可燃冰的化学学术论文范文

可燃冰的学术论文篇一：《试谈可燃冰的研究与开发进展》 摘要： 可燃冰是 21 世纪公认的替代能源和清洁能源，开发利用潜力巨 大，是天然气水合物的俗称。综合介绍了可燃冰的概况、结构特征、分布情 况、开采方法以及开采过程中的难点问题，最后对可燃冰的未来开发前景做 了展望，开采可燃冰会给环境带来的一系列问题，要实现工业规模开采和商 业化开采还需要一定的时间。 关键词： 可燃冰;天然气水合物;分布;开采方法 1 概述 可燃冰是天然气水合物俗称，主要蕴藏在深海和陆地冻土带。许多国家 都把目光投向了可燃冰这种鲜为人知的新型能源。近 30 年来，随着传统能 源的日趋枯竭，可燃冰能量密度非常高，达到煤的 10 倍，燃烧后不产生任 何残渣和废气，每立方米可释放出 160-180m3 的天然气，仅海底可燃冰的 储量就够人类使用 1000 年。 各国科学家对全球天然气水合物资源量，都发现了天然气水合物气藏， 它 是 剩 余 天 然 气 储 量 (1.56×1014m3)m3) 的 128 倍 [1] ， 较 为 一 致 的 评 价 为 2×1016m3。目前世界上有 79 个国家和地区都在关注这项资源。图 1 反映能 源资源使用情况随时间变化的规律[2]。随着开采技术和手段的不断进步，可 燃冰势必成为未来替代石油、煤的首选绿色洁净能源。从能源曲线预测中可 以看出，到 2050 年，天然气水合物在世界能源中所占的比例会超过五成。 2 可燃冰简介 可燃冰即天然气水合物，主要分布于深海沉积物中，由天然气与水在高 压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃 烧，所以又被称作固体瓦斯和气冰。它是在一定条件(合适的温度、压力、气 体饱和度、水的盐度、PH 值等)下由水和天然气在中高压和低温条件下混合 时组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物。分子结构[3]见图 2。 反应式为：G+NH2O→G・NH2O 它可用 G・nH2O 来表示，G 代表水合物中的气体分子，n 为水合指数 (也就是水分子数)。组成天然气的成分如 CH4m3)、C2H6、C3H8、C4m3)H10 等同 系物以及 CO2、N2、H2S 等可形成单种或多种天然气水合物。形成天然气水 合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过 99%的天然气水合物通常称为 甲烷水合物[4m3)]。 3 可燃冰的分布 科学家们公认，可燃冰在世界范围内有广泛存在的可能性。在陆地上， 大约有 27% 的面积是可以形成可燃冰的潜在地区，而大洋水域中 90% 的面 积也属这样的潜在区域。海底可燃冰分布的范围约为 4m3)×107km2，占海洋总 面积的 10%。从所取得的岩心样品看，天然气水合物可以以多种方式存在 [5]：①占据大的岩石粒间孔隙;② 以球粒状散布于细粒岩石中;③ 以固体形式 填充在裂缝中;④ 大块固态水合物伴随少量沉积物。图 3 为全球已知和推断 的天然气水合矿床图[6]。 我国可燃冰主要分布在南海海域、东海海域、青藏高原冻土带以及东北 冻 土 带 ， 据 粗 略 估 算 ， 其 资 源 量 [7] 分 别 约 为 64m3).97×1012m3、3.38×1012m3、12.5×1012m3 和 2.8×1012m3。其中，南 海北部陆坡的可燃冰资源量达 185 亿吨油当量，相当于南海深水勘探已探明 的油气地质储备的 6 倍，达到我国陆上石油总量的 50%。