天然气水合物.doc

它是在一定条件(合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等)下由水和天然气在中高压和低温条件下混合时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物(碳的电负性较大,在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键,构成笼状结构)。它可用mCH4·nH2O来表示,m代表水合物中的气体分子,n为水合指数(也就是水分子数)。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水合物的主要气体为甲烷,对甲烷分子含量超过99%的天然气水合物通常称为甲烷水合物(MethaneHydrate)。到目前为止,已经发现的天然气水合物结构类型有三种,即I型结构、II型结构和H型结构。I型结构气水合物为立方晶体结构,其在自然界分布最为广泛,其仅能容纳甲烷(C1)、乙烷这两种小分子的烃以及N2、CO2、H2S等非烃分子,这种水合物中甲烷普遍存在的形式是构成CH4·。II型结构气水合物为菱型晶体结构,除包容C1、C2等小分子外,较大的“笼子”(水合物晶体中水分子间的空穴)还可容纳丙烷(C3)及异丁烷(i-C4)等烃类。H型结构气水合物为六方晶体结构,其大的“笼子”甚止可以容纳直径超过异丁烷(i-C4)的分子,如i-~(表2)。H型结构气水合物早期仅见于实验室,1993年才在墨西哥湾大陆斜坡发现其天然形态。II型和H型水合物比I型水合物更稳定。除墨西哥湾外,在格林大峡谷地区也发现了I、II、H型三种气水合物共存的现象。天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。在标准状况下,一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体,因而其是一种重要的潜在未来资源。天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源。它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质,外貌极像冰雪或固体酒精,点火即可燃烧,有“可燃水”、“气冰”、“固体瓦斯”之称,被誉为21世纪具有商业开发前景的战略资源,天然气水合物是一种新型高效能源,其成分与人们平时所使用的天然气成分相近,但更为纯净,开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。天然气水合物使用方便,燃烧值高,清洁无污染。据了解,全球天然气水合物的储量是现有天然气、石油储量的两倍,具有广阔的开发前景,美国、日本等国均已经在各自海域发现并开采出天然气水合物,据测算,中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量,约相当中国目前陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。中国首次开采出天然气水合物(可燃冰)样品中国在南海北部成功钻获天然气水合物实物样品“可燃冰”,从而成为继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家。 2007年5月1日凌晨,中国在南海北部的首次采样成功,证实了中国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源,标志着中已步入世界先进行列。可燃冰的学名为“天然气水合物”,是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”。“冰块”里甲烷占80%~%,可直接点燃,燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转