淺談天然氣利用技術和應用現狀

鄭瀚翔（西南石油大學,成都　610500）

淺談天然氣利用技術和應用現狀

鄭瀚翔
（西南石油大學,成都610500）

摘要：隨著天然氣使用的普及，天然氣的利用技術和應用現狀開始得到了重視。本文介紹了當前天然氣的眾多利用技術及其應用現狀，以及天然氣應用的發展趨勢，并對今后的天然氣應用提出來展望。

關鍵詞：天然氣；利用；應用；現狀展望

1　天然氣的大量生產與使用

天然氣是一種無色氣體，它燃燒能夠放出大量的熱量，其主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，另含有少量的乙烷、丙烷和丁烷。有機硫化物和硫化氫是其中常見的雜質，在大多數利用天然氣的情況下都要預先脫出。天然氣是一種較為安全的氣體，它不含CO，比空氣輕，發生泄漏時會向上擴散。作為能源，它因為具有綠色環保、經濟實惠、供應可靠等特點而受到了大力推廣。石油資源在不斷地衰竭，而煤資源造成的污染又讓人擔憂，天然氣相比兩者就顯得更加適用了。預計2030年，我國的天然氣需求量將達到5000×108m3，因而我國不僅在大力建設管網，更換天然氣配套設施，開展西氣東輸等項目，此外還在大量進口LNG，從2006年至2013年，我國LNG的進口量分別為68.7萬噸、291.3萬噸、333.6萬噸、553.2萬噸、935.6萬噸、1221.5萬噸、1480萬噸、1860萬噸，年增長率為77.8%。可見，天然氣在未來中國的能源市場中必然會占領著重要的一席之地。

2　天然氣的利用技術

天然氣可以進行多種多樣的運用，目前主要用于發電、燃料電池、汽車燃料、化工、城市燃氣和LNG冷能的利用[1]。

2.1天然氣發電

目前天然氣發電主要有兩種方法，一種是多見于大型化工程，既可滿足局部電力需求又可并網發電的天然氣聯合循環發電（NGCC）技術；另外一種是只能適應一棟大型樓宇冷熱電聯供的熱電冷聯產（BCHΡ）技術。

2.2燃料電池

天然氣燃料電池具有高效環保的特點，其基本原理是將燃料的化學能通過電化學反應裝置，通過氫氣在電池內的氧化還原反應來產生電能。目前以天然為原料的燃料電池按其采用的電解質有以下四類：磷酸燃料電池ΡAFC；質子交換膜燃料電池ΡEMFC；熔融碳酸鹽燃料電池MCFC；固體氧化物燃料電池SOFC。目前前兩類技術基本成熟但還需降低成本，后兩類還處于試驗階段。

2.3汽車燃料

天然氣作為汽車燃料主要有壓縮天然氣汽車（CNGV），液化天然氣汽車（LNGV）和吸附天然氣汽車（ANGV），目前主要使用的是壓縮天然氣汽車，而隨著LNG事業的不斷發展，LNG汽車目前也在不斷研發和推廣中，吸附天然氣汽車暫且處于試驗階段。

2.4化工使用

天然氣化工是以天然氣為原料生產化工產品的工業。天然氣通過凈化分離和裂解、蒸汽轉化、氧化、氯化、硫化、硝化、脫氫等反應可制成合成氨、甲醇及其加工產品(甲醛、醋酸等)、乙烯、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷等。

2.5城市燃氣

天然氣每立方燃燒熱值為8000大卡至8500大卡，燃燒熱值高，相對煤氣等更加安全環保，非常適合用于城市燃氣。近幾年隨著管網的不斷完善，天然氣開始走進更多人的生活。

2.6LNG冷能的利用

隨著LNG進口量的增加，對于LNG冷能的利用也成為了天然氣利用技術中很重要的一部分。LNG的冷能直接利用可以用于冷能發電、液化分離空氣（液氧、液氮）、冷凍倉庫、液化二氧化碳、干冰、空調等；間接利用可以冷凍食品，低溫粉碎廢棄物處理，凍結保存，低溫醫療，食品保存等。在這方面還有很大的利用和研究空間。

3　天然氣的應用現狀

3.1天然氣的生產和使用都變得多樣化

對于天然氣的生產，我國在大力發展LNG項目和跨國進口天然氣項目，眾多的LNG接收終端正在建設，與俄羅斯等國也簽定了許多長期的供應合同，這為我國天然氣的來源提供了穩定保障。同時也在不斷研發高科技開采技術開采我國天然氣，并且積極探索新的天然氣能源，比如頁巖氣和煤層氣。在天然氣的使用方面，天然氣的使用也跨級化工、燃料、電力等多個方面，利用相當廣泛。

3.2天然氣普及變得更加廣泛但管網建設仍不足

要想讓更多人使用上天然氣，與天然氣相對應的配套設施就也應該相應的普及。其中作為輸送天然氣的管網就是極為重要的一個方面。我國相比美國等國家雖然國土面積龐大，但是管網的普及程度卻遠遠落后于歐美發達國家，因此大力發展、建設管網，才能使天然氣得到普及，才能使天然氣的供需達到平衡。

3.3天然氣的價格制約著天然氣的發展

天然氣的生產存在著一定成本問題，進口LNG很多價格較高，卻以較低的價格進行售賣，導致很多生產企業處于虧損狀態，制約了天然氣的發展。合理解決價格問題，提高天然氣使用用戶數量也是至關重要的。

4　對天然氣應用的未來展望

4.1開發新技術，使天然氣的應用更加多元化

在接下來的發展中，我國可以在天然氣制合成氣新工業、制甲醇裝置大型化、超臨界合成甲醇技術、低成本合成油和氣制取[2]等反面繼續展開研究。同時對于天然氣中的非烴類氣體氮氣和二氧化碳的開發利用也是值得關注的。

4.2積極展開新型天然氣資源的開發利用

資源是不可再生的，隨著人類的開發和利用，目前較好開發的天然氣資源總會在某一天枯竭，因而對于頁巖氣、煤層氣、可燃冰和甲烷水合物等的研究應盡快展開。同時太陽能、風能等可再生能源的利用應當引起重視。

4.3加強天然氣相關研究機構的建立，培養相關人才

天然氣應用需要技術的支撐，因而國家應當在這方面投入一定的資金，積極培養高素質的專業人才，才能在未來的發展中拔得頭籌。

參考文獻：

[1]容正.探索天然氣利用技術及其應用現狀[J].城市建筑,2014(04).

[2]黃福堂,沈殿成,宗瑞,黃正鵬.國內外天然氣利用技術發展概況[J].國外油田工程,2000(12).