可燃冰,是天使還是魔鬼?

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可燃冰,顧名思義就是外表像冰一樣,但卻能夠燃燒的物質,本質上是水分子構成的多邊形牢籠結構鎖住甲烷分子而形成的包合物,充分燃燒後會變成二氧化碳和水。可燃冰容易存在於低溫高壓的環境中,在地球上一般隱藏在海底、永凍土下、極圈底下。

1810年英國化學家戴維首次在實驗室中發現牢籠水合物也就是可燃冰;1934年冬季,蘇聯某處的石油管道堵塞,維修過程中發現管道中存在許多固態物質(可燃冰);1965年,蘇聯科學家在1450米深度的北極海底鑽探中,發現岩石孔隙中存在大量的可燃冰,這是人們第一次真正認識到可燃冰。

可燃冰和石油相比有許多優點,可燃冰燃燒最後只會留下一灘水和二氧化碳氣體,是一種清潔能源;石油則是烷烴、環烷烴、芳香烴的混合物,燃燒後會產生一些有害氣體,一氧化碳、二氧化硫和氮氧化物等氣體,氮氧化物都具有不同程度的毒性;大量煤炭燃燒會形成粉塵,長期生活在粉塵環境中會使人患上塵肺或癌症。這樣看來可燃冰確實是非常優秀了。

判斷燃料質量的重要指標為熱值,資料顯示石油的熱值為41.87MJ/kg,可燃冰為38.97MJ/kg,原煤為20.93MJ/kg,可燃冰和石油基本處於同一個等級。而中國的可燃冰儲量驚人,主要分佈在南海海域,資源儲存量1500億立方米,佔到了世界可燃冰儲量的70%。去年中國首次在南海完成可燃冰的穩定開採,未來將會徹底擺脫依賴石油能源進口的劣勢,自主供給能源。

可燃冰雖然有很多好處,但也有一定危害。首先海底環境不穩定,開採可能會破壞地殼的穩定,造成大陸邊緣震盪引發海底塌陷;二疊紀到三疊紀之間,地球上發生過一次生物大滅絕事件,許多科學家認為火山噴發和隱藏在地底的可燃冰噴射導致地球變暖和缺氧是物種滅絕的罪魁禍首,人類開採地底和海底的可燃冰技術和環境保護技術並不先進,開採時溫度升高,可能會導致可燃冰變成甲烷氣體,可能會嚴重破壞生態環境後果不堪設想。


科學薛定諤的貓


可燃冰,是由冰與甲烷結合而成

,它的儲量巨大,分佈在世界上各個範圍,如果開採技術能夠突破,會使很多國家改變能源的短缺現狀,但是可燃冰到底是能源的希望還是騙局,依然是個問題。

什麼是可燃冰?

可燃冰很早就被地質學家們發現,在北極地區的冰凍地帶,由大量的甲烷冰存在。甲烷氣體很常見,在自然界中,無論是植物腐敗,還是動物的腐爛過程都會釋放出大量的甲烷氣體,甲烷氣體也是沼氣,瓦斯等可燃氣體的主要成分。如果動植物產生的,或者地球內的甲烷氣體在釋放到大氣之前,並冰封在冰層之內,就很容易形成可燃冰。

可燃冰開發利用的難點有哪些?

基於現在全球能源緊缺的現狀,可燃冰的研究最近二十年被提上日程,美國在2000年起就全面啟動了對可燃冰新燃料的開採及利用技術的研究,引發了各個國家對於獲得這種新能源的興趣,原來越多的國家已經投下巨資去研究對可燃冰的開採以及利用。但目前可燃冰的不穩定性還是最大的開發限制,在開採過程中,必須要保持可燃冰的穩定和凍結的狀態,這給大規模開採帶來的難度。如何避免甲烷氣體在開採中的自然釋放,以及更好的收集釋放的氣體,都是尚待攻克的問題。

可燃冰開採有什麼不良後果?

不科學的開採可燃冰,會對地球環境造成不良的影響。首先,在海底收集可燃冰會直接導致海底結構的坍塌,引起海底滑坡,對大陸架地質結構造成破壞。其次,可燃冰的燃燒一樣會產生溫室效應等問題。最後要提及的是,大量甲烷在開採過程中的釋放,對於大氣環境的以及人類生存的影響還是個未知數。而且研究已經發現在5000萬年前,一次大規模的甲烷釋放,造成了全球氣候的鉅變以及大量生物的滅絕。

我國目前領跑可燃冰開採技術嗎?

