天然气

自然气是一种可燃的、天然存在的气体混合物，存在于地下沉积物中。 它通常与石油有关，因为它的形成方式相似。 自然气主要由高能甲烷组成，但具体成分取决于沉积物。

有时有必要对原始气体进行处理，以分离有毒、腐蚀性、化学惰性或不易燃的成分，或浓缩甲烷。 当“自然气”一词在一般情况下或在技术上下文中使用时，它通常表示消费者质量中富含甲烷的自然气。

自然气是一种化石燃料。 它主要用于为建筑物供热，作为贸易和工业热过程的热源（例如在大型面包店、玻璃厂、砖厂、水泥厂以及采矿和重工业），用于发电以及作为船舶和汽车的燃料汽车。 此外，作为化学过程中的反应物，在数量上也有重要的应用，其中也使用其能量含量。

天然（原油）自然气是一种烃类气体混合物，其化学成分在不同地点之间差异很大，这是由于在矿床中形成、迁移和停留期间的普遍条件。

主要成分通常是甲烷。 在许多自然气矿床中其比例在75-99 mol%之间。 乙烷（1% 至 15%）、丙烷（1% 至 10%）、丁烷、乙烯和戊烷含量增加的原气称为湿自然气，指这些气态碳氢化合物，在压力下很容易液化，也称为天然气液体 (NGL) 被称为。 术语湿自然气也用于水蒸气含量相对较高的原料气（干自然气通常含有较低含量的易凝气体，无论是液化天然气还是水蒸气）。 甲烷含量极低（例如 30%）的原料气称为贫气。

原始气体的其他次要成分可以是：硫化氢（通常在 0% 和 35% 之间）、氮气（通常在 0% 和 15% 之间，在极端情况下高达 70%）和二氧化碳（通常在 0% 和 10% 之间） ). 含有大量硫化氢的原料气称为酸气。 此外，它可能含有大量有强烈气味的有机硫化合物（烷硫醇、硫化羰）。 此外，原始的自然气含有惰性气体。 含有高达 7% 氦气的原料气具有巨大价值，是氦气生产的主要来源。

必须首先使用气体洗涤（尤其是脱硫）等工艺分离硫化氢、二氧化碳和水，因为其中一些有毒、燃烧形成环境污染物（例如二氧化硫）、具有腐蚀作用或倾向于形成水合物更多比甲烷。

除了上述气体外，原料气还可能含有固体成分，例如来自储层岩石的沙粒或粘土颗粒，以及一些元素硫（每立方米几克）和汞（每立方米几毫克）。 这些物质也必须事先分离，因为它们有毒和/或对输送机和运输系统造成损坏。

自然气是一种易燃、无色且通常无味的气体，着火温度约为 600 °C。 它的密度低于空气。 1立方米的自然气完全燃烧大约需要10立方米的空气。 燃烧过程中，主要反应产物是水和二氧化碳。 还会产生少量的氮氧化物、二氧化硫、一氧化碳和粉尘。 为了能够闻到可能的线路泄漏，经过处理的自然气在被送入网络之前会散发香味。 在这种加臭中，硫醚（例如四氢噻吩）或链烷硫醇（例如乙硫醇和叔丁硫醇）以最小量加入。 这些香味，而不是自然气的主要成分，是产生经典气体气味的原因。

从技术上讲，自然气是一种燃气。 在可燃气体中，根据 DVGW 工作表 G260 对气体族 2（富含甲烷的气体）进行计算。 它们根据沃泊指数分为两种类型，沃泊指数是能量含量（能量密度）的量度，取决于气体的确切成分： H 气体（来自英文高气体，高能量含量，也称为自然气重) 含有较高比例的碳氢化合物和鸡蛋NEN对应的惰性气体（在自然气中尤其是氮气和二氧化碳）的比例较低，而L-gas的惰性气体比例较高。

原油自然气通常是通过导致石油形成的相同地质过程形成的。 原油和自然气因此经常一起出现在一个矿床中。 这种自然气是在地质时期由大量死亡和沉没的海洋微生物（主要是单细胞藻类）形成的，这些微生物首先在海底无氧条件下转化为腐烂的污泥（腐泥）。 在数百万年的过程中，这种沉降可以沉入上地壳的更深区域并暴露于高压，最重要的是高温，这确保了有机物质转化为自然气（另见石油的形成). 煤层也含有自然气。 这种气体在煤矿开采中代表着恶劣天气的巨大危险。作为煤层气，它是通过钻探深层硬煤层（另见矿床类型）获得的。

然而，由于现场有机沉积物的微生物分解，即没有显着的热过程和没有显着的迁移，也可能产生具有经济价值的自然气量。

自然气中所含的氦来自沉积盆地基底火成岩中作为矿物成分所含元素的放射性α衰变。 流动性很强的氦气，就像气态碳氢化合物一样，在岩石的孔隙和裂隙中向地球表面方向迁移，并在常规的自然气沉积物中积累。