天然气知识
我国天然气资源十分丰富，为加快天然气工业的发展，把天然气工业列为鼓励发展行业，已建成“两纵、两横、四枢纽、五气库”贯穿中国大江南北的输气格局，并确定天然气利用的主要方向是天然气发电、城市燃气、天然气化工、天然气汽车。
21世纪前20年将是我国天然气生产和利用的高速发展的时期，在这一时期内，有关部门将加大对天然气工业人力和物力投入，有计划、有组织地大规模勘探、开发天然气资源，保护环境，提高人民生活水平。
天然气的使用主要分以下五方面：
一、民用燃料：天然气价格低廉、热值高、安全性能、环境性能好，是民用燃气的首选燃料。
二、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。
三、工艺生产：如烤漆生产线，烟叶烘干、沥青加热保温等。
四、化工原料：如以天然气中甲烷为原料生产氰化钠，黄血盐钾，赤血盐钾等。
五、压缩天然气汽车：用以解决汽车尾气污染问题。
输送到工业及居民用户的天然气中的臭味，是为了便于察觉而添加的嗅剂。
天然气比空气轻，易挥发，不易聚积，安全性能好。天然气中各组分均可彻底燃烧，燃烧后不产生灰粉等固体杂质，是完全清洁的燃料。天然气热效率高、无污染、安全性能好，是21世纪的最佳能源。
天然气的主要成份是甲烷，可用作燃料或用作制造炭黑，合成氨、甲醇、乙炔、氯甲烷、氢氰酸、二硫化碳等原料以及甲醛、氯乙烯、聚氯乙烯、醋酸乙烯、聚乙烯醇等下游产品；其次是以天然气为原料生产合成纤维、氯化物、硝化物和氰化物等。
化工领域是天然气的第二用户，近四分之一的天然气被用作化工原料，其中90%以上用于生产化肥。以天然气为原料经合成甲醇进一步生产烯烃（乙烯、丙烯及丁烯）的MTO工艺已成为国际各大石油公司技术投入的热点，它在21世纪可与传统的石油路线竞争。
以天然气作为燃料的汽车叫做天然气汽车。天然气汽车在国内外都有迅猛发展之势。据测算汽车尾气污染占城市大气污染的50%，天然气汽车尾气对环境的污染大大低于燃油汽车。
天然气作为燃料燃烧完全、结炭少、减少气阻和爆震。会使发动机使用寿命延长2－3倍，大修理间隔里程延长2－2.5万公里，降低维修费用50%，1立方米天然气热值相当于1.1升汽油，而其价格明显低于汽油，天然气价格比汽油价格低20－40%，我国天然气汽车以每年百万辆速度递增，预计2020年全国汽车拥有量将达到3000万辆，石油每年耗6亿吨，所以开发以气代油具有战略意义。
国内天然气的用途按功能可分为燃料和工业原料两大类，按行业可分为化工、发电、工业燃料及民用燃料等四大行业。
我国工业燃料占天然气总消费量的35%，天然气主要用于锅炉燃料、金属、冶炼、瓷砖类建材烧制等。
21世纪天然气将在工业与民用方面得到更广泛的应用。
一、天然气
天然气是指动、植物遗体通过生物、化学及地质变化作用，在不同条件下生成、转移，并在一定压力下储集，埋藏在深度不同的地层中的优质可燃气体。其主要成分是饱和烃，以甲烷为主，乙烷、丙烷、丁烷、戊烷含量不多，也含有少量非烃类气体，如一氧化碳、二氧化碳、氮气、氢气、硫化氢、水蒸气及微量的惰性气体氦、氩等。
1.   密度和相对密度
常温、常压下甲烷的密度为0.7174kg/m3，相对密度为0.5548。
天然气的密度一般为0.75 kg/m³～0.8kg/m³，相对密度一般为0.58～0.62。
2.   着火温度
甲烷的着火温度为540℃。
3.   燃烧温度
甲烷的理论燃烧温度为1970℃。
天然气的理论燃烧温度可达到2030℃。
4.   热值
热值是指1标准立方米某种气体完全燃烧放出的热量，属于物质的特性，符号是q，单位是焦耳每立方米，符号是J/m³。热值有高位热值和低位热值两种。
高位热值是指一标准立方米气体完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。
低位热值是指一标准立方米气体完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。燃气的高位热值在数值上大于其低位热值，差值为水蒸气的气化潜热。由于天然气是混合气体，不同的组分以及组分的不同比例，都会有不同的热值，表1为几个不同产地的天然气热值。
表1 不同种类的天然气热值
 
天然气种类
热值  （MJ/Nm³）
高热值
低热值
四川干气
40.403
36.442
大庆石油伴生气
52.833
48.383
大港石油伴生气
48.077
43.643
5.   爆炸极限
可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围称为爆炸极限。在这种混合物中，当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的含量，称为可燃气体的爆炸下限，而当可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称为爆炸上限。
表2为常见几种气体的热值表和爆炸极限。其中热值是在273.15K、101325Pa条件下测定，其爆炸极限是在293.15K、101325Pa条件下测定。
表2  常见可燃气体的热值和爆炸极限
气  体
分子式
高发热值
（MJ/Nm3）
低发热值
（MJ/Nm3）
爆炸下限
（%）
爆炸上限
（%）
甲  烷
CH4
39.842
35.902
5.0
15.0
乙  烷
C2H6
70.351
64.397
2.9
13.0
乙  烯
C2H4
63.438
59.477
2.7
34.0
丙  烷
C3H8
101.266
93.240
2.1
9.5
丙  烯
C3H6
93.667
87.667
2.0
11.7
正丁烯
C4H10
133.886
123.649
1.5
8.5
异丁烷
C4H8
133.048
122.853
1.8
8.5
正戊烷
C5H12
169.377
156.733
1.4
8.3
一氧化碳
CO
12.636
12.636
12.5
74.2
氢
H2
12.745
10.786
4.0
75.9
硫化氢
H2S
25.348
23.368
4.3
45.5
由于天然气的组分不同，爆炸极限存在差异。大庆石油伴生气是4.2%～14.2%、大港石油伴生气是4.4%～14.2%。通常将甲烷的爆炸极限视为天然气爆炸极限，因此天然气的爆炸极限约为5%～15%。
二、压缩天然气
压缩天然气（Compressed Natural Gas 简称CNG）通常是指经净化后压缩到20MPa～25MPa的天然气。

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