天然氣的化學組成可分為烴類氣體與非烴類氣體兩大類。烴類氣體主要指甲烷（CH4）和C2-4重烴氣，非烷烴氣常見的有CO2、N2、H2S、H2及He、Ar等稀有氣體。天然氣有多種用途，不僅可作燃料，廣泛用于住宅、商業(yè)、交通運輸?shù)戎T多領(lǐng)域，同時也是高效、清潔的發(fā)電燃料。此外，天然氣還是許多重要化工產(chǎn)品的原料。       一、烷烴氣   烷烴氣主要由常溫、常壓條件下呈氣態(tài)的CH4以及少量的乙烷、丙烷、丁烷組成。烷烴氣作為天然氣的主體，在我國的用途正由過去以化工為主的單一消費結(jié)構(gòu)逐步向城市燃氣、工業(yè)燃料、天然氣發(fā)電和天然氣化工等多元化消費結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。烷烴氣可用于城市燃氣、車用燃料、工業(yè)燃料、發(fā)電、燃氣空調(diào)、燃料電池、化工原料等諸多方面。此外，液化天然氣（LNG）的冷量利用受到越來越多的重視。 1.城市燃氣 天然氣具有清潔、高效、使用方便等優(yōu)點，已成為現(xiàn)代城市住宅、商業(yè)和公共部門的優(yōu)選能源。在保證天然氣安全供應的前提下，其有價值的利用方向是減少城市污染、改善大氣環(huán)境。 從利用終端看，電能的效率比天然氣的效率高，但如果從生產(chǎn)、供應和終端利用全過程（包括開采、加工、輸送、轉(zhuǎn)換、分配和利用）進行評價，天然氣能源利用效率遠大于電能。對于用電的終端用戶，電能生產(chǎn)和供應的能量效率只有27%，即在電能的生產(chǎn)和供應過程中約有73%的能量要損失掉；對于天然氣的終端用戶來說，在使用前，天然氣生產(chǎn)和供應的能量效率達90%，損失率僅為10%。    2.車用燃料 在保留汽車原有供油系統(tǒng)的情況下，增加一套專用壓縮天然氣（CNG）裝置，便形成CNG汽車。天然氣汽車始于20世紀30年代，先在意大利使用，至今已有60多年歷史。天然氣汽車在環(huán)境保護、高效節(jié)能、使用安全等方面具有顯著的優(yōu)點，同時可切換使用汽油或柴油，因此發(fā)展迅速。截止目前，全世界有CNG汽車228萬多輛，CNG加氣站4600多座。北京已擁有約4000輛CNG公交車，重慶95％以上的公交車均使用CNG，西安、成都、烏魯木齊等城市則以每年25％左右的速度發(fā)展CNG公交車。CNG汽車也由單一的公交車、出租車逐步擴大到郵政車、垃圾車、政府用車甚至私人車輛，我國清潔汽車已逐步形成區(qū)域化發(fā)展的模式。 以天然氣替代汽油或柴油作為汽車燃料具有清潔環(huán)保、技術(shù)成熟可靠、安全、經(jīng)濟效益顯著等優(yōu)點。 3.工業(yè)燃料 天然氣作為工業(yè)燃料主要用于鍋爐和工業(yè)窯爐，與煤、燃料油、液化氣相比具有明顯的優(yōu)勢。天然氣作為工業(yè)燃料，環(huán)境效益明顯。以燃燒后排放的CO2作為比較，如煤炭為100，則石油為83，而天然氣僅為57，同時二氧化硫和氮氧化物等污染物僅微量排放。 我國現(xiàn)行天然氣利用政策規(guī)定，在建材、機電、輕紡、石化、冶金等工業(yè)領(lǐng)域中，允許以天然氣代油、液化石油氣項目，允許環(huán)境效益和經(jīng)濟效益較好的以天然氣代煤氣項目,以及允許這些領(lǐng)域中可中斷的用戶使用天然氣。 4.發(fā)電 燃煤火力發(fā)電機組效率達到41.9%～45.3%,燃氣輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的效率可接近60%，以燃氣輪機為核心的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的總熱效率可達80%，而分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的效率可達90%。同燃煤發(fā)電廠相比，燃氣發(fā)電污染物排放量低。