天然氣主要成分烷烴,其中甲烷占絕大多數,甲烷化學式:CH₄。天然氣除了甲烷占絕大多數,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣和少量一氧化碳及微量的稀有氣體,如氦和氩等。在标準狀況下,甲烷至丁烷以氣體狀态存在,戊烷以上為液體。甲烷是最短和最輕的烴分子。
天然氣蘊藏在地下多孔隙岩層中,包括油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣等,也有少量出于煤層。它是優質燃料和化工原料。
天然氣主要用途是作燃料,可制造炭黑、化學藥品和液化石油氣,由天然氣生産的丙烷、丁烷是現代工業的重要原料。天然氣主要由氣态低分子烴和非烴氣體混合組成。
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