天然气

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May 28, 2022

天然气是化石能源的一种来源,与煤或石油一样,它由碳氢化合物的混合物组成,分子由碳和氢原子组成。其热值因成分而异,但最高的为每立方米天然气 8,500 至 10,200 大卡。天然气是一种一次能源,或者说是不经转化就可以直接获得的能源。其他主要能源是太阳能、煤炭和石油。就废物和大气排放而言,它是最清洁的化石能源,也是火力发电厂获得电力最有效的燃料,总效率为 50.7%,而燃料为 25.7%,铀(核电厂)为 26.1%和 26.8% 的煤炭。其直接使用,无需事先转化为电能,效率高达91.2%。它也比煤和石油产品更便宜和更容易储存。尽管如此,它从 60 年代开始被用作首选燃料,除了石油继续占主导地位的运输之外。此外,它还用作许多化学品的原料。 20 世纪和 21 世纪,管道的建设和天然气贸易导致了世界各国之间的重大武装冲突。尽管如此,它从 60 年代开始被用作首选燃料,除了石油继续占主导地位的运输之外。此外,它还用作许多化学品的原料。 20 世纪和 21 世纪,管道的建设和天然气贸易导致了世界各国之间的重大武装冲突。尽管如此,它从 60 年代开始被用作首选燃料,除了石油继续占主导地位的运输之外。此外,它还用作许多化学品的原料。 20 世纪和 21 世纪,管道的建设和天然气贸易导致了世界各国之间的重大武装冲突。

特性

它是一种比水轻、无毒、无色且原则上无味的气体混合物(闻起来是一种安全措施,用于检测泄漏),其主要成分是甲烷 (CH4),一种由以下物质组成的简单分子一个碳原子和四个氢原子,虽然它还含有其他轻烃,如乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8,古代城市煤气的主要成分)、丁烷C4H10,厨房气瓶的主要成分)或戊烷( C5H12) 的比例要小得多。其化学成分因地理和地质来源而异,通常与其他分子或元素有关,如二氧化碳 (CO2)、氮 (N2) 或很少有氦气(He,例如 h'在德克萨斯地区的天然气中)将在天然气用于工业和家庭用途时提取。在一些矿床中,例如在 Lacq(法国),可能存在痕量的硫化氢 (H2S) 有机化合物和硫化有机化合物(所谓的苦味气体)。为了提取 CH 化学键中包含的能量,必须进行燃烧过程。燃烧是可燃体(在这种情况下为天然气)与另一种作为氧化剂的氧化体(在这种情况下为空气)的放热氧化反应。这种化学反应产生热量和能量的释放,这种现象通常通过也构成光源的火焰的存在而引起注意。在一些矿床中,例如在 Lacq(法国),可能存在痕量的硫化氢 (H2S) 有机化合物和硫化有机化合物(所谓的苦味气体)。为了提取 CH 化学键中包含的能量,必须进行燃烧过程。燃烧是可燃体(在这种情况下为天然气)与另一种作为氧化剂的氧化体(在这种情况下为空气)的放热氧化反应。这种化学反应产生热量和能量的释放,这种现象通常通过也构成光源的火焰的存在而引起注意。在一些矿床中,例如在 Lacq(法国),可能存在痕量的硫化氢 (H2S) 有机化合物和硫化有机化合物(所谓的苦味气体)。为了提取 CH 化学键中包含的能量,必须进行燃烧过程。燃烧是可燃体(在这种情况下为天然气)与另一种作为氧化剂的氧化体(在这种情况下为空气)的放热氧化反应。这种化学反应产生热量和能量的释放,这种现象通常通过也构成光源的火焰的存在而引起注意。包含在 CH 化学键中的能量必须产生燃烧过程。燃烧是可燃体(在这种情况下为天然气)与另一种作为氧化剂的氧化体(在这种情况下为空气)的放热氧化反应。这种化学反应产生热量和能量的释放,这种现象通常通过也构成光源的火焰的存在而引起注意。包含在 CH 化学键中的能量必须产生燃烧过程。燃烧是可燃体(在这种情况下为天然气)与另一种作为氧化剂的氧化体(在这种情况下为空气)的放热氧化反应。这种化学反应产生热量和能量的释放,这种现象通常通过也构成光源的火焰的存在而引起注意。也构成光源的火焰。也构成光源的火焰。

