天然氣水合物研究、生產(chǎn)與應用前景

1、   氣水合物生產(chǎn)工藝
　　水合物儲運   氣包括3個過程，即水合物生產(chǎn)、運輸以及分解，其關鍵技術是   氣水合物的生產(chǎn)技術。以儲運   氣為目的的水合物生產(chǎn)技術有兩種工藝流程，即攪拌式連續(xù)水合物生產(chǎn)工藝和靜態(tài)系統(tǒng)非連續(xù)水合物生產(chǎn)工藝。連續(xù)式水合物生產(chǎn)工藝的流程是，   氣經(jīng)過處理后，經(jīng)降溫后與低溫水一起進入反應釜。經(jīng)過攪拌，水和   氣充分接觸，形成水合物與水的混合物(水合物漿液)。水合物漿液先經(jīng)過分離器分離，然后進入低溫容器(-15℃)固化，用于儲運   氣；由分離器出來的未反應水和氣體回到反應釜繼續(xù)進行水合物反應。這種工藝的流程相對復雜，單位體積水合物生產(chǎn)的能耗比較高。在水合物生產(chǎn)過程中，水合物漿液中水合物的含量不宜太高，否則攪拌裝置能耗太大，甚至不能工作。
　　氣田生產(chǎn)的   氣經(jīng)處理降溫后進入水合物反應釜，在反應釜中與低溫水作用形成水合物，水合物形成的反應熱被冷卻液帶走。在   劑的作用下，   氣水合物在靜態(tài)系統(tǒng)中生長，水合物形成過程的能耗主要為制冷系統(tǒng)(帶走水合物生長過程中的反應熱)的能耗。水合物生長結束后，反應器作為   氣的儲運設備運輸?shù)接脩暨M行分解。
　　2、水合物儲運   氣技術與分析
　　水合物儲運   氣能否實現(xiàn)，主要由其技術本身的可行性和工藝的經(jīng)濟性決定。連續(xù)式水合物生產(chǎn)工藝和靜態(tài)系統(tǒng)水合物生產(chǎn)工藝各有優(yōu)缺點，前者工藝適應性強，可進行大規(guī)模的水合物生產(chǎn)和儲運，而且通過攪拌，水合物形成的條件容易控制，經(jīng)過不同形式的水合物固化封裝滿足運輸要求。但該工藝系統(tǒng)復雜，生產(chǎn)技術要求高(例如水合物形成反應釜真空的保持)、水合物生產(chǎn)能耗高；而后者生產(chǎn)工藝相對簡單，生產(chǎn)能耗低，適宜小規(guī)模生產(chǎn)和用量小的   氣用戶。通過，靜態(tài)系統(tǒng)中   氣水合物生長技術獲得了突破性進展，在合適的壓力、溫度和   劑條件下，靜態(tài)系統(tǒng)中水合物的   氣儲量達到150~162V/V，初次水合物形成引導時間控制在1h內(nèi)，再次形成引導時間10~20min，現(xiàn)已完成了試驗室。目前，該技術的關鍵是解決水合物生長前期時間短而生長后期速度慢且時間長的問題，其本質是水合物生長過程的傳熱傳質技術。圖3為室內(nèi)   氣水合物形成過程，形成速度明顯分為3個階段，即生長(生長初期，40min左右)、較慢生長(生長主體階段)以及緩慢生長(水合物生長結束)。
　　水合物儲運   氣的經(jīng)濟性分析一般是與常規(guī)的管道   氣和LNG進行比較。假設在標準狀況下，水合物儲存的   氣的密度為150m³/m³，而LNG的儲存密度為600m³/m³。這樣，運輸相同體積的   氣所需船的容積將是LNG的4倍以上。
　　對   氣年產(chǎn)量為400億，長距離海運(運輸距離約為6500km)的NGH和LNG儲運方式的生產(chǎn)、運輸和汽化費用進行了比較，結果表明，NGH的總費用比LNG的總費用低24%左右。比較   氣管道、LNG和NGH輸送的費用與運輸距離的關系，在氣田附近，管道   氣經(jīng)濟性   好。隨著輸送距離的增大，管道輸送方式的費用增長很快，如果僅從費用角度考慮，管道輸送距離   長在2000km左右。   氣水合物儲運技術的費用比LNG低，但LNG技術比較成熟。
　　3、水合物儲運技術應用前景
　　   氣水合物儲運技術是近年來的一項   氣新型儲運技術。目前，   氣儲運方式主要以管道   氣和LNG為主，除   氣田附近的   氣用戶外，   氣的使用都存在儲運經(jīng)濟性的問題。由于管道   氣和LNG投資、生產(chǎn)和運輸費用很高，因此這兩種技術都以大規(guī)模運輸和大氣量(且有穩(wěn)定的用戶)用戶為基礎，而且需要大規(guī)模的   氣田作為支撐。目前我國的能源環(huán)境是，經(jīng)濟欠發(fā)達或不發(fā)達地區(qū)具有較豐富的能源資源，而經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)卻能源缺乏，這就必然需求經(jīng)濟   的能源儲運技術。在推廣使用   氣的   ，我國建設了一系列   氣工程(例如西氣東輸工程、廣東LNG工程等)，這些工程都是針對大規(guī)模的   氣用戶，但在實際需求方面是以許多中小規(guī)模用戶為主，在沒有   氣管道的情況下，   氣水合物(NGH)就成為一種很好的儲運方式。另外，我國有許多小型   氣田，但氣田附近又沒有穩(wěn)定的用戶，在LNG技術不經(jīng)濟的情況下，NGH可為這些氣田的開采提供可行的手段。在我國西部地區(qū)有許多中小型   氣田，西部油氣生產(chǎn)中有許多伴生氣，西部地區(qū)經(jīng)濟相對不發(fā)達且   氣用量也不很大，   氣管網(wǎng)不發(fā)達，這些都表明水合物儲運   氣技術在我國的西部將大有作為。水合物儲運   氣技術在幾個方面具有很好的應用前景，即   氣的中遠距離運輸和小規(guī)模   氣用戶；收集油氣生產(chǎn)中的伴生氣；小型、零散   氣田的開采；   氣水合物汽車。
　　為了社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，      的   氣儲運技術是   氣推廣應用的關鍵。管道   氣和LNG是目前比較成熟的   氣儲運技術，均適用于大規(guī)模、長距離的   氣輸送。管道   氣易受   氣的氣源、輸送距離和投資費用的制約，也因   氣的輸送壓力高，運行和維護費用大，因此不適于長距離的海洋運輸，LNG主要用于   氣海洋船運，其儲運，但初期投資大，運營費用高。目前，在中小型   氣田的開采和油氣生產(chǎn)中的伴生氣收集技術以及小規(guī)模   氣用戶的經(jīng)濟儲運方式等方面存在強烈的社會需求，從經(jīng)濟性角度出發(fā)，目前還沒有這方面的成熟技術，有   開展適應于中小規(guī)模   氣儲運的經(jīng)濟   技術。壓縮   氣船運技術、吸附   氣技術和水合物儲運   氣技術在小型、分散   氣田的開采、運輸方面具有很大的優(yōu)越性，應加強這方面的，      氣的開采和應用。