认识可燃冰
中国新型绿色能源—“可燃冰”
中国新型绿色能源—“可燃冰”秦为胜天然气水合物因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”。
其实是一个固态块状物。
天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。
可燃冰被视为21世纪的新型绿色能源。
可燃冰有望取代煤、石油和天然气,成为21世纪的新能源。
科学家估计,海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%,相当于4000万平方公里,是迄今为止海底最具价值的矿产资源,储量可供人类使用约1000年。
可燃冰多分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,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。
我国可燃冰资源十分丰富,主要分布在南海、东海海域,以及青藏高原、东北的冻土区。
据粗略估计,仅南海北部陆坡的可燃冰资源就达到186亿吨油当量,相当于南海深水勘探已探明油气储量的6倍,达到我国陆上石油资源总量的50%。
通过勘查,2016年,在我国海域,已圈定了6个可燃冰成矿远景区,在青南藏北已优选了9个有利区块,据预测,我国可燃冰远景资源量超过1000亿吨油当量,潜力巨大。
是由于我国可燃冰的存量巨大,开采价值非常高。
而且作为高效的清洁能源,或许能给被雾困扰的我们,一个更好的能源选择,让天空更蔚蓝,河水更清澈。
天然气水合物燃烧后几乎不产生任何残渣,污染比煤、石油、天然气都要小得多。
1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。
开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。
我国新一代远洋综合科考船“科学”号在执行中国科学院战略性先导科技专项“热带西太平洋关键区域海洋系统物质能量交换”的航次中,船上搭载的“发现”号遥控无人潜水器携带我国自主研发的拉曼光谱探针,科考团队在我国南海约1100米的深海海底,探测到两个站点存在裸露在海底的天然气水合物,这也是科学家在我国南海海域首次发现裸露在海底的“可燃冰”。
可燃冰资料
上世纪60-90年代,科学家在南极冻土带和海底发现一种可以燃烧的‘冰’,这种环保能源一度被看作代替石油的最佳能源,但却由于开采困难,一直难以启用。
可燃冰,这种经过燃烧只生成少量二氧化碳和水的绿色燃料,一经发现就轰动了全世界。
可燃冰实际上并不是冰。
通俗的说,就是水包含甲烷的结晶体,因为凝固点略高于水,所以呈现为特殊的结构。
可燃冰是自然形成的,他们最初来源于海底下的细菌。
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。
由于需要同时具备高压和低温的环境,它们大多分布在深海底和沿海的冻土区域,这样才能保持稳定的状态。
可燃冰被能源科学家看作最环保的化石气体,经过燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水,并且能量巨大,是普通天然气的2-5倍。
的主要成分是甲烷分子与水分子。
它的形成与海底石油、天然气的形成过程相仿,而且密切相关。
埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气)。
其中许多天然气又被包进水分子中,在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。
这是因为天然气有个特殊性能,它和水可以在温度2~5摄氏度内结晶,这个结晶就是“可燃冰”。
因为主要成分是甲烷,因此也常称为“甲烷水合物”。
在常温常压下它会分解成水与甲烷,“可燃冰”可以看成是高度压缩的固态天然气。
“可燃冰”外表上看它像冰霜,从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”,由若干水分子组成一个笼子,每个笼子里“关”一个气体分子。
目前,可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘,是一种极具发展潜力的新能源,但由于开采困难,海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。
虽然在上世纪晚期才被发现,但勘测结果证明,它的储量十分巨大。
2008年美国内政部和美国地质调查局发布的一个评估:在阿拉斯加北坡,估计有85.4万亿立方英尺可采的天然气水合物,理论上说,这足够一亿人平均使用10年。
可燃冰
什么是可燃冰?在冻土带和海洋深处发现了一种可以燃烧的“冰”。
这种“可燃冰”在地质上称之为天然气水合物,又称“笼形包合物”,天然气水合物是一种白色固体物质,外形像冰,有极强的燃烧力,可作为上等能源。
它主要由水分子和烃类气体分子(主要是甲烷)组成,所以也称它为甲烷水合物。
海底天然气水合物依赖巨厚水层的压力来维持其固体状态,其分布可以从海底到海底之下1000 米的范围以内,再往深处则由于地温升高其固体状态遭到破坏而难以存在,可燃冰对高压的“嗜好”可要比低温大得多。
人们已经发现,在足够的高压之下,可燃冰在18℃时,仍然可以保持“冰”的性质可燃冰的成因可燃冰是天然气分子(烷类)被包进水分子中,在海底低温与压力下结晶形成的。
形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和原材料。
首先,可燃冰可在0℃以上生成,但超过20℃便会分解。
其次,可燃冰在0℃时,只需30个大气压即可生成,而以海洋的深度,30个大气压很容易保证,并且气压越大,水合物就越不容易分解。
最后,海底的有机物沉淀,其中丰富的碳经过生物转化,可产生充足的气源。
海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源三者都具备的条件下,可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。
可燃冰的资源量世界上绝大部分的天然气水合物分布在海洋里,据估算,海洋里天然气水合物的资源量是陆地上的100 倍以上。
