《天然气的化学组成》课件.pptVIP

天然气的化学组成天然气作为重要能源资源主要由甲烷和其他烃类气体组成

目录1基本概念天然气定义及特性2化学成分分析主要成分及分子结构3开采与处理资源分布及应用技术4应用与发展

什么是天然气？定义地下埋藏的可燃性气体混合物形成过程有机物在地下高温高压下长期演化存在形式

天然气的主要特征无色纯净天然气呈透明状态无味原始状态无明显气味易燃与空气混合后极易燃烧密度小

天然气的主要成分70-90%甲烷（CH?）天然气的主要组成部分0-20%其他烃类乙烷、丙烷、丁烷等0-8%非烃气体二氧化碳、氮气、硫化氢等

甲烷的分子结构1234四面体结构中心碳原子与四个氢原子成键键角H-C-H键角为109.5°sp3杂化碳原子呈sp3杂化状态键长C-H键长为1.09埃

甲烷的化学性质燃烧与氧气反应释放大量热能氧化可被氧化形成甲醇等衍生物卤化与卤素发生取代反应裂解高温下可裂解为氢气和碳

天然气中的其他烃类乙烷（C?H?）含量：1-10%用途：制备乙烯丙烷（C?H?）含量：0.1-3%用途：液化石油气丁烷（C?H??）含量：微量用途：打火机燃料

天然气中的非烃成分二氧化碳（CO?）含量：0-8%特点：降低热值氮气（N?）含量：0-5%特点：惰性气体硫化氢（H?S）含量：0-5%特点：有毒、腐蚀性

天然气的分类分类标准主要类型特点烃含量干气、湿气重烃含量多少来源常规气、非常规气储藏方式不同伴生情况非伴生气、伴生气是否与石油共存

干气vs湿气干气甲烷含量超过95%重烃含量极少直接用作燃料湿气含有较多重烃成分需要进行分馏处理可提取液化石油气

天然气的化学组成变化因素温度和压力影响气态平衡埋藏深度影响成熟度地质条件决定基础组成

天然气的地理分布中东俄罗斯伊朗卡塔尔美国其他

中国天然气资源分布

天然气的开采方法常规天然气开采传统钻井技术气藏压力自流生产开采难度相对较低非常规天然气开采水平钻井水力压裂技术需要特殊工艺处理

页岩气开采水平钻井延页岩层方向钻进水力压裂高压注入压裂液支撑剂注入保持裂缝开放状态气体采集天然气通过裂缝流出

煤层气开采1排水降压排出煤层中的水分2解吸游离甲烷从煤基质中解吸出来3定向钻井提高单井产气量4地面集气收集并处理煤层气

天然气的处理过程脱水去除水分，防止管道结冰腐蚀脱硫去除硫化氢等有害成分分馏分离提取重烃组分气质调整使其符合商品气标准

天然气的储存方式压缩天然气（CNG）常温高压下压缩压力约为20-25MPa液化天然气（LNG）低温液态形式储存温度约为-162°C地下储气库利用地下构造储存用于调峰和应急

压缩天然气（CNG）的特性高压压缩体积减小约200倍常温储存无需制冷设备应用范围主要用于车辆燃料经济性设备投资较小

液化天然气（LNG）的特性低温液态-162°C下液化体积减小体积减小约600倍便于运输适合远距离海运存储效率单位体积能量密度高

天然气的运输方式管道运输适合陆地区域固定路线连接连续供应特点船舶运输跨洋远距离LNG专用船灵活性较高车辆运输末端配送CNG/LNG槽车适合小规模供应

天然气管道网络

LNG运输船266,000m3最大载容量超大型LNG船-163°C储存温度低温保持液态500+全球船队不断扩大中19节平均航速约35公里/小时

天然气的主要用途工业燃料发电民用燃气化工原料交通燃料

天然气作为燃料的优势清洁燃烧产物污染物少高效热值高，燃烧充分便捷管网输送，使用方便经济相对其他燃料价格合理

天然气发电燃气轮机天然气燃烧驱动燃气轮机余热锅炉利用高温烟气产生蒸汽蒸汽轮机蒸汽推动二次发电电能输出综合发电效率可达60%以上

天然气汽车公共交通城市公交车大量使用CNG燃料出租车清洁环保，运营成本低改装系统传统汽车可改装为双燃料系统

天然气在化工行业的应用甲醇生产合成氨、氢氰酸、乙醇等重要原料合成氨化肥生产的关键原料制氢重要的工业气体碳黑生产用于橡胶、塑料工业

甲醇生产天然气制合成气CH?+H?O→CO+3H?合成气转化CO+2H?→CH?OH精馏提纯分离得到纯甲醇

合成氨生产制合成气天然气重整变换反应CO与水反应生成H?氮氢合成N?+3H?→2NH?

天然气制氢蒸汽重整法CH?+H?O→CO+3H?主流工艺能耗较低部分氧化法CH?+?O?→CO+2H?无需催化剂操作简单自热重整法结合两种方法能量自给工艺复杂

天然气与可持续发展环境影响比煤炭和石油排放少但仍产生温室气体碳排放每千瓦时约0.2千克CO?是煤电的40%左右过渡角色向清洁能源转型的桥梁与可再生能源互补

天然气与温室效应

甲烷泄漏问题温室效应甲烷是强效温室气体比CO?强25倍泄漏源开采、处理和运输过程设备老化和管理不善检测方法红外热像仪激光探测器

天然气安全使用泄漏检测安装气体探测器防爆措施通风良好，远离火源设备检查定期维护燃气设备应急处理发现泄漏立即关阀并通风

天然气添加剂四氢