第四章 天然气化学.ppt

作为燃料的优缺点 优点：储量大、无污染 缺点：以固体形态埋藏在海底，开采成本高 (相对现时开采石油、煤等) 天然气水合物开发的利与弊 惊人容量！ 世界上可燃冰的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。 可满足人类 1000 年的需求。 可燃冰的开采原理 天然气水合物 水 + 气 取走 分解破坏相平衡 层压下降 加速分解 层温下降 补充热量 加注药剂 水 + 气 可燃冰的开采方法 将热流体泵入水合物地层促使温度上升，达到水合物分解并释放出甲烷蒸汽的方法。 缺点 ◆ 热激发法 热损失大，效率低，不好收集。尤其海底的水合物均匀分布于海床。如何布设管道并高效收集成为难题 电磁加热 ◆ 化学试剂法 利用盐水、甲醇等化学试剂破坏水合物相平衡，降低水合物稳定温度，使其分解的方法 缺点 分解缓慢，费用昂贵 ◆ 降压法 先开采水合物下层的游离气使气压下降，破坏水合物相平衡促使其分解的方法。 优点：无需连续激发，成本低 缺点：开采速度慢 未来发展趋势 ◆ 置换法 将液化CO2注入海底，因CO2较甲烷易于形成水合物，放热促使甲烷分子从水合物中被排出 ◆ 核辐射法 将核废料埋入冻土层地底，利用核辐射使水合物分解 缺点 需要铺设管道，而且甲烷气收集效率不高 天然气水合物的发现和开采为人类面对能源危机带来了挑战和希望 尽管天然气水合物具有分布广、规模大、储量多、清洁无污染等优点 但是目前的开采方法都不是十分有效 若能突破现有开发技术的瓶颈 天然气水合物必将成为21世纪最重要的能源资源之一 “谁掌握天然气水合物的开采技术，谁就可以执21世纪世界能源之牛耳”。 天然气水合物作为21世纪的替代能源是世界能源发展的大趋势。不仅具有经济意义，而且具有政治意义。美国科学家认为，天然气水合物的开发利用可能改变世界能源结构和对中东石油的重要性产生极大的影响。 日本和印度在其领海中发现大量的天然气水合物的矿藏，具有重大的地缘政治意义。这两个国家已在大张旗鼓地研究开发和利用天然气水合物。 可燃冰的开采和利用，同样会带来一系列环境问题和地址变化 如果大量开发天然气水合物，人为破坏这种自然调节的平衡，后果将怎样呢？ -----双刃剑 危害 一、海底滑坡 ◆ 由地震、火山喷发、风暴波引起； ◆ 海洋沉积物快速堆积导致坡体过度倾斜； ◆ 海底天然气水合物分解使斜坡稳定性下降 ---海底滑坡的重要原因 通常水合物以固态胶结物存在于岩石孔隙，分解会使海底岩石强度降低； 水合物分解释放的岩石孔隙空间，使岩石中孔隙流体增加和岩石内摩擦力降低，在地震波、风暴波或人为扰动下，孔隙内压剧增，岩石强度下降，从而引起海底滑坡或泥石流。 过分开采影响海底沉积物的强度 引发海底出现“山泥倾泻” 引起陆地地上的结构不稳 ???? 如果在开采过程中向海洋排放大量甲烷气体将会破坏海洋中的生态平衡。在海水中甲烷气体常常发生下列化学反应： ??? CH4 + 2O2 = CO2 +2H2O ??? CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2 ???? 这些化学反应会使海水中O2 含量降低，一些好氧生物群落会萎缩，甚至出现物种灭绝；海水中CO2含量增加，生物礁退化，海洋生态平衡破坏。 二、海洋生态环境的破坏 三、全球气候 CH4的温室效应比C02要大21倍。自然界中，压力和温度的微小变化都会引起水合物的分解，并向大气中释放甲烷气体。据测算，CH4对全球变暖的潜能在20年间是CO2的56倍。 若开采天然气水合物过程中向大气排放大量CH4，必然加剧全球的温室效应，从而引起极地永久冻土带和海底天然气水合物自动分解，温室效应进一步加剧。如加拿大福特斯洛普天然气水合物层已经开始融化。 水合物中甲烷含量是空气中含量的3000倍以上 开采的技术未成熟，甲烷气易流失 加剧溫室效应，引致地球溫度上升加速 开采时可能出現大量的甲烷气体泄漏 导致海啸及影响船只安全等 死亡禁区---百慕大三角之谜 Florida Bermuda Bodolig 从20世纪初以来，已有20多架飞机、50多艘轮船在大西洋百幕大附近失踪。 可燃冰的环境效应相当复杂，如图 本章小结 * * * 我国煤层气开发利用现状 我国深层煤层气储量约36.81万亿m3,主要分布在华北和西北地区,与陆上常规天然气资源量38万亿m3基本相当。 我国煤层气主要分布在晋陕内蒙古、新疆、冀豫皖和云贵川渝等四个含气区，其中晋陕内蒙古含气区煤层气资源量最大，占全国煤层气总资源量的50%左右。 煤层气开发利用现状 我国煤层气已进入快速发展轨道 全国煤层气探明储量达到1700亿m3，与2005年相比，增长70%；累计施