水合物法储运天然气技术及其应用前景

水合物法储运天然气技术及其应用前景

师轩丽 张素梅

中国石油天然气股份有限公司管道中原输油气分公司 山东德州

摘 要：近年来，我国经济快速发展，天然气作为一种储量丰富的绿色能源，开始被广泛应用在各个领域。随着天然气在人们的生产活动与日常生活中扮演的角色愈发重要，如何对其进行有效利用成为了社会各界共同关注的话题，而天然气的储运方法正是天然气有效利用的关键。目前，我国常用的天然气储运方法主要是液化天然气运输和管道输送，虽然两者都能可靠地运送大量天然气，但仍旧存在成本过高等问题。水合物法储运天然气技术则能有效解决这些问题，具有更为灵活安全、成本更低等多重优点，具有难以估量的应用前景。

关键词：水合物 储运 天然气

天然气水合物又被称作固态甲烷，由水分子和烃分子共同组成的晶体化合物，形成的过程需要一定的温度和压力条件。水合物法储运天然气技术充分利用了水合物的超强储气能力，天然气和水在低温、高压的特殊条件之下就能够被制成水合物，制成水合物以后，天然气的运输能够更加便捷，等到了运输目的地，水合物又能够被液化还原成天然气以供人们使用。我国的天然气水合物资源丰富，且多地都有形成天然气水合物的条件和潜质，发展水合物法储运天然气技术对于我国天然气资源利用具有重大意义。

一.水合物法储运天然气技术

1.1 天然气水合物的制备技术

制备天然气水合物对于温度和压力都有一定的要求，制备过程还会受到天然气混合物浓度的影响。目前我国天然气水合物的制备技术仍旧处于探索阶段，并不能达到工厂化生产，也未具备具体的工业流程。目前，国内外天然气水合物的制备基本都由四个系统构成，即：配气系统、制冷系统、高压反应系统以及数据采集系统。甲烷和水或是其他的特殊试剂，在一定的压力和温度条件下能够发生反应，从而形成天然气水合物。天然气水合物的制备原理虽然比较简单，但在实际操作的过程中一定需要保证绝对低的温度，绝对高的压力，除此之外，还需要气体中含有过于饱和的水蒸气或液态水。在天然气水合物的制备过程中，通常还会采用紊流扰动技术或机械搅拌技术提高制备效率。

1.2 天然气水合物的储运技术

天然气水合物的储运是水合物法储运天然气技术的关键。目前，天然气水合物的储运装备主要有车载和船载储运两种。天然气水合物在高压、常温的环境下通常都比较稳定，而对天然气水合物储存形态的选择则需要考虑天然气水合物的具体生产工艺，不同的生产工艺选择的储存形态会有一定程度上的差异。最常用的天然气水合物的储存形态主要是雪球状天然气水合物，其稳定性高，自我保护能力强，且能够在保证天然气储存效率的大前提下，实现天然气水合物的快速分解和应用。早些年的天然气水合物储运主要采用船载的方式进行，主要应用的是散货船，这样进行储运天然气水合物很容易受到货舱温度和压力条件的影响，因此，对于散货船的要求十分严格。而近年来，我国在天然气水合物储运技术上有了新的进展，船载储运开始广泛应用储运罐，通过控制储运罐的温度和压力条件以减少货舱对天然气水合物储运的影响。

1.3 天然气水合物的分解技术

与天然气水合物的制备和储运技术相似，天然气水合物的分解技术也通过控制天然气水合物的温度和压力条件来进行。将天然气水合物高效分解成天然气，只需要为天气其水合物提供足够的分解热，成功改变天然气水合物的物相平衡条件即可。现阶段，我国主要采用的天然气水合物分解技术有：天然气水合物加热法、天然气水合物降压法以及对天然气水合物添加化学试剂三种。但并不意味着只能应用这三种方法来实现天然气水合物的分解，超声波等技术也能够被用于天然气水合物的分解过程。天然气水合物的分解过程当中会长生大量的水，如何对这些因天然气水合物分解产生的水进行回收利用也需要慎重考虑。

二、水合物法储运天然气技术的应用前景

将水合物法储运天然气技术应用在越洋等长距离运输时，能够有效降低储运成本，且对于储运外部环境的要求不高，更为灵活也更为便捷。其他可以形成水合物的气体，也可以依照水合物法储运天然气技术以水合物的形式进行储运。天然气水合物具有储量高且浓度高的优点，比液化天然气更具有优势，更适合作为燃料应用于汽车等交通工具的长距离行驶上。此外，天然气水合物的制备能够有效促进分子酶活性，将水合物法应用于生物工程和新材料领域能够优化制药过程等工艺，直观形象地进行生物模拟，通过对生物的酶活性进行控制，实现纳米材料、半导体材料等高级新材料的高效制备。

三、小结

与传统的天然气管道储运法、天然气液态运输法等技术相较，水合物法储运天然气能够在保证安全性和可靠性的基础上更好地降低储运成本，具有更为广阔的市场和光明的应用前景。虽然目前我国的水合物法储运天然气尚未成熟，但随着社会各界重视程度的逐渐提高和科学技术的不断发展，我国未来的水合物法储运天然气技术定会日趋成熟，走向更大的舞台。

参考文献：

[1] 赖喜锐,邹华生.天然气能源与水合物储运技术研究进展.广东化工.2007年01期:59-62

[2] 宋光春,李玉星.基于群体平衡理论的管内水合物浆流动特性数值模拟.化工进展.2018年02期:561-568

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