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可燃冰一度被认为是石油的完美替代品,为什么现在很少提及?

十万个为什么 空空 2024-3-25 05:37:37 2次浏览

关于问题可燃冰一度被认为是石油的完美替代品,为什么现在很少提及?一共有 2 位热心网友为你解答:

【1】、来自网友【桑榆说 ing】的最佳回答:

我国海域可燃冰储量高达 800 亿吨油当量,位居全球第一,这样我国在能源方面被“卡脖子”的难题,是否能够迎刃而解?

我国是全球制造大国,但国家的高速发展离不开能源的支持,从过往数据来看,我国在石油、天然气方面略有缺乏,以 2020 年为例,即便我国日产原油数量高达 391.8 万桶,产油能力位居全球第四,但仍然需要从国外大量进口原油,从同年的数据来看,我国从其他国家进口的原油体量高达 5.42 亿吨,最根本的原因是我国对石油的需求量太大了。

一旦我国在进口能源方面受阻,社会的高速发展必然会受到影响,而可燃冰的出现,让众多专家为之振奋,据科学家推算,地球上的可燃冰总储量约为 2100 万亿立方米,是常规天然气储量的 10 倍,据估算,我国境内的海域可燃冰储量高达 800 亿吨石油当量,如果算上小部分内陆区域可燃冰储量,大概资源量要超过 1000 亿吨石油当量,妥妥的全球第一,在此感谢大自然的馈赠。

通俗易懂的说,可燃冰属于天然气的“压缩包”,1 立方米可燃冰=164 立方米天然气,再联想到我国如此庞大的可燃冰储量,我们不禁会想,可燃冰能否代替石油,让我国破开能源进口难题?

可燃冰到底是什么东西?

可燃冰是天然气水合物,它的形成需要满足原料、低温、高压三大条件,可燃冰的主要成分是甲烷,在不超过 10℃的低温环境下,以及超过 10MPa 的高压下生成,以上三个条件缺一不可,这种类冰状结晶物质外观跟冰块差不多,遇到火能燃烧,所以被称为“可燃冰”,也有“气冰”、“固体瓦斯”的别称。

可燃冰中甲烷的占比高达 80%以上,从 8 个甲烷分子跟 46 个水分子的特殊结构来看,可燃冰的储气能力非常强,仅仅 1 立方米的可燃冰,就可以释放 164 立方米的天然气。

除了储气能力极强之外,可燃冰还有一大亮点就是“清洁”,可燃冰在完全燃烧反应后只会产生二氧化碳跟水,相比于煤炭石油,可燃冰被奉为新世纪清洁能源实至名归。

根据科学家推测,地球上可燃冰的储量大概是 1000 万亿立方米,海底可燃冰分布面积高达 4000 万平方公里,占地球海洋总面积的 1/4,全球所有国家每年合起来消耗,大概可以使用 1000 年以上。

截至目前,地球上已探测的可燃冰分布地点超过 230 处,主要集中在中国南海和青藏高原冻土带、日本海、西伯利亚冻土带、印度洋北部、墨西哥湾、加勒比海等,其中我国南海海域可燃冰储量就高达 800 亿吨石油当量,是南海深水勘探已探明油气储量的 6 倍,算上我国青藏高原冻土带的可燃冰,大致推算出我国可燃冰储量超过 1000 亿吨石油当量。

地球上可燃冰储量如此丰富,又属于清洁能源,为什么各国不大力开采?

1.当下开采技术不纯熟

传统的开采可燃冰方法主要有三种,分别是热激发开采法、减压开采法和化学试剂注入开采法。

热激发开采法通过加热可燃冰,使其分解成水跟天然气,不过即便加热方法不断更新,但总体热转化率不高的问题始终没有解决。

减压开采法通过降低压力来促使可燃冰分解,虽然比热激开采法成本低,但对可燃冰的的性质有些要求,只有当可燃冰产位于温压平衡边界附近时,这种方法才显得经济实惠且可行。

化学试剂注入开采法通过向可燃冰内注入甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇等化学物质,来破坏可燃冰的平衡状态,从而促使其分解成天然气和水,缺点是这些大批量注入的化学物质较为昂贵,经济性不高。