此外燃氣輪機起動后15分鐘內(nèi)即可并網(wǎng)發(fā)電，具有很好的調(diào)峰作用。 基于以上優(yōu)點，20世紀80年代以來，世界發(fā)電用的天然氣消費量及燃氣發(fā)電在總發(fā)電量中所占的比例均快速上升。1997年國外用于發(fā)電的天然氣消費量占總消費量的比例已由1980年的20%上升到33%以上。1980～1997年世界發(fā)電用天然氣消費量增長了4592×108m3,在世界電力生產(chǎn)總量中，天然氣發(fā)電量的比例從12%增至15%。天然氣發(fā)電是當前經(jīng)濟發(fā)達國家的主要天然氣利用方向之一，國內(nèi)一些學者也提倡天然氣發(fā)電，但天然氣發(fā)電耗用天然氣量巨大，而在國內(nèi)天然氣是一種稀缺資源, 盡管其對節(jié)能減排可發(fā)揮獨特作用，但應當盡量避免天然氣發(fā)電。在重要用電負荷中心，可利用熱電聯(lián)產(chǎn)或分布式冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)峰或作為應急備用電源，但前提是天然氣供應必須充足的地區(qū)。 5.燃氣空調(diào) 燃氣空調(diào)（又稱燃氣熱泵），一般是指采用燃氣(天然氣、人工煤氣、煤層氣等)作為驅(qū)動能源的空調(diào)。其應用范圍十分廣泛，是熱電聯(lián)產(chǎn)或冷熱電聯(lián)產(chǎn)能源梯級利用中的重要組成部分。 燃氣空調(diào)早在20世紀50年代前就已進入美國空調(diào)市場，60年代已占領(lǐng)市場份額的40%，但70年代以后由于天然氣制冷技術(shù)趕不上電力制冷，被擠出市場。80年代中期后，由于天然氣制冷技術(shù)的進步、能源利用效率的提高、天然氣使用的普及以及環(huán)保因素，再加上天然氣制冷可以消減夏季出現(xiàn)的用電高峰、填補夏季出現(xiàn)的用氣低谷等因素，同時可平抑電網(wǎng)和燃氣管網(wǎng)的峰谷差、提高燃氣管網(wǎng)和電網(wǎng)設備資源的利用率等，這些因素促使天然氣空調(diào)在美國、日本等國家得到進一步發(fā)展。 6.燃料電池 燃料電池與常規(guī)的干電池和蓄電池有很大差別，它是一種發(fā)電裝置，但發(fā)電原理又異于常規(guī)火力發(fā)電。它不通過劇烈的燃燒反應，也不同于水力發(fā)電、風力發(fā)電和核能發(fā)電，而是通過電化學過程將富氫燃料和氧化劑反應而產(chǎn)生的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的高效發(fā)電裝置。電極本身基本不發(fā)生變化，其作用是對燃料（目前主要是氫）起催化離解作用。燃料由電池外部供給，只要連續(xù)通入燃料就不斷輸出電能。 燃料電池具有發(fā)電效率高和總熱效率高的優(yōu)點。一般燃料電池發(fā)電效率在40%以上，有些類型燃料電池發(fā)電效率可達60%，帶熱回收的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的總熱效率可達80%。此外，燃料電池環(huán)境污染小，能夠廣泛應用于能源發(fā)電、家用電源、汽車工業(yè)、航空航天、建筑及移動通信等領(lǐng)域。 7.化工原料 化工原料所消耗的天然氣雖然僅占全球天然氣消費總量的5%以下，卻生產(chǎn)種類眾多的化工產(chǎn)品，年產(chǎn)量達2×108t。除了一些產(chǎn)量較少可由天然氣為原料直接制取的一次產(chǎn)品（甲烷氯化物、乙炔、二硫化碳、氫氰酸、硝基甲烷等）外，合成氨和合成甲醇這兩種大宗產(chǎn)品以及日益受到重視的合成油都是天然氣經(jīng)由合成氣（CO+H2）間接制取的。全球以天然氣為原料生產(chǎn)的合成氨和甲醇的產(chǎn)量分別占這兩種產(chǎn)品產(chǎn)量的85%和90%，構(gòu)成了天然氣化工利用的核心。