天然气

天然气，又称甲烷气或天然甲烷气，是一种无色、极易燃烧的气态烃，主要由甲烷和乙烷组成。它是一种通常与原油相伴而生的石油。天然气是一种化石燃料，可用于发电、取暖和做饭，也可作为某些车辆的燃料。它是制造塑料的重要化学原料，也是包括化肥和染料在内的许多其他化学产品的必要原料。

天然气常被发现溶解在储层高压下的石油中，并以气顶的形式出现在油的上方。在许多情况下，是天然气施加在地下油藏上的压力提供了把石油推上地面的动力。这种天然气被称为伴生气;它通常被认为是原油的气相，通常含有一些轻液体，如丙烷和丁烷。因此，伴生气有时被称为“湿气”。也有含有天然气而不含石油的储层。这种气体称为非伴生气体。非伴生气是一种“干气”，它来自与任何已知的液态石油来源都没有联系的储层。

天然气成分

天然气是一种碳氢化合物混合物，主要由饱和轻烷烃组成，如甲烷和乙烷，在大气条件下均为气态。混合物还可能含有其他碳氢化合物，如丙烷、丁烷、戊烷和己烷。在天然气储层中，由于压力较高，即使是较重的碳氢化合物也大部分以气态形式存在。它们通常在地面(常压下)液化，并在现场分离器或气体处理厂分别以天然气液体(ngl)的形式生产。一旦从气流中分离出来，天然气凝析液就可以进一步分离成各种馏分，从最重的凝析油(正己烷、戊烷和丁烷)到液化石油气(LPG;实质上是丁烷和丙烷)生成乙烷。轻烃的这种来源在美国尤其突出，在那里，天然气加工为烯烃生产提供了乙烷原料的主要部分，并为加热和商业用途提供了液化石油气。

通常与碳氢化合物气体一起出现的其他气体有氮气、二氧化碳、氢气以及诸如氦和氩这样的惰性气体。氮和二氧化碳是不可燃的，可以大量发现。氮是惰性的，但如果大量存在，它会降低混合物的热值;因此，在这种气体适合商业市场之前，必须将其移除。除去二氧化碳是为了提高热值，减少体积，甚至维持燃烧特性。

天然气通常含有大量的硫化氢或其他有机硫化合物。在这种情况下，这种气体被称为“酸性气体”。硫化合物在加工过程中被去除，因为它们在呼吸时是有毒的，对工厂和管道设施具有腐蚀性，如果在由酸性气体制成的产品中燃烧，就会成为严重的污染物。然而，在硫磺去除后，商业天然气中总会添加少量的有毒硫醇气味剂，以确保快速检测到运输或使用过程中可能发生的任何泄漏。

在井口回收的天然气主要由甲烷(C1)组成，但也含有其他碳氢化合物，主要是乙烷(C2)、丙烷(C3)、丁烷(C4)和戊烷C5，它们构成了天然气液体。未加工的天然气还含有水蒸气、硫化氢(H2S)、二氧化碳、氮气、氦气和其它杂质，如汞。下表给出了三个不同地点生产的天然气组成的一些例子，举例说明天然气中甲烷含量可以低至65%。一些天然气流可能含有高浓度的H2S和N2。一些天然气流可能是氦的商业来源。天然气加工的一个重要目标是去除腐蚀性和有毒气体H2S，并将其转化为单质硫。

不同地区的天然气成分

在天然气中发现的重要杂质。

水:大多数产生的气体含有水，必须将水除去。浓度范围从微量到饱和。

硫种:如果硫化氢(H2S)浓度大于2 – 3%，则可能存在羰基硫化物(COS)、二硫化碳(CS2)、单质硫和硫醇类物质。

汞:在某些气体中可能存在微量的汞;报告的浓度从0.01到180 μg/Nm3不等。通常，管道气体中的汞含量应降低到0.01 μg/Nm3。

稀释剂: 大多数情况杂质气体是典型的，但有些气体含有大量的不良成分。例如，科罗拉多州的一些井中二氧化碳含量高达92%。还观察到硫化氢含量高(如加拿大阿尔伯塔省)和氮含量高(如德克萨斯州)。

氧气: 由于泄漏的管道，打开的阀门，和其它系统的漏洞，氧气是一种重要的杂质成分。气体处理中的大量腐蚀与氧气污染有关。

天然气的热物理性能

剥离天然气凝析液并用于加热的商业天然气通常含有85%至90%的甲烷，其余主要是氮和乙烷。它通常有一个发热量，或发热值，大约为38兆焦耳(MJ;百万焦耳)每立方米或约1050英制热量单位(btu)每立方英尺气体。

甲烷无色、无味，高度易燃。然而，天然气中的一些伴生气体，特别是硫化氢，有一种独特的渗透性气味，百万分之几就足以向天然气散发一种确定的气味。