对天然气水合物(水合物)微丸运输的经济研究.doc

对天然气水合物（水合物）微丸运输的经济研究
摘要
鉴于全球天然气需求，地缘政治风险及包括在本世纪terrorisms海上事故的关注显着增长，它是需要我们在没有交易市场前提下经济和安全地从远程气田通过管道技术手段发展多种措施输送天然气方法. 当不具备天然气管道，液化天然气（LNG）的技术是最适和运输天然气的。然而，在液化天然气的情况下，天然气应低于零下162摄氏度的低温条件下，总的LNG液化厂和链包括LNG储罐的成本变得相当高，尤其是在中等或小批量天然气运输项目的情况，此外，液化天然气是稠密的光液态天然气，因此具有潜在相对存储或运输风险的危险因素。
许多滞留气体及相关气体的产生与原油是没有利用，而不是出于经济原因货币化，和很多中小型使用商，例如独立电力生产商（IPPS）中燃气用户还没有能够获得合理的价格，因为小规模的天然气LNG链是不经济的。此外虽然有很多管道项目计划，很大一部分还没有实现，主要是因为政治原因。由于这些问题，新经济，生态，安全的解决方案，实施措施的同时管道运输和液化天然气代替煤气是必然的。
众所周知，天然气水合物（水合物）中包含大量的多于170倍的体积的天然气，，由于所谓的“自我保全的效应“，它们很容易储存和运输安全常压下在摄氏零下20度。因此，包括生产厂房设施规格的预计和天然气运输总成本是比较低的。此外，天然气水合物是从根本上防止类似火灾，炸弹或有害气体泄漏的情况下安全问题，因为它是固体物质与水分子的结晶体。围绕天然气水合物性能三井造船株式会社（MES）的天然气水合物是在综合技术开发完成的天然气运输链，如天然气水合物的形成，脱水，造粒，仓储，海运，装载/卸货和气化等工作优点。特别是已开发的MES天然气水合物“颗粒”的规格，这是有很大的优势方面，包括在船上的货物舱，良好的流动性和增强的自我保鲜效果，使运输天然气水合物变为最好的可行方案。
可行性研究在2004-2005年就对天然气水合物中天然气出口与实际终端，运营商和接收终端技术以及经济方面进行了与LNG链和NGH链的比较。作为研究结果，EMS发现天然气水合物的NGH链比LNG链节约总成本包括资本和运营成本的18-25％，当输送低于一百万到两百万吨天然气并且航程不到3500海里时，节省为6-14％。
MES系统一直在天然气水合物的系统发展工作着，包括2001年以来的生产过程。 MES系统已建成，现在在运行过程中发展（PDU）的天然气水合物600千克其产品在日本千叶用以满足大量的由日本政府机构支持的日常工程。由于MES的可行性研究的结果，有人认为，水合物NGH链与LNG链相比在经济和天然气运输中的很多中层长途运输中更加有利。MES促进NGH链的研究和发展目的在于为2010年的NGH链实际开发工程做好准备。

目录
1引言
2研究与发展
3天然气水合物生产和再气化过程
4天然气水合物储存和运输
5经济可行性研究
6利用游离淡水
7挑战
8在日本水合物陆路运输规范
9结论
10致谢
11参考文献
1． 引言
由于利用1996年博士Gudmundsson挪威科技大学和克瓦纳提出的所谓“自我保护效应”主张应用于海洋运输天然气水合物的想法，各类天然气水合物的海洋运输链研究已在世界上展开了。三井造船株式会社（MES）的已执行了新的概念设计和经济可行性链，天然气水合物颗粒把重点放置在其经济实用的设计和研究，依靠庞大的知识库，通过天然气水合物的生产工艺，载舰，再气化过程等，以及通过大规模的实验装置（PDU的：进程发展组）2001年以来示范操作继续研究和开发取得金额计算。在这项研究中，整体能源消费和通过天然气水合物链二氧化碳的排放也被评定为比较传统的液化天然气运输链。
2.研究与发展
年初以来第一千九百九MES系统一直致力于全面的研发价值链，包括对天然气水合物的形成，切粒，储存，运营商和重新气化。在2002-2003年建造的警犬队的MES是为了支持新能源和工业发展组织（NEDO）和日本石油天然气和金属国家公司（JOGMEC），经济贸易和工业部附属公司，以确定在日本千叶厂的天然气水合物的连续生产，造粒，储存和重新气化。该PDU的生产能力为每一天的甲烷水合物600千克。其后于2005年落成的新天然气水合物实验的MES生产厂，由JOGMEC支持发展“混合气”，包括甲烷，乙烷，丙烷，其中新的降水主要反应器和高压造粒机是采用天然气水合物的PDU 。作为并行的天然气水合物研发活动，制造执行系统也已在2001年与土地基础设施和运输部合作发展了天然气水合物的载体。2005年，三年对天然气水合物第二阶段运输集团的研究开始了对新建1 / 10的千叶厂货油舱天然气水合物颗粒进行测试。不仅之前提到的实验厂业务研究，基础研究已经重复稳定了MES系统包括天然气水合物下自我保护的现象。
3。天然气水合物生产和再气化过程
天然气水合物生产