以上三种方法略有弊端,后来日本学者提出,可以在可燃冰中注入二氧化碳,二氧化碳可以和可燃冰分解的水结合成二氧化碳水合物,释放的能量可以促进可燃冰的分解。

还有固态开采法,将可燃冰在原地分解成气液混合相,人们将混合物倒入作业船后进行第二次彻底分解,以此来获取天然气。

以上种种办法之所以没有大规模采用,都存在一定弊端,其中成本问题显得尤为重要,任何商用化的物质都要充分考虑成本,从美国气体能源学家 Walsh 教授的建模实验数据来看,可燃冰开采成本,比普通天然气能源要高出 3.5 到 4 美元/千标准立方英尺。

此外,可燃冰所处海域位置十分脆弱,要在其上建立开采设备,无疑于“在豆腐上打铁”,非常考验一个国家的开采技术。

2.可燃冰开采不当,会引发一系列连锁反应

首先可燃冰周围很多都是砂质,海底钻井设备建立在这层薄弱的区域时,可能会有大量砂石涌入管道,海底输电、通讯电缆和石油钻井平台等工程有损坏的风险。

其次,可燃冰在海底早已是固体结晶状物质,在开采可燃冰时,如果不小心将甲烷从可燃冰中分解出来,连带着大量水流也会被搅动,这些水流会变得“凶猛异常”,海底陆地很有可能发生滑坡、塌方,海底尚且如此,那么上面的钻井平台也有可能随时倒塌变形,后果难以估量。

除了这些,周边海水中的甲烷浓度会突然猛增,海洋生物有可能出现大面积死亡。

而且不容忽视的是,甲烷的温室效应是二氧化碳的 10~20 倍,如果因开采不当,海量甲烷向空中逸散,势必会造成更加严重的温室效应。

我国海域 800 亿吨石油当量的可燃冰,什么时候能投入商用?

2013 年,我国首次在广东沿海珠江口盆地发现高纯度可燃冰,经过约 4 年的努力,我国,中国“蓝鲸 1 号”钻井平台非但成功试采可燃冰,还创造了产气时长 180 小时、产气总量 30 万立方两项世界纪录,这些成绩无一不在说明,我国是全球第一个实现海域可燃冰稳定产气的国家,比美国都要更胜一筹。

2020 年 3 月,配备了先进系统和高效的液压双钻塔的蓝鲸 2 号,进行第二轮可燃冰试采任务,在执行任务过程中,蓝鲸 2 号的作业效率比之前 1 号提高了 30%,燃料消耗降低了 10%,并且还创造了最大日均产气量 2.87 万亿立方米以及 86.14 万亿立方米试采产气总量的两项世界纪录。

“蓝鲸 2 号”:属于半潜式钻井平台,平台长 117 米,宽 92.7 米,高 118 米,最大作业水深 3658 米,最大钻井深度 15250 米,自重 4.4 万吨,可抵御 15 级以上的飓风,可在全球 95%的海域作业。

至于我国可燃冰到底什么时候能普及商用,目前尚未有定论,但在 2022 年 9 月 19 日,中共中央宣传部在发布会上表示“天然气水合物(“可燃冰”)试采取得重大进展”,通常字数越少,成果越大,此外,众多专家认为,我国可燃冰预计在 2030 年可实现商业化开采。

可燃冰能完全代替石油吗?为什么现在很少提及?

跟可燃冰一样,石油也是混合物,主要由大量烷烃、环烷烃以及芳香烃混合而成,因各种物质所含比例不同,刚开采出来的原油颜色也略有差异,例如深红色、金黄色、墨绿色等。

至于石油的形成暂且不做讨论,但考虑到石油属于混合物,并不能直接使用,所以石油需要提炼,提炼出来的物质主要有汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青、塑料原料、重油等。

汽油被广泛应用于汽车、摩托、快艇等小型发动机;煤油因具备较为稳定的密度、热值、挥发性,所以被广泛应用于航空发动机;柴油能量密度高,燃油消耗率低,多用在拖拉机、卡车、柴油车以及货轮上;润滑油用在零件之间;沥青虽然是石油残渣,但能应用于铺路。

