天然氣的主要成分——甲烷_(kāi)你了解多少？

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(guò)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）。 天然氣主要由甲烷(85%)和少量乙烷(9%)、丙烷(3%)、氮(2%)和丁烷(1%)組成。又稱“沼氣”。甲烷到底是什么？甲烷在自然界的分布很廣，甲烷是最簡(jiǎn)單的有機(jī)物，是天然氣，沼氣，坑氣等的主要成分，俗稱瓦斯。也是含碳量最?。ê?..更多

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(guò)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(zhǎng)期以來(lái)通用的“天然氣”的定義，是從能量角度出發(fā)的狹義定義，是指天然蘊(yùn)藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物。在石油地質(zhì)學(xué)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。

天然氣蘊(yùn)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(yōu)質(zhì)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(xué)藥品和液化石油氣，由天然氣生產(chǎn)的丙烷、丁烷是現(xiàn)代工業(yè)的重要原料。天然氣主要由氣態(tài)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。又稱“沼氣”。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(xué)物的原料。天然氣被壓縮成液體進(jìn)行貯存和運(yùn)輸。煤礦工人、硝酸制造者、發(fā)電廠工人、有機(jī)化學(xué)合成工、燃?xì)馐褂谜摺⑹途珶捁さ扔袡C(jī)會(huì)接觸本品。主要經(jīng)呼吸道進(jìn)入人體。屬單純窒息性氣體。濃度高時(shí)因置換空氣而引起缺氧，導(dǎo)致呼吸短促，知覺(jué)喪失;嚴(yán)重者可因血氧過(guò)低窒息死亡。高壓天然氣可致凍傷。不完全燃燒可產(chǎn)生一氧化碳。

天然氣是存在于地下巖石儲(chǔ)集層中以烴為主體的混合氣體的統(tǒng)稱，比重約0.65，比空氣輕，具有無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒之特性。

天然氣主要成分烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，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，為助于泄漏檢測(cè)，還要用硫醇、四氫噻吩等來(lái)給天然氣添加氣味。

天然氣不溶于水，密度為0.7174kg/Nm3，相對(duì)密度（水）為0.45(液化)燃點(diǎn)(℃)為650，爆炸極限(V%)為5-15。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以上為液體。甲烷是最短和最輕的烴分子。

有機(jī)硫化物和硫化氫(H?S)是常見(jiàn)的雜質(zhì)，在大多數(shù)利用天然氣的情況下都必須預(yù)先除去。含硫雜質(zhì)多的天然氣用英文的專業(yè)術(shù)語(yǔ)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(tài)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(jì)燃燒熱值159500大卡，相當(dāng)于20立方天然氣的燃燒熱值。

甲烷在自然界的分布很廣，甲烷是最簡(jiǎn)單的有機(jī)物，是天然氣，沼氣，坑氣等的主要成分，俗稱瓦斯。也是含碳量最?。ê瑲淞孔畲螅┑臒N，也是天然氣、沼氣、油田氣及煤礦坑道氣的主要成分。它可用來(lái)作為燃料及制造氫氣、炭黑、一氧化碳、乙炔、氫氰酸及甲醛等物質(zhì)的原料。

甲烷，化學(xué)式CH4，是最簡(jiǎn)單的烴，由一個(gè)碳和四個(gè)氫原子通過(guò)sp3雜化的方式組成。

甲烷主要是作為燃料，如天然氣和煤氣，廣泛應(yīng)用于民用和工業(yè)中。作為化工原料，可以用來(lái)生產(chǎn)乙炔 、氫氣、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氫氰酸等。

侵入途徑：吸入。

健康危害：甲烷對(duì)人基本無(wú)毒，但濃度過(guò)高時(shí)，使空氣中氧含量明顯降低，使人窒息。當(dāng)空氣中甲烷達(dá)25%-30%時(shí)，可引起頭痛、頭暈、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟(jì)失調(diào)。若不及時(shí)脫離，可致窒息死亡。皮膚接觸液化本品，可致凍傷。

毒性：屬微毒類。允許氣體安全地?cái)U(kuò)散到大氣中或當(dāng)作燃料使用。有單純性窒息作用，在高濃度時(shí)因缺氧窒息而引起中毒?？諝庵羞_(dá)到25～30%出現(xiàn)頭昏、呼吸加速、運(yùn)動(dòng)失調(diào)。

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

危險(xiǎn)特性：易燃，與空氣混合能形成爆炸性混合物，遇熱源和明火有燃燒爆炸的危險(xiǎn)。與五氧化溴、氯氣、次氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其它強(qiáng)氧化劑接觸劇烈反應(yīng)。

