淺談天然氣利用技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀

鄭瀚翔（西南石油大學(xué),成都　610500）

淺談天然氣利用技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀

鄭瀚翔
（西南石油大學(xué),成都610500）

摘要：隨著天然氣使用的普及，天然氣的利用技術(shù)和應(yīng)用現(xiàn)狀開始得到了重視。本文介紹了當(dāng)前天然氣的眾多利用技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀，以及天然氣應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)今后的天然氣應(yīng)用提出來(lái)展望。

關(guān)鍵詞：天然氣；利用；應(yīng)用；現(xiàn)狀展望

1　天然氣的大量生產(chǎn)與使用

天然氣是一種無(wú)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(shù)，另含有少量的乙烷、丙烷和丁烷。有機(jī)硫化物和硫化氫是其中常見(jiàn)的雜質(zhì)，在大多數(shù)利用天然氣的情況下都要預(yù)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(fā)生泄漏時(shí)會(huì)向上擴(kuò)散。作為能源，它因?yàn)榫哂芯G色環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、供應(yīng)可靠等特點(diǎn)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(dān)憂，天然氣相比兩者就顯得更加適用了。預(yù)計(jì)2030年，我國(guó)的天然氣需求量將達(dá)到5000×108m3，因而我國(guó)不僅在大力建設(shè)管網(wǎng)，更換天然氣配套設(shè)施，開展西氣東輸?shù)软?xiàng)目，此外還在大量進(jìn)口LNG，從2006年至2013年，我國(guó)LNG的進(jìn)口量分別為68.7萬(wàn)噸、291.3萬(wàn)噸、333.6萬(wàn)噸、553.2萬(wàn)噸、935.6萬(wàn)噸、1221.5萬(wàn)噸、1480萬(wàn)噸、1860萬(wàn)噸，年增長(zhǎng)率為77.8%?？梢?jiàn)，天然氣在未來(lái)中國(guó)的能源市場(chǎng)中必然會(huì)占領(lǐng)著重要的一席之地。

2　天然氣的利用技術(shù)

天然氣可以進(jìn)行多種多樣的運(yùn)用，目前主要用于發(fā)電、燃料電池、汽車燃料、化工、城市燃?xì)夂蚅NG冷能的利用[1]。

2.1天然氣發(fā)電

目前天然氣發(fā)電主要有兩種方法，一種是多見(jiàn)于大型化工程，既可滿足局部電力需求又可并網(wǎng)發(fā)電的天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（NGCC）技術(shù)；另外一種是只能適應(yīng)一棟大型樓宇冷熱電聯(lián)供的熱電冷聯(lián)產(chǎn)（BCHΡ）技術(shù)。

2.2燃料電池

天然氣燃料電池具有高效環(huán)保的特點(diǎn)，其基本原理是將燃料的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)裝置，通過(guò)氫氣在電池內(nèi)的氧化還原反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電能。目前以天然為原料的燃料電池按其采用的電解質(zhì)有以下四類：磷酸燃料電池ΡAFC；質(zhì)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(shù)基本成熟但還需降低成本，后兩類還處于試驗(yàn)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(yè)的不斷發(fā)展，LNG汽車目前也在不斷研發(fā)和推廣中，吸附天然氣汽車暫且處于試驗(yàn)階段。

2.4化工使用

天然氣化工是以天然氣為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的工業(yè)。天然氣通過(guò)凈化分離和裂解、蒸汽轉(zhuǎn)化、氧化、氯化、硫化、硝化、脫氫等反應(yīng)可制成合成氨、甲醇及其加工產(chǎn)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?xì)?/p>

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(duì)煤氣等更加安全環(huán)保，非常適合用于城市燃?xì)?。近幾年隨著管網(wǎng)的不斷完善，天然氣開始走進(jìn)更多人的生活。