很多朋友不知道重油,当石油提炼的差不多了,剩余那一坨黑黑的粘稠物就是重油,重油具备高密度、高热情等特性,一小瓶重油能烧很久,被广泛应用于常规航母,没看错就是常规动力的航母,当然很多大型舰船也在用重油。

简而言之,石油提炼出来的物质,涉及到我们诸多领域,而可燃冰主要物质是天然气跟水,很难完全代替石油的功能,所以可燃冰不是石油的替代品,二者各有千秋。

至于为什么如今可燃冰很少被提及,主要是因为可燃冰还没大面积开采,当下还处于试采阶段,相信用不了多久,我国就能实现可燃冰商业化开采,走在世界的前端。

——END——

【2】、来自网友【豫见郝好】的最佳回答:

“可燃冰”开发:能源革命的新引擎,“可燃冰”意义不亚于发现大庆油田

可燃冰“致命”缺陷让人忧虑不堪,优点让人欣喜若,可燃冰是一把“双刃剑”,如若泄漏对气候可是“一剑封侯”,如若有人能妥善开采可燃冰话,明年的诺贝尔奖得主一定会花落他家。

世界能源危机越演越烈,石油的价格居高不下,石油是一种不可再生资源,产量是每况愈下,石油作为“工业的血液”,制约着全世界前进的步伐。石油面临着枯竭,急需一种新型能源来代替石油的“大哥大”的地位,可燃冰的出现,让世界欣喜若狂,欣喜过后又变得愁云惨淡,面临着重大开采难题,让世界各国都知难而退,本来如获至宝,但是不能为人所有,这种煎熬恐怕让人难以释怀。

何为可燃冰?

可燃冰是一种存在低温高压下的白色固态结晶物质而水与甲烷则是它的组成部分。

可燃冰就是一种外形类似冰块天然气水混合物,见到明火可以燃烧,并且释放大量的水,燃烧产生大量的热量,燃烧的产物对环境无任何污染,是一种全新的洁净能源,如若合理开发对人类百利而无一害,如若开采不善,对温室效应可谓是一剑封侯。

可燃冰优点让人惊喜不已

首先可燃冰可以燃烧,燃烧过后只产生二氧化碳和水,比起煤炭来说可以独占鳌头,绝对秒杀的存在,煤炭,石油燃烧产生的污染让人类头疼不已,产生的二氧化硫,氮氧化物,对气候都是致命的。可燃冰就是“洁”然一身,出淤泥而不染的感觉。

1 立方米可燃冰可释放出相当于 170 立方米的天然气,能源密度是普通天然气的 2-5 倍,小小一块可燃冰的威力相当惊人。

其次,可燃冰的储量惊人,可燃冰可以作为未来首当其冲燃料资源,储备量是石油的几百倍,可以让全人类使用 1000 年之久,大家伙看到这里是不是心动不已,早就想跃跃欲试开采可燃冰了呢?如果大家这么想,那就把问题想的太简单化了。

可燃冰的发现让人类如获至宝,是什么原因导致可燃冰无法大规模的开采利用呢?这么多优点及于一身,我们看看开采难度以后,大家伙只有望洋兴叹的份了。

是什么样的难题让世界科学家知难而退呢?

首先由于可燃冰生成环境复杂、特殊,出身与石油千差万别,大大增加了开采的难度,石油的开采石油是液体状的,不仅容易抽取,也会形成喷涌状,然而可燃冰是属于固态的形式,可燃冰多处探明都在深海区,水下压强是人类无法逾越的一道鸿沟,可燃冰的发现多数发现海底 1000 个大气压,这样的压强普通的设备会被压成渣。从而大大增加了海底作业的难度。

其次海底世界,可不像陆地那么简单,不仅要考虑水压,还要考虑海底滑坡,从而引发的海啸。8000 年前在北欧造成浩劫的大海啸,也极有可能是由于这种气体大量释放所致。

可燃冰的特点也是“致命”的

可燃冰存在状态低温,高压的状态下存在,在水下 1000 的大气压的作用下,如果把可燃冰从海底带到海面,在常规大气压下,可燃冰会迅速分解,挥发,大量的气体挥发,一旦遇见明火,爆炸威力不亚于一枚核弹的危力,如果挥发可能造成钻井平台发生井喷现象,后果将会不堪设想。