据最保守的统计,全世界海底天然气水合物中贮存的甲烷总量约为 1.8 亿亿立方米,约合 1.1 万亿吨,如此数量巨大的能源是人类未来动力的希望,是21 世纪具有良好前景的后续能源。
其中海底可燃冰的储量够人类使用1000年。
可燃冰的缺点天然气水合物中的甲烷,其温室效应为CO2 的20 倍,温室效应造成的异常气候和海面上升正威胁着人类的生存。
若有不慎,让海底天然气水合物中的甲烷气逃逸到大气中去,将产生无法想象的后果。
而且固结在海底沉积物中的水合物,一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出,还会改变沉积物的物理性质,极大地降低海底沉积物的工程力学特性,使海底软化,出现大规模的海底滑坡,毁坏海底工程设施,如:海底输电或通讯电缆和海洋石油钻井平台等。
可燃冰主要成分
可燃冰主要成分引言:可燃冰,又称天然气水合物,是一种深海和极地地区常见的天然气资源。
它是水和天然气分子在特定的温度和压力条件下结合形成的固体晶体。
可燃冰的主要成分为甲烷,也包含少量的其他碳氢化合物和气体,如乙烷、丙烷、丁烷、二氧化碳等。
本文将对可燃冰的主要成分进行详细的探讨。
一、甲烷甲烷(CH4)是可燃冰最主要的成分,通常占约80%以上。
甲烷是一种无色、无臭的气体,在常温常压下为气态,但在高压和低温下会形成固态的可燃冰。
甲烷是一种简单的碳氢化合物,由一个碳原子和四个氢原子组成,化学式为CH4。
甲烷是一种清洁能源,被广泛应用于燃气发电、城市燃气供应等领域。
二、其他碳氢化合物除了甲烷,可燃冰中还含有少量的其他碳氢化合物,如乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等。
这些碳氢化合物的含量相对较低,但它们的存在对可燃冰的燃烧性能和能源价值产生影响。
乙烷、丙烷和丁烷都属于饱和烃,它们与甲烷一样也是天然气的重要组成部分。
三、二氧化碳除了碳氢化合物,可燃冰还含有一定数量的二氧化碳(CO2)。
二氧化碳是一种非可燃气体,它的存在会降低可燃冰的燃烧性能。
因此,在利用可燃冰作为能源资源时,需要解决二氧化碳的处理和排放问题,以减少对环境的影响。
四、其他气体组分可燃冰中还可能含有氦气(He)、氮气(N2)等其他气体成分,但这些成分的含量非常低,对可燃冰的性质和用途影响较小。
五、可燃冰的形式可燃冰存在于深海和极地地区的海底和冰层中,主要以固态形式存在。
在海底,可燃冰结晶成水合物,形成类似于冰块的样子,但其内部是天然气和水分子的结合物。
在极地地区的冰层中,可燃冰以固态结晶的形式存在于冰层之中。
六、可燃冰的开采和利用由于可燃冰的独特性质和丰富资源,其被视为一种重要的新能源资源。
目前,可燃冰的开采和利用仍处于探索阶段,但已经取得了一些重要进展。
不同国家和地区正在进行可燃冰的开采试验和研究,以探索和开发这一可再生能源资源的潜力。
短文主要介绍了可燃冰什么等方面的内容
短文主要介绍了可燃冰什么等方面的内容标题:可燃冰——新能源的希望和挑战导语:作为一种全新的能源资源,可燃冰引发了全球范围内的关注。
本文将通过深入的解读和广度的视角,介绍可燃冰的定义、形成、开采技术以及潜在的环境和经济影响,以期使读者对可燃冰有一个全面、深入的了解。
一、可燃冰的概念和定义(主题词:可燃冰)可燃冰,即天然气水合物,是将天然气分子嵌入冰晶之中形成的固态化合物。
它主要由甲烷和水分子组成,是一种兼具固态和可燃特性的独特能源资源。
二、可燃冰的形成与分布(主题词:形成与分布)1. 形成过程:可燃冰是在寒冷的海洋和极地环境中形成的,通过天然气和水分子在高压和低温条件下结合而形成。
2. 分布情况:可燃冰的分布广泛,主要存在于深海沉积物和极地冰下的寒冷地区,如北极和南海。
三、可燃冰的开采技术与挑战(主题词:开采技术与挑战)1. 传统开采技术:目前,可燃冰的开采主要采用两种方法,即热解法和减压法,通过加热或减压来释放天然气。
2. 挑战与展望:可燃冰的开采面临着诸多技术挑战,包括提高开采效率、降低成本和解决环境风险等。
然而,一旦成功开采,可燃冰将成为一种巨大的能源潜力,能够为全球能源供应带来重要的改变。
四、可燃冰的环境和经济影响(主题词:环境与经济)1. 环境影响:可燃冰的开采可能对海洋生态系统造成潜在的影响,包括海洋生物栖息地和温室气体释放等。
开采技术应当充分考虑环境保护的措施。
2. 经济影响:可燃冰的开采将对能源市场和全球经济产生深远的影响,带来能源自给自足、减少天然气进口、促进经济发展等重要效果。
五、个人观点和理解(个人观点与理解)1. 可燃冰的重要性:可燃冰作为一种新兴的能源资源,具有巨大的潜力和重要的战略地位,有望为解决能源需求和环境问题提供可持续的解决方案。
2. 完善开采技术与环保意识:在开采可燃冰的过程中,应充分考虑环境保护和可持续发展,确保技术安全和环境可持续性的平衡。
3. 多元能源体系:虽然可燃冰具有巨大的潜力,但不应将其作为唯一的能源解决方案。
可燃冰
天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate)是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,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。
因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。
可燃冰是天然气分子(烷类)被包进水分子中,在海底低温与压力下结晶形成的。
形成可燃冰有三个基本条件:温度、压力和原材料。
首先,可燃冰可在0℃以上生成,但超过20℃便会分解。
而海底温度一般保持在2~4℃左右;其次,可燃冰在0℃时,只需30个大气压即可生成,而以海洋的深度,30个大气压很容易保证,并且气压越大,水合物就越不容易分解。
最后,海底的有机物沉淀,其中丰富的碳经过生物转化,可产生充足的气源。
海底的地层是多孔介质,在温度、压力、气源三者都具首先,开采可燃冰存在极大的环境污染隐患。
科学家就曾警告过,天然气水合物的大量释放可能引起全球气候变化。
因为甲烷是一种温室效应极强的气体,一旦水合物中甲烷气大量泄露,将会引起全球气候迅速变暖,灾难性地威胁人类的生存环境。