此外，在西沙海槽 已初步圈出可燃冰分布面积为 524m3)2km2，其资源估算达 4m3).1 万亿 m3。而且 在我国东海和台湾省海域也存在大量可燃冰。经海内外专家学者多年探测研 究，证实中国台湾省西南面积约 77000km2 的海域蕴藏着极为丰富的可燃冰 球。据科学家粗略估算，远景资源量至少有 350 亿吨油当量。 中国已在南海北部神狐海域和青海省祁连山永久冻土带取得了可燃冰实 物样品。但是相对于深海可燃冰，陆域可燃冰开采更可能提前实现。陆域可 燃冰开采主要有以下几点优势[8]： ① 陆地开采天然气水合物，可以对海域可燃冰的研究做出技术等方面的 储备，为海洋天然气水合物的利用和开采方法做示范。 ② 陆地上开采天然气水合物对出现的灾难性后果更易控制。如果出现事 故，可燃冰的开采在陆域要比在深海好控制得多。1 立方米可燃冰就可释放 出 164m3) 立方米天然气，在常温和常压环境下极易分解，可燃冰像固体酒精一 样可被直接点燃，稍有不慎就可能对环境造成危害。 ③陆地上天然气水 合物开采更加经济。祁连山冻土层较薄，为将来的工程和科研带来极大便利， 只有 80-120 米，含可燃冰岩层段埋藏浅，只有 130-300 多米。祁连山冻土 区含可燃冰岩层段埋藏浅。 ④陆地多年冻土区可燃冰开采难度低于海洋。一直困扰和束缚世界各国 在海底开采可燃冰的难题，是海域可燃冰极易破坏海底生态环境，会在海底 瞬间释放时会产生庞大压力。陆域可燃冰的开采前景较海域乐观，陆域可燃 冰的开采大多没有这方面的顾虑。 4m3) 可燃冰的开采方法 虽然有着诱人的前景，但是更大的挑战也摆在了人们面前。由于可燃冰 非常不稳定，所产生的温室效应要比二氧化碳高 10-20 倍，在常温和常压环 境下极易分解，一旦沉睡中的可燃冰矿藏受到扰动，都可能导致甲烷气体大 量逃逸到大气中，包括人为的开采和自然的破坏，从而导致无法想象的后果。 在可燃冰中固化的甲烷总量相当于大气中的 3000 倍。所以目前对可燃冰的 开采仍处于试验阶段，主要的开采方法有 CO2 置换法和综合法、添加化学试 剂法、减压法、加热法等[9]。 ①加热法又称热激发法，是将蒸汽、热水、热盐水或其他热流体从地面 泵入水合物地层，进行电磁加热和微波加热，促使温度上升、水合物分解， 见图 4m3)。该法更适用于对水合物层比较密集的水合物藏进行开采。如果水合 物藏中各水合物层之间存在很厚的夹层，则不宜用此方法进行开采。该方法 的主要缺点是会造成大量的热损失，效率很低，甲烷蒸汽不好收集。特别是 在永久冻土带，即使利用绝热管道，永冻层也会降低传递给储层的有效热量。 所以，减小热量损失、合理布设管道并高效收集甲烷蒸汽是急于解决的问题。 ② CO2 置换法。近期有学者提出用 CO2 置换开采，通过形成二氧化碳 水合物放出的热量来分解天然气水合物，见图 5。将 CO2 通入天然气水合物 储层，同时可以用来处理工业排放的 CO2，发展低碳经济。 ③添加化学试剂法。通过从井孔向水合物储层泵入化学试剂，改变水合 物形成的相平衡条件，降低水合物稳定温度，如盐水甲醇、乙醇、乙二醇、 丙三醇等，引起水合物的分解。它有降低初始能源输入的优点，但一般化学 试剂法较热激发法作用缓慢，费用昂贵。 ④减压法。为了达到促使水合物分解的目的，通过降低压力而使天然气 水合物稳定的相平衡曲线移动，一般是在水合物层之下的游离气聚集层中， 使与天然气接触的水合物变得不稳定并且分解为天然气和水，可由热激发或 化学试剂作用人为形成，一般是降低天然气压力或形成一个天然气空腔。