各國已經開始了可燃冰利用的競爭,美國在墨西哥灣進行試開採,日本也展開了多次的實驗性開採研究。而我國已經在南海實現了可燃冰的實驗性開採,技術水平目前領跑全球可燃冰開採,但這只是萬里長征的第一步,目前離大規模安全開採,以及商業化應用,還需要科研和技術人員的大力攻關。


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可燃冰的開採是一把雙刃劍

現在隨著我們全球氣溫的不斷變化,尤其是能源資源的不斷枯竭,人類開始積極的尋求新的能源替代物。從現在來看,科學家所發現的這些新能源,像是風能、太陽能或者是生物能等等都是可再生資源。另一方面,科學家將新的能源替代物目光投向了可燃冰,這是一種低碳能源,不過也有一部分人認為可燃冰的開採可能是一把雙刃劍,很可能在為我們人類提供能源的同時,也在大肆的破壞著我們人類的生活環境,那麼可燃冰究竟是隱形的自然界惡魔,還是我們人類資源後續的福音呢?

可燃冰其實就是一種天然氣水合物,一般來說主要是分佈在深海之中或者是陸地一些永久的凍土之中,可燃冰的行程就是由於天然氣跟水在高壓低溫的環境下形成的一種類似於結晶的物質,不過這種物質最大的特性就是遇到火就能夠燃燒,所以被稱之為可燃冰。外觀看起來像是普通的冰塊一樣,另外也有一個稱呼被稱作固體瓦斯,就咱們全球的範圍來說,這種可燃冰的分佈相對來說還是比較廣泛的,像是一些永久的凍土或者是高緯度的島嶼以及海洋的大陸架或者是深海沉積物,內陸湖的深水環境之中都會有。

這種可燃冰具有極高的資源價值,現在已經成為了替代石油,作為新的全球資源開發的熱點,可燃冰的開採早在上個世紀60年代開始一些比較發達的西方國家,像是美國、德國都陸續的制定了這種可燃冰的勘探開採計劃,到目前為止,全球眾多的海域或者是凍土區湧現出了很多不同的可燃冰可研究開採的地區,這種可燃冰被稱之為21世紀最有發展前景的一種資源。據現在來說,在全球的儲存量遠比石油以及天然氣的資源更加的豐富,如果可燃冰能夠成功開採,可以從根本上解決人類資源能源的危機。

但是對於這種可燃冰的開採,不同的科學家卻持有不同的觀念,有一部分科學家認為開採這種可燃冰很可能,在給我們人類提供能源的同時也會引發一系列的自然不良反應,或許可燃冰的開採會引起全球的溫室效應以及海底滑坡或者是破壞原有的海洋生態平衡環境,因此現在雖然很多國家都將研究新的替代能源的目光投向了可燃冰,可是現在沒有任何一個國家能夠進行大規模的開採,想要開採這種可燃冰,就必須要解決在開採的過程中有可能對我們的自然環境造成的一系列影響問題,所以現在對於可燃冰的開發還只是處在一個初步的研究階段。

當然也有一部分科學家認為,可燃冰其實可以大規模的開採,可燃冰應該是大自然對於我們地球人類的一種饋贈,也就是地球生生不息,有規律發展的結果。可燃冰的開採並不會對地球造成很嚴重的影響,現在雖然在科學界不同的聲音,可燃冰的開採可能會對地球的環境帶來嚴重的後果,但這些只是科學家的一些推測,並沒有什麼直接的證據能夠證明,也許只是人們的杞人憂天。

那麼可燃冰的開採究竟有哪些困難所在?有人認為大規模的開採這種可燃冰,很有可能會引起全球範圍內的溫室效應,當然如果是在海洋之中開採,很可能會引起海底的滑坡,進而引起海洋生態環境的破壞。如果大規模的開採可燃冰,很有可能會發生嚴重的洩漏現象,大量的甲烷氣體如果經由海水直接進入到地球的大氣層之中,而甲烷所帶來的溫室效應,肯定要比普通的二氧化碳強很多,所以如果這種甲烷不能夠在開採可燃冰的過程中得到有效的控制,那麼全球將引發快速的溫室效應,隨之而來,海水的溫度也會逐步的上升,這樣海底的大量可燃冰的儲存就會被自動的分解,這樣就會進入一個惡性的循環,所以我們在開採可燃冰的過程中一定要將這種有害的甲烷氣體收集起來。

