可燃冰的开发和利用现状.ppt

* * 形成的晶体是分子晶体，甲烷分子和水分子都是由有限数目的原子以共价键结合的小分子，水分子和甲烷分子之间是范德华力，而水分子之间是范德华力和氢键，都是弱的作用力 * 海域“可燃冰”甲烷纯度高，含量在99%左右，样品呈团块状或细纹状，在海面之下1000多米深、从海底往下200多米深的地层中，其气源主要来自海底天然气矿床 * 一种观点认为，它们最初来源于海底细菌。海底有很多动植物的残骸，这些残骸腐烂时产生细菌，细菌排出甲烷，当正好具备高压和低温的条件时，细菌产生的甲烷气体就被锁进水合物中 另一种观点则认为，可燃冰由海洋板块活动而成。当海洋板块下沉时，较古老的海底地壳会下沉到地球内部，海底石油和天然气便随板块的边缘涌上表面。当接触到冰冷的海水和在深海压力下，天然气与海水产生化学作用，就形成水合物 * 海底取样、深海钻探等。但是，这些技术手段尚不够成熟，有待进一步探索和完善 可燃冰的开发和利用现状 内容 一、可燃冰简介 二、可燃冰研究开发现状 三、可燃冰开采 四、深海超临界水氧化可燃冰发电 一、可燃冰简介 可燃冰被称之为“天然气水合物”或者“气水合物”。它是水和天然气在高压和低温条件下混合产生的一种固态物质，是一种类冰、笼形结晶化合物。外貌极像冰雪或固体酒精，点火即可燃烧。 可燃冰的热量很高，l立方米的可燃冰可以释放出164立方米的天然气。据估算，可燃冰所含的有机碳总量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。 可燃冰的另外一个好处是经过燃烧后，仅会生成少量的二氧化碳和水，而不像其他常规化石能源一样还会生成其他氧化物污染。 可燃冰实质上是一种水包气的笼状物，其中的水构成了鸟笼状的立方体的笼架—呈三维鸟笼状网形结构，在笼架的中心，有足够的空间，可容纳天然气的分子 除甲烷外，生成天然气水合物的气体还有乙烷、丙烷、丁烷、CO2、H2S等常见的天然气组分。只有细小的分子才能形成水合物，大于丁烷分子的气体分子一般不会形成水合物 天然气水合物中的水分子与烃类分子之间无化合键或离子键连接，仅有范德华力， 因此极易分解或分离 1.1可燃冰的性质 H2O CH4 对甲烷水合物 ，l立方米的可燃冰可以释放出164立方米的甲烷气体和0.8 立方米淡水，据此可估算出晶体中水与甲烷的分子比为7～9:1，化合物的极限式是8X·46H2O 现已证实分子结构式为CH4·8H2O 燃烧反应式为 CH4·8H2O+2O2→CO2+10H2O 1.1可燃冰的性质 1.1可燃冰的性质 在自然界发现的天然气水合物多为白色、淡黄色、琥珀色等颜色，呈轴状、层状、小针状结晶体或分散状 天然气水合物具有多孔性，硬度和剪切模量小于冰，密度与冰的密度大致相同，热导率和电阻率远小于冰，可在0 ℃以上生成，超过20℃便会分解 我国海域“可燃冰”甲烷纯度高，含量在99%左右，样品呈团块状或细纹状，在海面之下1000多米深、从海底往下200多米深的地层中，其气源主要来自海底天然气矿床 陆域“可燃冰”甲烷含量达70%多，纯度不一，样品呈薄层状赋存于泥质粉砂岩、细砂岩、泥岩的裂隙面上，主要成分为甲烷，还含有乙烷、丙烷等，气源成因与上覆或下伏的煤炭资源有关，是青藏高原长期演化过程的产物，应属于化石能源 其他国家海域“可燃冰”甲烷纯度一般都是在70%~80% 1.1可燃冰的性质 低温(0～10℃) 高压(10 MPa或水深300 m及更深) 充足的气源 在某些陆地永久冻土区具备形成条件和保持稳定的固体状态的低温高压环境 在海洋深层300～500 m的沉积物中也具备这样的低温高压条件 1.2可燃冰的形成的三个基本条件 来源于海底细菌 海底动植物残骸腐烂 细菌排出甲烷 高压和低温条件下 甲烷气体被锁进水合物中 海洋板块活动 海底地壳下沉 海底石油和天然气随板块的边缘涌上表面 接触到冰冷的海水和在深海压力下 天然气与海水产生化学作用 1.3可燃冰的成因及存储 1.海洋型 海洋型 海洋“可燃冰”通常赋存于新生代欠固结岩石或沉积物中，在砂岩和粉砂岩中以细粒浸染状分布于孔隙中或以网状充填裂隙中；若在未成岩的沉积物中通常呈团块状、絮状、薄层状和透镜状，故含气整体性较差，但在砂岩储集层中含气整体性较好，海洋可燃冰在上新世地层中发现较多 目前海洋中发现的可燃冰数量与规模比陆地上大，主要分布在东、西太平洋边缘和西大西洋边缘。此外，东大西洋边缘和印度洋也有少量发现，中、北美洲沿岸发现最多 世界海洋陆坡面积的90%具备埋藏可燃冰的条件，海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%，相当于4000万km2，是迄今为止海底最具价值的矿产资源，足够人类使用l 000年 1.3可燃冰的成因及存储 冻土型 陆地上的“可燃冰”分布于永久冻土带 其成矿机理为：煤层气向上溢散，遇到