天然气水合物ppt课件
天然气简介ppt课件
前言
天然气资源及其利用 天然气的组成与分类 天然气处理与加工的目的及内容 商品天然气的质量指标
2.我国的天然气资源
我国的天然气远景资源量达56万亿立方米，其中59%的资源分布在中西部的 川渝、陕甘宁、青海和新疆四大气区，四大气区内天然气资源量约为22.4万亿立 方米。除陆上四大气区外，我国近海天然气资源也十分丰富，海南、渤海、东海 都是天然气富集地区。到2008年8月，全国累计探明的可开采天然气资源量达22 万亿立方米。根据2006年7月最新消息，在我国南海珠江口盆地实施的LW3-1-1 井获得天然气重大发现，初步估算天然气资源超过1000亿立方米，有望成为我 国海域最大的天然气发现。
三、 天然气在能源消费中的地位 据近20年统计，世界天然气的消费量大致以平均每年2～3%的速度在增 长；在当今世界能源消费结构中，达到24%，成为三大主力之一。目前，世 界正处于天然气取代石油而成为世界主要能源的过度时期，国际能源界普 遍认为，今后，世界天然气产量和消费量将会以较高的速度增长，2020年 以后世界天然气的产量将要超过煤和石油，成为世界最主要的能源，21世 纪将是天然气的世纪。
天然气用作发动机燃料 天然气是一种理想的车用汽油替代品。天 然气的研究法辛烷值高达100以上，并可有效的降低汽车尾气对环境的 污染，而费用仅为汽油的2／3～1／2。所以，世界上应用天然气的发动 机的数量越来越多，截止1996年，世界上用天然气作燃料的汽车总数超 过了100万辆。近年来，我国汽车用天然气的发展也很迅速。
正确选用燃烧设备或燃具时所必须考虑的一项质量指标。用H表示，
单位为 KJ/m3
低热值
热值
高热值
各国习惯不同，有的取高热值，有的取低热值，我国取高热值。
天然气水合物的形成与防治
3) 脱除天然气中的水分；
4) 向气流中加入抑制剂(阻化剂)。
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抑制剂的种类：
常 用 的 抑 制 剂 有 甲 醇 、 乙 二 醇 ( EG)、 二 甘 醇
天然气水化物的形成及防止
一、 概 述
• 气体水合物：是水不轻烃、CO2 及H2S等小分子气 体形成的非化学计量型笼形晶体化合物(clathratehy drates ),或称笼型水合物。 天然气水合物：是一种由水分子和碳氢气体分子组 成的结晶状固态简单化合物 （M·nH2O） 外观：如冰雪状，通常呈白色。结晶体以紧凑的格 子构架排列，不冰的结构非常相似。 组成：水合物是在一定压力和温度条件下，天然气 中的某些组分和液态水生成的一种丌稳定的、具 有非化合物性质的晶体。 密度：比水轻。
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• Ⅲ、加热解堵法：确认冰堵点后，给 其冰堵点缠绕伴热带或者是给冰堵点 加保温层，还可以用热水冲浇冰堵管 道，使水合物分解、被气流带走而解 除堵塞。
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谢谢观看
FIN.
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(DEG)等。甲醇、乙二醇和二甘醇等。 从抑制剂结构及物化性质可看出：甘醇类的醚 基和羟基团形式相似于水的分子结构，不水有强的 亲合力。向天然气中注入的抑制剂不冷却过程凝析 的水形成冰点很低的溶液，天然气中的水汽被高浓 度甘醇溶液所吸收，导致水合物生成温度明显下降。 由于乙二醇同时具有挥发性低、吸收性强、再
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水分子
水分子笼
天然气水合物模型
天然气分子
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几个笼联成一体的形成物称为晶胞。
气体水合物的晶格 （a）I型结构体心立方晶格； （b）Ⅱ型结构金刚石型面心立方晶格
长输管道天然气水合物形成与防治
水合物不仅可能导致管道堵塞，也可造成分离设备和仪表的堵塞， 因此天然气输送过程中水合物的产生与预防是很重要的问题。
天然气长输管线水合物生成的预防
输气设备中由于天然气形成水合物而产生的危害是普遍的现 象，因此对其防治非常重要。
天然气水合物(Natural Gas Hydrates)也称水化物或简称水合物， 是在一定压力和温度条件下，天然气中某些气体组分与水形成的一种 复杂的但又不稳定的白色结晶固体，是一种类似于冰或雪的物质。密 度为0.88~0.90 g/cm3。其中可形成水合物的典型物质包括：CH4、 C3H6、C2H4、C2H6、CO2 和H2S 等。一般用M⋅nH2O 表示，M 为水 合物中的气体分子，n 为水分子数，如CH4⋅6H2O，CH4⋅7H2O， C2H6⋅7H2O 等。也有多种气体混合的水合物。
