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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。一、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，就我国目前的技术水平而言，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，它需要采用超音波技术，利用超声波喷淋器将水直接喷入高压低温的反应器中，促使水与天然气混合，从而加快水合物的生成。这个反应器的设计简单，为了实现反应器的放大效果，只需要增加喷嘴的数量即可。2水合物的储气效率天然气水合物储运技术是一种较为先进的储运方式，其关键优势在于储气量的高低。如何增加水合物的储气效率，主要有以下两种方式：使用活性炭和加入添加剂。（1）使用活性炭活性炭的主要功能就是增加气-水接触面，因为活性炭表面积较大，而且具有高发达的空隙及适宜的空隙结构，从而能够实现上述功能，提高水的转化率，最终促使水合物储气能力的提高。（2）加入添加剂经相关研究表明，在形成天然气水合物的过程中，如若添加适当浓度的化学添加剂，一定程度上可以实现缩短诱导时间的目的，从而增加储气密度。由于添加剂的化学性质不同，所以不同的添加剂所需的浓度也是不一样的，如APG就需要在较高的浓度下才能产生效果，而SDBS则需在较低浓度下实现。3水合物运输船水合物运输船所需具备的硬件设施及相关储存技术主要包括天然气水合物绝热技术，降低气体逸失技术和货物装卸技术。其中，需要注意以下几点关键点：第一，水合物运输船的货舱容积必须大于LNG船，那是因为液化天然气和天然气水合物的密度不同；第二，天然气水合物的运输必须在密封管道中进行，为了填充缝隙需要在货仓内装天然气；第三，航行过程中货仓产生的热量会分解一部分天然气水合物，分离出的天然气可以作为燃料使用，避免浪费。三、结语综上所述，在我国，天然气水合物储运天然气技术还处在初期发展阶段，各项技术还不是十分完善，通过对储运技术相关原理的介绍，对储运技术有所了解，然后对我国现有的储运天然气技术进行详细的介绍，包括水合物合成技术、提高水合物储气效率技术以及水合物运输船所需具备的硬件设施，为后期学者的研究提供一定的帮助。（原载《中国石油石化》）