天然气吸附储存技术

1 技术简介吸附储存天然气 (ＡＮＧ)技术是在储罐中装入高比表面的天然气专用吸附剂 ,利用其巨大的内表面积和丰富的微孔结构 ,在常温、中压 ( 6 0ＭＰａ)下将天然气吸附储存的技术。当储罐中压力低于外界时 ,气体被吸附在吸附剂固体微孔的表面 ,借以储存 ;当外界的压力低于储罐中压力时 ,气体从吸附剂固体表面脱附而出供应外界。与压缩天然气相比 ,ＡＮＧ具有投资和操作费用降低 50 % ,储罐形状和材质选择余地大 ,质轻 ,低压 ,使用方便和安全可靠等优点 ,其技术关键是开发甲烷吸附量高的天然气专用吸附剂。ＡＮＧ吸附剂的性能通常以 2 5℃…     

活性炭纤维吸附低浓度甲苯废气吸附等温方程的研究

在自制吸附器上研究粘胶基活性炭纤维吸附低浓度甲苯废气的特性，通过实验测定活性炭纤维吸附不同浓度甲苯废气的穿透曲线，并运用Origin 6．0 Professional软件计算出不同浓度甲苯废气的平衡吸附量，分别用Freundlich、Langmuir和D-R方程拟合得出吸附平衡关系，并与实验结果进行比较。结果表明，在浓度较低时，Langmuir方程能更好地符合实验结果，而浓度较高时，D-R方程与实验结果吻合得更为理想。     

超高比表面积活性炭用于天然气吸附储存的研究

以超高比表面积活性炭为吸附剂,对天然气的吸附储存性能进行了研究。结果表明,超高比表面积活性炭具有较强的循环使用性能,经180次循环使用后,吸附储存天然气的能力仅下降9%左右。天然气的脱附量(V/mL)与脱附时间(t/s)之间满足函数关系:V=149.7Ln(t)-97.2,天然气脱附速率为:dV/dt=149.7/t;吸附压力P(MPa)与天然气脱附量增加百分率X(%)之间满足乘幂函数关系:X=C×P-n。     

钾盐助剂对活性炭甲烷吸附性能及孔结构的影响

以石油焦为原料、KOH为主活化剂,在低碱碳比(m(KOH):m(C)=2∶1)的条件下制备吸附剂,通过加入助活化剂KCl,K2CO3,CH3COOK,达到引入K+,K2O与基团-O-K+,-CO2K+的目的,考察助活化剂对活性炭吸附甲烷能力的影响,并对样品的孔结构进行分析,讨论了钾盐助剂影响活性炭对甲烷吸附性能的机理。结果表明:加入KCl能够扩张孔径,增加微孔与介孔的体积,对活性炭吸附甲烷有较好的促进作用;加入K2CO3减少孔的生成,不利于活性炭对甲烷的吸附;CH3COOK的加入,对活性炭甲烷吸能力附影响不明显,但能明显增加微孔孔容,提高微孔率。     

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KOH是制备天然气吸附剂的优质活化剂,但目前尚存在使用量大并在活化后的样品中有部分金属钾残留的问题。对比了几种助活化剂（ZnCl₂、FeCl₃、HJ）与KOH复合活化对石油焦吸附剂储存甲烷性能的影响。结果表明：助剂ZnCl₂、FeCl₃与KOH的协同作用效果较差,难以提高KOH活化石油焦吸附剂的甲烷储存性能;但助剂FeCl₃与KOH复合可减少,甚至消除活化反应后产生的金属钾;助剂HJ与KOH复合活化对减少KOH的用量,提高KOH的活化效果有利,并能有效控制活化反应后金属钾的残留。W_KOH/W_C为3∶1～4∶1时,HJ/KOH复合体系即可获得性能优异的甲烷吸附剂,其中W_KOH/W_C为4∶1的粉状吸附剂在3.5 MPa、25 ℃下的甲烷质量吸附量可达17.7%,有效体积储气量达92.6（体积比）,5.0 MPa下的有效体积储气量达111.5（体积比）。     