在 该方法中由于没有额外的热量注入水合物开采层，水合物周围环境温度降低 会抑制水合物的进一步分解，当水合物分解吸收的热量达到一定程度时，分 解所吸收的热量必须由周围物质提供。这种方法在气体全面分解过程中有利 于控制开采气体的流量，研究表明，是现有水合物开采技术中经济前景比较 好的开采技术，适合于那些储藏中存在大量自由气体的水合物储层。 ⑤综合法。综合法对天然气水合物进行有效开采，主要是综合利用降压 法和热开采技术的优点。见图 6。先用热激法分解天然气水合物，后用降压 法提取游离气体，是其具体方法。目前，这种方法已得到了人们的广泛推崇， 其技术在国内具有良好的应用前景，已投产的加拿大 Mackensie 气田和俄罗 斯 Messoyakha 气田均以该法为主要开采技术。 5 前景与展望 除了小型现场试验之外，目前实现开采的只有 Messoyakha 气田和加拿 大 Mackensie 气田，虽然全世界天然气水合物资源量非常可观，要实现工业 规模开采和商业化开采还有很长一段时间，对可燃冰的开采仍处于试验阶段。 据推算，目前已经发现的石油储备量还可用 4m3)0 年，可燃冰的发现，让 陷入能源危机的人类看到新希望，当全世界的石油煤炭资源将消耗殆尽的时 候，天然气只能还用 70 年，煤炭只能还用 190 年。可燃冰在这个时候出现， 就能给大家带来新的能源。但是在天然气水合物矿藏的开采过程中如果不能 有效地实现对温度压力条件的控制，就会出现一系列的海底滑塌事件、海洋 生态的变化以及温室效应的加剧等等环境问题。 参考文献： [1]邵仲妮.天然气水合物资源分布及勘探开发进展 [J].].当代石油石化 ， 2007， 15(5)： 24m3)-26. 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[9]宋永臣，阮徐可，梁海峰等.天然气水合物热开采技术研究进展[J].].过 程工程学报，2009，9(5)：1035-104m3). 可燃冰的学术论文篇二：《浅析可燃气体报警器的应用与维护》 摘要：随着经济的增长，石油化工企业也得到了高速的发展，可燃气体、 有毒及易爆气体的种类越来越多，范围也越来越广。气体很容易泄漏，特别 是可燃易爆或者是有毒的气体，一旦泄漏将会给人们的生命及财产带来威胁。 本文主要是概述了可燃气体报警器应用及维护方面注意的问题，为安全生产 提供一定的保证。 关键词：报警器 应用 维护 前言： 气体具有随意扩散性，所以，可燃气体在使用的时候一旦泄漏，那么扩 散将无法阻止，污染会非常快，容易造成大面积燃烧、爆炸及中毒的情况。 一般这种事故的发生都没有预告性，是偶尔突发的，传播扩散的速度也是非 常的快，造成的危害大，营救也不是很容易。所以，如果有可燃易爆有毒气 体的泄漏，要施行有效的措施减少事故的损失，比如说安装可燃气体检测报 警器。安装报警器需要安装在适当的地方，并保证能准确的检测可燃气体等 有害气体的浓度，能够发挥正常的效应。检测的结果若是浓度高，超过报警 器的设定值，那么报警器便会发出信号，给人们预防事故的提醒，这样便能 保证环境的安全，也维护了人们的生命、财产安全。 一、可燃气体检测报警器的概述 (一)概述 依据工作原理对可燃气体检测报警器进行分类，主要包括半导体型、电 化学型、催化燃烧型;如果依据报警器的应用方式进行分类，主要包括固定式、 可移动式、便携式。可燃气体检测报警器的工作主要是对工作的环境里的空 气进行检测，测量可燃气性气体的浓度有没有超过报警器的设定值，依据结 果，传给工作人员信息，避免危害的爆发。 (二)工作原理 可燃气体检测报警器的主要是对工作环境中空气的可燃气体多少的测量， 通过对泄漏的可燃气体的浓度值的测量，将结果与报警器的设定值比较。如 果，可燃气体的浓度值比设定值大，那么报警器便会进行工作传递报警信号， 使工作人员能够根据报警惕的提醒展开有效的预防措施。一个检测报警器的 组成主要包括探测器、报警控制主机。探测器测量可燃气体的浓度，便会转 给探测仪表，如果浓度超过报警器的设定值，探测器便会发声光信号，人们 便会立即利用有效的办法应对，杜绝恶劣事件的爆发。固定安装式的检测报 警器安装后，检测范围便已经固定。如果需要监测一个规模较大的工业生产 装置时，少有的几个监测点不能保证检测结果的准确，所以既要注意报警器 布点安装的疏密、上下高度、也要注意可能泄露的距离。报警器的布点安装 是否合理关系到投资的合理性及能否被接受的程度，还关系到投资的效果及 安全生产。 二、影响可燃气体检测报警器的因素 (一)环境对报警器的影响 可燃气体检测报警器在工作的时候，会受到环境的干扰。对有毒气体的 检测时，检测前后的温度不同会影响空气分子的活跃，当温度较低时，仪器 会对可燃气体的泄漏判断错误。环境湿度也会对检测带来影响。所以说环境 的因素，会影响检测器的反应，有时候不能够快速的将已经释放的气体浓度 报告给工作人员。 (二)安装位置对检测报警器的影响 气体的密度对报警器的安装有所影响，如果气体密度比空气密度小时， 那么探头应该安装在比泄漏点高的地方;反之，便安装在比泄漏点低的地方。 气体在扩散的时候，因为密度与空气不同，所以有的漂浮在空气上方，有的 流动在空气下方，影响了检测效果。所以在检测器安装的时候，要注意室外 检测器的安装位置，不能安装的过低，避免“水泡”的结果。要将传感器安装 的方向保持向下，避免天气不好下雨的时候使传感器灌水，受到损害不能正 常工作。 (三)化合物对报警器的影响 因为可燃气体检测多数是安在户外，所以要特别的注意报警器的安装位 置。如果安装在户外，有时候遇到雨水，同时工业化的发展，排放的化合物 混入雨水，容易转化为酸雨。酸雨容易对报警器腐蚀，降低报警器的灵敏度， 缩短使用时间，更为恶劣的是可能无法正常报警，引发严重的问题。 (四)检测介质对报警器的影响 有的时候报警器的工作环境存在很多种气体，所以也提高了对检测器的 要求。如果检测器没有适应工作的环境，那么便不能够准确的检测周围释放 的气体浓度，同时检测器也可能出现问题，有所损坏。 三、可燃气体检测报警器的应用 可燃气体泄漏后，如果遇到空气并与空气混合到一定的浓度的时候，遇 到火很容易爆炸。泄漏的可燃气体与空气的混合气被变成爆炸性混合气体。 所以使用检测报警器的时候，对报警器的说明、用途、方法等进行详尽的了 解，非常的重要。 (一)应用报警器监测报警 在一般日常家庭中安装的可燃气体报警器，大多时候都是安装在易燃易 爆的气体环境中，所以家庭使用的时候，要对报警器的检测结果尽早解决。 同时也要保证系统的连动，能够尽快报告信息或者自动解决等。 (二)应用报警器寻找泄漏点 如今家庭的居住环境一般都是面积比较广，煤气管道、热水管道都埋的 地方比较隐蔽，不容易被检测到，所以一定要施加方法，找到泄漏地点。因 为气体是从泄漏点扩散的，所以浓度越高，距离泄漏点越近，对堵漏及维护 提供了方便。如果通过计算机系统，将计算机同可燃气体报警器连接，那么， 气体泄漏的点便更加的方便检测，也能够针对气体的泄漏应用有效的方法解 决，减少有毒气体造成的危害。可燃气体报警器对气体泄漏的检测能够快速 的找到泄漏的地方，节省费用也节省了时间。 (三)应用报警器防护个人