稳定的天然气水合物制备工艺设计

【摘要】： 我国天然气资源丰富，消费潜力巨大，但是现有的气态或液态天然气储运方式都不同程度地受地理条件的限制，使我国天然气市场的覆盖面呈现出区域性；同时，日益增长的天然气消费量也急需开发出一种新的高效的天然气储运方式来满足我国广大天然气用户的需求。本文正是试图从一种全新的角度研究出一种能够利用固态形式对天然气进行储运的方式，利用天然气水合物在特定条件下的稳定性及安全性，设计出一种水合物生产工艺流程，旨在将气田来气直接连续地转换成浓缩的固态天然气，用以进一步地储存与运输，为拓展天然气的输储效率作出努力与尝试。 本文从水合物的微观结构出发，探讨了水合物的三种基本结构，包括每种结构的空间组成，对于不同的原始气体，将以怎样的比例与水形成何种结构的水合物，总结出水合物的典型物化性质，为下一步研究水合物储运的技术可行性以及水合物生产流程的设计起到技术指导的作用。对水合物储运可行性的研究，在技术上，从水合物的自身导热率、制备难度、我国某些气田的生产现状以及成品水合物的安全性等方面作了有力的论证；在经济上，通过对比管线运输、液化天然气运输、合成原油运输及天然气水合物运输几种输送方式与运输距离间的成本关系，得出水合物经济运输距离的范围。对水合物进行热力学及动力学研究，是为水合物制备寻找进一步的理论依据。本文归纳了国内外几乎所有的水合物热动力学模型，并对模型中的参数进行分析，寻找出对水合物的生成具有重要意义的因素，使得在工艺流程的设计中做到有的放矢，将反应控制在有利于水合物生成的条件下进行。在对流程中主要反应设备的设计中，对设备选型或结构设计，说明了设计原因或给出了相关的理论依据，设备的其它主要参数均采用了代数式的表示方法，只要气田根据自身特点给出相应的原始数据，将这些数据代入对应的代数式，即可求出该设备的性能参数。