而且天然气水合物的生成和分解也有可能导致油气管道堵塞、海底滑坡和海水毒化等灾难的发生。
其次,开采可燃冰有相当高的技术难度。
目前,美、日等国和一些国际机构已经掌握了一些技术,但这些技术往往是绝密资料。
我国此番对南海可燃冰的探索,是和某荷兰公司合作进行的,对一些核心技术的研究开发仍需长时间的投入和探索。
可以说,可燃冰的开发乃至商业生产是一个投入相当巨大,且充满风险的过程。
虽然严重资源短缺已经成为制约我国经济发展的严峻问题,但是我国在对可燃冰进行开采运用之前,仍有必要进行严格的可行性研究分析,并对整体新能源战略有一个明确的规划,防止出现巨大的人力、物力的浪费,甚至是不可挽回的气候灾难。
备的条件下,可燃冰晶体就会在介质的空隙间中生成。
可燃冰··
阅读材料可燃冰未来新能源简介:可燃冰又称天然气水合物,是由水和天然气在高压、低温条件下混合而成的一种固态物质,外貌极像冰雪或固体酒精,遇火即可燃烧,具有使用方便、燃烧值高等特点,是公认的地球上尚未开发的储量最大的新型能源,被誉为21世纪最有希望的战略资源。
可燃冰的主要成分是甲烷与水分子,学名为“天然气水合物”(Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate),又称“笼形包合物”(Clathrate),分子结构式为:CH4·H2O。
组成天然气的成分如CH4,C2H6,C3H8,C4H10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(Methane Hydrate)或者甲烷冰。
1立方米可燃冰可释放出160—180立方米的天然气,其能量密度是煤的10倍,而且燃烧后不产生任何残渣和废气。
研究结果表明,天然气水合物分布广泛,资源量巨大,是煤炭、石油、天然气全球资源总量的两倍,为世界各国争相研究、勘探的重要对象。
储量分布:已发现的天然气水合物主要存在于北极地区的永久冻土区和世界范围内的海底、陆坡、陆基及海沟中。
据潜在气体联合会(PGC,1981)估计,永久冻土区天然气水合物资源量为1.4×1013—3.4×1016m3,包括海洋天然气水合物在内的资源总量为7.6×1018m3。
但是,大多数人认为储存在天然气水合物中的碳至少有1×1013t,约是已探明的所有化石燃料(包括煤、石油和天然气)中碳含量总和的2倍。
全球蕴藏的常规石油天然气资源消耗巨大,很快就会枯竭。
科学家的评价结果表明,仅在海底区域,可燃冰的分布面积就达4000万平方公里,占地球海洋总面积的1/4。
2011年,世界上已发现的可燃冰分布区多达116处,其矿层之厚、规模之大,是常规天然气田无法相比的。
可燃冰是什么
天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate)是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,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。
因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作"可燃冰"或者"固体瓦斯"和"气冰"。
名词解释天然气水合物天然气水合物(Natural Gas Hydrate,简称Gas Hydrate)因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧,所以又被称作"可燃冰"(英译为:Combustible ice)或者"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(碳的电负性较大,在高压下能吸引与之相近的氢原子形成氢键,构成笼状结构)。
它可用mCH4·nH2O来表示,m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CH4、C2H6、C3H8、C4H10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(Methane Hydrate)。
天然气水合物在自然界广泛分布在大陆永久冻土、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。
在标准状况下,一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体,因而其是一种重要的潜在未来资源。
天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源。
它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质,外貌极像冰雪或固体酒精,点火即可燃烧,有"可燃水"、"气冰"、"固体瓦斯"之称,被誉为21世纪具有商业开发前景的战略资源,天然气水合物是一种新型高效能源,其成分与人们平时所使用的天然气成分相近,但更为纯净,开采时只需将固体的"天然气水合物"升温减压就可释放出大量的甲烷气体。
可燃冰的认识
天然可燃冰呈固态,不会像石油开采那样 可燃冰矿藏哪怕受到最小的破 自喷流出。如果把它从海底一块块搬出, 坏 ,都足以导致甲烷气体的大 在从海底到海面的运送过程中,甲烷就会 挥发殆尽,同时还会给大气造成巨大危害。 量泄漏。这种气体进入大气,
无疑增加温室效应。另外,陆 缘海边的可燃冰开采起来十分 困难,一旦出了井喷事故,就会 造成海啸、海底滑坡、海水毒 化等灾害。
可燃冰 的危险 度
在地球上大约有27%的陆地是可以形成 天然气水合物的潜在地区,而在世界大 洋水域中约有90%的面积也属这样的潜 在区域。已发现的天然气水合物主要存 在于北极地区的永久冻土区和世界范围 内的海底、陆坡、陆基及海沟中。
科学家的评价结果表明,仅在海底区 域,可燃冰的分布面积就达4000万平 方公里,占地球海洋总面积的 1/4。 我国钻获的可燃冰”分别取自海底 2011 年,世界上已发现的可燃冰分布 以下183~201 米、水深1245米和海 区多达 116处,其矿层之厚、规模之大, 底以下191~225米、水深1230米处。 是常规天然气田无法相比的
说起可 燃冰, 那么可 燃冰在 大家心 里是什 么样的 呢?