大量研究结果表明，水合物是由氢键连接的水分子结构形成笼形 结构，气体分子则在范德华力作用下，被包围在晶格中。至今，在 自然界已经发现了3 种水合物晶格结构：结构Ⅰ型、结构Ⅱ型、结 构H 型，晶格中含有无数大小不等的孔穴。在稳定的水合物中，一 些孔穴被气态化合物占据，称之为客体分子。只有分子尺寸和几何 形状适宜的气体才能进入孔穴。孔穴中可能仅含有一种气态化合物， 也可能含有不同化学种类的气体分子。在一稳定水合物中无需所有 孔穴均被填满，在Ⅰ型结构的晶格空穴中只能填充CH4、C2H6 小分 子烃类以及H2S等非烃分子；Ⅱ型结构中还可以容纳C3H8、C4H8等 较大的烃类气体分子；而H 型结构除了能容纳上述各种分子外，还 能容纳一般的原油分子i-C5。
降压控制
与管线加热技术原理相似，通过降低体系压力来控制水合物的生成。 有3 种极限情况：等温降压，压力十分缓慢地降低；等焓降压，压力迅 速降低，不发生热传递；等熵降压，压力通过理想膨胀机降低，不发生 热传递。实际的降压过程通常介于等温和绝热之间。
天然气水合物形成条件
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深海环境中天然气水合物形成特 点
深海环境特征描述
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高压低温
深海环境具有极高的压力 和相对较低的温度，这是 天然气水合物形成的基本 条件。
沉积物丰富
深海底部沉积物丰富，为 天然气水合物的形成提供 了充足的物质来源。
地质稳定
深海环境地质相对稳定， 有利于天然气水合物的长 期保存和聚集。
未来发展趋势预测
技术进步
随着天然气水合物勘探开发技术的不断进步，未来有望实现商业 化开发，降低开采成本，提高产量和效率。
环保要求
在环保要求日益严格的背景下，天然气水合物开发将更加注重环境 保护和可持续发展。
能源转型
在全球能源转型的大背景下，天然气水合物作为一种清洁、高效的 能源，有望在未来能源结构中占据重要地位。
可燃冰名称由来
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因其外观像冰，遇火即燃，因此 被 称 为 “ 可 燃 冰”（ Combustible ice ）。
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同时，这种天然气水合物又被 称 为“固体瓦斯”或“气冰” ，以 突出其可燃性和固态特征。
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天然气水合物形成条件概述
高压低温环境要求
压力
天然气水合物的形成需要较高的压力，通常存在于深海沉积 物或高纬度地区的永久冻土中。在这些环境中，压力可以使 气体分子被压缩并接近水分子，从而形成水合物。
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天然气水合物资源潜力及开发前 景
全球资源潜力评估
资源丰富
全球天然气水合物资源量巨大，据估算，其总有机碳储量是全球 已知煤、石油和天然气总储量的两倍以上。
分布广泛
天然气水合物分布于世界各大洋和陆地永久冻土带，其中海底天 然气水合物资源占主导地位。
天然气水合物的形成及处理
汇报完毕 谢谢大家！
天然气水合物容易堵塞的部位
• 如果是冰堵, 它应当处在低洼处最低点 下游距最低点较近的地方; 如果是水合物堵 塞, 应处在比冰堵远一点的地方, 但不会太 远。大的方位可通过听声音和看地形方式, 找出地势较为低洼容易积水的地方,以确定 管道发生水合物堵塞或冰堵的具体位置。
水合物解堵措施
• 1. 注入防冻剂法：一般可从支管、压力表短节、放空管等处注入防冻 剂, 降低水合物形成的平衡曲线。若管线或井筒内发生水合物堵塞, 可 注入甲醇、乙二醇、二甘醇等水合物抑制剂来解除堵塞。具体方法是 将水合物抑制剂加入井筒内, 溶解油管内的水合物, 并随产出气体流动, 解除管线内水合物的堵塞。 • 2. 加热法将天然气的流动温度升至水合物形成的平衡温度以上, 使已 形成的水合物分解。对于地面敷设的集气管线, 可采取在管外用热水 或蒸汽加热管线的方法, 但一般情况下应避免使用明火加热。实验研 究证明, 水合物与金属接触面的温度升至30℃~40℃就足以使生成的 水合物迅速分解 • 3. 降压解堵法卸压解堵的方法在现场应用较广泛。在井场,集气站或 集气管线已形成水合物堵塞时, 可将部分气体经放空管线放空, 使压力 在短时间内下降。当水合物的温度刚一低于管壁温度, 生成的水合物 立即分解并自管壁脱落被气体带出。
天然气水合物的危害
