摘要：全球變暖和能源消耗加劇已成為目前我們面臨的兩大課題。文章從天然氣水化合物的生產方法及發展進行研究。探討天然氣水化合物的可發展性。

　　關鍵詞：NGH(天然氣水合物),加工方法,發展

　　天然氣是一種儲量豐富的能源，價格比石油便宜，燃燒清潔，是一種綠色能源。在航運的舞臺上，一個急切的信號表明：天然氣貿易迅速發展促進了LNG船定單的空前增長。但天然氣是不可再生資源，并且LNG生產過程相對昂貴。例如船舶行業中單艘LNG船的建造價格目前超過兩億美元，這些都是我們考慮的因素。有意思的是，據估計，世界上可開采的天然氣有超過一半以上已被探明，但還有大量未開采的。在世界上任何角落都能發現或多或少的天然氣水合物(NGH)儲量。NGH本質上僅僅由水分子和氣體分子組成的固體結晶體物質。水分子形成一種點陣晶體格架，燃氣分子則填充于點陣結構間的空穴中，學術上稱為做籠形結構。實際上這種結構是氣水合物以雪、冰的形式存在依賴條件。NGH往往分布于寒冷的永凍土中(儲量極其少)或深水的海底沉積物中(儲量較多)。甲烷、丙烷和其他氣體填充于籠形結構間中。氣水合物可以釋放大量普通的甲烷，產生巨大的能量。估計大約有 100,000到270,000,000 兆立方尺的天然氣水合物廣泛分布在全世界。事實上全球NHG儲量數超過已知天然氣儲量數的觀點被普認同，甚至已經有一些研究認為它是無窮盡的能源資源, 因此科學家們正在探索新能源的展之路。所有的聲音聽起來都充滿著美好和希望, 但事實是現在這些資源并沒有進行商業開采，這是因為NGH開采工藝的難題未能解決。然而，NGH的探索中有一種新的關注：發展和生產被稱為"非原產地的" 或人工合成的NGH。

　　現在全世界估計大約 40-60%天然氣儲量被定義" 難開采"的，或者換句話說, 許多零散、產量不大的氣田由于遠離現有的輸送管道和開采。而天然氣的開采和輸送初期投資非常大, 從經濟上考慮開采是不可行的。相對于需要在 -162℃的低溫條件下生產儲存液化天然氣(LNG)而言，人工合成NGH開采費用非常低。LNG燃料儲存密度較低，輸送同樣單位容積的LNG和NGH，GH性價比高于LNG。因為NGH保持穩定的條件為正常大氣壓和 -20 ℃溫度左右，所以實現人工合成NGH的生產、儲藏、輸送和氣化能夠成為可能，操作比較容易。人工合成NGH在適度的壓力和溫度條件下，由天然氣和水相互作用形成類似冰狀的固體物質。一立方米的可以釋放出達 180立方米的天然，人工合成NGH在正常大氣壓和-20℃的情況下能夠穩定的輸送,它比天然氣的輸送更經濟、更安全。所以從遠景趨勢考慮來看，NGH整個系統(包括生產、儲藏、輸送和氣化)的全部投資費用，比LNG 便宜許多，更重要的是它為能源稀缺的世界提供了先前所沒有的能源儲量。由于LNG需要巨大的生產成本，對于小型的氣田來說，經濟上是不可行的。這使得小型氣田更期待和關注NGH大的生產成本，對于小型的氣田來說，經濟上是不可行的。這使得小型氣田更期待和關注NGH。

　　研究NGH固態化工藝以及NGH專用運輸船技術的世界領頭羊是日本的三井造船(MES)，在日本的新能源和工業技術發展組織協助下，MES成功研制了人工合成NGH生產工藝，具備了每日合成600Kg NGH的高速生產能力。而且MES已經和日本先進工業科學技術學會及大阪大學建立了合作關系，研究內容為批量NGH的堆放、運輸、儲藏和高壓氣化的全過程，日本油氣和金屬公司參與了共同設計。他們已經成功完成了高壓條件下批量NGH的連續氣化。這些生產方法的使用，最后消耗的能源大約是LNG一半左右。這個系統形成的球狀物能夠提供良好的填充和流動效率，同時具有所謂的“自我保護”功能，減少氣體蒸發。

　　人工合成NGH加工成固體球丸進行運輸必須全面改善貨艙的處理功能， NGH船需要設計獨立的貨艙系統，關于NGH球丸裝載和卸載的設計，科學家正在考慮使用機械傳送系統，水平的把NGH球丸裝載到貨艙，從貨艙里進行卸貨則沿垂直方向輸送的甲板上面，然后水平的輸送，以便于海岸傳送和氣化。氣化之后產生大量體積的殘余水，這些水先返回到NGH船艙做壓載之用，然后再返回到氣田循環進行NGH生產。

　　另一個問題是裝載人工合成NGH球丸的船艙還沒有進行認證，獲得國際認證需一個過程。這個過程已邁出了第一步，NK已和MES合作，日本海事協會正在初步作NGH船艙安全可行性研究。努力使NGH船達到LNG船相同的安全系數，并且正在申請IGC(聯合國政府間版權委員會)的號碼，盡可能的使號碼的性質確定為人工合成NGH球丸是一種固體，而不是氣體或液體。假設NGH的毒性和腐蝕性的反應可以忽略不計的的話，關鍵問題包含晶體結構的穩定性，低溫和火災的危險性。晶體結構相對穩定的時候，低溫危險性考慮的內容包括設置第一層屏障的第二層屏障，以及艙壁的保溫性。同樣，火災的危險性考慮明火隱患的除去，包括氧氣和火花的潛在隱患。我們所有的考慮都要基于整體概念模型。

　　所有的研究表明，小型氣田發展NGH的輸送和存儲，已經顯示的巨大的潛力。NGH技術的充分發展以及未開發的天然氣田開始開采，作為清潔環境的綠色能源，不僅僅是探索能源需求方面的巨大進步，同時發展了一個新行業，我們高興的看到，一種新的船型---NGH，將成為新行業的主導者。

　　參 考 文 獻

　　① 鄭洪弢：世界液化天然氣市場動向分析 國際石油經濟出版 2006年 (06)

　　②王寶慶：《天然氣液化技術及其應用》 天然氣工業出版 2004,24(7)

　　③王 坤： 《LNG冷能利用技術及經濟分析》 天然氣工業出版 2004,24(7)