帮助天然气逃离“水笼子”的N种方法

作者: 邱年祥

来源: 中国科学院宁波材料技术与工程研究所

发布日期: 2018-12-18 07:30:00

本文介绍了天然气水合物(可燃冰)的特性和开采方法,包括减压开采法、热激开采法、化学试剂注入法、固体开采法和置换开采法等。同时,提出了二氧化碳置换开采可燃冰技术,以及以烟气为注入气体置换开采技术,旨在实现甲烷开采和二氧化碳封存的双赢,减少环境污染。

天然气水合物,因其外观类冰且遇火即燃又被称为可燃冰,是通过将天然气分子笼络在由氢键所形成的水笼子内,具有稳定晶体结构的化合物。人们在深海和冻土带发现巨大的可燃冰,所含的天然气总量约1.8 亿亿立方米 (1.8 × 1016 m3),约是其它化石燃料储量总和的两倍。如此数量巨大的能源,是21世纪具有良好前景的后续能源,成为人们潜在开采目标和新型能源的热门研究对象。

可燃冰的安全可控开发可不是一件容易的事。如同冰一样,可燃冰很容易就溶解了。天然气就像脱笼鸟儿一样疯狂逃窜。你想把它们抓回来可就难了。如果它们能够温顺地翱翔长空那也还好!但是,被控制在“房间”里的甲烷可不是那么听话,你要知道它的温室效应能力是二氧化碳的26倍,它可是会“报复”的!

目前,可燃冰开采方法主要包括:减压开采法、热激开采法、化学试剂注入法、固体开采法和置换开采法等五种。减压开采就像拧开高压锅的减压阀一样,气体就蹭蹭往外跑;热激开采就是把热水往上浇,看你忍得了?化学试剂注入法就是找“破坏分子”去“挖墙角”,千里之提,溃于蚁穴;顾名思义,固体开采就是用“锤子”直接把你敲碎,看你往哪里躲。不过,这些拆房间、赶气体的方法可能会地震海啸或破坏深海生态等严重的环境问题。

考虑到全球变暖,“元凶”二氧化碳温室气体的有效捕获和长期安全储存是人类面临的一个重大环境挑战。由于二氧化碳水合物要比甲烷水合物更稳定以及向甲烷水合物注入二氧化碳会促进稳定的原因,人们提出二氧化碳置换开采可燃冰技术。二氧化碳置换,是指将二氧化碳气体注入可燃冰来实现甲烷(天然气中绝大多数的成分)的开采及二氧化碳封存,是一种达到能源开采和二氧化碳封存的双赢技术。

其实,培养一个职业球员可不容易,从小就得层层筛选方能成才。你要得到纯二氧化碳也是一样,必须经过脱硫和催化还原等昂贵复杂过程清除烟气中主要杂质气体 SOx 和 NOx,方得正果。你要知道这些杂质气体可是酸雨的元凶,都想除之后快!从杂质气体水合物相图来看,二氧化硫、硫化氢、一氧化二氮和二硫化碳杂质气体可比甲烷更喜欢水合物,也都愿意代替甲烷照看家园,从此安居乐业,永享太平。

我们期待这个新技术能够落地生根、开花结果,给可燃冰开采技术注入新思维、新活力。

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