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天然氣天然氣，又稱甲烷氣或天然甲烷氣，是一種無色、極易燃燒的氣態(tài)烴，主要由甲烷和乙烷組成。它是一種通常與原油相伴而生的石油。天然氣是一種化石燃料，可用于發(fā)電、取暖和做飯，也可作為某些車輛的燃料。它是制造塑料的重要化學(xué)原料，也是包括化肥和染料在內(nèi)的許多其他化學(xué)產(chǎn)品的必要原料。
天然氣常被發(fā)現(xiàn)溶解在儲(chǔ)層高壓下的石油中，并以氣頂?shù)男问匠霈F(xiàn)在油的上方。在許多情況下，是天然氣施加在地下油藏上的壓力提供了把石油推上地面的動(dòng)力。這種天然氣被稱為伴生氣;它通常被認(rèn)為是原油的氣相，通常含有一些輕液體，如丙烷和丁烷。因此，伴生氣有時(shí)被稱為“濕氣” 。也有含有天然氣而不含石油的儲(chǔ)層。這種氣體稱為非伴生氣體。非伴生氣是一種“干氣”，它來自與任何已知的液態(tài)石油來源都沒有聯(lián)系的儲(chǔ)層。
天然氣成分

天然氣是一種碳?xì)浠衔锘旌衔铮饕娠柡洼p烷烴組成，如甲烷和乙烷，在大氣條件下均為氣態(tài) 。混合物還可能含有其他碳?xì)浠衔?，如丙烷、丁烷、戊烷和己?。在天然氣儲(chǔ)層中，由于壓力較高，即使是較重的碳?xì)浠衔镆泊蟛糠忠詺鈶B(tài)形式存在。它們通常在地面(常壓下)液化，并在現(xiàn)場(chǎng)分離器或氣體處理廠分別以天然氣液體(ngl)的形式生產(chǎn) 。一旦從氣流中分離出來，天然氣凝析液就可以進(jìn)一步分離成各種餾分，從最重的凝析油(正己烷、戊烷和丁烷)到液化石油氣(LPG;實(shí)質(zhì)上是丁烷和丙烷)生成乙烷。輕烴的這種來源在美國尤其突出，在那里，天然氣加工為烯烴生產(chǎn)提供了乙烷原料的主要部分，并為加熱和商業(yè)用途提供了液化石油氣。
通常與碳?xì)浠衔餁怏w一起出現(xiàn)的其他氣體有氮?dú)?、二氧化碳、氫氣以及諸如氦和氬這樣的惰性氣體。氮和二氧化碳是不可燃的，可以大量發(fā)現(xiàn) 。氮是惰性的，但如果大量存在，它會(huì)降低混合物的熱值;因此，在這種氣體適合商業(yè)市場(chǎng)之前，必須將其移除。除去二氧化碳是為了提高熱值，減少體積，甚至維持燃燒特性。
天然氣通常含有大量的硫化氫或其他有機(jī)硫化合物。在這種情況下，這種氣體被稱為“酸性氣體” 。硫化合物在加工過程中被去除，因?yàn)樗鼈冊(cè)诤粑鼤r(shí)是有毒的，對(duì)工廠和管道設(shè)施具有腐蝕性，如果在由酸性氣體制成的產(chǎn)品中燃燒，就會(huì)成為嚴(yán)重的污染物。然而，在硫磺去除后，商業(yè)天然氣中總會(huì)添加少量的有毒硫醇?xì)馕秳?，以確保快速檢測(cè)到運(yùn)輸或使用過程中可能發(fā)生的任何泄漏。
在井口回收的天然氣主要由甲烷(C1)組成，但也含有其他碳?xì)浠衔?，主要是乙?C2)、丙烷(C3)、丁烷(C4)和戊烷C5，它們構(gòu)成了天然氣液體。未加工的天然氣還含有水蒸氣、硫化氫(H2S)、二氧化碳、氮?dú)?、氦氣和其它雜質(zhì)，如汞。下表給出了三個(gè)不同地點(diǎn)生產(chǎn)的天然氣組成的一些例子，舉例說明天然氣中甲烷含量可以低至65% 。一些天然氣流可能含有高濃度的H2S和N2 。一些天然氣流可能是氦的商業(yè)來源。天然氣加工的一個(gè)重要目標(biāo)是去除腐蝕性和有毒氣體H2S，并將其轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫。
不同地區(qū)的天然氣成分

加拿大
堪薩斯
德克薩斯
C1
77.1
73.0
65.8
C2
6.6
6.3
3.8
C3
3.1
3.7
1.7
C4s
2.0
1.4
0.8
C5s+
3.0
0.6
0.5
H2S
3.3
0.0
0.0
CO2
1.7
0.0
0.0
N2
3.2
14.7
25.6
He
0.0
0.5
1.8
在天然氣中發(fā)現(xiàn)的重要雜質(zhì) 。水:大多數(shù)產(chǎn)生的氣體含有水，必須將水除去。濃度范圍從微量到飽和。
硫種:如果硫化氫(H2S)濃度大于2 - 3%，則可能存在羰基硫化物(COS)、二硫化碳(CS2)、單質(zhì)硫和硫醇類物質(zhì) 。
汞:在某些氣體中可能存在微量的汞;報(bào)告的濃度從0.01到180 μg/Nm3不等。通常，管道氣體中的汞含量應(yīng)降低到0.01 μg/Nm3 。
稀釋劑: 大多數(shù)情況雜質(zhì)氣體是典型的，但有些氣體含有大量的不良成分。例如，科羅拉多州的一些井中二氧化碳含量高達(dá)92% 。還觀察到硫化氫含量高(如加拿大阿爾伯塔省)和氮含量高(如德克薩斯州) 。
氧氣: 由于泄漏的管道，打開的閥門，和其它系統(tǒng)的漏洞，氧氣是一種重要的雜質(zhì)成分。氣體處理中的大量腐蝕與氧氣污染有關(guān) 。
天然氣的熱物理性能剝離天然氣凝析液并用于加熱的商業(yè)天然氣通常含有85%至90%的甲烷，其余主要是氮和乙烷。它通常有一個(gè)發(fā)熱量，或發(fā)熱值，大約為38兆焦耳(MJ;百萬焦耳)每立方米或約1050英制熱量單位(btu)每立方英尺氣體。
甲烷無色、無味，高度易燃。然而，天然氣中的一些伴生氣體，特別是硫化氫，有一種獨(dú)特的滲透性氣味，百萬分之幾就足以向天然氣散發(fā)一種確定的氣味。
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