天然气水合物技术现状及发展
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摘要：全球变暖和能源消耗加剧已成为目前我们面临的两大课题。文章从天然气水化合物的生产方法及发展进行研究。探讨天然气水化合物的可发展性。
关键词：NGH（天然气水合物） 加工方法发展
Abstract: global warming and energy consumption has become a problem which we faced by two major issues. This article from the natural gas production methods of water chemical compounds and development of the research. Discusses the natural gas water compounds can be development.
Keywords: NGH (natural gas hydrate) processing method development
中图分类号： U473.2+4 文献标识码：A文章编号：
天然气是一种储量丰富的能源，价格比石油便宜，燃烧清洁，是一种绿色能源。在航运的舞台上，一个急切的信号表明：天然气贸易迅速发展促进了LNG船定单的空前增长。但天然气是不可再生资源，并且LNG生产过程相对昂贵。例如船舶行业中单艘LNG船的建造价格目前超过两亿美元，这些都是我们考虑的因素。有意思的是，据估计，世界上可开采的天然气有超过一半以上已被探明，但还有大量未开采的。在世界上任何角落都能发现或多或少的天然气水合物(NGH)储量。NGH本质上仅仅由水分子和气体分子组成的固体结晶体物质。水分子形成一种点阵晶体格架，燃气分子则填充于点阵结构间的空穴中，学术上称为做笼形结构。实际上这种结构是气水合物以雪、冰的形式存在依赖条件。NGH往往分布于寒冷的永冻土中（储量极其少）或深水的海底沉积物中（储量较多）。甲烷、丙烷和其他气体填充于笼形结构间中。气水合物可以释放大量普通的甲烷，产生巨大的能量。估计大约有 100,000到270,000,000 兆立方尺的天然气水合物广泛分布在全世界。事实上全球NHG储量数超过已知天然气储量数的观点被普认同，甚至已经有一些研究认为它是无穷尽的能源资源, 因此科学家们正在探索新能源的展之路。所有的声音听起来都充满着美好和希望, 但事实是现在这些资源并没有进行商业开采，这是因为NGH开采工艺的难题未能解决。然而，NGH的探索中有一种新的关注：发展和生产被称为"非原产地的" 或人工合成的NGH。
现在全世界估计大约 40-60%天然气储量被定义" 难开采"的，或者换句话说, 许多零散、产量不大的气田由于远离现有的输送管道和开采。而天然气的开采和输送初期投资非常大, 从经济上考虑开采是不可行的。相对于需要在 -162℃的低温条件下生产储存液化天然气（LNG)而言，人工合成NGH开采费用非常低。LNG燃料储存密度较低，输送同样单位容积的LNG和NGH，GH性价比高于LNG。因为NGH保持稳定的条件为正常大气压和 -20 ℃温度左右，所以实现人工合成NGH的生产、储藏、输送和气化能够成为可能，操作比较容易。人工合成NGH在适度的压力和温度条件下，由天然气和水相互作用形成类似冰状的固体物质。一立方米的可以释放出达 180立方米的天然，人工合成NGH在正常大气压和-20℃的情况下能够稳定的输送,它比天然气的输送更经济、更安全。所以从远景趋势考虑来看，NGH整个系统（包括生产、储藏、输送和气化）的全部投资费用，比LNG 便宜许多，更重要的是它为能源稀缺的世界提供了先前所没有的能源储量。由于LNG需要巨大的生产成本，对于小型的气田来说，经济上是不可行的。这使得小型气田更期待和关注NGH大的生产成本，对于小型的气田来说，经济上是不可行的。这使得小型气田更期待和关注NGH。
研究NGH固态化工艺以及NGH专用运输船技术的世界领头羊是日本的三井造船(MES)，在日本的新能源和工业技术发展组织协助下，MES成功研制了人工合成NGH生产工艺，具备了每日合成600Kg NGH的高速生产能力。而且MES已经和日本先进工业科学技术学会及大阪大学建立了合作关系，研究内容为批量NGH的堆放、运输、储藏和高压气化的全过程，日本油气和金属公司参与了共同设计。他们已经成功完成了高压条件下批量NGH的连续气化。这些生产方法的使用，最后消耗的能源大约是LNG一半左右。这个系统形成的球状物能够提供良好的填充和流动效率，同时具有所谓的“自我保护”功能，减少气体蒸发。
人工合成NGH加工成固体球丸进行运输必须全面改善货舱的处理功能， NGH船需要设计独立的货舱系统，关于NGH球丸装载和卸载的设计，科学家正在考虑使用机械传送系统，水平的把NGH球丸装载到货舱，从货舱里进行卸货则沿垂直方向输送的甲板上面，然后水平的输送，以便于海岸传送和气化。气化之后产生大量体积的残余水，这些水先返回到NGH船舱做压载之用，然后再返回到气田循环进行NGH生产。
另一个问题是装载人工合成NGH球丸的船舱还没有进行认证，获得国际认证需一个过程。这个过程已迈出了第一步，NK已和MES合作，日本海事协会正在初步作NGH船舱安全可行性研究。努力使NGH船达到LNG船相同的安全系数，并且正在申请IGC(联合国政府间版权委员会)的号码，尽可能的使号码的性质确定为人工合成NGH球丸是一种固体，而不是气体或液体。假设NGH的毒性和腐蚀性的反应可以忽略不计的的话，关键问题包含晶体结构的稳定性，低温和火灾的危险性。晶体结构相对稳定的时候，低温危险性考虑的内容包括设置第一层屏障的第二层屏障，以及舱壁的保温性。同样，火灾的危险性考虑明火隐患的除去，包括氧气和火花的潜在隐患。我们所有的考虑都要基于整体概念模型。
所有的研究表明，小型气田发展NGH的输送和存储，已经显示的巨大的潜力。NGH技术的充分发展以及未开发的天然气田开始开采，作为清洁环境的绿色能源，不仅仅是探索能源需求方面的巨大进步，同时发展了一个新行业，我们高兴的看到，一种新的船型---NGH，将成为新行业的主导者。
参 考 文 献
① 郑洪：世界液化天然气市场动向分析 国际石油经济出版2006年 (06)
②王宝庆：《天然气液化技术及其应用》天然气工业出版2004,24(7)
③王坤： 《LNG冷能利用技术及经济分析》 天然气工业出版2004,24(7)