1、基于水合物技术的天然气储运工艺研究【摘要】 随着社会经济的发展进步和世界资源的枯竭，天然气的开发利用成为必然。天然气是世界上公认的最清洁的能源，我国的天然气资源丰富，消费市场非常广阔。天然气的普及有利于改善我国现今不清洁燃料带来的大气污染问题。本文对天然气水合物储运技术，做了简单地分析和研究。 【关键词】 天然气；水合物；天然气储运 一、引言 目前我国天然气的储运主要有液化天然气技术和管道运输两种。液化天然气，缩写为 LNG，有着体积小、质量轻的有特点。它的体积约为同量气态天然气体积的 1/600，重量仅为同体积水的 45%左右。液化天然气无色无味、无毒而且不具有腐蚀性。液化天然气的制造、运输
2、和使用过程主要分为：净化、冷却压缩、专用运输工具运输和重新气化使用。液化天然气有船运、车运和管道输送这三种运输方式，这三种方式各有优缺点，在这里就不详细介绍了；管道天然气的缩写为 PNG，天然气的管道运输是天然气气体运输的一项较高的技术水平，它是一个密闭的水动力系统，分为采气、净气、输气、储气和供气步骤，是天然气生产和应用的一个非常重要的环节。传统 LNG 和管道运输的方式均投资巨大、成本高昂，储运的同事存在着巨大的浪费；并且，在我国天然气存在着巨大的消费市场，急需一个经济、高效的天然气储运方法来满足当今的新需要。 二、天然气水合物及其应用 （一）天然气水合物 水合物是某些气体或有机液体与水在
3、某个确定的低温、高压条件下产生的，一种外观像雪或松散冰的一种固态结晶。天然气水合物主要是由一些分子较小的烃类，如：甲烷、依稀、二氧化碳等。天然气水合物有体积小、质量轻的特点，1 立方米的天然气水合物可储存 150-180 立方米的天然气，所以非常有利于天然气的储存和运输。 （二）天然气水合物的应用 近年来，地质工作者在海底沉积层和大陆冻土带底层中发现了大量天然气水合物，气储量已相当于全球非再生资源能源储量的 2.48 倍左右。初步认为，地球上 27%的陆地和 90%的海域均具有天然气水合物生成的条件。以下将介绍几种天然气水合物的应用技术。 第一、调峰功能。水合物可以根据天然不同季节，天然气用量
4、的多少，进行灵活的调节。天然气使用较少的季节、月份，可以充分利用运输网，将不用的气体储存起来，用气多的季节在气化使用。这样及提高效率有降低成本。第二、混合物分离功能。天然气水合物的分解必须具备两个条件：天然气水合物处于非平衡状态（温度高于一定压力下的平衡温度或压力低于一定压力下的平衡压力。 ）和获得足够的分解热。通过控制水合物形成时的压力，可以分离烃类气体。第三、其他功能。天然气是世界上公认的清洁能源，可来作为汽车燃料，天然气水合物较为稳定，有较好的抗暴震功能，安全靠，值得大力开发。 三、天然气的储存 20 世纪 90 年代初，Gudmundsson 在常压下把天然气水合物样品分别保存在-5、
5、-10、-18的容器中，对 20d 内水合物的分解进行测试，发现水合物几乎不分解，10d 内水合物气体释放能量仅为其包含其体量的0.85%，这为水合物天然气储存方式产业化提供了理论依据。 四、天然气水合物储运技术路线 根据实验研究和大量的文献查阅，天然气水合物储运技术路线有两个可行的方案：陆上天然气水合物储运技术路线和带有输油管道的海上油气天然气水合物运输。 （一）陆上天然气水合物储运技术路线工艺流程 我国有大量的零散气田，LNG 输送发和管道输送法都不经济适用，因为 LNG 工厂一次性投资较大，无法收回投资，此时可以考虑 NGH 的方法输送天然气。主要流程为：以小于 4MPa 的压力对气源进
6、行预处理，合成水合物的压力约为 5-6MPa，温度为 0-4，将水合物降压并冷却至-15；然后用汽车储罐密闭储存、运输，储气罐的保温性能较好，可以将安全阀压力设置为 0.6-0.8MPa，超过此压力则将气体放空或者作为汽车燃料；最后，当需要使用的时候，用 20-30的水就可以使水合物很快气化，方便快捷，且能达到用户用气压力要求。 （二）海上油气天然气水合物运输 如何解决海上油气天然气水合物运输问题呢？有以下两种解决方法：在生产平台不设置汽油处理装置，直接输送到岸上的油气处理站；或者将生产平台的混合物运至有油气处理装置的中心平台，然后油、气分开输送到岸上。 五、NGH 输送方式的优越性和局限性
7、（一）优越性 1.初投资低 由于生成和储存 NGH 的技术非常简单和低廉，可以在已有技术和设备基础上，仅仅做小范围改动便可。例如，气体生产设施已有显存的技术，输送容器可以在已有的容器上进行小范围的改进，接受设施也是可以在已有的储存罐的基础上进行小范围的改进，所以 NGH 的初投资最低。2.运营费用低 NGH 生成没体积的气体水合物耗能是最少的，水合物可用现在的有关输送，因此也节省了运输费用。 3.安全性高 这是一种最安全的运输方式，因为气化需要大量的潜热，它低毒且易于控制，这些特点都使储存容器消耗和破损的可能性降低。 4.其他优点 NGH 输送气体体积可以调节，输送系统可以适应很大的气体输送量
8、范围，可以很容易控制生成任何组成成分的气体水合物。由于其生产工厂规模小，对平台的移动并不受影响且易于将生成产品传送到输送容器中，因此非常适用于海上油气田作业。NGH 可以储存在开采过程中被燃烧掉的天然气，NGH 被收集起来给储存容器，最后在被气化使用，节能环保。 （二）局限性 NGH 有其自身的局限性。NGH 的使用受很多变量因素的影响，例如，天然气水合物运输的距离，运输的方式和当时天然气的市场价格等等。 相比较而言，对于天然气水合物的运输方式，NGH 输送方式比LNG、GTL、CNG 这几种方式优越性大得多，经济适应且局限性较少。 六、结束语 随着社会经济的发展，能源的枯竭和人口数量不断攀升
9、，天然气的开发和利用成为必然，天然气是世界上公认的最清洁的能源，具有耗能少、产生热量高的特点，其市场也越来越大，为了更好地开采、储存和利用天然气，天然气水合物应运而生。天然气水合物的储运技术，具有投资小、技术简单、安全性好的特点，大力研究开发天然气水合物，运用经济适应的储运技术，有利资源的充分利用、于节能环保。 参考文献： 1王家生，SuessE.天然气水合物半生的沉积物碳、氧稳定同位素示宗J.科学通报，2002，47（15）：1127-1176 2樊栓狮.天然气水合物储存与运输技术M.北京：化学工业出版社，2005：2 3许红，刘守全，王建桥等.国际天然气水合物调查研究现状及其主要技术构成J.海洋地址动态，2000，16（11）：1-4 4Gudmundsson J S，Mork M.Stranded gas to hydrate for storage and transportJ.2001 International Gas Research Cinference，Amsterdam，2001，11：5-8