• 水合物在输气干线或输气站某些管段( 弯头) 阀 门、节流装置等处形成后, 天然气的流通面积减少, 从而形成局部堵塞, 其上游的压力增大, 流量减少, 下游的压力降低, 因而影响管道输配气的正常运行。 同时, 水合物若在节流孔板处形成, 还会影响天然 气流量计量的准确性。若不能及时清除水合物, 管 道会发生严重拥堵, 由此导致上游天然气压力急剧 上升, 造成设备损坏和人员伤害事故。 给天然气 的开采、集输和加工带来危害,造成流量下降同时 增加了能量的损耗，严重会使气流断面切断，处 理时很困难又费时。
天然气水合物概论
天然气水合物概论一、天然气水合物是个什么东西？大家听说过天然气水合物吗？听起来是不是像是个高大上的名词？其实它就是我们生活中常见的一种东西——天然气，不过它长得有点特别。
你知道，天然气水合物其实是天然气和水分子结合形成的一种固体化合物，听起来是不是有点像神秘的魔法一样？没错，天然气水合物就是天然气被困在冰一样的水分子“笼子”里，形成了一块块晶体。
说到这里，大家是不是有点迷糊了？别着急，我慢慢给你们讲清楚。
简单来说，天然气水合物就像是冰箱里的冰块，里面被“包裹”着天然气。
所以它看起来像冰，摸起来像冰，但里面却蕴藏着大大的能量。
是不是觉得有点神奇？这东西最早被发现的时候，科学家都被吓了一跳。
因为你想想看，天然气这种看不见摸不着的东西，居然能和水分子搭配在一起，形成冰一样的固体。
更牛的是，这个“冰块”里储存的天然气量比你想象的还要多。
想象一下，你能从这么一块小小的“冰块”里提取出这么多能源，简直让人眼前一亮。
你可能会想，既然天然气水合物这么牛，为什么我们平时没怎么听说过呢？其实啊，它主要藏在海底深处，或者寒冷地区的土壤里。
说白了，它就藏在地球的“角落里”，并不是特别容易发现和开发。
二、天然气水合物的作用说到天然气水合物的作用，大家可能首先会想到能源。
没错，它最大的作用就是储存和提供能源。
天然气本身就是我们日常生活中不可或缺的能源，拿它做发电、做燃料、做化工原料，简直是万能宝贝。
如果能从天然气水合物里提取天然气，那岂不是开了新世界的大门？更重要的是，天然气水合物的储量可不是小打小闹的，它的数量估计比我们地球上现有的天然气资源还要多得多。
换句话说，只要我们能找到一种既安全又有效的方法提取天然气水合物，未来的能源问题就有可能迎刃而解。
这不禁让人兴奋不已。
可以说，天然气水合物是个能带来改变的“黑马”。
能提取天然气水合物的技术，嗯……现在还不太成熟。
说实话，这就像是你拿到了一份藏宝图，但你还没找到宝藏的钥匙一样。
可燃冰ppt讲解
晶体类型 I型 II型
H型
水分子数 晶穴种类 晶穴数 晶穴结构
46
小
2
512
大
6
51262
136
小
16
512
大
8
51264
小
3
512
34
中
2
435663
大
1
51268
1 m3 水合物
Chen-Guo模型
VDW模型
VDW模型
0.85
0.70
实验值
实验值
0.65 0.60
0.50
0.40
272
274
276
278
280
T ，K
0.45
0.25 46
Chen-Guo模型 VDW模型 气相实验值
56
66
z CO2 , mol%
Chen-Guo模型 VDW模型 水合物相实验值
76
86
CH4+CO2体系V-H相平衡计算值与 实验值比较
核能 ？！ 可再生能源
可燃冰-天然气 水合物有可能成 为未来的新能源
初步认为，地球上27%的陆地和90%的海域均具备天然气水合物生成 的条件
天然气水合物赋存于水深大于100-250米（两极地区）和大于400-650 米（赤道地区）的深海海底以下数百米至1000多米的沉积层内，这里 的压力和温度条件能使天然气水合物处于稳定的固态。
4. CO2置换过程强化方法研究 3.CO2置换动力学实验及模型研究 2.水合物存在条件下，CO2和CH4在溶液中溶解度 1. CO2+CH4+H2O体系V-H相平衡研究
天然气水合物
Gas Hydrate is found in sub-oceanic sediments in the polar regions (shallow water) and in continental slope sediments (deep water), where pressure and temperature conditions combine to make it stable.
大西洋和西印度洋
Chemical/biological intear the vents
Tubeworms
Clams
Shrimp
Scaly-Foot Snail
Lin
东太平洋观日落
Currently, groups of scientists in the U.S., Canada, Norway, Great Britain and Japan are working to try to understand gas hydrate and the role it plays in the global climate and the future of fuels.
