天然气水合物储运技术研究进展

《天然气水合物储运技术研究进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、天然气水合物储运技术研究进展3樊栓狮1,2华贲2(1.中国科学院广州天然气水合物研究中心2.华南理工大学天然气利用研究中心)樊栓狮等.天然气水合物储运技术研究进展.天然气工业,2005;25(11):100～103摘要近年来,天然气水合物储运技术引起了广泛的关注,并得到了快速发展。文章首先介绍了天然气运输的多种方式,进而分析了常见天然气储运方式的物理特性及其经济性,接着着重介绍了天然气水合物的基本特性、天然气水合物储运的基本原理和技术路线,分析了天然气水合物制备技术、储存技术和分解技术等的特点,最后概述了提高水合物储气效率的措施和相关研究进展等。此外,还对天然气水合物储运技

2、术的应用前景进行了展望。主题词天然气气体水合物天然气储存运输应用对成熟。LNG法是目前天然气远洋储运的主要手段,输送了天然气总量的25%。该法需要低温制冷,能耗高,工厂建设初投资巨大,技术要求高。我国有大量的边远零散的气田,井口压力高但总体储量又有限,以PNG法和LNG法输送不具有经济优势,这些气田的开采和利用需要新型天然气储运技术。以固态水合物(NGH)方式来储存和运输天然气〔2〕有望解决上述难题。它是利用1m3的天然气水合物可储存150～180m3(标准状态下)天然气的特性,在较低的温度和压力下储运天然气,被称为天然气固化技术(GtS,GastoSolids),或称之为

3、天然气水合物储运技术。该技术在安全性和可行性方面具有很大的优势(表1):对设备要求不高、成本低,有可能成为LNG或PNG技术的补充和替代技术。对于零散的气田的开发和运距小于5000km的海上运输,GtS技术比LNG技术具有明显的经济优势。此一、引言我国天然气资源分布非常不均衡,生产地主要集中在西中部地区,而消费地区却主要集中在经济较发达的东部和沿海地区。因此,需要发展经济的天然气储运方法和技术。目前实际应用的储运方式有(见图1):通过管道在压力下以气态输送(PNG)和利用低温技术将天然气液化(LNG),以液体形式进行储运等。在研究和发展中的技术有:高压(20MPa)容器储存

4、和输送(CNG);利用多孔介质的吸附作用储存天然气(ANG);和将天然气转化为液体合成燃料(GtL),如类似液化石油气(LPG)、甲醇、二甲醚(DME)等液体后进行运输的技术等。表1常见天然气储运方式的物理特性表图1天然气运输的多种方式示意图目前,世界上约有75%的天然气采用管道输送,我国“西气东输”工程也不例外,尽管管道建设投资巨大,约占整个天然气工业投资的1/3〔1〕,但技术相注:1kcal=4.1868kJ。3本成果受到国家自然科学基金资助(No.50176051,090410003,20490207)。作者简介:樊栓狮,正高级职称,博士。地址:(510640)广东省

5、广州市中国科学院广州能源研究所。电话:(020)87057670,13922797160。E2mail:fanss@ms.giec.ac.cn·100·物理特性LNGCNGNGHDMELPG储运状态储运温度(℃)密度(t/m3)压力(kg/cm2)比热值(kcal/kg)液态-1620.43常压12000气态100.2321012000固态-150.85～0.95常压1000～2000液态-250.74常压6900液态-420.58常压11100储运与集输工程第25卷第11期天然气工业外,GtS技术也可以作为城市用气的一种调峰手段。二、天然气水合物储运技术的发展20世纪40

6、年代中期,天然气水合物储运技术就引起了专家的注意,Miller和Strong〔3〕等人对此进行了研究并申请了专利。早期的研究者认为,在常压下天然气水合物的大规模储运需要极低的温度(常压下NGH在低于-76℃稳定存在)。这样储运NGH的成本太高,导致其没有实用性。20世纪90年代初,Gudmundsson〔4〕首先提出在常压下大规模储存和运输NGH时不必冷却到-76℃以下,而只需将其冷却到冰点以下(通常为-15℃),在相当长的时间内NGH都可以稳定存在,这一特性源于冰冻水合物的“自保存”效应。由于水合物晶粒被一层冰膜机械地包裹着,从而防止了水合物的分解。Gudmundsson

7、等〔5〕以年产40×108m3(标准状态)天然气,运距为5500km为计算基准,分别对NGH及LNG储运方式的整个过程费用进行了核算,其中包括生产、运输及气化费用,虽然NGH法气化过程费用比LNG法高9%,但总费用却比LNG法低26%。对于大型气田远距离输送天然气,LNG储运方式有利。但若输气量不大,则NGH储运方式更具经济优势。最近,Javanmardi等人〔6〕估算了日产708×104m3(标准状态)天然气的生产成本是＄0.00181/MJ,并据不同的运输距离,给出了把天然气从Asalluyeh港口(靠近伊朗南