另外海底如果想要開採可燃冰,還存在於海底壓力驟減後破壞海底環境很有可能會引發海嘯等自然災害,就現在的科學技術發展水平來說,還沒有能力能夠完成將可燃冰大規模的從海底轉移到陸地上,並且將其得到完好的保存。一旦我們在海洋之中大規模的開採這種可燃冰,很有可能會造成海洋的大陸架甚至是海床等不同的地方發生動盪或者是塌方等危險。

因此可燃冰雖然被很多科學家視為能夠替代石油的新型能源,可是從科學技術來說,這種新型的能源還不能夠大規模的開採,但是可燃冰確實存在著經濟性,所以還需要科學家的不斷努力探索研究。


三豐


可燃冰再次火了,且持續時間更長久。

5月18日,國土資源部中國地質調查局宣佈,正在南海北部神狐海域進行的可燃冰試採獲得成功,我國成為全球首個在海域可燃冰試開採中獲得連續穩定產氣的國家。自5月10日出氣至當天,已累計產出超12萬立方米、甲烷含量高達99.5%的天然氣。

此後一段時間,可燃冰持續獲得高關注度,吸睛能力超強。截至6月10日,神狐海域可燃冰已連續產氣達31天,實現了試採工作的“滿月”記錄,試採總產氣量達到21萬立方米,平均日產6800立方米。

觀察輿論走向,人們對我國可燃冰試採成功的意見、認識分歧較為明顯,有人歡欣鼓舞、信心滿滿,有人愁眉苦臉、憂心忡忡。作為一種新生事物,這似乎是可以預見的情形。對普通人而言,自說自話、各抒已見無傷大雅,但作為能源政策制訂者、投資決策者,恐怕需要更為客觀、全面、冷靜看待。

其一,可燃冰試採成功乃可賀之事。5月18日,中共中央、國務院對海域天然氣水合物試採成功發出賀電。正如賀電所說,經過近20年不懈努力,我國取得了天然氣水合物勘查開發理論、技術、工程、裝備的自主創新,實現了歷史性突破。這是中國人民勇攀世界科技高峰的又一標誌性成就,對推動能源生產和消費革命具有重要而深遠的影響。

儘管輿論中充斥著負面情緒,認為美國、日本等可燃冰研究走在前列的國家尚且“業績平平”,從而質疑我國所取得的業績,但事實上,這是自卑過度、自信不足的表現。國外沒有幹成的事,我國未必做不成,這是再淺顯不過的簡單邏輯,卻總被錯誤地用來否定國內業績。

其二,可燃冰將成能源轉型重要擔當。當前,全球能源轉型正在進行。雖然業界對天然氣在能源轉型中的地位和作用認識不一,但隨著可燃冰的到來或許將提高認識統一度。可燃冰是資源量豐富的高效清潔能源,全球可燃冰資源量預測超過21000萬億立方米,相當於全球已發現的煤、石油、天然氣等化石能源的兩倍以上,未來有望成為全球能源發展的戰略制高點。

當前,天然氣是全球能源消費的重要組成部分,去年佔比23.8%,但我國天然氣消費比重不高,去年佔比僅5.9%。提高天然氣消費比重,成為我國能源戰略的重要組成部分,計劃到2020年提高到10%、2030年提高到15%。可燃冰的加入,將改變我國“缺氣”狀況,對提高我國天然氣消費比重產生積極影響。

其三,可燃冰開採必須注意風險防範。可燃冰是一種固體存在,與常規油氣開採完全不同。由於其不穩定,而甲烷又是一種溫室氣體,開採過程控制不好可能會造成嚴重的環境問題。因而,在開採過程中必須高度重視風險防範,避免給海洋、大氣等帶來嚴重影響,也避免給可燃冰資源造成額外傷害。近年來,我國能源領域“大幹快上”蔚然成風,無論傳統的煤電、水電,還是新晉成員風電、太陽能發電等,都無不如此。即使在當前電力過剩風險彰顯的情況下,也未能改變,遭遇社會詬病。可燃冰有必要吸取教訓,循序漸進,避免冒進。2030年前商業化開發利用的消息甚囂塵上,其實作為大自然對人類的饋贈,可燃冰多留些日子也並非壞事。

同時,需要注意兼聽。所謂兼聽則明,偏聽偏信則遺害不淺。人們在表達觀點時,或出於自身特殊目的,或限於信息掌握不足,或囿於認識水平不高,難免不夠客觀甚至故意歪曲、誤導。如果聽信某種言論,即熱血沸騰、群情激憤,顯然犯了不可饒恕的幼稚病。

