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摘 要： 摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，對(duì)天然氣等能源的需求量不斷增加，而天然氣的高效儲(chǔ)運(yùn)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，用水合物對(duì)天然氣進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)，不僅安全性高，而且所需成本較低，這種方法值得推廣應(yīng)用。因此，本文就天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)天然氣的關(guān)鍵
摘要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，對(duì)天然氣等能源的需求量不斷增加，而天然氣的高效儲(chǔ)運(yùn)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，用水合物對(duì)天然氣進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)，不僅安全性高，而且所需成本較低，這種方法值得推廣應(yīng)用。因此，本文就天然氣水合物儲(chǔ)運(yùn)天然氣的關(guān)鍵技術(shù)展開研究，希望為我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供一定借鑒。
關(guān)鍵詞：天然氣水合物;儲(chǔ)運(yùn);關(guān)鍵技術(shù)
天然氣水合物，是一種在特定條件下由天然氣、水結(jié)合生成的結(jié)晶體。一般來(lái)說(shuō)，多呈現(xiàn)出白色或是淺灰色，外表看起來(lái)像是冰雪，能夠燃燒。當(dāng)前，利用水合物對(duì)天然氣進(jìn)行儲(chǔ)運(yùn)的技術(shù)還不是那么成熟，盡管其未來(lái)的應(yīng)用前景極為廣闊，但仍有許多關(guān)鍵技術(shù)需要解決。
1天然氣水合物的合成
為了實(shí)現(xiàn)天然氣水合物的合成，需要用到專門的反應(yīng)器。目前，國(guó)內(nèi)外用于合成的方法主要有以下三種：攪拌法、鼓泡法以及噴淋法。
鼓泡法是將天然氣通過(guò)特定的孔板，形成氣泡，進(jìn)而得到水合物。該方法在熱量傳送方面有著一定的優(yōu)勢(shì)，但是如果所使用孔板的孔徑比較小，就會(huì)在其上面生成很多的水合物，影響到氣體的通過(guò)，最終降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。噴淋法在使用過(guò)程中，會(huì)生成較多的熱量，且難以及時(shí)的排出，進(jìn)而影響到系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，攪拌法就得到了較為普遍的應(yīng)用，它先是在專門的反應(yīng)器中加裝完全冷卻之后的水，再將天然氣從底部傳入，最后使用攪拌裝置進(jìn)行處理，使得兩者融合到一起。
實(shí)踐表明，在水合物的生成過(guò)程中，晶核的形成是難度最大的，一般會(huì)受到溫度、壓力等因素的影響，需要設(shè)定合適的環(huán)境條件，并進(jìn)行耐心的操作。
2天然氣水合物的儲(chǔ)存和運(yùn)輸
在一定的條件下，天然氣水合物能夠進(jìn)行穩(wěn)定的儲(chǔ)存。因?yàn)樵谔囟l件下，水合物只會(huì)出現(xiàn)表面分解，而且分解得到的水可以生成一層保護(hù)膜，起到一定的保護(hù)作用;此外，它的導(dǎo)熱系數(shù)是非常低的，可以實(shí)現(xiàn)很好的自我儲(chǔ)存。因此，除非進(jìn)行加熱處理，它不會(huì)進(jìn)一步發(fā)生分解的。通過(guò)上述分析，我們可以將其儲(chǔ)存在具有較強(qiáng)隔熱性能的容器中，且無(wú)需承壓。當(dāng)然，壓力的提升，能夠進(jìn)一步提高儲(chǔ)存的可靠性。
相關(guān)期刊推薦：《天然氣與石油》Natural Gas and Oil(雙月刊)1962年創(chuàng)刊，是四川石油管理局勘察設(shè)計(jì)研究院主辦的技術(shù)性期刊。以推廣國(guó)內(nèi)外油氣田地面建設(shè)先進(jìn)技術(shù)為辦刊宗旨。主要報(bào)道油氣儲(chǔ)運(yùn)、油氣加工、通信與自動(dòng)控制、腐蝕與防腐、機(jī)械設(shè)備、電力、熱工、采暖通風(fēng)、環(huán)境保護(hù)、給排水、工程地質(zhì)及測(cè)量、工業(yè)與民用建筑、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、科技管理等方面的最新科技成果。