2.6LNG冷能的利用

隨著LNG進(jìn)口量的增加，對(duì)于LNG冷能的利用也成為了天然氣利用技術(shù)中很重要的一部分。LNG的冷能直接利用可以用于冷能發(fā)電、液化分離空氣（液氧、液氮）、冷凍倉(cāng)庫(kù)、液化二氧化碳、干冰、空調(diào)等；間接利用可以冷凍食品，低溫粉碎廢棄物處理，凍結(jié)保存，低溫醫(yī)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(yīng)用現(xiàn)狀

3.1天然氣的生產(chǎn)和使用都變得多樣化

對(duì)于天然氣的生產(chǎn)，我國(guó)在大力發(fā)展LNG項(xiàng)目和跨國(guó)進(jìn)口天然氣項(xiàng)目，眾多的LNG接收終端正在建設(shè)，與俄羅斯等國(guó)也簽定了許多長(zhǎng)期的供應(yīng)合同，這為我國(guó)天然氣的來(lái)源提供了穩(wěn)定保障。同時(shí)也在不斷研發(fā)高科技開采技術(shù)開采我國(guó)天然氣，并且積極探索新的天然氣能源，比如頁(yè)巖氣和煤層氣。在天然氣的使用方面，天然氣的使用也跨級(jí)化工、燃料、電力等多個(gè)方面，利用相當(dāng)廣泛。

3.2天然氣普及變得更加廣泛但管網(wǎng)建設(shè)仍不足

要想讓更多人使用上天然氣，與天然氣相對(duì)應(yīng)的配套設(shè)施就也應(yīng)該相應(yīng)的普及。其中作為輸送天然氣的管網(wǎng)就是極為重要的一個(gè)方面。我國(guó)相比美國(guó)等國(guó)家雖然國(guó)土面積龐大，但是管網(wǎng)的普及程度卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，因此大力發(fā)展、建設(shè)管網(wǎng)，才能使天然氣得到普及，才能使天然氣的供需達(dá)到平衡。

3.3天然氣的價(jià)格制約著天然氣的發(fā)展

天然氣的生產(chǎn)存在著一定成本問(wèn)題，進(jìn)口LNG很多價(jià)格較高，卻以較低的價(jià)格進(jìn)行售賣，導(dǎo)致很多生產(chǎn)企業(yè)處于虧損狀態(tài)，制約了天然氣的發(fā)展。合理解決價(jià)格問(wèn)題，提高天然氣使用用戶數(shù)量也是至關(guān)重要的。

4　對(duì)天然氣應(yīng)用的未來(lái)展望

4.1開發(fā)新技術(shù)，使天然氣的應(yīng)用更加多元化

在接下來(lái)的發(fā)展中，我國(guó)可以在天然氣制合成氣新工業(yè)、制甲醇裝置大型化、超臨界合成甲醇技術(shù)、低成本合成油和氣制取[2]等反面繼續(xù)展開研究。同時(shí)對(duì)于天然氣中的非烴類氣體氮?dú)夂投趸嫉拈_發(fā)利用也是值得關(guān)注的。

4.2積極展開新型天然氣資源的開發(fā)利用

資源是不可再生的，隨著人類的開發(fā)和利用，目前較好開發(fā)的天然氣資源總會(huì)在某一天枯竭，因而對(duì)于頁(yè)巖氣、煤層氣、可燃冰和甲烷水合物等的研究應(yīng)盡快展開。同時(shí)太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的利用應(yīng)當(dāng)引起重視。

4.3加強(qiáng)天然氣相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的建立，培養(yǎng)相關(guān)人才

天然氣應(yīng)用需要技術(shù)的支撐，因而國(guó)家應(yīng)當(dāng)在這方面投入一定的資金，積極培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才，才能在未來(lái)的發(fā)展中拔得頭籌。

參考文獻(xiàn)：

[1]容正.探索天然氣利用技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀[J].城市建筑,2014(04).

[2]黃福堂,沈殿成,宗瑞,黃正鵬.國(guó)內(nèi)外天然氣利用技術(shù)發(fā)展概況[J].國(guó)外油田工程,2000(12).