基于水合物技術的天然氣儲運工藝研究

楊磊 賈寬 郭彪（中原油田油氣儲運管理處 山東濟南 457100）

前言

天然氣能源是生活中常用的能源之一，然而從開發(fā)到送至用戶端，需要經過很多的過程，其中儲運就是一個重要的過程，隨著水合物技術的逐漸發(fā)展和應用，采用這種技術進行天然氣儲存是可行的方法。文章對水合物技術的重要性以及儲運天然氣可行性的因素做出分析，并且具體講述了水合物技術的天然氣儲運工藝。

一、研究水合物技術的重要性

水合物技術是一種基于水合物的形成與分解且在工業(yè)發(fā)展過程中有重要前景的技術。它可以應用于天然氣的儲運、海水淡化、空調水合物蓄冷等眾多領域，利用水合物技術，勢必會促進工業(yè)發(fā)展的更大進步。

首先，基于水合物技術的天然氣儲運成本低、投資小。隨著我國經濟的快速發(fā)展，人們對資源的需求量有所增加，而目前就近開發(fā)的天然氣能源已經不能滿足未來人們的需求，因此需要對其他地區(qū)的能源進行開發(fā)。就我國目前的現狀而言，要想進一步開發(fā)天然氣能源，需要選擇偏遠地區(qū)或者是海洋領域，這就使一個巨大的挑戰(zhàn)展現在我們面前，即儲運過程應該如何進行。無論是偏遠地區(qū)還是海洋領域，不僅給開發(fā)能源的工作人員帶來了工作難度，而且能源儲運時也會受到眾多的因素制約，例如：地理因素、環(huán)境因素等[1]。

其次，基于水合物技術的天然氣儲運方式生態(tài)、環(huán)保。目前，我國的生態(tài)環(huán)境遭到了嚴重的破壞，國家正在逐漸采取和落實一系列的措施進行環(huán)保的治理工作。我國開發(fā)天然氣能源時，許多油田都會產生大量的伴生凝析氣，而且受到儲運的經濟條件制約，相關部門通常采取的方式是將其送至火炬塔，這種方式會浪費大量的資源，而且也給環(huán)境帶去更大的壓力。這種情況下，進行新能源開發(fā)時，應采取環(huán)保的方式進行開發(fā)和儲運，否則對環(huán)境產生更大的破壞，影響我國的整體環(huán)境。

綜上所述，人們更應該采用經濟和環(huán)保的天然氣儲運方式去滿足人們的需求，而利用水合物技術的天然氣儲運方式是比較好的一種方式。

二、水合物儲運工藝的可行性

1.水合物儲運天然氣的技術可行性

近年來，由于人們對天然氣能源的需求量增加，所以各國對新能源進行開發(fā)這一課題十分重要。然而隨著新能源的逐漸深入開發(fā)，其所處的地理環(huán)境給開發(fā)工作增加了難度，而且運輸方式的要求也有所提高?；谒衔锏募夹g能夠滿足技術性的要求，可以更好的開發(fā)天然氣能源，提高能源的利用率，也可以更大程度的為環(huán)保做出貢獻。水合物儲運天然氣的技術可行性主要表現在：一是制備天然氣水合物的條件不苛刻，在技術上易實現；二是天然氣水合物的體積小，能量密度大，所以通過公路、鐵路、水路等運輸方式都可實現等[2]。

2.水合物儲運天然氣的經濟可行性

基于水合物的天然氣儲運，其運輸成本較低，國家相關部門對于財政方面的投入資金較少，所以采用這種方式具有一定的經濟可行性。我國未來開發(fā)能源的領域會涉及到偏遠地區(qū)或海洋，而傳統(tǒng)的運輸不僅受到地理、環(huán)境等因素的制約，其運輸成本的消耗也十分巨大，而采取水合物技術可以有效的確保能源運輸的經濟性。水合物儲運天然氣的經濟可行性主要表現在：基于水合物技術儲運天然氣可以在任何規(guī)模下進行，可以對天然氣進行管道運輸，也可以選擇其他方式運輸，這就保證了天然氣運輸能夠實現公路、水路、鐵路等運輸的可能前提下，無需修建管道，避免浪費更多的資金。

三、水合物技術的天然氣儲運工藝

1.水合物技術的制備

首先，需要反應器。目前，國際上比較通用的反應器主要有三種，即攪拌式、鼓泡式、噴淋式。采用水合物儲運技術首先就需要一種新型高密度的水合物生成方法，而使用反應器可以更好的生成密度較高的水合物[3]。

其次，需要考慮儲氣密度的問題。儲氣密度指的是在標準狀態(tài)下，其天然氣存儲的體積，儲氣密度的大小可以決定儲運的經濟性。目前，我國對儲氣密度的具體數值還沒有精確的答案，但是在優(yōu)化工藝方面可以為其提供重要的理論依據。

再次，在水合物制備的過程中需要考慮兩個具體的因素，一是注意安全因素，二是壓力要控制在一定數值，一般為5M Pa，如果增加壓力會導致成本的增多。

最后，對水合物構建仿真的監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效的監(jiān)測水合物的制備過程，并且能夠及時發(fā)現其存在的隱患加以解決。

2.水合物技術儲存天然氣的運輸

基于水合物技術的天然氣儲運工藝對溫度有特殊的要求，儲運過程中，其溫度要控制在水的冰點以下，平衡溫度以上，要確保完全的隔熱，這樣更加有利于水合物的穩(wěn)定。具體的運輸方式可以為：選擇雙壁金屬罐，將水合物存儲在罐里，在不銹鋼的內壁與碳鋼的外壁之間使用絕熱材料。一般情況下，采取絕熱的混凝土以確保建立有效的底部絕熱層，使水合物具有穩(wěn)定性[4]。

3.水合物技術的分解

目前，許多國家都非常注重于水合物的生成技術而忽略了水合物的分解技術，但是在天然氣能源開發(fā)過程中，需要相關人員掌握有效的水合物分解技術，從而能夠研究出更有利于天然氣儲運的技術，保證其運輸消耗更少的成本和提高資源的利用率。

4.水合物技術為城市提供天然氣

目前，我國的天然氣水合物為城市供氣的方式主要有兩種，一是分解釋放天然氣中的水合物經過壓縮脫水的程序輸送至城鎮(zhèn)的輸配管網，從而提供給用戶；二是在城市內部建立母站和子站，從而確保供應。

結論：

我國的西部地區(qū)和海洋區(qū)域的天然氣儲量比較豐富，我國積極開展水合物技術的天然氣儲運工藝研究，可以更加有效的開發(fā)更多的天然氣能源，也可以有效的滿足我國對于天然氣能源的需求。通過對水合物技術的天然氣儲運可行性因素的分析，為我國對水合物技術的天然氣儲運做出更進一步的研究。

[1]劉建輝.天然氣儲運關鍵技術研究及技術經濟分析[D].華南理工大學，2012，10（1）：290-291.

[2]王朝暉.天然氣吸附儲運技術工藝研究[D].華南理工大學，2013，11（27）：56-57.

[3]宋漢成，焦文玲，胡燚，王秀全.基于水合物技術的天然氣儲運[J].煤氣與熱力，2006，12（15）：139-140.

[4]李佩銘，宋漢成.水合物儲運天然氣技術中雙級串聯(lián)制備系統(tǒng)[J].煤氣與熱力，2012，4（15）：98-99.