可燃冰的厚度一般为 50_100 米的厚度,一旦开采出来,会产生海底大滑坡,引起海底地壳运动,从而引发海啸的这种可能极具存在,在海底几千米深度取东西,这种复杂的环境下,难度可想而知。

可燃冰的泄漏对全球温室效应都是一剑封侯的存在

大家伙都应该知道,二氧化碳是温室效应的的致命杀手,大家伙只知道其一,却不知道可燃冰的威力,它的威力是致命的。

大家伙知道为什么现在变成了无氟冰箱,空调了吗?

主要是空调中的氟对臭氧层破坏都是致命的,最主要原因是氟氯带烃这类复合物不可分解,对臭氧层的破坏是致命的。可燃冰中的甲烷就是氟氯带烃化合物的一种。

这种化合物的温室效应是二氧化碳的 30 倍之多,如果大量开采可燃冰的话,一旦泄漏,气温会急剧升高,导致南极冰川融化,海平面升高,我们没倒在能源危机的道路上,却要生活在一片汪洋大海之中。

收集海水中的气体是十分困难的,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。 海底可燃冰属大面积分布,其分解出来的甲烷很难聚集在某一地区内收集,而且一离开海床便迅速分解,容易发生喷井意外。

开采成本制约着大规模开发

目前可燃冰的开采成本高达 200 美元/立方米,折合成天然气要 1 美元/立方米,而目前国内天然气造价仅在 1 元/立方米,这是勘测、开采可燃冰不得不面对的问题,赔本赚吆喝的事情谁会去做呢?

常见开采可燃冰的方法有热解法,降压法,二氧化碳置换法

虽然开采可燃冰困难重重,中国从未有停止对可燃冰探索的脚步,在开采可燃冰技术方面,中国走在了世界前列。

中国可燃冰储量在世界上遥遥领先,中国不仅在南海发现大量的可燃冰存在,在中国的西藏,以及祁连山脉都发现了大量可燃冰,可燃冰出现,一定能成为 21 世纪的接替者。

可燃冰的开采涉及复杂的技术问题,所以目前仍在发展阶段,估计需要 10 至 30 年的时间才能投入商业开采,中国人口众多,石油资源每天消耗巨大,可燃冰的开采迫在眉睫,中国的“蓝鲸 2 号”

蓝鲸 2 号这个“巨无霸”早在 2020 年 3 月的时候,就在南海神狐海域开展了第二轮的可燃冰试采,对我们来说,可谓意义重大,影响深远,标志着中国实现了开采可燃冰技术性的突破,在不久的将来,中国可以完全征服这片海底世界,把这个“烫手山芋”变成我们真正的“帮手”。

可燃冰的开采涉及复杂的技术问题,所以目前仍在发展阶段,估计需要 10 至 30 年的时间才能投入商业开采,中国人口众多,石油资源每天消耗巨大,可燃冰的开采迫在眉睫,中国的“蓝鲸 2 号”

蓝鲸 2 号这个“巨无霸”早在 2020 年 3 月的时候,就在南海神狐海域开展了第二轮的可燃冰试采,对我们来说,可谓意义重大,影响深远,标志着中国实现了开采可燃冰技术性的突破,在不久的将来,中国可以完全征服这片海底世界,把这个“烫手山芋”变成我们真正的“帮手”。

总结:

可燃冰这事不能急于求成,毕竟海底世界极为复杂,对勘探,开采都需要一套极为复杂的程序,稍有不慎对人来来说都是“灭顶之灾”。,从而引起海底世界的天翻地覆,引起巨大的海啸,对人类都是灭顶之灾

开采成本也制约着可燃冰的开发,种种原因制约着可燃冰走进我们千家万户,随着世界各国逐步克服这些世界难题,可燃冰一定会接替过石油这个“接力棒”,成为人类真正的帮手。

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