图片:冰
原来,可燃冰,是这样的
可燃冰虽然比冰丑陋,但是,它的
效用,是远远比冰还要大的
在标准状况下,一单位体积的可燃冰分 解最多可产生164单位体积的甲烷气体
可燃冰的能源储备丰富,元素 组成仅有 C,H ,两种元素,且比例
高达1 :4,是一种不可多得的清洁
温度不能太高
①气候寒冷致使矿层温度 下降,加上地层的高压力, 使原来分散在地壳中的碳 ②由于海洋里大量的生物和微生 氢化合物和地壳中的水形 物死亡后留下的遗尸不断沉积到 成气—水结合的矿层。 海底,很快分解成有机气体甲烷、 乙烷等,这样,它们便钻进海底结 构疏松的沉积岩微孔,和水形成化 合物。
可燃冰简介
带刺的玫瑰
进入海水中的甲烷会影响海 洋生态。甲烷进入海水中后会发生
较快的微生物氧化作用,影响海水 的化学性质。甲烷气体如果大量排 入海水中,其氧化作用会消耗海水 中大量的氧气,使海洋形成缺氧环 境,从而对海洋微生物的生长发育 带来危害。
带刺的玫瑰
高昂的开采成本:
有
那
2000年开始,可燃冰的研究与勘探 闲 钱
形成天然气水合物的主要气 体为甲烷;
可燃冰简介
关于“可燃冰”的成因,目前认为 有两条途径。
一种途径是,海底的动植物残骸被 细菌分解时释放出的甲烷被高压低温的 海底环境锁进水分子笼中。
另一种途径是,可燃冰由海洋板块 活动而成。当海洋板块运动时时,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深海压力,天 然气与海水产生化学作用,就形成“甲 烷水合物”。
带刺的玫瑰
开采过程中天然气水合物的分解还会产生大量的水,释放岩层孔隙空间,使天 然气水合物赋存区地层的固结性变差,引发地质灾变。海洋天然气水合物的分解 则可能导致海底滑塌事件。进入海水中的甲烷量如果特别大,则还可能造成海水 汽化和海啸,甚至会产生海水动荡和气流负压卷吸作用,严重危害海面作业甚至 海域航空作业。
澳大利亚的科学家曾做过一个看似滑稽
的比较:澳洲畜牧业与火力发电,谁对 全球暖化的影响更大?
带刺的玫瑰
牛羊在消化过程中会产生甲烷。它们咀嚼反刍的食物,而第二个胃里的细菌 会分解植物的纤维素,释放其中的能量,该过程即所谓的厌氧程序,在无氧 状态下进行,而所产生的甲烷大多经由打嗝释放。
澳洲的养牛业、畜牧业、牛、 羊,目前每年约排放三百万 吨甲烷。
炙手可热的“冰”
炙手可热的“冰”
上世纪60年代末,苏联也发现了世界 上第一个可燃冰矿田:麦索亚哈气田。自此 ,全球开始掀起大规模研究、探测和勘探天 然气水合物藏的热潮。
能源新秀可燃冰——小冰块大能量
能源新秀可燃冰——小冰块大能量在浩瀚的大西洋中,有一个百慕大三角。
在这个海域,自上个世纪以来,多次出现过船只和飞机神秘失踪的事件。
很多人把百慕大与UFO、金字塔、尼斯湖水怪等列为世界10大未解之谜,且关于百慕大之谜的猜测也是形形色色,有人说这是外星人,有的说这是黑洞……最近,科学家认为百慕大之谜可能与海底一种叫做可燃冰的东西相关,这种猜想更是将世人目光聚焦到了这些小小的“冰块”上。
一、可燃冰简介1.可燃冰的结构与性质可燃冰(CH4·8H2O)又称甲烷水合物,是一种冰状白色固态晶体,像石蜡遇热未融化前的样子,洁白而柔软。
水分子一般通过氢键合成多面体笼,笼中包含有客体的天然气分子。
这种笼型结构具有很强的浓缩(吸附)气体的水平,能够吸收甲烷、二氧化碳和硫化氢之类的小分子,还有的结构会形成更大的“洞穴”,足以容纳较大的碳氢化合物分子,这种结构及吸附水平致使可燃冰是其它非常规气源岩(如煤层)能量密度的10倍,是常规天然气能量密度的2~3倍。
据科学家估算,标准状况下,1立方米可燃冰中能储存多达16立方米的气态甲烷。
另外,可燃冰的燃烧值高,清洁无污染,燃烧后几乎不产生任何废弃物,并且SO2产生量比燃烧原油或煤低2个数量级。
科学家估计,海底蕴含的可燃冰储量可够人类使用100年以上。
所以,可燃冰被称为“21世纪能源”或“未来能源”。
2.可燃冰的形成与存有关于可燃冰的形成,按美国科学家的说法,它是海洋微生物和海底油气在海洋板块作用下的产物。
所以,占可燃冰总量2/3的海底可燃冰是由生活在海床下微生物构成的,那里没有氧气,一片黑暗,亿万年来,无以数计的微生物从不停歇地制造出甲烷。
另外,当海洋板块下沉时,海底油气随板块边缘喷涌而出,在接触到冰冷的海水时天然气与海水发生化学作用,日积月累,在高压低温的作用下就形成了浩瀚厚实的可燃冰,像地毯一样沉睡在海底。