試玉要燒三日滿,辨材須待七年期。我國可燃冰試採成功剛滿月不久,尚未跨越蹣跚起步的階段,現在作出任何結論都顯太早、太不負責任。儘管可燃冰被普遍視為戰略性替代能源,但其發展道路顯然不會一帆風順、一馬平川,唯願且走且珍惜。


翡翠講堂


很高興回答你的問題。

今年我國在南海試採可燃冰成功,在人類新能源的應用上也是寫下了重重的一筆。可燃冰的學名其實是“天然氣水合物”,19世紀初在實驗室裡被發現,20世紀30年代之後,蘇聯、美國、日本紛紛開始研究,2000年之後全球有30多個國家和地區都在研究它,我國開始立項研究天然氣水合物也是在2000年前後。雖然研究的時間不長,但是研究的進展確實是突飛猛進的。

有這麼多國家和地區願意去研究這種物質,說明它一定是有好處的,而且好處很大。

天然氣水合物之所以又叫“可燃冰”,是因為它的外觀看起起來很像冰,但是遇到火就可以燃燒。

它所存在的地方,一般是在深海或者凍土之中。在低溫和高壓的條件之下,天然氣和水會形成一種很像冰的物質,壓力越大這種水合物就穩定。深海或者凍土的環境很容易滿足低溫和高壓的條件。

為什麼大家都卯足了勁兒研究可燃冰呢?

因為這是一種非常棒的能源,能源界的小天使。

可燃冰在燃燒之後,幾乎不會有任何殘渣,而且可以得到大量的甲烷氣體,是一種非常清潔而高效的能源。這在環境汙染越來越被人們所重視的今天,是非常重要的。

但是呢,任何事物都是有利有弊。在某些方面,可燃冰可能真的是魔鬼一般的存在。

可燃冰中含有大量的甲烷,雖然能夠提供大量的能源,但和二氧化碳一樣,甲烷也是溫室氣體的一種。一旦在開採過程中甲烷洩露到大氣之中,可能會給大氣環境帶來巨大的危害。

所以說啊,可燃冰是天使還是魔鬼,還要看人類怎麼去開採,怎麼去利用啊。


不吃腸的大腸


可燃冰,學名天然氣水化合物,其化學式為CH4·8H2O。它是未來潔淨的新能源。早在1778年英國化學家普得斯特里就著手研究氣體生成的氣體水合物溫度和壓強。1934年,人們在油氣管道和加工設備中發現了冰狀固體堵塞現象,這些固體不是冰,就是人們現在說的可燃冰。1965年蘇聯科學家預言,天然氣的水合物可能存在海洋底部的地表層中,後來人們終於在北極的海底首次發現了大量的可燃冰。

可燃冰分佈於深海沉積物或陸域永久凍土中,是由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結晶物質,燃燒後僅會生成少量的二氧化碳和水,汙染比煤、石油、天然氣小很多,但能量高出十倍。

可燃冰是怎麼樣形成的呢?在一種低溫和高壓情況下(零度左右,30個大氣壓就可形成)天然氣的主要成分甲烷就像餃子餡一樣被包進了水裡(餃子皮),並且被放進了永久的海底和陸地的永凍土冰箱裡。海底的有機物沉澱,其中豐富的碳經過生物轉化,可產生充足的烷類氣源。海底的地層是多孔介質,就這樣,這種神奇的餃子在這裡越聚越多。這種分散在世界各地、據估計儲量為70萬萬億立方英尺的物質也因此成為一個潛在的巨大燃料來源,其蘊含的總能量超過之前發現的所有石油和天然氣的總和。足夠讓全球人類使用1000年。

但是值得注意的是可燃冰既是資源,也是一個超級大禍害。若處理不當發生意外,分解出來的甲烷氣體由海水釋放到大氣層,將使全球溫室效應問題更趨嚴重。此外,海底的大面積開採還可能會破壞地殼穩定平衡。造成大陸架邊緣動盪而引發海底塌方,甚至導致大規模海嘯,帶來災難性後果。

根據測算國內的永凍土區下,可燃冰的資源量相當於350億噸油量,而石油儲量是60億噸,潛力很大。經10餘年技術攻關,我國吉林大學科研團隊研發出陸域天然氣水合物冷鑽熱採關鍵技術,填補了國內該領域空白,總體達到國際先進水平。此外,該技術還獲得了2016年國家技術發明獎二等獎。


科壇春秋精選


21年前的夏天,德國科學家在北太平洋海底800米深處,第一次取出可燃冰樣品,並使人類第一次看到,冰雪般的東西被點燃後,發出魔幻般淡紅色的火焰,耗盡能量後,碩大的冰塊竟變成了一攤清水……  