起源

与其他化石燃料一样,天然气是通过厌氧(无氧)分解沉积在当时海床或湖泊上的大量死亡生物体残骸形成的。随着时间的推移,混有泥浆的有机物被埋在厚厚的沉积物层下,长时间承受高压和高温,没有空气,逐渐发生化学变化。这种厌氧分解放出气体,尤其是天然气。今天,天然气通常以气态存在于地下靠近油袋的袋子中,而这些袋子仍保持液态。这两种燃料都存在于沉积成因的岩石中,地质现象将他们囚禁其中之一,或两者兼而有之,从而形成了大的地下口袋。天然气可以是所谓的干态,即完全气态,也可以是湿态,即与较长的碳氢化合物混合,这些碳氢化合物很容易通过压缩、冷却或吸收分离为液体。干天然气主要是甲烷 (60% -95%),但根据发现地区的不同,可能含有相当数量的乙烷 (5% -20%)。但它可能含有相当数量的乙烷 (5% -20%),具体取决于发现它的地区。但它可能含有相当数量的乙烷 (5% -20%),具体取决于发现它的地区。

备择方案

获得甲烷的其他方法是有机城市废物的厌氧燃烧(这种天然气有时称为沼气)或通过工业过程从板岩中提取(在这种情况下产生的气体可以称为板岩气,英文为页岩气)。后者在没有天然气田而只有板岩的地方很有趣,以免大力依赖其他国家。

天然气市场

天然气市场由天然气生产商组成;运输公司,在城门口将其出售给分销商和大型工业消费者;本地分销公司(私人、国家或市政),以中低压将其分销给最终消费者;当地营销人员、私人和无资产实体寻找生产商和客户,让他们联系并赚钱以换取这种管理。

生产

在加泰罗尼亚国家,天然气产量目前为零,这就是为什么这种资源完全依赖能源的原因。但据认为,加泰罗尼亚中部也有一些气田,全球天然气产量为3,177,000,000,000立方米,欧盟为182,300,000,000立方米。产量最多的国家是俄罗斯、美国、加拿大、伊朗、卡塔尔、挪威和中国。

天然气处理

气体不是按原样提取的,而是事先经过各种处理以确保其质量不变,以回收产品并出售,液化用于运输,随后的再气化等。完成的一些过程是,例如,分离最长的碳氢化合物以获得汽油(长链碳氢化合物的混合物)、乙烷、丙烷和丁烷,这些将用作能源或工业过程中的原材料。脱水,防止腐蚀和水化;去除硫酸、二氧化碳和硫醇;氮的分离使运输更经济;出于经济原因分离氦气;等等。一种为了患者的安全而进行的治疗用户和法律强制性的是加臭。它包括添加一种不与甲烷相互作用的经济气体。不同的国家使用不同的物质,这意味着气体在不同的地方有不同的气味。例如,在加泰罗尼亚国家、西班牙和法国,使用四氢噻吩 (THT),但在英国使用硫醇混合物。

运输和配送

气体在运输前经过处理以去除杂质(灰尘、沙子、水……),以获得几乎纯净的甲烷。运输是通过高压气体管道(直径超过一米的大型管道,用于气体循环,长距离运输)或甲烷罐车进行的。在天然气管道中,天然气在压力下循环,压缩站将其压缩并将其输送到数百英里外的下一个站。它越来越多地在分支的更窄管道中移动,因此需要的压力更小(从 16 bar - 72 bar 开始,到 0.05 bar - 4 bar 结束)。这种运输系统最便宜,但需要投资建设管道。天然气管道可以通过陆地或海底,在后一种情况下,它们是海底天然气管道。天然气通过地中海天然气管道到达加泰罗尼亚国家,该管道经过菲格雷斯、赫罗纳、巴塞罗那、塔拉戈纳、卡斯特利翁、瓦伦西亚、阿利坎特、穆尔西亚和卡塔赫纳,分支到半岛内部,北部与即将到来的天然气管道相连来自拉克该管道与欧洲网络相连,允许从挪威进口。它还连接到西班牙网络(中轴和双西轴),并通过它连接到连接马格里布和欧洲的天然气管道,这是一条 1,400 公里长的天然气管道,阿尔及利亚天然气从那里到达。当安装天然气管道的难度很大时,就会使用 LNG 运输船。为了使该系统经济,它必须通过分几个阶段的冷却过程来减少气体的体积,直到获得液化天然气 (LNG)。大多数液化天然气运输船中的燃料是它们携带的天然气的一部分,否则会因泄漏而损失,以防止罐内超压。它们使用部分(不可避免地)从罐中蒸发的气体来驱动双引擎或涡轮机,这通常由涡轮增压系统提供帮助,并为船舶的二级系统和客舱提供所需的电力和热量。一些最现代的船舶通过加热油箱时发生的自然蒸发使船上的气体液化。一艘甲烷罐车可以运输多达 270,000 立方米的液化天然气,一旦再气化,将接近 1.59 亿立方米的天然气。液化发生在靠近油田的港口区域,在那里气体必须冷却到 -160°C。在到达港有再气化厂;例如,加泰罗尼亚有一个,穆尔西亚有一个,马略卡有一个计划。