天然气水合物生产厂的原料应该是来源于河水和地下井的天然气，并移除重量超过C4和CO2的。从油田伴生气含有大量的重型成分，因此研究将其排除在外，因为这样重的成分应分别回收，并以凝析形式出售。酸性气体，如二氧化碳和硫化氢气体应以MEA（单乙醇胺）的方法从实质气体和轻于C3组分中去除。不像液化天然气系统，除水过程不需要天然气水合物的形成。在MES的天然气水合物形成过程中，高密度水泥浆产生高速的混合/起泡的方法成为主要形成阶段，从主水合物反应器净化成为辅助形成阶段。纯化的天然气水合物粉末通过颗粒辊式造粒机不断塑造成5-70毫米直径的天然气水合物在-20摄氏度出现自我保护的温度下常压储存在储存罐中。
天然气水合物再气化
天然气水合物承运到达码头后，水合物颗粒在-20摄氏度大气压力下由卸载码头卸船机上通过一个专门的货舱舱口并进一步转移到一个由管道输送天然气水合物的储存罐。随后，管道输送天然气水合物使天然气水合物在储存罐中颗粒进行不断重新气化。在-20摄氏度大气压力下，天然气水合物颗粒是由重力式料斗桶供应颗粒，并进一步提供给加压再气化。天然气水合物在外部换热器交换热量从客户的GTCC电厂热冷凝时发生潜热解离。天然气水合物在高压气化桶分解成天然气和水。经过气液分离，高压的3.5MPa天然气供应给客户的GTCC发电厂。电厂的涡轮轴轴承冷却热回收后，低温的游离水收集到一个分离的水箱。
4，天然气水合物储存和运输
天然气水合物颗粒的产生是由一个封闭的在-20摄氏度下储存罐储存常压的天然气输送管道不断-20下形成一个封闭的颗粒。加载的天然气水合物颗粒是由专门天然气船载货舱转至码头下装载。储罐是在其中一个颗粒捕捉器收集必要数量的颗粒的筒仓型储罐。所收集的颗粒在储罐从它的下部中心通道排出。在储罐的机械系统是防爆液压系统。MES作为开展政府委托研究的天然气航母概念设计2001至2003年交给国土交通省。天然气水合物颗粒载体的概念是基于一个冷藏散货船，并已封闭的货舱系统，保存在-20摄氏度大气压力下的天然气水合物。作为天然气水合物颗粒略在货舱解离，从天然气水合物颗粒分离气体用于驱动发电机引擎的载体，其数量并不多不够驱动机械。
5经济可行性研究
对于整体液化天然气运输链研究，MES假定日本的电力公司拥有的天然气消费天然气为燃料的燃气轮机联合循环（GTCC）电站，物气被假定为从较小的天然气田的天然气和相关的油田是要通过海上运输约1,500-3,500海里。
链主流程承担了项目产生的物质燃气及天然气水合物颗粒在装货港的运输等，专门的天然气水合物颗粒载体在一个卸货港重新气化供应沿着海岸发电站。概念设计和经济可行性研究报告进行了两个不同的运输规模和运输距离不同的情况研究。每年海洋天然气运输天然气的研究是供约0.4-1亿吨，虽然多元化的运输模式，在未来的思想指导下，研究了基于一（1）装货港和一（1）卸货港。为研究NGH远洋运输链，投资成本和运行成本经济可行性进行了计算在两种情况下同等规模的液化天然气远洋运输链和天然气市场价格的比较。特别是作为对船舶的大小决定，超过20万DWT（载重吨位）船舶最初的设想的案例2。然而，在装货卸货的速度，在陆地储存量预计将增加船舶吃水等，舰队的计划是目前最大的4艘各组成通盘考虑13万载重吨作为案例2。为NGH链初步成本计算后，工厂实际利用了最新的知识和专长使MES拥有航母舰精确规划。对于小型LNG链成本假设从一般液化天然气的3 5MTPA链到目前还没有这样的小LNG 0.4 - 1MTPA可用链。
研究表明，天然气水合物运输链的初始成本（整体）是比同等规模的液化天然气运输的降低23-27％，其中主要的原因应该是如下链：
1） 天然气水合物生产厂设备组成元素一般货物产品也比较容易被采购，虽然他们使用高压。同时，液化天然气生产厂需要特别压缩机和适宜低温温度的热交换器。
2） 虽然天然气水合物中​的体积是液化天然气为相同数量的气体量的约3-4倍，天然气水合物储存温度为-20摄氏度，液化天然气接近室温低于-162摄氏度储存，因此NGH储存成本，尤其是在卸货码头要低得多。
3） 对0.4MTPA链适合小型液化天然气运输船，比正常大小的液化天然气运输船的单位成本要高。
天然气水合物在成本方面如果条件允许降低成本18-25％，当IRR（内部收益率）为10％，比同等规模的液化天然气总运营成本有一定的竞争力。
总成本方面保持运输量即使在这项研究增加，NGH链的优势超过LNG链，然而，由于NGH链处理散装，它被认为不那么有利与液化天然气的大量天然气运输箱链。当气体运输量超过2MTPA（3,500海里），船舶数量超过10个单位和导航间隔不到3天情况下，所有这些都使交通间距窄。
根据上述调查结果，天然气运输量相对较小的天然气水合物（比1MTPA以下）对于较小的卸货港有利于液化天然气的需求项目。天然气水合物将提供给在东南亚地区的小气田的开发激励机制。天然气水合物颗粒，由于其在-20度容易处理，需要较小的存储和验收成本，是散沿海岸及其他在小城市如独立电力生产者（发电公司）天然气的供应商。
6利用游离淡水
从经济效果NGH的研究游离水在天然气总成本也取得了销售上成功。结果发现，游离水等的销售将减少0.1元，1美元一吨，对淡水的国际价格为基础天然气总成本0.2/mmBTU。作为锅炉补充游离水使用的发电装置，如洗/清洁水和可以预期的自来水工业用水。
7挑战
虽然NGH系统对金额较小的天然气运输系统以液化天然气（比1MTPA以下）有相对优势，但通过这项研究再次证实，一些新的挑战是要确定之前，如商业化解决之前：