1.可燃冰的由來   

可燃冰的學名叫甲烷水合物,它的形狀像石蠟遇熱未融化前的樣子,潔白而綿軟。它是甲烷氣體和水分子在高壓低溫作用下的特殊產物,它像地毯一樣覆蓋了10%的海底,總面積達4000萬平方公里,深度在數百米到數千米不等。據科學家估計,全球可燃冰總儲量高達2.5萬萬億立方米,是石油、天然氣和煤總儲量的兩倍,假如能夠安全開採,至少可供人類使用數百年。   

按美國科學家的說法,可燃冰是海洋微生物和海底油氣在海洋板塊作用下的產物。因為佔地球2/3的生命是由生活在海床下微生物構成的,那裡沒有氧氣,一片黑暗,億萬年來,不計其數的微生物從不停歇地製造著甲烷。另外,當海洋板塊下沉時,海底油氣隨板塊邊緣噴湧而出,在接觸到冰冷的海水後,天然氣與海水發生化學作用,日積月累,在高壓低溫的作用下,就形成了浩瀚厚實的可燃冰,像地毯一樣沉睡在海底。   

可燃冰儲量最多的國家是俄羅斯,其次是日本、加拿大和美國。據美國地質勘探局估計,美國的可燃冰蘊藏量為9600萬億立方米,是國內傳統天然氣儲量的200倍,豐厚的利潤自然引起投資者的關注。可是,美國科學家卻一再告誡政府,對可燃冰的開發務必慎重,因為這種極易揮發的氣體曾經多次危害環境,甚至會給地球生物帶來滅頂之災。   

2.可燃冰延遲開發的原因   

時值NASA(美國國家航空航天局)進行“阿波羅計劃”時,NASA的燃料專家正在苦尋可以替代液氧的質量更輕、熱值更大的燃料。因為體型龐大的“土星”火箭進入太空後,最多時每秒需消耗13噸燃料,極大地壓縮了宇宙飛船的有效載荷。得知可燃冰的存在後,美國科學家興奮不已,立刻確定為國家級科研項目,全力以赴地投入分析研究,希望以最快的速度佔領可燃冰這塊世界新能源高地。他們制定了《國際深海鑽探計劃》,派出當時世界最先進的“格洛瑪·挑戰者號”鑽探船,連續在各大洋海域的450個點,打出了700個鑽孔,同時進行了80次深海鑽探,取得了大量的珍貴資料。   

對可燃冰的研究,美國科學家一直處於世界領先水平,但他們遲遲沒有進行後續開採動作。有人猜測,美國人重點進行理論研究,因為他們希望在未來的星際旅行時,開發其他星球上甲烷水合物,用作飛船能源,在即將到來的星際大開發中確保難以撼動的領先地位。   

其實,情況遠非那麼簡單。就在各國科學家紛紛建議政府投資開發可燃冰,以解煤炭、石油等能源告罄之虞時,美國科學家卻告誡世人審慎開發可燃冰,因為它可能加劇溫室效應,即使是極少的可燃冰被釋放到大氣中,後果可能都是災難性的。

3.可燃冰是天使還是魔鬼 ?  

目前,科學界對可燃冰開發有兩種觀點:以美國俄勒岡大學的地質學家格雷沃裡為首的一派認為,甲烷水合物是自然界中隱身的惡魔,會不定期地向地球發難,應是人類今後重點防範的自然災害之一。   

遠在2.5億年前,在二疊紀末期,一種突然降臨的災害,短時間內毀滅了地球上的大部分生物。科學界普遍認為是一顆小行星撞擊地球所致,但格雷沃裡認為是海底積存的巨量的甲烷發生爆炸,導致氣候溫度驟然上升,氾濫至地面的大火消耗了大氣中的氧,所以多數地球生物相繼斃命,甚至包括很多魚類。他估計,北冰洋可能是今後甲烷水合物氾濫的導火索。因為那裡可燃冰大多在淺海,並且得益於低溫而非高壓,所以一旦發生溢出爆炸,就是上帝降臨也束手無策。  

另一種觀點是,可燃冰就像陸地的森林,生生息息,自有規律,即使作用於自然,也不是很嚴重的,完全不必杞人憂天。這種觀點的代表人物是加利福尼亞大學聖芭芭拉分校的海洋地質學教授海格爾。   