贮存

起初,几乎所有油田出现的天然气都在井口燃烧,作为另一种浪费,因为不知道如何运输,尤其是如何储存。这就是为什么使用这种能源需要更长的时间。甲烷罐车的天然气以液态形式储存在大型罐中,并根据需要通过分配网络(小型、低压)或罐车进行再气化和分配。油罐车乘船前往巴利阿里群岛。卡车运来的天然气储存在卫星工厂中,卫星工厂按照订单将天然气输送到当地网络。储存可以在高架储罐(地上)或地下(地下)中进行。有时可以利用某些地理特征,例如旧的、已经空置的地点(如韦斯卡的塞拉布洛)、含水层、盐穴等。

最终消费和趋势

2010年西班牙天然气消费量为3.6万立方米。它在整个二十世纪末和二十一世纪发展了很多。例如,2000 年消费量同比增长最低 11.4%(96/97 年)和最高 18.7%(97/98 年)。 2000年西班牙共消耗天然气13500多克托,比上年增长12.5%。大部分消耗用于最终消耗(2000 年为 81%),但一部分用于发电(2000 年为 18%),并且总是损失 1% 的数量级。天然气消耗的这种增加是由于总能源消耗的增加,以及在总一次能源中,与其他来源相比,往往消耗更多的天然气。像这样,而80年代初期西班牙天然气消费量占全球一次能源消费量的2%,2000年已超过12%。在伊比利亚半岛,天然气通过马格里布-欧洲天然气管道到达,从 2011 年开始,它还计划通过尚未完工的 Medgaz 天然气管道到达,该管道最初必须能够提供 80 亿立方米的天然气,当管道满负荷运行时可能会更多。法国最近拒绝了欧洲通过加泰罗尼亚与西班牙的 Midcat 连接,因为只有 Gas Natural Fenosa 感兴趣。截至今天,2010 年阿尔及利亚是西班牙最大的天然气出口国,通过马格里布-欧洲天然气管道输送了 9,000 立方米天然气。西班牙消耗的天然气总量的 25%,再加上 3。250 立方米,9%,通过船舶,占西班牙总消耗量的 34%。为了在地域上实现供应多元化,国家一方面正在研究改变规定,单个国家的天然气供应上限为25%,而不是目前的50%;另一方面,促进更多地使用再气化工厂,这将允许购买更多的液化天然气 (LNG),可以从世界任何地方通过船舶运输。另一方面,促进更多地使用再气化工厂,这将允许购买更多的液化天然气 (LNG),可以从世界任何地方通过船舶运输。另一方面,促进更多地使用再气化工厂,这将允许购买更多的液化天然气 (LNG),可以从世界任何地方通过船舶运输。

应用

它既用于工业应用(作为原材料、燃料、热电联产、空调等),也用于商业(运输等)和家用(加热、烤箱、炉灶、热水器等),但还有电器,如洗衣机、干衣机、洗碗机等)。它还用作火力发电厂的燃料以获取电力,并且是生产多种化学品的重要原材料。一些使用天然气的设备和设施是燃烧器、蒸汽发生器锅炉、干燥器、炉子、烤箱、化学反应器、燃气发动机、燃气轮机(例如,几乎所有海军舰队都有)、联合循环发电厂、燃气热电设备、制冷机(吸收和压缩)等。在家庭层面,燃气器具和天然气取暖比家用电器和电暖器更经济、更节能。此外,还可与太阳能结合使用,以减少二氧化碳、一氧化碳等造成温室效应、危害人体健康的空气污染物的排放。