所以,不难得出,可燃冰的形成需要具备三个基本条件:①温度不能太高,在0℃以上可形成,0~10℃为宜;②压力要够但不能太大,30个大气压以上即可形成;③地底要有气源。
可燃冰介绍
可燃冰,学名天然气水化合物,其化学式为CH4·8H2O。
"可燃冰"是未来洁净的新能源。
它是天然气的固体状态(因海底高压),它的主要成分是甲烷分子与水分子。
它的形成与海底石油的形成过程相仿,而且密切相关。
埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油气)。
其中许多天然气又被包进水分子中,在海底的低温与压力下又形成"可燃冰"。
这是因为天然气有个特殊性能,它和水可以在温度2~5摄氏度内结晶,这个结晶就是"可燃冰"。
因为主要成分是甲烷,因此也常称为"甲烷水合物"。
在常温常压下它会分解成水与甲烷,"可燃冰"可以看成是高度压缩的固态天然气。
外表上看它像冰霜,从微观上看其分子结构就像一个一个由若干水分子组成的笼子,每个笼子里"关"一个气体分子。
目前,可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘,是一种极具发展潜力的新能源,但由于开采困难,海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。
形成储藏: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。
科学家估计,海底可燃冰分布的范围约占海洋总面积的10%,相当于4000万平方公里,是迄今为止海底最具价值的矿产资源,足够人类使用1000年。
"可燃冰"的形成有三个基本条件:首先温度不能太高,在零度以上可以生成,0-10℃为宜,最高限是20℃左右,再高就分解了。
第二压力要够,但也不能太大,零度时,30个大气压以上它就可能生成。
第三,地底要有气源。
因为,在陆地只有西伯利亚的永久冻土层才具备形成条件和使之保持稳定的固态,而海洋深层300-500米的沉积物中都可能具备这样的低温高压条件。
可燃冰名词解释
可燃冰,也称为天然气水合物,是一种天然气的储存形式,通常存在于海底沉积物或极地地区的冰层下。
它由大量的甲烷和水组成,形成了一种冰状结晶物质,类似于冰块,但其中的甲烷分子被水分子包围并形成了水合物。
可燃冰的形成需要特定的条件,包括低温和高压。
在海底沉积物中,由于受到海底压力和温度的影响,甲烷和水分子会形成可燃冰。
在极地地区,由于温度极低,甲烷分子也会形成可燃冰。
可燃冰是一种潜在的重要能源资源,因为它储量巨大且分布广泛,可以作为未来能源供应的重要来源。
然而,开采和利用可燃冰也面临着许多技术和环境上的挑战,需要进一步研究和探索。
可燃冰
可燃冰的开发
从20世纪六十年代开始,各国已争先开展可 燃冰的开发工作: 1960年,前苏联在西伯利亚发现了可燃冰, 1969年投入开发; 1969年美国也开始了可燃冰的调查,1998年 把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国边海域 的调查与评价,但最先挖出可燃冰的是德国; 2000年开始,可燃冰的研究与勘探进入高峰 期,世界上至少有30个国家和地区参与。
可燃冰的形成
可燃冰形成有两种途径: 一是气候寒冷使地球的矿层温度下降, 加上地层的高压力,使地壳中的碳氢化合物 和地壳中的水形成气水结合的矿层; 二是由于海洋里大量的生物和微生物死 亡留下的尸体不断沉积到海底,很快分解成 有机气体甲烷、乙烷等,并钻进海底那些沉 积岩微孔里,和水形成了化合物。
储存量和前景
可燃冰的开采和利用
可燃冰有望取代煤、石油和天然气,成为21 世纪的新能源。科学家估计,海底可燃冰分布的范 围约占海洋的总面积的10%,相当于4000万平方 公里,是迄今为止海底最有价值的矿产资源,足够 人类使用1000年。
可燃冰的缺点
可燃冰虽能有效缓解能源问题,但在开采过程 中,却会加剧室温效应。由于可燃冰在开采中,一 旦失去高压和低温的环境,当中的甲烷会迅速气化, 释放到大气中,加速全球气候变暖,而甲烷的影响 更远远高于二氧化碳。有关专家推算,若目前埋藏 的可燃冰气化后散发到大气中,地球平均气温将在 10年内上升4摄氏度。
谢瑞
1、谁知道可燃冰是干什 么用的?
2、是哪个国家先发现可 燃冰的呢?