天然氣還可用于化纖產(chǎn)品生產(chǎn)。此外，作為天然氣的副產(chǎn)品，凝析氣是一種重要的石油化工原料，尤其是作為生產(chǎn)乙烯和丙烯的原料。 我國大陸地區(qū)天然氣資源比較分散，單井產(chǎn)量低，自然穩(wěn)產(chǎn)期短，造成開發(fā)成本和井口價偏高。其結(jié)果是無論國產(chǎn)天然氣、進口管道天然氣還是進口液化天然氣的價格均高于國外。因此，我國以天然氣作為化工原料的產(chǎn)品必將缺乏國際競爭力。由上建議，應將天然氣作為主要清潔能源，依據(jù)治理污染、高效合理、經(jīng)濟可行三原則進行取舍。 8.LNG的冷量利用 中國每年將進口數(shù)以千萬噸計的LNG，同時攜帶著巨額冷量，日本、美國和歐洲一些發(fā)達國家都非常重視LNG冷能的回收利用，并積累了豐富的經(jīng)驗。利用這些冷量可用于發(fā)電、液化空氣制取氮、氧、氬，制造干冰，分離13C以及低溫冷庫等眾多領(lǐng)域。 我國建設在海邊城市的LNG接受終端，每年從國外進口大量的LNG，其冷量可觀，應充分利用。在這些接收終端旁邊建設生產(chǎn)液氧、液氮、液氬的大型空分裝置是有效利用LNG冷能的選擇。建議LNG冷能要梯度、集成利用，以實現(xiàn)利用效率的化。       二、二氧化碳(CO2)   高含CO2的天然氣與高含烴類氣一樣，均具有重要的經(jīng)濟意義。國內(nèi)外不乏高含CO2的天然氣氣藏，我國三水盆地深9井由于CO2含量達99.55%，成為有很高經(jīng)濟價值的氣藏。 CO2作為一種化工原料，具有重要作用。據(jù)《化工經(jīng)濟技術(shù)信息》在2007年11期的報道，全球回收的CO2，約40%用于生產(chǎn)化學品，35%用于油田三次采油，l0%用于制冷，5%用于碳酸飲料，其他應用占l0%。       三、硫化氫(H2S)與硫磺   H2S是一種劇毒的化學物質(zhì)，且非常不穩(wěn)定，與空氣混合可形成易爆混合物，溶于水后形成具有強烈神經(jīng)毒性生物氫硫酸。全球硫磺產(chǎn)量中約90%是從含硫油氣中回收的。世界上硫磺產(chǎn)量多的國家為美國、加拿大、前蘇聯(lián)，占世界硫磺產(chǎn)量約2/3，其中，加拿大和前蘇聯(lián)生產(chǎn)硫磺主要是從天然氣中回收H2S?，F(xiàn)在的生產(chǎn)工藝可直接以天然氣中的H2S為原料來生產(chǎn)硫酸，大大降低了投資成本。世界硫磺產(chǎn)量的80%以上用于生產(chǎn)硫酸，硫酸是重要的基本化工原料之一，主要用于生產(chǎn)磷肥，中國硫酸總產(chǎn)量的60%以上用于生產(chǎn)磷肥。 中國是硫磺資源較貧乏的國家，對外依存度高達90%。隨著川東北普光等一系列大型（高）含H2S氣田（部分氣井H2S含量高達17%以上）的發(fā)現(xiàn)，我國硫磺市場供不應求的矛盾將得到有效緩解。到2010年，普光、南壩、鐵山坡等5個天然氣凈化廠全部投產(chǎn)后，每年硫磺產(chǎn)能有望達到400萬噸以上，將成為亞洲的硫磺生產(chǎn)基地、中國硫化工技術(shù)研發(fā)基地及中國硫化工產(chǎn)業(yè)基地，我國硫磺的對外依存度也將降低到60%。 除了廣泛的用途——制硫酸外，硫磺還廣泛用于農(nóng)藥、橡膠、染料、造紙、醫(yī)藥、火藥和炸藥等行業(yè)，制糖行業(yè)和化纖行業(yè)也用得比較多。       四、氦氣(He)       由于He在衛(wèi)星飛船發(fā)射、導彈武器工業(yè)、低溫超導研究、半導體生產(chǎn)等方面具有重要作用，其是國防軍工和高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的稀有戰(zhàn)略物資之一。含He天然氣目前仍是工業(yè)化生產(chǎn)He的來源。世界上超過95%的氦消費由美國供應，但俄羅斯擁有世界上的He資源量，四川威遠氣田（0.2%）是我國能提取He的氣田，我國每年需要進口大量的He。