对环境造成的影响

天然气会产生大量的固体废物(每 kWh 能量产生 0.01 克灰分和固体颗粒)和气态废物(480 g/kWh CO2、0.07 g/kWh SO2、0.73 g/kWh NOx),但它们仍然很多低于石油及其衍生物产生的那些。它产生的一些主要空气污染物主要是造成温室效应 (CO2)、酸雨 (SO2) 和光化学雾 (NOx) 的原因。似乎 NO2 也将是导致臭氧层空洞的气体之一,尽管有些作者不这么认为(参见关于臭氧空洞性质的反对理论)。SO2 排放量,对于具有相同产量,它低于煤炭和燃料,但不是零,就像核能一样。然而,天然气中的二氧化氮(二氧化氮)排放量是其他工厂的两倍多(此外,在核电站中,这些排放量为零)。 NO(一氧化氮)的排放量也高得多,因为天然气等含氢量较高的燃料具有较高的火焰温度,这会导致产生更多的氮排放。 CO2 排放量与燃料发电厂的排放量相似。有许多技术和技术可用于减少排放:烟道气再循环、催化剂减少、喷射洗涤器中的碱性洗涤、旋风分离器的使用等。与核能不同,天然气不会产生更危险的放射性废物。在景观影响方面,土地利用发电的火力发电厂与同等产量的核电厂相似,比煤发电低 33%,比燃料发电低 20%。从天然气到电力的能源转换涉及无法利用的大量能源损失。这意味着在经济和环境影响方面,尽可能使用天然气而不是以前转化为电力是很有趣的。有具体数据,如果在联合循环发电厂中进行这种转换,并且使用具有更高现有热值的天然气,则目前在此转换中可能损失的最小能量为 47%,几乎是一半,但通常会损失更多更多的。只是用燃气轮机进行了改造,尽管使用最好的天然气会损失至少 61% 的能量,即使用 100 千瓦的天然气能源我只会得到 39 千瓦的“电能”或“电力”。

立法

在欧盟,1988 年 11 月 26 日关于大型燃烧工厂排放的指令 88/609 / EEC 中包含了天然气燃烧工厂(用于发电等)向大气中排放污染物的最大限值。1991 年 4 月 25 日的英国央行规定了西班牙减排的限制和目标,该法案还对天然气脱硫指数进行了立法。

可持续性

与其他化石燃料一样,天然气最大的问题是可持续性。也就是说,它是我们今天使用的一种能源,但我们确信我们的子孙不会拥有,因此有必要修改与天然气相关的所有技术,以免在经济上不可行的使用量太少依赖于它的所有设备、设施、系统和服务。还需要拆除、回收或再利用提取、处理和分配工厂(天然气管道)。另一方面,由于这种气体的剩余寿命比石油略长,而且鉴于现有替代技术的现状,预计当后者更短时,可能会被液化天然气取代。 ,就像二战期间德国所做的那样,例如。这将更快地降低天然气储量。

天然气储量

根据英国石油公司2000年提供的数据,当时欧洲的天然气剩余量为5.2万亿立方米,非洲为11.2,前苏联国家为56.7。同一份公开报告显示,前苏联和中东地区合计占世界已探明储量的70%以上,估计世界天然气储量约150万亿立方米。考虑到消费水平与 2000 年相同,该值意味着可以在大约 2050 年之前满足需求。随着开采技术的重大变化或新矿床的发现,这个数字可能会转移到未来。其实消费的趋势是这个逐渐增加,其中,如果没有任何变化,它将将该日期移至不久的将来。

也可以看看

燃气 车用天然气 压缩天然气 木材燃气 城市燃气 页岩气

参考

外部链接

西班牙自 2010 年起的天然气关税加泰罗尼亚能源研究所(然后必须加税) 西班牙的天然气通行费 加泰罗尼亚能源研究所 天然气和自由市场 加泰罗尼亚消费者署和加泰罗尼亚政府 延长使用天然气对环境的影响2009 年 12 月 21 日在 Wayback Machine 中提交。西班牙国家能源委员会 (CNE) 西班牙和欧盟的天然气立法 国家能源委员会 (CNE) 西班牙和欧盟的环境立法 2010 年 6 月 23 日在 Wayback Machine 中归档。国家能源委员会 (CNE)