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天然气的主要成分甲烷（CH4）是链最短的和最轻的烃类分子 。天然气还含有一些较重的烃类气体 ，如乙烷（C2H6） 、丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10） ，以及其他含硫的气体，其含量变化较大。
天然气中可能含有氮气 、氦气、二氧化碳 、微量的硫化氢 、水 。天然气中的氦也是重要的商业性气体 。有些油田的天然气中含有少量的汞。不同气田所产天然气的成分会有不同 。
天然气加工流程图
有机硫和硫化氢硫化氢（氢的硫化物） ，其化学成分可用分子式H2S表示 。它是无色、有毒 、易燃气体 ，具有刺鼻的臭鸡蛋气味。是常见的污染物，在利用天然气之前，必须将它们从中除去。加工后的能够供给终端用户的天然气是无味的 。然而 ，在天然气输往终端用户之前 ，常常会加入少量的添味剂做加味处理，以帮助人们检测是否有泄漏发生 。就其本身而言 ，经过加工的天然气对人体无害 ，但是天然气是一种简单的窒息性的气体，它一旦取代氧气充斥空间时 ，就会置人于死地。天然气也会对生命造成危害 ，它易燃易爆与空气混合后，在空气中浓度达到5%～15%时 ，遇到火源即发生爆炸 。 ，很容易逃逸进入大气层 。然而，当天然气的扩散受到限制时 ，比如在一间密闭的屋子里 ，天然气含量有可能达到爆炸的浓度量，如果这种情况被忽视，所发生的爆炸足可摧毁建筑物。甲烷在空气中爆炸的极限值较低 ，为5% ，爆炸的高限值为15% 。供交通工具使用的压缩天然气是人们所关注的，它的爆炸因素是不存在的 。
天然气的应用全景图
伴生气与非伴生气
非伴生气（NAG）：
全球天然气资源量中的78%为非伴生气；
非伴生气乙烷的含量为3%～5%（体积分数）；
非伴生气的开采费用更高。
伴生气（AG）：
伴生气中乙烷的含量较高 ，可达6%～12%（体积分数）；
伴生气的开采费用较低（乙烷的抽提可含于非伴生气内）；
伴生气的产量随着石油的减少而下降；
回注的天然气主要来源于伴生气；
在偏远地区开采出的伴生气都被烧掉了 。
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