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可燃冰清洁又环保,能替代石油吗?有哪些瓶颈待解

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匿名 提出于2021-09-28 17:00
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  什么是可燃冰?

  可燃冰,学名为天然气水合物,简单地说就是外观像冰一样,但却能够燃烧的物质,是由水和甲烷在一定条件下演化成的一种白色固体燃料。

  具体点说,是天然气在低温、高压的环境下,跟水结合形成的一种冰,因为这种冰中富含着大量的天然气,遇火马上会燃烧起来,所以才被称为可燃冰。

  研究表明,可燃冰会受到其形成条件的限制,导致存在的地方不一样,一种可燃冰是存在具有高压条件的海底松散沉积泥土中,而另一种可燃冰存在高纬度大陆的冻土带内,其中在海底存在的可燃冰需要经过数百万年才能形成。可燃冰被视为一种十分珍贵的未来能源。

  可燃冰的燃烧非常环保

  可燃冰非常清洁,因为它燃烧之后没有任何废气和残渣形成,只会产生二氧化碳和水,不像石油或煤那样燃烧之后生成粉尘、硫氧化物或氮氧化物等等污染环境的物质,与石油和煤炭相比,可燃冰可是清洁太多了,因此可燃冰也被誉为21世纪理想清洁能源之一。

  全球的可燃冰储量非常可观

  据统计,全球有10%的海底区域都储存着可燃冰,分布于世界各个大洋边缘海域的大陆坡、大陆隆和盆地等等,甚至有些内陆海还有可燃冰的存在,总面积高达4000万平方公里,储量超过两千万亿立方米。

  而我国的可燃冰储存量占世界第一,主要集中在我国南海东海海域、青藏高原以及东北冻土区域中,其中南海海域是我国可燃冰最主要的分布区,数据显示,全国可燃冰资源储存量大约有1000亿吨油当量,而近800亿吨都位于南海。

  可燃冰开采不是很容易

  但虽然可燃冰是一种非常优质的燃料,对它进行的开采却并不容易,因为可燃冰的形成要满足4个条件,一是要拥有大量的甲烷气体,第二是要拥有足够的液态水,第三是相对较低的温度,第四就是要拥有比较高的压力,缺乏这4个条件中的任何一个可燃冰都无法形成,而也正是因为可燃冰的生成需要这样较为苛刻的条件,因此只有两种地方能够满足这样的条件,第一就是数千米深的海底或者湖底淤泥当中,第二就是数百米深的冻土层以下,而对于人类来说,在这两种地方进行可燃冰开采的难度可想而知。

  在可燃冰的开采上,中国目前采取的方法可以主要分为以下几个步骤:

  第1步是将直径0.3米的钻头钻透,水深1266米以下203~277米泥层的天然气水合物矿层,

  第2步就是对钻孔附近的地层进行改造,然后下入防沙管与电潜泵系统,

  第3步就是通过电潜泵对含有可燃冰的地层进行减压处理,这样一来在钻孔附近就会出现一个低压区,而压力降低之后环境就无法维持可燃冰的稳定存在,地层当中的可燃冰就会分解出甲烷气体,并从高压区向低压区移动,

  最后利用采集管道,将这些气体采集并上升到海面,虽然看起来原理非常简单,但实际上整个开采过程当中还是有不少难关。例如海底的淤泥实际上渗透性非常之差,高压区到低压区之间的气体是很难移动的,另外在进行甲烷气体的吸收和上升当中,泥沙也会跟着气体进入管道,很容易造成堵塞,实际上日本进行的可燃冰开采就是因为这个原因而被迫终止的当然,即使遇上了这些困难,中国的神狐海域可燃冰试采实验当中依然突破了大量的技术难关,进行了20项关键技术的自主创新,其中包括储层改造技术,钻完井技术以及防砂技术等困难技术,因此可以说中国的可燃冰开采前景是非常光明的。

  然而不管可燃冰的开采前途多么光明,使用可燃冰来代替石油都是不太现实的,这是因为石油在现代社会当中扮演的角色不只是燃油日常生活当中使用的塑料制品,铺设路面使用的沥青甚至是很多人身上穿着的衣服当中的涤纶、晴纶以及锦纶等面料都是原材料为石油的合成纤维,而在医疗行业很多药物当中都含有苯,而药物当中的苯很多都是从石油当中制取的甚至用于种植农产品的杀虫剂和化肥,甚至是调味品都有石油产品的参与,就连很多人喜欢嚼的口香糖都和石油有点关系,,如果把接触到的食品当中需要的石油算上,那么现代社会的一个人,一辈子可能需要“吃”掉550公斤以上的石油,可以说石油就是人类现代社会的血液,因此可燃冰最多只能在燃料方面取代石油,在化工方面可燃冰还是不具备取代石油的能力的。

来源:星球上的科学

发布于 2021-09-28 17:01
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