可燃冰简介
可燃冰,学名天然气水化合物。“可燃冰” 是未来洁净的新能源。它的主要成分是甲烷分 子与水分子。它的形成与海底石油、天然气的 形成过程相仿,而且密切相关。埋于海底地层 深处的大量有机质在缺氧环境中,厌气性细菌 把有机质分解,最后形成石油和天然气(石油 气)。其中许多天然气又被包进水分子中,在 海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。
可燃冰
可燃冰开采的难题
技术困难,成本高昂 目前技术条件下开采成本过于高昂。从各国进行 的试验性开采看,目前的开采方法要么技术复杂 成本高昂,要么推广价类大规模 开发利用可燃冰的巨大障碍。不过,随着技术 进步和科学发展,相信这些问题都能得到很好 解决。
LOGO
开始关注可燃冰是 在1992年,目前, 年 目前, 已基本完成周边海 域的可燃冰调查与 评价,钻探了7口 评价,钻探了 口 探井,圈定了12块 探井,圈定了 块 矿集区, 矿集区,并成功取 得可燃冰样本。 得可燃冰样本。
可燃冰的开采方法
方案一是热解法 利用“可燃冰” 利用“可燃冰”在加温 时分解的特性, 时分解的特性,使其由 固态分解出甲烷蒸汽。 固态分解出甲烷蒸汽。
难处
不好收集。 不好收集。海底的多孔介质不是集 中为“一片” 也不是一大块岩石, 中为“一片”,也不是一大块岩石,而是较 为均匀地遍布着。如何布设管道并高效收集 为均匀地遍布着。 是急于解决的问题
可燃冰的开采方法
方案二是降压法 将核废料埋入地底, 将核废料埋入地底, 利用核辐射效应使其分解
难处
但它们都面临着和热解法同样 布设管道并高效收集的问题。 布设管道并高效收集的问题。
较前两种方法可行性更高
可燃冰开采的难题
可能导致大量温室气体排放污染环境。 污染环境。 污染环境 甲烷是绝大多数可燃冰中的主要成分,同时它也 是一种反应快速、影响明显的温室气体。可燃冰 中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。 作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温 室效应要大得多。可燃冰非常不稳定,在常温和 常压环境下极易分解。这些冰球一旦从海底升到 海面就会砰然而逝,导致甲烷气的大量散失。而 这种气体进入大气,无疑会增加温室效应,进而 使地球升温更快。
新能源——可燃冰
新能源—可燃冰摘要:可燃冰作为一种新能源,具有其它能源无法比拟的优点:它储量大、燃烧后产物不污染环境而且能量巨大。
各国对针对这一新能源展开了研究,并取得了重大进展。
但是在这背后,还有许多问题亟待解决。
比如说可燃冰的主要成分甲烷,它造成的温室效应比CO2更为强烈,如何确保安全是一大问题。
关键词:可燃冰开发利用环境问题研究调查一、可燃冰(CH4·8H2O)可燃冰顾名思义像冰一样的固体点火能燃烧,是一种非常规能源。
通俗地说,就是水包含甲烷的结晶体,它是天然气分子(除氢、氦和氖外)充填在水的晶体笼架中形成的冰状固体物,又叫(天然)气水合物或固体气。
由于可燃冰中以甲烷(大于90%)为主,故也称甲烷水合物。
充甲烷的可燃冰l立方米可产出气164立方米和水0.8立方米,其能量密度是煤和黑色页岩的10倍左右,是一种能量密度高的能源。
要形成可燃冰,必须同时具备三个条件:一是低温(O。
1 0℃);由于需要同时具备高压和低温的环境,它们大多分布在深海底和沿海的冻土区域,这样才能保持稳定的状态。
二是高压(>IOMPa或水深300m及更深);可燃冰是自然形成的,它们最初来源于海底下的细菌。
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。
三是充足的气源。
由于形成条件的制约,可燃冰通常仅分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。
二、可燃冰的研究历史可燃冰的研究由来已久,可追溯到二百多年前。
18—19世纪是在实验室内小规模的研究。
1778年和1811年分别实验成功二氧化硫水合物和氯气水合物,此后至20世纪30年代前,实验获得了甲烷、乙烷、丙烷、异丁烷,氮、二氧化碳、硫化氢、氩、氪和氙等各自的水合物。
30年代初苏联学者在西伯利亚输气管道中首次发现了自然形成的可燃冰,1946年苏联学者最先提出在永久冻土带有可燃冰的假想。
上世纪60年代开始,苏联、美国、德国、荷兰相继开展水合物的结构和热动力学研究。
怎样认识可燃冰
怎样认识“可燃冰”就在人们担心化石能源将被耗尽时,科学家发现我国南海海域某些部位有可能埋藏着大量可燃烧的“冰”,其主要成分是甲烷与水分子(CH4·H2O),学名为“天然气水合物”,这无疑给未来的能源需求带来了福音,引起了人们的广泛关注。
为进一步了解天然气水合物及其战略意义,记者采访了中国科学院院士、中国地球物理学会理事汪集旸。
“可燃冰”是冰吗据汪院士介绍,早在上世纪初期30年代,人们发现输气管道内形成白色冰状固体填积物,并给天然气输送带来很大麻烦,石油地质学家和化学家便把主要的精力放在如何消除天然气水合物堵塞管道方面。
直到60年代苏联在开发麦索亚哈气田时,首次在地层中发现了气体水合物,人们才开始把气体水合物作为一种燃料能源研究。
此后不久,在西伯利亚、北斯洛普、墨西哥湾、日本海、印度湾等地相继发现了天然气水合物,这使人们意识到天然气水合物是一种具有全球性分布的潜在能源,于是掀起了70年代以来空前的天然气水合物研究热潮。
天然气水合物是在一定条件下,由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质,外观像冰。
由于天然气水合物中通常含有大量甲烷或其它碳氢气体,因此极易燃烧,被称为“可燃烧的冰”,燃烧产生的能量比同等条件下,煤、石油、天然气产生的都多得多,而且在燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物,污染比煤、石油、天然气等要小得多。
我们不难想象,当解决了天然气水合物的开发技术后,我们能用经济有效的手段获取天然气水合物中的甲烷,那么它就可能取代其它日益减少的化石能源(如石油、煤、天然气等),成为一种主要的能源类型。
形成条件缺一不可天然气水合物的形成有三个基本条件。
据汪先生介绍,首先温度不能太高。
第二压力要够,但不需太大。
零度时,30个大气压以上它就可能生成。
第三,地底要有气源。
据估计陆地上20.7%和大洋底90%的地区,具有形成天然气水合物的有利条件。
绝大部分的天然气水合物分布在海洋里,其资源量是陆地上的100倍以上。
新能源可燃冰(天然气水合物)
您认为是否该开发可燃冰呢?请说出您的见解!
您认为有什么方法可以有效利用现有资源呢?请跟
大家分享一下您的看法!
