天然气水合物开采及输送工艺技术探讨

时间：2021-02-09 16:04:18　来源：雅意学习网本文已影响人

　　[摘要]自从天然气水合物被发现和开采以来，对其开采模拟的研究也开始进入快速发展阶段。美国劳伦斯国家实验室在上个世纪末提出了水合物状态方程和模拟软件，并在本世纪初改进了软件和相关的模型。同时，在综合考虑水合物形成条件和分解方法的基础上，提出了一种高平衡的动力学模型。该模型的提出使水合物开采模拟的相关研究近年来进入了快速发展阶段，能源效率已成为各界人士关注的焦点。
　　[关键词]天然气；水合物开采；输送工艺技术
　　中图分类号：TE37；TE83 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）41-0004-01
　　在当前稀缺资源的时代，我们发现这种天然气水合物可以代替一些资源供人们使用。天然气水合物的开发是通过加热和减压打破水合物的稳定平衡，所以它可以分解为水和天然气，人们需要。当运送天然气水合物也是需要注意的因素很多，因为在运输过程中，如温度和压力会发生改变，这将使水和天然气水合物的分解，本文将从热力学模型入手，试图探讨如何防止这现象的发生。
　　1 水合物储运天然气技术的理论基础
　　天然气水合物是由天然气和水的小分子组成的。水分子形成分子笼，气体由水分子制成的笼状晶格填充，与爱德华分子水分子平衡，形成相对稳定的气体水合物。水合物的形成是天然气和水的浓缩过程，水合物能极大地富集天然气。从成交量看，固体水合物体积单位，完全分解，在压力状态下的标准温度，可释放出约150～180个体积单位的天然气与0.8个体积单位的纯水；从质量方面看，无论是天然气水合物的结构如果所有的水通过气体分子占据的分子笼，是水和天然气水合物的质量分数是非常相似的。含气质量分数约为85%，水的质量分数约为15%。天然气水合物储运天然气技术是天然气水合物利用大容量的理论基础上，通过一定的天然气和水在一定条件下为固体水合物的过程，然后运到天然气水合物的气化站，天然气水合物。水合物對天然气的储存和运输，不仅大大减少了天然气的体积，而且对固体的储存和运输也有很大的方便。为天然气的储存和运输提供了一条新的途径。
　　2 天然气水合物开采的影响以及重要意义
　　2.1 天然气水合物可代替一些不可再生资源的使用
　　随着历史时间和现代生活的开始，全球可再生资源逐渐呈下降趋势，许多可再生资源正面临枯竭的危险，所以这种可再生的天然气水合物资源将有更大的需求，对天然气水合物代替一些不可再生的资源，来满足人们日常生活的现代化的需要。天然气水合物可以代替人类的不可再生资源，发挥资源的主体作用，对人类资源的生存有很高的影响，对人类生存和生命的天然气水合物开发具有重要意义。
　　2.2 天然气水合物是人类最有价值意义的资源
　　由于人类生活都离不开资源的生产使用，和一些可用的资源是不可再生的，正面临枯竭的危险，因此，天然气水合物是一种可再生能源具有重大的意义，为人类未来的价值，一些不可再生资源继续逐步减少自然。天然气水合物更为重要，对人类的研究也很好，可以为未来人类资源的利用提供保证，人类在无限的未来也能获得生存的资源。
　　3 水合物储运天然气技术研究
　　3.1 水合物的快速合成
　　水合物的快速合成是大规模实现水合物储存和运输技术的基本要求。化学添加剂主要用于加速水合物的合成。有许多种化学添加剂促进水合物的形成，具有明显的效果，其中四氢呋喃、甲基环己烷、四丁基溴化铵、环戊烷以及四氢吡喃等热力学促进剂，以及十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、烷基多糖苷、十四烷基硫酸钠、十六烷基硫酸钠等表面活性剂受到了较多的关注，而进行了大量的比较研究。结果表明，十二的十二烷基硫酸钠和烷基多糖苷的作用，可加快水合物的形成率，提高天然气水合物的体积。水合物的快速合成的另一个主要的方式是机械的方法，采取多种措施加强合成，包括喷雾的方法增加气体和气体扩散速率对机械搅拌的目的液体接触面，（也被称为喷雾法）和鼓泡法加速天然气水合物的形成。近年来，一批新的天然气水合物的合成和增强设备的开发，并在加强化学添加剂和机械综合应用探索，通过搅拌法和表面活性剂，有效提高水合物的生成速率。同时，加强了纳米流体中水合物合成的研究，认识到纳米流体能显著增强水合物反应体系的传热过程和传质过程，对水合物的形成有很大的促进作用。另外，直接合成水合物微丸的研究也备受关注，特别是在日本。研制了一种高纯度水合物微丸的批量合成和成型方法。
　　3.2 水合物的安全储运
　　水合物的安全储存和运输是天然气水合物储存和运输的重要环节。一个安全的水合物储运的研究进展是在天然气水合物的形成、储存和运输有利于确定粉、浆、颗粒和块状水合物，水合物颗粒不仅自我保护作用最强，稳定性高，最有利于天然气水合物储运的，和浆液水合物储存能力强。因此，在考虑提高天然气储存和运输效率的基础上，通常采用高纯度的小球和水合物来研究水合物的储存和运输技术。水合物安全储存和运输研究的另一个明显进展是水合物储存和运输设备的发展，特别是海洋水合物储存和运输设施的发展。早期设计水合物储存和运输船舶，如日本三井造船株式会社和挪威科技大学早年研制的水合物储运船，开发初期的水合物储存和运输船舶，用于散货船，直接在舱内装载的水合物。船体设计通常采用双层底双层壳体结构，货舱分为若干隔热舱，以防止传热，防止水合物分解，防止舱外结冰。近年来，储罐储存和运输装置在水合物的储存和运输中越来越多地被采用。现阶段，储油罐已成为船舶和车载天然气水合物储存运输工具的主要储存和运输单位。通过控制水合物储罐的温度和压力，降低了储罐的保温和保压性能。
　　4 结论
　　天然气水合物的研究为人们的生活生产带来了极大的便利条件，也是人类未来主要使用资源的来源。天然气水合物在工业以及其他行业中都有着十分重要的应用价值，所以人们更要继续研究与深刻探讨天然气水合物的开采与使用，为人类在未来的生活中创造带更多的便利条件。
　　参考文献
　　[1] 李秋燃.我国能源消费结构的现状及其优化[J].中国商论，2016（09）：103-104.
　　[2] 赵洪伟，林君，业渝光.海洋天然气水合物相平衡条件模拟实验及探测技术研究[D].长春：吉林大学，2005-06.

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