黏土矿物甲烷吸附性能与微孔隙体积关系

为了揭示黏土矿物在含气页岩储层中所扮演的角色,选择以不同黏土矿物为主的黏土岩进行了孔隙—表面积测量和甲烷等温吸附实验。测量显示,黏土矿物以3~100nm微孔隙为主,并出现3~6nm和20~70nm 2个主要分布区。其中,蒙脱石黏土以小孔占优势,伊/蒙混层黏土以小孔和中—大孔同时发育为特征,高岭石、绿泥石和伊利石黏土均以中—大孔为主。蒙脱石、伊/蒙混层和高岭石黏土为孔隙发育类型,总孔隙体积和表面积分别达到0.04mL/g和11.47m2/g以上。不同类型黏土岩的甲烷吸附能力有较大差异,利用朗格缪尔方程拟合计算的蒙脱石黏土、伊/蒙混层、高岭石黏土、绿泥石黏土、伊利石黏土、粉砂岩及石英岩小于270目试样的最大甲烷吸附容量分别为8.12mL/g、3.66mL/g、2.70mL/g、2.28mL/g、1.72mL/g、0.97mL/g和0.70mL/g。黏土岩的表面积不仅取决于总孔隙体积和孔隙率,而且与孔隙尺寸的分布关系更为密切。黏土岩中小于100nm微孔隙体积与甲烷最大吸附量显示良好的线性关系,因此,页岩微孔隙体积的大小反映其天然气的吸附能力,而气体吸附能力的大小受其内孔隙,特别是小于20nm微孔隙发育程度的控制。不同黏土矿物由于形态结构、孔隙大小和孔隙率的不同,导致其气体吸附性上的差异,而这种差异不仅与黏土的类型有关,而且受岩石成因和成岩作用的影响。     

天然气在超高比表面积活性炭上脱附性能的研究

以超高比表面积活性炭为吸附剂,以天然气为吸附介质,研究了不同存储压力、不同存储温度下天然气在超高比表面积活性炭上的脱附性能。结果表明,超高比表面积活性炭的天然气脱附量与存储压力呈正比关系,在低压区,压力影响较强,在高压区,其影响变弱;与压缩存储相比,超高比表面积活性炭上单位体积的天然气脱附量显著提高,其增加比ΔV(%)与存储压力P之间存在幂函数关系:ΔV(%)=A×P-(1/b);天然气脱附量与存储温度呈反比关系,在低压区,温度影响较弱,在高压区,温度影响增强;在3.40MPa下,天然气脱附量与存储温度之间存在线性关系:Δn(%)/ΔT=0.4%。     

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随着“西气东输工程”的实施,以气代煤、以气代油将成为解决我国东部城市环境污染和缓解石油资源紧张问题的有效措施。由于天然气体积能量密度低,因此,天然气的有效储存是推广使用天然气,特别是天然气汽车的重要方面。介绍了天然气吸附储存技术在我国的研发现状及部分研究成果,包括：天然气吸附储存的原理与特点,天然气吸附剂的结构与性能,吸附天然气汽车试验等,展望了天然气吸附储存技术的应用前景。研究表明,吸附储存技术在天然气汽车、天然气储存替代LPG民用、天然气储存调峰、天然气无管网运输、环保、国防等领域均具有较广阔的应用前景。     

活性炭孔结构对煤层甲烷选择吸附行为的影响

采用不同含量的过氧化氢溶液和硝酸溶液对商用活性炭AC-1进行改性并经He-H2高温热处理,同时对石油焦活性炭进行了He-H2高温热处理以作为对比。采用低温N2物理吸附、TPD和Boehm酸碱滴定等手段对活性炭进行了表征。以甲烷和N2混合气为煤层甲烷模型气,考察了活性炭孔道结构对甲烷选择吸附行为的影响。实验结果表明,不同改性方法对活性炭孔道结构的改变有明显的影响,经He-H2高温热处理后不同的活性炭具有相似的表面化学性质;活性炭的孔径是选择吸附甲烷的首要因素,最佳孔径范围为0.71～0.74 nm;微孔比表面积决定了甲烷的吸附容量,微孔比表面积越大,甲烷富集容量越大。     

煤基活性炭及活性炭纤维对甲烷吸附性研究

Inlfuence of ammonium salt treatment and alkali treatment of the coal based activated carbon （AC） and activated carbon ifber （ACF） adsorbents on methane adsorption capacity was studied via high-pressure adsorption experiment. Sur-face functional groups and pore structure of two types of adsorbents were characterized by the application of infrared ab-sorption spectroscopy （IR） and low temperature liquid nitrogen adsorption method. The results show that both ammonium salt treatment and alkali treatment have obvious effect on changing BET, pore volume as well as pore size distribution of adsorbents; and methane adsorption capacity of the activated carbon ifber is the maximum after the ammonium salt treatment.     