甲烷蒸汽。但此方法难处在于不好收集。海底的多孔介质不是集中为“一 片”,也不是一大块岩石,而是较为均匀地遍布着。如何布设管道并高效 收集是急于解决的问题。
第二是降压法。有科学家提出将核废料埋入地底,利用核辐射效应使其分 解。但它们都面临着和热解法同样布设管道并高效收集的问题。
第三是置换法。研究证实,将CO2液化(实现起来很容易),注入1500米 以下的洋面(不一定非要到海底),就会生成二氧化碳水合物,它的比重 比海水大,于是就会沉入海底。如果将CO2注射入海底的甲烷水合物储层, 因CO2较之甲烷易于形成水合物,因而就可能将甲烷水合物中的甲烷分子 “挤走”,从而将其置换出来。
存在于海洋浅水生态圈中。在海洋里,以高压 及18 °C的温度下,能维持稳定存在。
可燃冰是目前世界上迫切需要的能源之一,它所 带给我们的能源可以说像太阳一样取之不尽用之 不竭,但是如果没有好好开采和善加利用,反而 会害人类走向灭亡之路,加上人们不努力阻止全 球暖化,让蕴藏在海底的甲烷喷发出来,后果好 比世界末日。
燃烧影片
可燃冰它存在于300―500米海洋深处的沉 积物中和寒冷的高纬度地区
其储量是煤炭、石油和天然气总和的两倍, 估计一立方公尺的天然气水合物,可释放 六十立方公尺的天然气, 在能源紧缺的现在发现它真可解燃眉之急。
开采方案主要有三种。 第一是热解法。利用“可燃冰”在加二氧化 碳强23倍,在人类活动中会产生,尤其在畜牧業 的生产过程中,会大量增加。甲烷同时是一种
易燃、对人体有毒性的气体。全世界蕴藏着巨 量的甲烷,其主要分布在西伯利亚沼泽(约有近8 百亿吨)、南北极冰原(约蕴藏5千亿吨)及海底中 (约有2.5~10兆吨)。只要释放十分之一,就可毒 害全人类及生物。自然界中常以甲烷水合物状态
可燃冰
可燃冰
可燃冰是自然形成的,它们最初来源于海底下的细菌。
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。
天然气
天然气系古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物,具可燃性,多在油田开采原油时伴随而出。
石油
它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物,与煤一样属于化石燃料。
沼气
沼气是有机物质在厌氧条件下,经过微生物的发酵作用而生成的一种可燃气体。
由于这种气体最先是在沼泽中发现的,所以称为沼气。
人畜粪便、秸秆、污水等各种有机物在密闭的沼气池内,在厌氧(没有氧气)条件下发酵,即被种类繁多的沼气发酵微生物分解转化,从而产生沼气。
煤
煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。
一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成,俗称煤炭。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
不为人知的生态系
1997年美国科学家在北墨西哥湾观察海底一个天然气水合物露出的大土丘时,看到上面有东西在动,随即他们惊奇地发现了一个稠密的属于新种的蠕虫群落。科学家们认为,天然气水合物在墨西哥湾的大陆斜坡很常见,而这些被他们非正式地称之为冰虫的存在提示了一种以前不为人知的生态系的存在。之后,两名法国科学家对这些蠕虫的进一步详细研究表明,它们应该是 H esiocoeca属中的一个新种。
目前,天然气水合物的开采方法主要有热激化法、减压法和注入剂法三种。开发的最大难点是保证井底稳定,使甲烷气不泄漏、不引发温室效应。针对这一问题,日本提出了“分子控制”开采方案。天然气水合物矿藏的最终确定必须通过钻探,其难度比常规海上油气钻探要大得多,一方面是水太深,另一方面由于天然气水合物遇减压会迅速分解,极易造成井喷。日益增多的成果表明,由自然或人为因素所引起的温压变化,均可使水合物分解,造成海底滑坡、生物灭亡和气候变暖等环境灾害。因而研究天然气水合物的钻采方法已迫在眉捷,尽快开展室内外天然气水合物分解、合成方法和钻采方法的研究工作刻不容缓,天然气水合物研究的未来仍面临着挑战。由此可见,“可燃冰”带给人类的不仅是新的希望,同样也有新的困难,只有合理的、科学的开发和利用,“可燃冰”才会真正的为人类造福。
形成条件缺一不可
天然气水合物的形成有三个基本条件。据介绍,首先温度不能太高。第二压力要够,但不需太大。零度时,30个大气压以上它就可能生成。第三,地底要有气源。据估计陆地上20.7%和大洋底90%的地区,具有形成天然气水合物的有利条件。绝大部分的天然气水合物分布在海洋里,其资源量是陆地上的100倍以上。天然气水合物中的甲烷大多数是当地生物活动产生的。海底的有机物沉淀都在几千几万年甚至更久远,死的鱼虾、藻类体内都含有碳,经过生物转化,可形成充足的甲烷气源。另外,海底的地层是多孔介质,在温度、压力和气源三项条件都具备的情况下,便会在介质的空隙中生成甲烷水合物的晶体。
