天然氣（Natural gas）

天然氣（Natural gas）
國立中山大學董騰元教授責任編輯

天然氣是石化燃料，它常伴隨著原油油田被發現，也可能存在於單獨的天然氣產源或存在於煤床中。如果甲烷不是由石化燃料所產生的，而是由厭氧菌的醱酵作用所產生，此種氣體稱為生質氣體(biogas)。生質氣體的來源範圍很廣，像沼澤、溼地、廢渣填埋處、污水、軟泥、肥料、牛的腸胃中皆可因厭氧菌的存在而產生。

天然氣主要的組成是甲烷，一些乙烷、丙烷、丁烷等和少量的CO2, N2, H2S等，其大致的比例如下:
組成 甲烷 乙烷 丙烷、丁烷 CO2, N2, H2S等
重量百分比 70-90 5-15 < 5 少量
相較於其它的能源比較(如電力)，天然氣被認為是較單純的氣體燃料能源。開採出來的原始天然氣必須經過一些處理，去除除了甲烷以外多餘的物質，才能拿來當做燃料。在處理的過程中，會產生副產品-乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和較高分子量的碳氫化合物、硫化物，有時甚至有氦和氮氣，天然氣也是市售氦氣的主要來源。在處理天然氣的過程中，有機硫化物和硫化氫必須移除掉，氣體中若含此硫化物，燃燒過程易產生酸性物質，污染環境。處理過的天然氣是無臭無味，但在供應到消費者使用之前會加入少量的臭劑，以提醒消費者注意正在使用天然氣，避免漏氣時無法查覺或因不注意導致燃燒不完全時發生一氧化碳的中毒危險。

天然氣因為密度輕，易逸散到大氣中，故其最大的困難在運送和儲存上，雖然以管線的形式運送是可行，但若需越洋運送時，就有點不太切實際了，因舖設海底管線難度較高，所以若要橫越海洋時，常先將天然氣液化，製成LNG(liquified natural gas)形式後，以船舶來運輸，迨橫越海洋後，再以管線或卡車輸送給消費者使用。

因為氣體的體積會隨溫度與壓力而改變，所以天然氣在計量時，常以正常立方公尺(0°C、101.325kPaA)或標準立方英呎(60°F (16 °C)、14.73PSIA) 為計量標準。因為天然氣的主要用途為燃燒產生熱能，所以它的價值與其燃燒時所產生的熱值多寡有關，以正常立方公尺計量時，每立方公尺的燃燒熱大約在39焦耳(≈10.8千瓦-小時)左右才比較有商業價值。實際上，真正的淨燃燒熱值可能會因水分存在而有所出入。

相較於其他的石化燃料，如油和煤，天然氣是屬於較乾淨的能源，因其燃燒所產生的二氧化碳較少。在產生相同的熱量下，燃燒天然氣所產生的二氧化碳比燃燒石油少30%，比燃燒煤碳少45%，因此基於環保因素，不少新設發電廠有朝向採用天然氣發電的趨勢發展，可以想像此種較乾淨能源的用量將會與日俱增。