工程控制：生產(chǎn)過(guò)程密閉，全面通風(fēng)。

呼吸系統(tǒng)防護(hù)：一般不需要特殊防護(hù)，但建議特殊情況下，佩戴自吸過(guò)濾式防毒面具（半面罩）。

眼睛防護(hù)：一般不需要特殊防護(hù)，高濃度接觸時(shí)可戴安全防護(hù)眼鏡。

身體防護(hù)：穿防靜電工作服。

手防護(hù)：戴一般作業(yè)防護(hù)手套。

其他防護(hù)：工作現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)禁吸煙。避免長(zhǎng)期反復(fù)接觸。進(jìn)入罐、限制性空間或其它高濃度區(qū)作業(yè)，須有人監(jiān)護(hù)。

包裝方法：鋼質(zhì)氣瓶。

天然氣是較為安全的燃?xì)庵?，它不含一氧化碳，也比空氣輕，一旦泄漏，立即會(huì)向上擴(kuò)散，不易積聚形成爆炸性氣體，安全性較其他燃體而言相對(duì)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(huán)境污染問(wèn)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，舒緩地球溫室效應(yīng)，從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。

天然氣作為汽車燃料，具有單位熱值高、排氣污染小、供應(yīng)可靠、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，已成為世界車用清潔燃料的發(fā)展方向，而天然氣汽車則已成為發(fā)展最快、使用量最多的新能源汽車。

但是，對(duì)于溫室效應(yīng)，天然氣跟煤炭、石油一樣會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。因此，不能把天然氣當(dāng)做新能源。

綠色環(huán)保

天然氣是一種潔凈環(huán)保的優(yōu)質(zhì)能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質(zhì)，燃燒時(shí)產(chǎn)生二氧化碳少于其他化石燃料，造成溫室效應(yīng)較低，因而能從根本上改善環(huán)境質(zhì)量。

經(jīng)濟(jì)實(shí)惠

天然氣與人工煤氣相比，同比熱值價(jià)格相當(dāng)，并且天然氣清潔干凈，能延長(zhǎng)灶具的使用壽命，也有利于用戶減少維修費(fèi)用的支出。天然氣是潔凈燃?xì)猓?yīng)穩(wěn)定，能夠改善空氣質(zhì)量，因而能為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供新的動(dòng)力，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)繁榮及改善環(huán)境。

安全可靠

天然氣無(wú)毒、易散發(fā)，比重輕于空氣，不宜積聚成爆炸性氣體，是較為安全的燃?xì)狻?/p>

改善生活

隨著家庭使用安全、可靠的天然氣，將會(huì)極大改善家居環(huán)境，提高生活質(zhì)量。

天然氣耗氧情況計(jì)算：1立方米天然氣（純度按100%計(jì)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。

天然氣在空氣中含量達(dá)到一定程度后會(huì)使人窒息。天然氣不像一氧化碳那樣具有毒性，它本質(zhì)上是對(duì)人體無(wú)害的。不過(guò)如果天然氣處于高濃度的狀態(tài)，并使空氣中的氧氣不足以維持生命的話，還是會(huì)致人死亡的，畢竟天然氣不能用于人類呼吸。作為燃料，天然氣也會(huì)因發(fā)生爆炸而造成傷亡。

雖然天然氣比空氣輕而容易發(fā)散，但是當(dāng)天然氣在房屋或帳篷等封閉環(huán)境里聚集的情況下，達(dá)到一定的比例時(shí)，就會(huì)觸發(fā)威力巨大的爆炸。爆炸可能會(huì)夷平整座房屋，甚至殃及鄰近的建筑。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(fā)動(dòng)機(jī)中要利用的壓縮天然氣的爆炸，由于氣體揮發(fā)的性質(zhì)，在自發(fā)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(fā)爆炸。

天然氣是一種重要的能源，廣泛用作城市煤氣和工業(yè)燃料；但通常所稱的天然氣只指貯存于地層較深部的一種富含碳?xì)浠衔锏目扇細(xì)怏w，而與石油共生的天然氣常稱為油田伴生氣。

天然氣燃料是各種替代燃料中最早廣泛使用的一種，它分為壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣（LNG）兩種。工業(yè)用天燃?xì)饪捎猛饣焓綗爝M(jìn)行燃燒。

天然氣在常壓下，冷卻至約 -162℃時(shí)，則由氣態(tài)變成液態(tài)，稱為液化天然氣（英文LiquefiedNaturalGas，簡(jiǎn)稱LNG）。LNG的主要成分為甲烷，還有少量的乙烷、丙烷以及氮等。天然氣在液化過(guò)程中進(jìn)一步得到凈化，甲烷純度更高，幾乎不含二氧化碳和硫化物，且無(wú)色無(wú)味、無(wú)毒。

液化天然氣（LNG）在中國(guó)已經(jīng)成為一門新興工業(yè)，正在迅猛發(fā)展。液化天然氣（LNG）技術(shù)除了用來(lái)解決運(yùn)輸和儲(chǔ)存問(wèn)題外，還廣泛地用于天然氣使用時(shí)的調(diào)峰裝置上。由于天然氣的產(chǎn)地往往不在工業(yè)或人口集中地區(qū)，因此必須解決運(yùn)輸和儲(chǔ)存問(wèn)題。天然氣的主要成分是甲烷，其臨界溫度為190.58K，在常溫下無(wú)法僅靠加壓將其液化。天然氣的液化、儲(chǔ)存技術(shù)已逐步成為一項(xiàng)重大的先進(jìn)技術(shù)。