海格爾說可燃冰的變遷會給地球帶來災難性後果還沒有直接的證據,很多人可能是被它龐大的儲量給嚇壞了。問題其實沒有那麼嚴重,即使有甲烷溢出,也是非常少的,根本不足以影響氣候。在俄勒岡附近的海面,他曾對一塊漂浮的可燃冰進行追蹤,很遠就能看見它光閃閃的一片,起初還以為它正在釋放甲烷氣體,接近一看,原來它釋放的氣泡被石油包裹著,故而五光十色。他做了觀察試驗,發現有相當多的可燃冰會自行溶解在海水裡,而沒有釋放出來。這充分說明,可燃冰釋放的甲烷也是海洋食物鏈的一環——海水裡的需氧菌會消耗甲烷,而進入大氣的部分卻是甲烷消費者釋放的二氧化碳。   

令人欣慰的是,中國開採可燃冰計劃將開採活動可能對環境的影響考慮在先,自始至終對作業周邊海域的空氣變化進行密切的追蹤監測。在試採可燃冰的過程中,一方面,中國工程技術人員根據甲烷水合物區海底地形地貌特徵、工程地質特徵、水合物儲層特徵,通過合理設計井位及降壓方案,從工程設計上避免發生甲烷洩漏所引發的環境問題和災害問題;另一方面,技術人員通過佈設海底地形、氣體滲漏等監測設備,構建了海水——海底——井下一體化環境安全監測體系,實現了對溫度、壓力、甲烷濃度及海底穩定性參數的實時、全過程監測,確保整個開採過程安全、友好、可控、環保。   

中國此次安全環保試採可燃冰的意義,比其獲得經濟價值更珍貴,因為它一定會為人類未來大規模開發可燃冰提供寶貴的經驗。


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可 燃 冰 科 普

可燃冰,即天然氣水合物,分佈於深海沉積物或陸域的永久凍土中,由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質。

可燃冰的主要成分是甲烷和水分子,是天然氣和水在低溫、高壓條件下形成的白色或灰色固體結晶。1立方米可燃冰融化可釋放164立方米天然氣和0.8立方米水。

那麼問題來了:如此清潔的能源,為什麼一直未得到大規模開採?

答案是:開採成本高,風險大……

97%的可燃冰分佈在海洋,並且大多分佈於陸地凍土區或距離海面900—1200米的深海沉積物中,可燃冰的開採和勘探是一項世界性的難題,需要科技含量相當高的深海鑽採設備。

可燃冰如果開採不當,會觸發海底或者凍土層中的甲烷氣體爆發性釋放。當甲烷氣體釋放的時候,壓力進一步降低,溫度升高,又會造成更多的可燃冰溶解釋放,引發海底滑坡等地質災害,後果不堪設想。

可燃冰會取代石油,成為主導能源嗎?

一個能源能否取代另一個能源,首要的決定因素是成本。目前可燃冰開採尚處於實驗階段,離大規模商業化開採還有很長的路要走。石油作為重要化工原料的地位依舊不會改變的。

無論可燃冰是天使還是惡魔,中石化探索清潔能源的步伐不會停下。

與時俱進是石化人一貫的作風

碧水藍天是石化人不懈的追求

中國石化生產的清潔汽油無論從動力還是排放,都達到了世界一流水平。面對天然氣、可燃冰等新能源,我們大可不必有“狼來了”的感覺。畢竟輕質燃料油的生產只佔石化產業的一小部分,諸如乙烯、丙烯、聚酯、柴油等產品是天然氣、可燃冰所無法替代的。

在新能源汽車大行其道的今天,汽油並沒有退出歷史舞臺,從續航和動力方面,汽油具有得天獨厚的優勢。“油電”混合或者“油氣”混合動力汽車也許是大勢所趨。

也許在不久的將來,您可能會在中石化加油站聽到以下對話——

顧客您好:請問您加點什麼?加50升92,外加50升冰!好嘞!汽油加“冰”,您慢走!


北藍健康之家


事實上,人們對這類“冰塊”的探究由來已久,最早可追溯到兩百年前,那時石油還沒有開始大規模開發與利用。


1810年,英國科學家漢弗萊·戴維在實驗室中將氯氣通入了水中,結果在0攝氏度以上出現了固體狀的“冰塊”,而且確定不是水結成的冰塊。

因為通常情況下,0攝氏度以上的溫度條件是不會結冰的。本來水和氣是不相容的,但在一定條件下,它們竟然結合在一起形成了單獨的一種冰狀晶體。

由此,人們首次意識到了竟有“氣水合物”這種物質。

至此之後,人們出於科學探索上的好奇,再也沒有停止過對氣水合物的研究和探索,研究人員紛紛把各種各樣的氣體例如甲烷氣、二氧化碳氣等通入水中試一試,看是否能夠形成類似的“冰塊”。