根据地质条件分析,天然气水合物在我国分布也十分广泛,青藏高原的冻土层及南海、东海、黄海等广大海域,都有可能存在。我国对此研究起步较晚,面临的技术难关还很多,比如愈来愈多的管道水合物堵塞给天然气运输带来很大麻烦,造成输气不畅甚至引起更大危害。要解决这些问题,就必须深入分析天然气水合物的物理化学性质,进行水合物复杂系统相平衡研究,分析天然气水合物主要物理化学性质(稳定性、结构、生成的热焓、热容、导热率等)详细研究水合物各相平衡,探索水合物形成和分解的动力学条件,寻求防止水合物形成的抑制剂和阻化技术;进行油—气—水系统中水合物生成的模拟实验。建立预报水合物生成的预警系统,探索管道水合物生成防治和天然气固化技术。
关于这些多毛类蠕虫的一系列非常基本的问题还有待于深入的研究。目前科学家们仅仅只是掌握了进一步研究冰虫的食物供应、早期生活史以及地球化学环境等问题的基本素材。初步的结论是,从各方面看,除了冰虫的栖息地外,它应该是一种非常原始的多毛类动物。但可以肯定的一点是,今后对冰虫洞穴的进一步考察必将得出新的更令人惊讶的认识。
从大地构造角度来讲,天然气水合物主要分布在聚合大陆边缘大陆坡、被动大陆边缘大陆坡、海山、内陆海及边缘海深水盆地和海底扩张盆地等构造单元内。这些地区的构造环境由于具有形成天然气水合物所需的充足的物质来源(如沉积物中的有机质、地壳深处和油气田渗出的碳氢气体),具备流体运移的条件(如增生锲和逆掩断层的存在及其所引起的构造挤压,快速沉积所引起的超常压实,油气田的破坏所引起的气体逸散等),以及具备天然气水合物形成的低温、高压环境(温度0-10℃以下,压力10Mpa以上),而成为天然气水合物分布和富集的主要场所。
开发利用就像一柄“双刃剑”
天然气水合物埋藏于海底的岩石中,和石油、天然气相比,它不易开采和运输,世界上至今都还没有完美的开采方案。有关人士解释说,首先是开采这种水合物会给生态造成一系列严重问题。因为天然气水合物中存在两种温室气体甲烷和二氧化碳。甲烷是绝大多数天然气水合物的主要成分,同时也是一种反应快速、影响明显的温室气体。天然气水合物中甲烷的总量大致是大气中甲烷数量的3000倍。作为短期温室气体,甲烷比二氧化碳所产生的温室效应要大得多。有学者认为,在导致全球气候变暖方面,甲烷所起的作用比二氧化碳要大10-20倍。如果在开采中甲烷气体大量泄漏于大气中,造成的温室效应将比二氧化碳更加严重。科学家们认为,这种矿藏哪怕受到最小的破坏,甚至是自然的破坏,都足以导致甲烷气的大量散失。而这种气体进入大气,无疑会增加温室效应,进而使地球升温更快。同时,陆缘海边的天然气水合物开采起来十分困难,目前还没有成熟的勘探和开发的技术方法,一旦出了井喷事故,就会造成海水汽化,发生海啸船翻。另外,天然气水合物也可能是引起地质灾害的主要因素之一。由于天然气水合物经常作为沉积物的胶结物存在,它对沉积物的强度起着关键的作用。天然气水合物的形成和分解能够影响沉积物的强度,进而诱发海底滑坡等地质灾害的发生。美国地质调查所的调查表明,天然气水合物能导致大陆斜坡上发生滑坡,这对各种海底设施是一种极大的威胁。天然气水合物作为未来新能源,同时也是一种危险的能源。天然气水合物的开发利用就像一柄“双刃剑”,需要加以非常小心谨慎的对待。在考虑其资源价值的同时,必须充分注意到有关的开发利用将给人类带来的严重环境灾难。
研究面临挑战
研究表明,“可燃冰”的能源功效非常高,1立方米这种物质中的甲烷含量可达160多立方米。因而,人类如能充分开发利用这种能源,将使人类步入新的能源时代。目前,世界上一些发达国家都十分重视“可燃冰”,美国、俄罗斯、日本甚至还有印度都先后投巨资进行研究。美国总统科学技术委员会专门提出建议研究开发“可燃冰”,参、众两院有千多人提出议案,支持“可燃冰”开发研究,美国目前每年用于“可燃冰”研究的财政拨款达上千万美元。
天然气水合物是在一定条件下,由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质,外观像冰。由于天然气水合物中通常含有大量甲烷或其它碳氢气体,因此极易燃烧,被称为“可燃烧的冰”,燃烧产生的能量比同等条件下,煤、石油、天然气产生的都多得多,而且在燃烧以后几乎不产生任何残渣或废弃物,污染比煤、石油、天然气等要小得多。我们不难想象,当解决了天然气水合物的开发技术后,我们能用经济有效的手段获取天然气水合物中的甲烷,那么它就可能取代其他日益减少的化石能源(如石油、煤、天然气等),成为一种主要的能源类型。
茫茫大地哪里寻?
天然气水合物受其特殊的性质和形成时所需条件(低温、高压等)的限制,只分布于特定的地理位置和地质构造单元内。一般来说,除在高纬度地区出现的与永久冻土带相关的天然气水合物之外,在海底发现的天然气水合物通常存在水深300-500m以下(由温度决定),主要附存于陆坡、岛屿和盆地的表层沉积物或沉积岩中,也可以散布于洋底以颗粒状出现。这些地点的压力和温度条件使天然气水合物的结构保持稳定。
认识绍,早在上世纪初期30年代,人们发现输气管道内形成白色冰状固体填积物,并给天然气输送带来很大麻烦,石油地质学家和化学家便把主要的精力放在如何消除天然气水合物堵塞管道方面。直到60年代苏联在开发麦索亚哈气田时,首次在地层中发现了气体水合物,人们才开始把气体水合物作为一种燃料能源研究。此后不久,在西伯利亚、北斯洛普、墨西哥湾、日本海、印度湾等地相继发现了天然气水合物,这使人们意识到天然气水合物是一种具有全球性分布的潜在能源,于是掀起了70年代以来空前的天然气水合物研究热潮。