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天然气的发现和早期应用
发布时间:2021-03-19   浏览:3993次

在公元前6000年到公元前2000年间,伊朗首先发现了从地表渗出的天然气。许多早期的作家都曾描述过中东有原油从地表渗出的现象,特别是在今日阿塞拜疆的巴库地区。渗出的天然气刚开始可能用作照明,崇拜火的古代波斯人因而有了"永不熄灭的火炬"。中国利用天然气是在约公元前900年。中国在公元前211年钻了***个天然气气井,据有关资料记载深度为150米(500英尺)。在今日重庆的西部,人们通过用竹竿不断的撞击来找到天然气。天然气用作燃料来干燥岩盐。后来钻井深度达到1000米,至1900年已有超过1100口钻井。

  直到1659年在英国发现了天然气,欧洲人才对它有所了解,然而它并没有得到广泛应用。从1790年开始,煤气成为欧洲街道和房屋照明的主要燃料。在北美,石油产品的***次商业应用是1821年纽约弗洛德尼亚地区对天然气的应用。他们通过一根小口径导管将天然气输送至用户,用于照明和烹调。

  天然气管线的改进

  由于还没有合适的方法长距离输送大量天然气,天然气在整个十九世纪只应用于局部地区。工业发展中的应用能源主要还是煤和石油。1890年,燃气输送技术发生了重大的突破,发明了防漏管线连接技术。然而,材料和施工技术依然较复杂,以至于在离气源地160公里(100英里)的地方,天然气仍无法得以利用。因而,当生产城市煤气时,伴生气通常烧掉(即在井口燃烧掉),非伴生气则留在地下。

  由于管线技术的进一步发展,十九世纪二十年代长距离天然气输送成为可能。1927年至1931年,美国建设了十几条大型燃气输送系统。每一个系统都配备了直径约为51厘米(20英寸)的管道,并且距离超过320公里。在二战之后,建造了许多输送距离更远、更长的管线。管道直径甚至可以达到142厘米。十九世纪七十年代初,***长的一条天然气输送管线在前苏联诞生。例如,将位于北极圈的西西伯利亚气田的天然气输送到东欧的管线,全长5470公里,途经乌拉尔山和700条大小河流。结果,世界***大的Urengoy气田的天然气输送到东欧,然后再送到欧洲消费。另外一条管线是从阿尔及利亚到西西里岛,虽然距离较短,但施工难度也很大,该管线管径为51厘米,沿途要穿越地中海,所经过的海域有时深度超过600米。

  当天然气在大气压下,冷却至约-162℃时,天然气由气态转变成液态,称为液化天然气(LiquefiedNaturalGas,缩写为LNG)。LNG无色、无味、无毒且无腐蚀性,其体积约为同量气态天然气体积的1/600,LNG的重量仅为同体积水的45%左右,热值为52MMBtu/t(1MMBtu=2.52×108cal)。

  液化天然气链

  天然气从气田开采出来,要经过处理、液化、航运、接收和再气化等几个环节,***终送至终端用户。液化过程能净化天然气,除去其中的氧气、二氧化碳、硫化物和水。这个处理过程能够使天然气中甲烷的纯度接近100%。

  天然气田开发

  天然气田蕴藏在地层内,一般通过地震学数据探测天然气田构造及气田深度,也可用磁力仪,通过测量地球表面磁场的微小变化来寻找天然气和石油。开采天然气田的技术在现代石油工业中已相当成熟。

  天然气液化

  天然气被冷却至约-162℃变成液态,这将使其体积减少约600倍,便于储存和运输。

  LNG船

  LNG船是指将LNG从液化厂运往接收站的专用船舶。LNG船的储罐是独立于船体的特殊构造。在该船舶的设计中,考虑的主要因素是能适应低温介质的材料,对易挥发/易燃物的处理。船只尺寸通常受到港口码头和接收站条件的***。目前125000m3是***常用的尺寸,138000m3是现有船只中***大的尺寸。LNG船的使用寿命一般为35年-40年。

  目前世界液化天然气船的储罐系统有自撑式和薄膜式两种。自撑式有A型和B型两种,A型为棱形或称为IHISPB,B型为球形。

  液化天然气接收终端

  液化天然气的接收终端内建有专用码头,用于运输船的靠泊和卸船作业;储罐用于容纳从LNG船上卸下来的液化天然气;再气化装置则是将液化天然气加热使其变成气体后,经管道输送到***终用户。

  液化天然气在再气化过程中所释放的冷能可被综合利用。一般而言,约有25%的冷能可被利用。

  什么是CNG和LPG?

  压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)是天然气加压(超过3,600磅/平方英寸)并以气态储存在容器中。它与管道天然气的组分相同。CNG可作为车辆燃料利用。LNG可以用来制作CNG,这种以CNG为燃料的车辆叫做NGV(NaturalGasVehicle)。与生产CNG的传统方法相比,这套工艺要求的精密设备费用更低,只需要约15%的运作和维护费用。

  液化石油气(LiquefiedPetroleumGas,简称LPG)经常容易与LNG混淆,其实它们有明显区别。LPG的主要组分是丙烷(超过95%),还有少量的丁烷。LPG在适当的压力下以液态储存在储罐容器中,常被用作炊事燃料。在国外,LPG被用作轻型车辆燃料已有许多年

  天然气的主要成分是甲烷(CH4),它本身是一种无毒可燃的气体。同其它所有燃料一样,天然气的燃烧需要大量氧气(O2)。如果居民用户在使用灶具或热水器时不注意通风,室内的氧气会大量减少,造成天然气的不完全燃烧。不完全燃烧的后果就是产生有毒的一氧化碳(CO),***终可能导致使用者中毒(反应式见下)。

  2CH4+3O2→2CO+4H2O

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