利用不同的生產(chǎn)技術(shù)可以得到不同特性的天然氣水合物，在運(yùn)送時(shí)也就可以采取針對(duì)性的運(yùn)輸方法，主要分為以下三種：首先，對(duì)于干水合物來(lái)說(shuō)，可使用船舶運(yùn)輸。到了最終目的地，可直接在船上完成氣化，分離得到的水則可以留下用于壓艙。考慮到干水合物的生成過(guò)程比較復(fù)雜，所花費(fèi)的代價(jià)較大，且裝船過(guò)程也有一定難度。其次，對(duì)于水合物漿來(lái)說(shuō)，可利用雙殼運(yùn)輸船上的隔熱密封艙進(jìn)行運(yùn)輸，這種方法的運(yùn)輸效率并不高，且運(yùn)輸成本不低。第三，可將干水合物與處理過(guò)的原油混合到一起，接著再將其傳送到絕熱的油輪隔艙或是絕熱性能較為理想的輸油管中，此方法的性價(jià)比較高。
可見(jiàn)，水合物的運(yùn)輸過(guò)程并不復(fù)雜，是比較容易實(shí)現(xiàn)的。但在進(jìn)行運(yùn)送時(shí)，需要結(jié)合天然氣的特性、用戶需要以及成本方面的考慮等，選用最為適合的工藝。
3天然氣水合物的分解
在運(yùn)輸過(guò)程中，當(dāng)然要盡可能的防止水合物發(fā)生分解，以避免造成太大的損失，但到了目的地后，又需要利用可靠的方法進(jìn)行分解。因此，下面對(duì)水合物的分解技術(shù)進(jìn)行分析：
一是，通過(guò)微波進(jìn)行分解。對(duì)水合物進(jìn)行分解時(shí)，需要進(jìn)行一定程度的加熱。而微波就是一種比較理想的加熱方法，相比于其它的加熱方法，其熱能從內(nèi)部形成，分散的更加均勻，因此有助于相關(guān)反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行。微波的分解作用是較為明顯的，可在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)溫度的上升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水合物的迅速分解。此外，可適當(dāng)?shù)脑黾游⒉ㄗ饔霉β剩赃M(jìn)一步加快水合物的分解。
二是，通過(guò)超聲波進(jìn)行分解。利用超聲波進(jìn)行分解的影響，主要源自于超聲空化。它屬于一種特定的物理反應(yīng)，也就是液體中存在的氣泡可在聲場(chǎng)影響下產(chǎn)生一系列的變化。可以通過(guò)增強(qiáng)超聲空化的方式，加快水合物的分解。在這一過(guò)程中，采用不同的超聲波探頭方式，會(huì)引發(fā)不一樣的反應(yīng)過(guò)程，實(shí)踐表明，施加在兩相界面上時(shí)具有最為理想的效果。
4增加水合物儲(chǔ)氣效率的有關(guān)措施
經(jīng)過(guò)近些年的發(fā)展，水合物儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，人們就此提出了各種各樣的方法來(lái)提高儲(chǔ)氣效率，比如選取更加合理的反應(yīng)器，更加理想的反應(yīng)條件等。當(dāng)然，也可以采用添加劑、活性炭的形式來(lái)增加儲(chǔ)氣效率。
首先，可以加入添加劑。研究表明，在水合物的生成過(guò)程中加入合適的添加劑，能夠有效地減少反應(yīng)時(shí)間、提高儲(chǔ)存密度。而且，使用不同種類的添加劑所造成的影響也是不同的，有些能在較高濃度下對(duì)水合物形成過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化;而有些則是在較低濃度下對(duì)水合物的形成過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。
其次，可以使用活性炭。活性炭有著非常大的表面積，非常多的空隙，能夠有效地增加氣、水接觸面，提升轉(zhuǎn)化效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氣能力的提高。通過(guò)近來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，水炭比會(huì)給儲(chǔ)氣密度帶來(lái)非常大的影響，因此應(yīng)在特定條件下盡可能達(dá)到最佳水炭比。
5結(jié)語(yǔ)
總的來(lái)說(shuō)，隨著對(duì)天然氣等能源需求量的增加，天然氣的高效儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)成為人們研究的熱點(diǎn)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外都加大了對(duì)水合物儲(chǔ)運(yùn)天然氣技術(shù)的研究，該技術(shù)的安全性高，可操作性強(qiáng)，但在工業(yè)化的應(yīng)用方面還需加大研究力度，特別是在水合物的生成、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、分解等方面還要進(jìn)行更加深入的研究，隨著研究的加深，這種新型儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)必將得到更加廣泛的推廣。——論文作者：王善亮陳禮紅張文博慕志龍