液化天然氣與天然氣比較有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.便于貯存和運(yùn)輸

液化天然氣密度是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲烷的625倍。也就是說(shuō)，1m3液化天然氣可氣化成625 m3天然氣，由此可見(jiàn)貯存和運(yùn)輸?shù)姆奖阈浴?/p>

2.安全性好

天然氣的儲(chǔ)藏和運(yùn)輸主要方式是壓縮（CNG）。由于壓縮天然氣的壓力高，帶來(lái)了很多安全隱患。

3.間接投資少

壓縮天然氣（CNG）體積能量密度約為汽油的26%，而液化天然氣（LNG）體積能量密度約為汽油的72%，是壓縮天然氣（CNG）的兩倍還多，因而使用LNG的汽車行程遠(yuǎn)，相對(duì)可大大減少汽車加氣站的建設(shè)數(shù)量。

4.調(diào)峰作用

天然氣作為民用燃?xì)饣虬l(fā)電廠的燃料，不可避免會(huì)有需要量的波動(dòng)，這就要求供應(yīng)上具有調(diào)峰作用。

5.環(huán)保性

天然氣在液化前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的預(yù)凈化，因而LNG中的雜質(zhì)含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CNG，為汽車尾氣或作為燃料使用時(shí)排放滿足更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)（如“歐Ⅱ”甚至“歐Ⅲ”）創(chuàng)造了條件。

液化石油氣是石油產(chǎn)品之一。英文名稱liquefied petroleum gas，簡(jiǎn)稱LPG。是由煉廠氣或天然氣(包括油田伴生氣)加壓、降溫、液化得到的一種無(wú)色、揮發(fā)性氣體。

液化石油氣（簡(jiǎn)稱液化氣）是石油在提煉汽油、煤油、柴油、重油等油品過(guò)程中剩下的一種石油尾氣，通過(guò)一定程序，對(duì)石油尾氣加以回收利用，采取加壓的措施，使其變成液體，裝在受壓容器內(nèi)，液化氣的名稱即由此而來(lái)。它的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等，同時(shí)含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物雜質(zhì)。由天然氣所得的液化氣的成分基本不含烯烴。在氣瓶?jī)?nèi)呈液態(tài)狀，一旦流出會(huì)汽化成比原體積大約二百五十倍的可燃?xì)怏w，并極易擴(kuò)散，遇到明火就會(huì)燃燒或爆炸。因此，使用液化氣也要特別注意。

工業(yè)燃料

以天然氣代替煤，用于工廠采暖，生產(chǎn)用鍋爐以及熱電廠燃?xì)廨啓C(jī)鍋爐。天然氣發(fā)電是緩解能源緊缺、降低燃煤發(fā)電比例，減少環(huán)境污染的有效途徑，且從經(jīng)濟(jì)效益看，天然氣發(fā)電的單位裝機(jī)容量所需投資少，建設(shè)工期短，上網(wǎng)電價(jià)較低，具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

天然氣發(fā)電，通過(guò)處理天然氣以后，然后安裝天然氣發(fā)電機(jī)組來(lái)提供電能，

工藝生產(chǎn)

如烤漆生產(chǎn)線，煙葉烘干、瀝青加熱保溫等

天然氣化工工業(yè)

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(diǎn)。天然氣占氮肥生產(chǎn)原料的比重，世界平均為80%左右。

城市燃?xì)馐聵I(yè)

特別是居民生活用燃料，包括常規(guī)天然氣，以及煤層氣和頁(yè)巖氣這兩種非常規(guī)天然氣。主要是生產(chǎn)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(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，大部分城市對(duì)天然氣的需求明顯增加。天然氣作為民用燃料的經(jīng)濟(jì)效益也大于工業(yè)燃料。

壓縮天然氣汽車

以天然氣代替汽車用油，具有價(jià)格低、污染少、安全等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)際天然氣汽車組織的統(tǒng)計(jì)顯示，天然氣汽車的年均增長(zhǎng)速度為20.8%，全世界共有大約1270萬(wàn)輛使用天然氣的車輛，2020年總量將達(dá)7000萬(wàn)輛，其中大部分是壓縮天然氣汽車。

天然氣是優(yōu)質(zhì)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(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。全球范圍來(lái)看，天然氣資源量要遠(yuǎn)大于石油，發(fā)展天然氣具有足夠的資源保障。

人們的環(huán)保意識(shí)提高，世界需求干凈能源的呼聲高漲，各國(guó)政府也透過(guò)立法程序來(lái)傳達(dá)這種趨勢(shì)，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(jī)，加深美國(guó)及主要石油消耗國(guó)家研發(fā)替代能源的決心，因此，在還未發(fā)現(xiàn)真正的替代能源前，天然氣需求量自然會(huì)增加。