Natural Gas Hydrate contains highly concentrated methane, which is important both as an energy resource and as a factor in global climate change.
Gas Hydrate can be studied in the laboratory, where a machine is used to create the proper pressure and temperature conditions for hydrate formation, or it can be studied in situ using seismic data collected aboard ships and geophysical models.
天然气水合物
天然气水合物引言天然气水合物（Methane Hydrates），简称NGHs，在过去几十年中备受关注。
天然气水合物是一种特殊的化学物质，它是天然气和水形成的结晶化合物。
它的结构中包含了天然气分子（主要是甲烷）和水分子，形成了固体晶体结构。
天然气水合物存在于寒冷的深海底部和极地地区的沉积物中，被认为是一种巨大的未开发能源资源。
这篇文章将会介绍天然气水合物的形成过程、分布情况、潜在的能源潜力以及对环境和气候的影响。
形成过程天然气水合物的形成需要同时具备压力和温度条件。
在大部分的天然气水合物形成地点，地下水的渗透会将水带到脆弱的沉积物层中。
当水和天然气接触时，由于寒冷的温度和高压力，水和天然气中的甲烷分子会结合成为水合物晶体。
这种过程被称为水合物形成。
天然气水合物形成的主要条件是温度低于零下6摄氏度且压力超过200个大气压。
分布情况天然气水合物广泛分布于全球寒冷的海洋和极地地区。
它们主要存在于深海海底的沉积物中，以及北极地区的冻土和冰川中。
据估计，全球的天然气水合物资源量巨大，可能比现有的天然气储量还要多。
然而，由于水合物存在的极端环境条件和技术挑战，目前还没有进行大规模开采。
潜在的能源潜力天然气水合物被认为是未来能源的候选者之一，因为它们拥有巨大的能源潜力。
根据估计，全球的天然气水合物储量可能远远超过传统天然气储量。
特别是在亚洲地区，天然气水合物被视为减少对进口石油和天然气依赖的一种替代能源。
然而，天然气水合物的开采和利用面临着技术挑战和环境风险。
技术挑战天然气水合物的开采和利用面临着许多技术挑战。
首先，水合物形成的地点通常位于深海或极地等极端环境中，需要克服高压、低温和深水等条件。
其次，水合物本身的物理性质使得开采过程更加困难，因为水合物在外部环境下会分解成天然气和水，导致压力下降和结构不稳定。
此外，无论是开采还是运输天然气水合物，都需要解决海底管道技术和安全问题。
环境风险天然气水合物开采和利用会对环境产生一定的影响和风险。
天然气水合物
天然气水合物在外观上是白色的结晶体，类似于冰或 致密的雪。它的化学成分不稳定，一般用M nH2O 表示，M 为水合物中的气体分子，n为水分子的个数。也有多种气 体混合的水合物。水合物的相对密度为0.96到0.98之间， 可浮于水面，而沉于液烃中。天然气水合物是笼形包合 物:水分子借氢键形成了笼形多面体骨架，其中有孔穴， 孔穴体积由气体分子所占据，被包围在骨架中。甲烷、 乙烷和硫化氢可以占据较小的孔穴，而丙烷和丁烷只能 占据较大的孔穴，大于正构丁烷的分子因太大而不能形 成水合物。
2020年5月3日星期日
甲醇的蒸汽压比较高，注入管线和设备后容易汽化进 入湿气内，之后均匀地进入水相防止水合物生成。
乙二醇或二甘醇蒸汽压低，必须喷头雾化成小液滴散 于气流内。
当甲醇注入量超过0.11m³/h，不经济，需换乙二醇。
3、天然气脱水。天然气脱水的工艺方法一般包括:低 温脱水、溶剂吸收法脱水、固体吸附法脱水和化学反应 法脱水。
2020年5月3日星期日
形成水合物的压力-温度曲线
2020年5月3日星期日
液态水
低温
高压
气流速度和方向 改变的地方，即
气流的滞区
在节流阀、阀门关 闭不严处
形成水化物
2020年5月3日星期日
三、阻止天然气水合物生成的措施
1、给天然气加热，并且使天然气温度维持在水的露点 （-7℃/10MPa）以上或天然气水合物形成温度（12℃/MPa ）以上。 伴热带
2、向气流中加入阻化剂 (水合物抑制剂)，天然气中的 水分溶于抑制剂中，改变水分子间的相互作用，达到抑制 水合物形成的目的。
目前在天然气工业中多用甲醇和乙二醇或二甘醇作抑 制剂。甘醇类的醚基和羟基团形式相似于水的分子结构， 与水有强的亲合力。向天然气中注入的抑制剂与冷却过程 凝析的水形成冰点很低的溶液，天然气中的水汽被高浓度 甘醇溶液所吸收，导致水合物生成温度明显下降。