隨著實驗條件的不斷進步,科研已經在實驗室中證明,只要條件合適,幾乎所有氣體都可以和水生成類似的“冰塊”。

遺憾的是,當時這一切的發現都只是停留在實驗室的局部範圍內,並沒有在更大的層面上引起足夠重視。以至於人類後來將能源利用的目光鎖定在了石油上,轟轟烈烈地開始了一個世紀之久的尋找和爭奪石油的大戰。
一次意外的事件使得可燃冰引起了人們的廣泛關注,而這相距實驗室中發現可燃冰晶體已經過去了近一個世紀。

1934年,美國工程人員在阿拉斯加的天然氣輸送管道里發現,有一些異常的“冰塊”堵塞了輸氣管道,並且難以根除,這給天然氣輸送帶來極大的麻煩,後來查明這種冰塊就是可燃冰。

也就是說一定條件下,管道中存有的水與天然氣結合形成了可燃冰固體,從而阻斷了管道的連通,人們這才認識到了可燃冰的重要性,只不過是從負面的角度。

至此之後,人們對可燃冰的研究工作開始逐步深入。

但是,研究人員一開始似乎本末倒置了,他們把主要精力放在如何消除輸氣管道的堵塞上,以期在工業條件下對可燃冰進行預測和清除,並沒有考慮將可燃冰作為一種能源加以研究和利用。因此,那時候人們希望這種“冰塊”越少越好,只要能保證天然氣管道正常輸送就謝天謝地了。
1968年人們在前蘇聯西伯利亞北部的麥索雅哈氣田首先發現了可燃冰,併成功實施了試驗開採,一直持續了幾十年。這成為可燃冰勘測與開發過程中的經典一幕。至此,人們對可燃冰在未來能源結構中所扮演的角色開始了重新定義,可燃冰作為石油接續能源的概念才逐步清晰起來。
可燃冰在自然界大面積存在,這已在全球大範圍的地質勘探中得到證實,並且為各國科研人員所普遍公認。

根據可燃冰賦存的條件推斷,目前在地球上大約有30%的陸地是可以形成可燃冰的潛在地區,而在大洋水域中約有90%的面積也屬於這樣的潛在區域。談及可燃冰的具體儲量,由於採用的標準不同,各國的不同研究機構對全球可燃冰總儲量的計算值有不小的出入。

但無論採取哪種標準計算,可燃冰的儲量在數值上都堪稱天文量級。
目前,研究領域公認的數據是可燃冰所蘊含的碳含量高達×1013噸之多,是目前已探明的所有常規化石燃料包括煤炭、石油、天然氣等碳含量總和的兩倍。換句話說,按照目前人類社會的能源消耗水平,全球可燃冰中蘊藏的能量足以供人類利用數百年。

儘管上述的儲量數字已經極為可觀,但一部分科學家仍然堅持這是比較保守的估算,他們報有更樂觀的期待。由此也難怪能源學家驚呼,可燃冰是繼煤炭和石油之後大自然奉送給人類的又一“能源厚禮”。
儘管可燃冰開採上的難度不小,目前還沒有形成一套成熟和有效的開採方案。但是,現有的條件下開發可燃冰並不存在難以逾越的技術障礙,這是可燃冰作為石油替代能源的關鍵問題所在。我們正視可燃冰資源開發中所面臨的種種困難,但卻無須過分地放大這種困難。
我們不妨回過頭來看看石油的開採歷程,這有助於我們認識到問題的本質。

我們現在所面臨的問題就像在石油利用之初人們面對幾千米下的油層一籌莫展一樣,如果早期的工程人員一開始就失去了衝出困境的勇氣,對面臨的難題想當然地認為束手無策的話,石油或許仍靜靜地躺在幽深的地層中,等待著我們去發現和開採。現在看來,這些當初石油開採過程中所面臨的難題都稱不上為難題了,甚至有些問題都是小兒科。大多數橫亙在石油開採人員面前的問題已經得到了完美地解決。

