天然氣吸附儲存技術(shù)

天然氣吸附儲存技術(shù)陳慶文(中國石油大慶煉化分公司黑龍江省大慶市163411)陳慶敏鄭艷彬(大慶油田研究院黑龍江省大慶市16372)主題詞天然氣吸附儲存吸附劑高比表面活性炭2.1國內研究進(jìn)展1.技術(shù)簡(jiǎn)介實(shí)驗室用褐煤、燭煤、石油焦、瀝青、木質(zhì)素為原料均能制備出高儲氣能力的天然氣吸附劑。其吸附儲存天然氣(ANG)技術(shù)是在儲罐中裝入中以木質(zhì)素為原料制取的粉狀吸附劑其比表面可達高比表面的天然氣專(zhuān)用吸附劑,利用其巨大的內表912m2/g,在6.0MPa、25℃的儲氣條件下對甲烷的面積和豐富的微孔結構,在常溫、中壓(6.0MPa)吸附能力可超過(guò)30%(重量百分濃度)以石油焦下將天然氣吸附儲存的技術(shù)。當儲罐中壓力低于外為原料制取的塊狀吸附劑(實(shí)驗室樣品)其比表面界時(shí),氣體被吸附在吸附劑固體微孔的表面,借以達239m2/g,塊密度0.59gmL,在4.0MPa、25℃儲存;當外界的壓力低于儲罐中壓力時(shí),氣體從吸時(shí),甲烷吸附量為17.5%,6.OMPa時(shí),甲烷吸附附劑固體表面脫附而出供應外界。與壓縮天然氣相量為23%。比,ANG具有投資和操作費用降低50%,儲罐形石油大學(xué)開(kāi)發(fā)的天然氣吸附劑制造工藝和吸附狀和材質(zhì)選擇余地大,質(zhì)輕,低壓,使用方便和安劑的成型技術(shù)在生產(chǎn)上是可以實(shí)現的。年產(chǎn)10t吸全可靠等優(yōu)點(diǎn),其技術(shù)關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)甲烷吸附量高的附劑規模的中試裝置批量生產(chǎn)的粉狀吸附劑在常天然氣專(zhuān)用吸附劑。溫、6.0MPa時(shí),甲烷吸附量達24%~26.4%;批ANG吸附劑的性能通常以25℃、3.5MPa條件量生產(chǎn)的塊狀吸附劑(40×40mm)甲烷吸附量達下,單位體積的吸附劑所能儲存或釋放的標準狀態(tài)21.9%,都接近實(shí)驗室的最佳指標下甲烷的體積來(lái)衡量2.2活性炭吸附劑的研制目前ANG的研究主要是針對天然氣汽車(chē)作為優(yōu)質(zhì)的吸附劑應具備下列性能(NGV),其目的是用來(lái)取代CNG技術(shù)(1)正常情況下,吸附和脫附的速率要高;ANG儲氣技術(shù)具有這樣一些特點(diǎn):①壓力較壓力下降到常壓時(shí),殘留在壁內的“墊氣”要少低(3.5~6.0MPa),對儲氣和充氣設備耐壓性能要(2)由于吸附時(shí)放熱而升溫,脫附時(shí)吸熱而降求不高,所需設備均可實(shí)現國產(chǎn)化,投資費用低,溫,都會(huì )直接影響吸附和脫附速率,故要求吸附劑充氣設備僅需中壓壓縮機即可,大大節約了充氣站有良好的導熱性能以使熱量迅速傳岀儲罐外減弱這的建站費用和操作費用;②中低壓下使用天然氣其影響。安全性能更好;③中低壓條件下儲存天然氣有日常(3)吸附劑的體積要小,即單位體積吸附劑的維護方便、操作費用低等優(yōu)點(diǎn)。吸附量應盡可能大。對于A(yíng)NG儲存來(lái)說(shuō),高比表面的活性炭是必2.國內主要研究成果要的。高比表面的活性炭是指比表面積為2000400m2/g的活性炭,又稱(chēng)超級活性炭,一般活性由石油大學(xué)(北京)和大慶能源技術(shù)開(kāi)發(fā)公司炭的比表面積為10m/g左右。超級活性炭的制合作,從190年即開(kāi)始著(zhù)手吸附法儲存汽車(chē)燃料備以煤、果殼、塑料等為原料。制備方法分為物理的研究。課題組經(jīng)過(guò)5年多的努力,開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)法和化學(xué)法,整個(gè)過(guò)程又可分為炭化與活化兩個(gè)階異的天然氣吸附劑,于194年獲得了中國第一個(gè)段。物理法是以水蒸氣或CO2為活化劑,而化學(xué)天然氣吸附劑的發(fā)明專(zhuān)利。法是以KOH,ZnCl2,HPO4等為活化劑。但用化學(xué)法得到的吸附劑微孔少,因此后來(lái)的工作都采用床前用較大孔徑的活性炭作一個(gè)小保護床,可有效物理活化法。制超級活性炭的關(guān)鍵是選擇合適的炭地先吸附高碳分子,而不易吸附甲烷。有時(shí)夭然氣化料,確定合適的活化條件,嚴格控制燒失率。中加少量的某種添加劑可提高吸附劑的儲氣性能。由于吸附熱效應對充放氣過(guò)程有影響,緩解吸附熱效應有以下措施:3.結語(yǔ)(1)在快速充氣時(shí)先加壓到一個(gè)較高的壓力然后使系統降到正常的操作壓力,在這降壓過(guò)程中產(chǎn)NG技術(shù)是一項先進(jìn)的儲氣技術(shù)。該技術(shù)可生的冷效應,可以平衡后來(lái)的熱效應,或者使氣體用于天然氣吸附劑汽車(chē)、無(wú)法管輸零散氣井天然在吸附之前進(jìn)行預冷,這樣充氣過(guò)程雖然溫度有所氣、放空天然氣的吸附回收。取代地下儲氣庫儲存上升,但可恢復到環(huán)境溫度天然氣用于工業(yè)、民用、調峰等方面,可極大地降2)吸附床內埋放TS儲能元件。將水合鹽低成本。此外該技術(shù)還可用于高效脫色劑,精脫硫如Na2HPO:12HO)封裝于細金屬管中,水合鹽劑、氣焊等方面。用椰殼為原料經(jīng)低度活化制取優(yōu)的脫水或水合反應的反應熱即可緩解吸附床的溫升質(zhì)活性炭以及制造熱能儲存器(TFS)的工藝已經(jīng)或溫降。這種方法可同時(shí)保證充氣和放氣過(guò)程都接解決,可進(jìn)行批量生產(chǎn),這些有利于A(yíng)NG技術(shù)的近等溫。該法可增加54%的儲存容量,但TES元實(shí)際應用。ANG在3-4MPa壓力下,儲存量相當件本身占據17.5%的床層體積。它可以完全緩和于壓力為13~14MPa的CNG系統。我國一大批天溫度變化引起的對吸附床層儲氣容量的影響,這樣然氣氣井的井口壓力在5MPa以上,輸氣管干線(xiàn)的可使快速充氣時(shí)的儲氣量增加27%左右。壓力4MPa以上,可直接從管網(wǎng)向吸附劑儲罐充3)循環(huán)換熱方法,即將吸附床內的部分氣體氣,這即可減少電耗,也節省投資抽岀,經(jīng)換熱器冷卻或加熱后再循環(huán)充入床內,這種方法需要高效的換執器乃大型風(fēng)機等外部設會(huì )收稿日期2001-01-10編輯張秀麗