式防毒面具(半面罩)。

              眼睛防护:一般不需要特殊防护,高浓度接触时可戴安全防护眼镜。

              身体防护:穿防静电工作服。

              手防护:戴一般作业防护手套。

              其他防护:工作现场严禁吸烟。避免长期反复接触。进入罐、限制性空间或其它高浓度区作业,须有人监护。

              包装方法:?#31181;?#27668;瓶。


            天然气成分特点


              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,安全性较其他燃体而言相对较高。

              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?#31561;?#26009;,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?#20204;?#27905;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。


            天然气优点


              绿色环保

              天然气是一种洁?#25442;?#20445;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?#28909;?#20540;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?#27604;?#21450;改善环?#22330;?/p>

              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?#24120;?#25552;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。


            天然气的危害


              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。

              

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            天然气衍生品


              天然气是一种重要的能源,广泛用作城市煤气和工?#31561;?#26009;;但通常所称的天然气只指贮存于地层较深部的一?#25351;?#21547;碳氢化合物的可燃气体,而与石油共生的天然气常称为油田伴生气。

              天然气燃料是各种替代燃料中最早广泛使用的一种,它分为压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)两种。工业用天燃气可用外混式烧嘴进行燃烧。

              

            液化天然气


              天然气在常压下,冷却至约 -162℃时,则由气态变成液态,称为液化天然气(英文LiquefiedNaturalGas,简称LNG)。LNG的主要成分为甲烷,还有少量的乙烷、丙烷以及氮等。天然气在液化过程中进一?#38477;?#21040;净化,甲烷纯度更高,几乎不含二氧化碳和硫化物,且无色无?#19969;?#26080;毒。

              液化天然气(LNG)在中国已经成为一?#21028;灤斯?#19994;,正在?#35813;?#21457;展。液化天然气(LNG)技术除了用来解决运输和储存问题外,还广泛地用于天然气使用时的调峰装置?#31232;?#30001;于天然气的产地往往不在工业或人口集中地区,因此必须解决运输和储存问题。天然气的主要成分是甲烷,其临界温度为190.58K,在常温下无法仅靠加压将其液化。天然气的液化、储存技术已逐步成为一项重大的先进技术。

              液化天然气与天然气比较有以下优点:

              1.便于贮存和运输

              液化天然气密度是标?#30002;?#24577;下甲烷的625?#19969;?#20063;就是说,1m3液化天然气可气化成625 m3天然气,由此可见贮存和运输的方便性。

              2.安全性好

              天然气的储藏和运输主要方式是压缩(CNG)。由于压缩天然气的压力高,带来了很多安全隐患。

              3.间?#27833;?#36164;少

              压缩天然气(CNG)体积能量密度约为汽油的26%,而液化天然气(LNG)体积能量密度约为汽油的72%,是压缩天然气(CNG)的两倍还多,因而使用LNG的汽车行程远,相对可大大减少汽?#23548;?#27668;站的建设数量。

              4.调峰作用

              天然气作为民用燃气或发电厂的燃料,不可避免会有需要量的波动,这就要求供应上具有调峰作用。

              5.环保性

              天然气在液化?#27688;?#39035;经过严格的预净化,因而LNG中的杂质含量?#23545;?#20302;于CNG,为汽车尾气或作为燃料使用时排放满足更加严格的标准(如“?#21457;頡?#29978;至“?#21457;蟆保?#21019;造了条件。

              

            液化石油气


              液化石油气是石油产?#20998;?#19968;。英文名称liquefied petroleum gas,简称LPG。是由炼厂气或天然气(包括油田伴生气)加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。

              液化石油气(简称液化气)是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气,通过一定程序,对石油尾气加以回收利用,采取加压的措施,使其变成液体,装在受压容器内,液化气的名称?#20174;?#27492;而来。它的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等,同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。由天然气所得的液化气的成分基本不含烯烃。在气瓶内?#23460;?#24577;状,一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体,并极易扩散,遇到明火就会燃烧或爆炸。因此,使用液化气也要特别注意。

              

            天然气主要成分.jpg


            天然气具体用途


              工?#31561;?#26009;

              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?#29992;?#29983;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?#31561;?#26009;。

              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?#35797;?#37327;要远大于石油,发展天然气具有足够的?#35797;?#20445;?#31232;?/p>


              人们的环保意?#30701;?#39640;,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?#30001;?990年中东的波斯湾危机,?#30001;?#32654;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。


            天然气

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