正像硬幣的正反兩面一樣,任何事物都會有優劣之處。玫瑰看起來嬌豔無比,但一定不要忘記它帶著刺,可燃冰就是這樣一朵帶刺的玫瑰。儘管其在全球的儲量十分龐大,開發前景無限廣闊,但這絲毫不能掩飾當前的現實困境。
可燃冰在自然界的賦存環境是有條件限制的,即高壓力、低溫度的特殊環境,通常壓力要求達到100個大氣壓以上,溫度要達到10攝氏度以下。在這種環境下,可燃冰才可以“舒舒服服”存在,而一旦破壞了這種環境,可燃冰將無法適應,難以保持原有的穩定狀態。就像冰雪在溫度較高時消融一樣,可燃冰在這種情況下自然也會融解,很快分離成天然氣和水。

當週圍環境沒有變化時,可燃冰在海底地層或者凍土層中會穩定地存在,但如果人們將其開採後帶離到海面或地面上時,由於賦存環境遭致了破壞,可燃冰將很快會融解並氣化,瞬間就消散得無蹤無影。可燃冰對環境的變化十分敏感,因此指望大規模開採出可燃冰的固態晶體是不現實的,當然也是不必要的。

人們恰恰可以利用可燃冰對環境變化比較敏感的特性來實現對其開採。通過人為地改變可燃冰的賦存條件,促使可燃冰先分解成天然氣和水,然後再按照開採常規天然氣的方法那樣開採可燃冰,這不失為一種解決開採難題的迂迴之策。

目前可燃冰的各種試驗開採方法如熱解法、減壓法和注入試劑法等都是遵循了上述的技術路線。比如,熱解法是向含有可燃冰的地層中注入熱水,通過改變可燃冰賦存的溫度條件,使得可燃冰分解出天然氣以便採收。
除了上述幾種方法外,科研人員還設想出一種新方法,也就是置換法。即讓二氧化碳氣體分子把寄居在由水搭建的籠子中的甲烷或乙烷分子“驅趕”出來,而二氧化碳分子最終將佔據這些籠子。實際上就是用二氧化碳氣體把可燃冰裡的天然氣置換出來。由於二氧化碳氣體形成的水合物其比重比海水大,於是就會沉入海底深埋,這樣相當於將大氣中的二氧化碳氣體轉移到海底,既可以減緩大氣中的溫室效應,又開採利用了天然氣。當然這種一舉兩得的方法目前還處於最初的設計階段,距離真正的應用還有很長一段路要走。
無論採取上述哪一種開採方法,安全性方面都面臨著重大的難題。即如何有效收集可燃冰分解出來的天然氣;同時,如何保證開採過程中含可燃冰地層的穩定也是重中之重。

我們知道,可燃冰中的主要氣體組分甲烷氣是溫室效應極強的氣體之一,如果甲烷氣大量洩露到大氣中,將會加劇地球環境變暖,使地球溫度升高,導致冰川融化等一系列環境問題。這顯然是我們不願看到的,也是可燃冰開採過程中必須極力避免的。

另外,可燃冰開採後會導致原本結構穩固的沉積層被“掏空”,海底地層的支承力由此變弱,在外力的誘發下容易造成大陸架邊緣動盪,引發鑽井變形或坍塌、海底滑坡等地質災害,嚴重的情況還會引發可燃氣體爆炸、海嘯等災難性事故。
雖然當前條件下可燃冰還不足以規模化開採,一旦有了技術上的突破與完全商業化的利用方案,可燃冰的開發將會一發不可收地而大規模開展起來。可以肯定,可燃冰作為下一代主導能源只是早晚問題。

進一步


看來,可燃冰被文科生搞壞了,這些文科生小編想當然認為,可燃冰就是像冰塊一樣的燃料,,以為可以像加冰塊一樣,裝到汽車油箱裡使用。這就導致貽笑大方的後果。

本人化學專業,做下科普,什麼是可燃冰,?可燃冰就是天然氣水合物,是在低溫高壓下,甲烷和水形成的類似冰塊樣的物質,離開海底,就會氣化分離,形成天然氣,就像二氧化碳-75度可以形成乾冰一樣,但是常溫還是氣態。

於是,所謂可燃冰,運輸存儲還是以天然氣為標準進行。希望不要鬧笑話了

至於說可燃冰能量是煤炭汽油等的數十倍,更是笑話了,根據分子式就可以推算熱值了。可燃冰熱值絕對不可能大於煤,天然氣,汽油,等,只有汽油或天然氣的1/3-5,甚至更低。就是說,10公斤可燃冰的燃燒能量只有1-3公斤汽油而已。原因,可燃冰裡的水不產生能量,但佔重量。所以,可燃冰的熱值計算就是去掉水含量,如水含量60%,則可燃冰熱值就是同等天然氣的40%,具體水含量多少,有文獻可查。就不多囉嗦了


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