天然气水合物研究、生产与应用前景

1、   气水合物生产工艺
　　水合物储运   气包括3个过程，即水合物生产、运输以及分解，其关键技术是   气水合物的生产技术。以储运   气为目的的水合物生产技术有两种工艺流程，即搅拌式连续水合物生产工艺和静态系统非连续水合物生产工艺。连续式水合物生产工艺的流程是，   气经过处理后，经降温后与低温水一起进入反应釜。经过搅拌，水和   气充分接触，形成水合物与水的混合物(水合物浆液)。水合物浆液先经过分离器分离，然后进入低温容器(-15℃)固化，用于储运   气；由分离器出来的未反应水和气体回到反应釜继续进行水合物反应。这种工艺的流程相对复杂，单位体积水合物生产的能耗比较高。在水合物生产过程中，水合物浆液中水合物的含量不宜太高，否则搅拌装置能耗太大，甚至不能工作。
　　气田生产的   气经处理降温后进入水合物反应釜，在反应釜中与低温水作用形成水合物，水合物形成的反应热被冷却液带走。在   剂的作用下，   气水合物在静态系统中生长，水合物形成过程的能耗主要为制冷系统(带走水合物生长过程中的反应热)的能耗。水合物生长结束后，反应器作为   气的储运设备运输到用户进行分解。
　　2、水合物储运   气技术与分析
　　水合物储运   气能否实现，主要由其技术本身的可行性和工艺的经济性决定。连续式水合物生产工艺和静态系统水合物生产工艺各有优缺点，前者工艺适应性强，可进行大规模的水合物生产和储运，而且通过搅拌，水合物形成的条件容易控制，经过不同形式的水合物固化封装满足运输要求。但该工艺系统复杂，生产技术要求高(例如水合物形成反应釜真空的保持)、水合物生产能耗高；而后者生产工艺相对简单，生产能耗低，适宜小规模生产和用量小的   气用户。通过，静态系统中   气水合物生长技术获得了突破性进展，在合适的压力、温度和   剂条件下，静态系统中水合物的   气储量达到150~162V/V，初次水合物形成引导时间控制在1h内，再次形成引导时间10~20min，现已完成了试验室。目前，该技术的关键是解决水合物生长前期时间短而生长后期速度慢且时间长的问题，其本质是水合物生长过程的传热传质技术。图3为室内   气水合物形成过程，形成速度明显分为3个阶段，即生长(生长初期，40min左右)、较慢生长(生长主体阶段)以及缓慢生长(水合物生长结束)。
　　水合物储运   气的经济性分析一般是与常规的管道   气和LNG进行比较。假设在标准状况下，水合物储存的   气的密度为150m³/m³，而LNG的储存密度为600m³/m³。这样，运输相同体积的   气所需船的容积将是LNG的4倍以上。
　　对   气年产量为400亿，长距离海运(运输距离约为6500km)的NGH和LNG储运方式的生产、运输和汽化费用进行了比较，结果表明，NGH的总费用比LNG的总费用低24%左右。比较   气管道、LNG和NGH输送的费用与运输距离的关系，在气田附近，管道   气经济性   好。随着输送距离的增大，管道输送方式的费用增长很快，如果仅从费用角度考虑，管道输送距离   长在2000km左右。   气水合物储运技术的费用比LNG低，但LNG技术比较成熟。
　　3、水合物储运技术应用前景
　　   气水合物储运技术是近年来的一项   气新型储运技术。目前，   气储运方式主要以管道   气和LNG为主，除   气田附近的   气用户外，   气的使用都存在储运经济性的问题。由于管道   气和LNG投资、生产和运输费用很高，因此这两种技术都以大规模运输和大气量(且有稳定的用户)用户为基础，而且需要大规模的   气田作为支撑。目前我国的能源环境是，经济欠发达或不发达地区具有较丰富的能源资源，而经济发达的地区却能源缺乏，这就必然需求经济   的能源储运技术。在推广使用   气的   ，我国建设了一系列   气工程(例如西气东输工程、广东LNG工程等)，这些工程都是针对大规模的   气用户，但在实际需求方面是以许多中小规模用户为主，在没有   气管道的情况下，   气水合物(NGH)就成为一种很好的储运方式。另外，我国有许多小型   气田，但气田附近又没有稳定的用户，在LNG技术不经济的情况下，NGH可为这些气田的开采提供可行的手段。在我国西部地区有许多中小型   气田，西部油气生产中有许多伴生气，西部地区经济相对不发达且   气用量也不很大，   气管网不发达，这些都表明水合物储运   气技术在我国的西部将大有作为。水合物储运   气技术在几个方面具有很好的应用前景，即   气的中远距离运输和小规模   气用户；收集油气生产中的伴生气；小型、零散   气田的开采；   气水合物汽车。
　　为了社会和经济的可持续发展，      的   气储运技术是   气推广应用的关键。管道   气和LNG是目前比较成熟的   气储运技术，均适用于大规模、长距离的   气输送。管道   气易受   气的气源、输送距离和投资费用的制约，也因   气的输送压力高，运行和维护费用大，因此不适于长距离的海洋运输，LNG主要用于   气海洋船运，其储运，但初期投资大，运营费用高。目前，在中小型   气田的开采和油气生产中的伴生气收集技术以及小规模   气用户的经济储运方式等方面存在强烈的社会需求，从经济性角度出发，目前还没有这方面的成熟技术，有   开展适应于中小规模   气储运的经济   技术。压缩   气船运技术、吸附   气技术和水合物储运   气技术在小型、分散   气田的开采、运输方面具有很大的优越性，应加强这方面的，      气的开采和应用。