探析天然气水合物储运天然气技术.docx

探析天然气水合物储运天然气技术杨文国江西省天然气(赣投气通)控股有限公司天然气水合物是在低温与高压的条件下,天然气与水结合而成的白色结晶固体,外观类似松散的冰块。由于天然气中甲烷分子含量较高,又有人将NGH称为甲烷水合物,但是天然气水合物被大众所熟知的名称却是“可燃冰”,因为天然气水合物可以像酒精块一样被点燃,加上外观与冰相似,所以“可燃冰”更为形象。天然气水合物储运基本原理天然气水合物(NGH)储运的基本原理就是利用天然气水合物的强大储气功能,结合一定的先进工艺将天然气制作成固态的水合物,紧接着将固态的水合物运送到储气站,然后再在储气站将固态水合物气化成天然气供用户使用,其具体原理如下图所示:从上图中可以看出,整个过程首先是将原料气和水在约3MPa以及2℃的条件下生成水合物,紧接着在同样的条件下进行脱水处理,然后进行储存和运输,在达到目的地后,进行气化,分离出气体和水,从而将天然气供应给用户使用。NGH储运的运输路线主要有两种:第一,天然气是从气田开采所得或是从远洋进口所得,那么,这种天然气的运输需要提前在气田或是出口国完成加工工作,也就是将天然气加工成水合物再进行运输;第二,天然气是从内陆开采所得,运输过程较为简单,主要运用于无专用管道的情况。NGH储运技术的两种路线如下图所示:从上图中可以发现,无论是从气田开始运输还是近海运输,储运技术始终离不开水合物的生成以及气化过程,虽然前后顺序可能存在差异,但是步骤数量还是一样的。二、水合物储运天然气的关键技术水合物储运天然气的技术多种多样,就我而言,还只是属于前期研究开发阶段,仍然有较大的发展空间,为了加快实现我国的工业化进程,就必须解决好水合物储运天然气的关键技术,以下就几项关键技术进行详细介绍。1水合物的合成水合物的生成主要包括三个过程,即溶解、成核和生长。在这三个过程中困难最大的就是成核过程,也就是形成晶核的过程。在晶核的形成中通常会存在一个诱导期,这一时期存在较大的不确定性,当晶核经过饱和溶液达到稳定临界尺寸时进入快速生长期。水合物的合成是一个从气体到液体再到固体的过程,在这一过程中需要一定的反应器来实现,而反应器的种类大致包括三种:搅拌式反应器、鼓泡式反应器和喷淋式反应器,以下就对这三种反应器的运作流程进行简单介绍。(1)搅拌式反应系统搅拌式反应系统的组织结构较为简单,主要包括四个部分,即反应器、分离器、热交换器和循环泵。在运用这一反应系统时,水合物的形成过程分为以下几步:第一,先将水装入反应器,然后通过反应器底部的止回阀将天然气通入;第二,利用搅拌器的搅拌作用将天然气和水充分融合,生成天然气水合物;第三,充分利用管壳式换热器的散热功能,将天然气水合物生成时所散发出来的热量、反应系统工作过程中产生的摩擦热量等及时转移。(2)鼓泡式反应系统鼓泡式反应系统的工作原理主要是将高压天然气通过孔板,从而产生气泡,这些气泡在上升过程中与水接触,最后在气液接触面上生成水合物。在这一过程中,气泡很有可能在界面交界处破碎,以增大接触面,而热量的传送主要依靠水分。这个系统有利有弊,优点就是利于散热,利于气泡增大气液接触面,从而提高天然气的溶解能力;缺点就是孔板上的小孔直径很小,容易在孔板上就形成水合物,从而影响进气过程,最终影响整个系统的正常运行。(3)喷淋式反应系统喷淋式反应系统较为特殊,它需要