活性炭吸附贮存天然气的最佳压力研究

本文根据微孔容积填充理论对蒸气在活性炭微孔中的吸附,计算出了室温下天然气在活性炭上吸附贮存的最佳压力为３．５５１ＭＰａ。     

活性炭的改性及对乙烯的吸附性

为回收高密度聚乙烯装置尾气中的烃类组份 ,经过试验 ,筛选出对烃类有良好选择吸附性能的活性炭吸附剂 ,为进一步改善活性炭的吸附性能 ,采用不同方法改性 ,改性活性炭吸附乙烯性能有显著提高 ,乙烯的平衡吸附量由3 45mmol/ g提高至 5 5mmol/g ,混合气通过吸附剂床层时乙烯的穿透时间由 2 6min延长至 42min     

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ＡＮＧ是一种新型的储气技术,它具有储气压力低、储气设备材质要求不高、储气瓶制备工艺简单、储瓶自重轻、充气站建站费用低且设备使用寿命长等优点,其关键在于高储气能力的天然气吸附剂。近十几年来国外为开发这种储气技术在天然气吸附剂方面做了大量的工作,国内近几年的研究也取得了许多可喜的成果。作者以木质素和石油焦为原料,已经开发出性能优异的天然气吸附剂。其中粉状吸附剂的吸附量（６．０ＭＰａ、２５℃）可达２４％以上,甚至高达３０％,比表面达２５００ｍ２／ｇ;成型的块状吸附剂吸附量可达２１．９％,比表面达２０００ｍ２／ｇ。由于成型后吸附剂的密度有明显的增大,其储气体积比可达１８０左右     

改性活性炭吸附脱除噻吩类硫化物

采用不同氧化剂对活性炭进行处理后再负载金属离子,以提高其对燃油中噻吩类硫化物的吸附性能。采用均匀设计对硝酸浓度、氧化温度、Cu~(2+)负载量、焙烧温度及焙烧时间等5个因素进行优化,采用直观分析和二次多项式逐步回归分析法进行数据处理,得到较优的活性炭故性工艺条件:硝酸浓度为15mol/L,氧化温度为100℃,Cu~(2+)负载量(以CuO质量分数计)为15%,焙烧温度为150℃,焙烧时间为4.5h。在此工艺条件下制备的活性炭吸附剂对二苯并噻吩的穿透硫容和饱和硫容分别达到9.3mg/g和14.7mg/g。油品中的竞争物质对活性炭吸附剂脱除苯并噻吩性能的影响强弱顺序为:芳烃>烯烃。     

状态方程对页岩吸附甲烷等温线的影响

通过比较3种通用状态方程和1种经验方程计算的甲烷压缩因子,分别计算了4种状态方程的页岩吸附甲烷等温线,并与美国国家标准与技术研究院（NIST）的标准参考数据库计算的结果进行了对比。结果表明,不同状态方程计算的吸附等温线存在显著差异,状态方程对吸附量的影响在平衡压力低于4 MPa时较小,在中-高压力之后影响迅速增大,特别是压力高于13 MPa后,等温线形状发生了根本变化,这主要是由于不同状态方程计算的吸附增量在中-高压力之后差距越来越大所致,而在低压力条件下这种影响较小。     

活性炭吸附法在燃料油脱硫中的应用研究进展

活性炭由于具有较大的比表面积和丰富的孔道结构,成为广泛使用的催化剂载体和吸附剂,广泛应用于化学和石化工业中,其中应用于燃料油脱硫是近几年研究的热点。综述了活性炭吸附法在燃料油脱硫中的研究进展,介绍了失活活性炭的再生方法,指出了活性炭吸附法脱硫的未来研究方向,认为活性炭吸附法在燃料油脱硫中有着广泛的应用前景。     

颗粒活性炭对地下水中溶解油的吸附特性

研究不同材质和粒径的颗粒活性炭对地下水中溶解油的吸附性能及影响因素,以确定最佳吸附条件。结果表明,颗粒活性炭对地下水中溶解油的吸附过程较好地符合Lagergren拟二级动力学方程,吸附平衡时间为300 min,椰壳制颗粒活性炭对溶解柴油和委内瑞拉原油的平衡吸附量分别为123.4 mg/g和26.81 mg/g,明显高于果壳和煤质制颗粒活性炭的平衡吸附量,且吸附量随颗粒活性炭粒径的减小而增大。吸附地下水中溶解柴油和原油的40～60目椰壳活性炭投加质量分别为0.1 g和0.06 g,吸附最佳温度是25 ℃,吸附柴油和原油的最佳pH值分别是7和8。盐度对于颗粒活性炭吸附溶解油的影响不大,碱性环境对于活性炭吸附柴油有明显的抑制作用,而酸性条件对于活性炭吸附原油有明显的抑制作用;颗粒活性炭对溶解柴油和原油的吸附分别适合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,即颗粒活性炭表面对溶解柴油的吸附主要是单层吸附,而对溶解原油的吸附是非均匀异质的。