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可燃冰 可燃冰为无透明冰状晶体，是一种气体水合物。早在1778年英国化学家普利斯特里（）就着手研究哪些气体可以生成气体水合物，以及生成气体水合物的温度和压强条件。1934年，人们发现，在油气输送管道和加工设备中有冰状固体堵塞现象，经研究证明，这些固体不是冰，而是比冰熔点高的气体分子水合物。当时研究的目的是如何抑制和防止气体分子水合物堵塞管道和设备。 1965年，苏联科学家预言，天然气水合物可能存在于海洋底部的地表层中，后来他们在西伯利亚冻土带发现了天然气水合物。从此，各国政府和科学家对天然气水合物作为潜在的能源，产生了极大的兴趣。多年来，对天然气水合物的结构、性能、形成、开采和应用进行的研究，使人们对天然气水合物有了比较深入的了解。 （1）天然气水合物的形成与储藏 天然气水合物，或称甲烷水合物，是笼型水合物，属于主客体化合物。水分子间以氢键相互吸引构成“笼子”，作为主体，甲烷作为客体居于笼中，以范德华力与水分子相互吸引而形成笼型水合物。“笼子”的空间与气体分子的大小必须匹配，才能形成稳定的笼型水合物。除甲烷外，Ar、Kr、O2、N2、乙烷、丙烷、氯氟烃和硫化物等都可作为客体形成笼型水合物。 应用X射线衍射等技术已确定不同大小笼型水合物的结构，有的呈五角十二面体，有的呈五角六角十六面体等。甲烷水合物形成的条件为： ①温度不能太高。海底的温度是2~4℃时，适合甲烷水合物的形成，高于20℃就会分解。 1 ②压强要足够大。在0℃时，只需要3M，，因此海深300m就可达到3M至2000m应有甲烷水合物存在。 ③要有甲烷气源。一般认为，海底古生物尸体的沉积物，被细菌分解会产生甲烷；还有人认为，石油和天然气是在地球深处（地幔）产生并不断进入地壳的；海底岩层是多孔状介质。 在上述三个条件具备的情况下，可在介质的空隙中生成甲烷水合物。甲烷分子被若干个水分子形成的笼型结构接纳，生成甲烷笼型水合物，分散在海底岩层的空隙中。在常温常压下，甲烷水合物即分解为甲烷和水。1m3可燃冰可释放164 m3甲烷，所以，可燃冰可看作是高度压缩的天然气。 最有可能形成甲烷水合物的区域是：（1）高纬度的冻土层。如美国的阿拉斯加、俄罗斯的西伯利亚都已发现，而且俄罗斯已开采多年。（2）海底大陆架斜坡。如美国和日本的近海海域，加勒比海沿岸及我国南海和东海海底均有储藏，估计我国黄海海域和青藏高原的冻土带也有储藏。全世界甲烷水合物的储量估计可达187×1017m3（按甲烷计），是目前煤、石油和天然气储量的2倍，其中，海底的甲烷水合物储量占99%。 （2）如何开米中烷水合物 天然气是洁净能源，燃烧后不产生二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等污染物。甲烷水合物是继普通化石燃料之后的潜在能源。 由于甲烷水合物是分散分布在岩石的孔隙中，难以开采。如果开采不当，甲烷气体逸入大气，将会使地球温室效应大大增强，造成灾难。甲烷在大气中的含量虽然很低，但它造成的温室效应却是CO2造成的温室效应的20倍。 目前提出开采的设想有：（1）热解法；（2）降压法；（3）置换法。因CO2比甲烷易形成水合物，如将液态CO2送入海底，就可置换出笼型水合物中的甲烷。 不管用哪种方法开采，都必须保证甲烷水合物中的甲烷不逸散到大气中，否则将引起灾难性后果。目前，可燃冰的开采处于试验性开采阶段。 2 本文来源：https://www.dywdw.cn/5da4fbfda100a6c30c22590102020740bf1ecdff.html
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2022-07-12
