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℃…     

天然气汽车甲烷专用吸附剂的研究开发概况

综述了国内外天然气汽车专用吸附剂的研究开发情况和发展动态 ,指出中低压天然气吸附储存技术 (ANG)是一种可替代目前普遍应用的高压储存技术 (CNG)的新型的天然气储存技术 ,该技术的关键是研制专用的天然气吸附剂 ,国内外在这方面作了大量的工作并取得可喜的成果 ,国内以木质素为原料制备的吸附剂在 3 5MPa时所储存的天然气可以达到并超过 2 0MPa时CNG所储存的天然气气量。     

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。     

添加导热材料提高型炭吸附剂储气性能的研究

高比表面活性炭吸附天然气技术不仅可用于天然气调峰，而且可以实现天然气的无管道输送，具有广阔的应用前景。在天然气吸附剂成型工艺过程中加入铜、铜铝混合物、铝和天然石墨等导热材料，可以增大型炭吸附剂的导热性、降低吸附热效应进而提高吸附剂的储气性能。为此，实验考察了导热材料对型炭吸附剂吸附性能、块密度、成型工艺参数、热导率和吸附热效应的影响。结果表明，天然石墨是一种性能良好的导热材料。在25 ℃、充气压力5.0 MPa下，石墨加量为5%的型炭对甲烷的吸附/脱附量达到180/170(体积比)，比无导热材料型炭分别提高了13.2%和19.7%。     

车用液化天然气的开发及应用

液化天然气汽车(LNGV)是以液化天然气(LNG)为燃料的新一代天然气汽车，代表着天然气汽车的发展方向。中原油田利用自身天然气资源的优势，成功地开发了一套车用液化天然气(LNG)的生产工艺，并对LNGV应用技术进行了深入的探索。     

吸附天然气(ANG)——轻型卡车的新选择

<正>压缩天然气(CNG)最常用于消耗大量燃料的中型和重型车辆,因为建造燃料基础设施和车辆转换的成本很高,用于轻型车辆成本收回较难。然而,新的吸附天然气(ANG)汽车技术旨在改变这一点。Ingevity用于ANG的活性炭吸附剂,在相同压力下,与没有吸附剂的传统CNG相比,可以在更低的压力下储存更多的天然气。这意味着在加气方面可以节省大量成本,因为低压气瓶不需要传统CNG加气站的昂贵压缩     

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车用天然气燃料中，液化天然气（LNG）具有压力不高、能量密度大、续驶里程长的优点，是理想的车用燃料。随着各大城市天然气的液化储存和进口LNG终端站的建立，国内液化天然气汽车（LNGV）已渐渐从试验阶段走向商业应用，随着LNGV的推广，LNG冷量利用已被提上了研究日程。通过火用分析方法，研究了现在的LNGV的火用损失；提出了车用LNG冷量利用的2种方式：动力利用和制冷利用，并对此进行了热力分析和技术问题的探讨。     

活性炭制备条件与天然气脱附量的关系

以石油焦为原料、KOH为活化剂，在不同的活化条件下制得了系列超高比表面积活性炭(S_BET＞2500 m²·g^-1) 吸附剂，以天然气作为吸附质研究了制备活性炭吸附剂的活化条件与天然气脱附量的关系。结果表明，制备超高比表面积活性炭吸附剂的活化条件对吸附剂的结构及其吸附储存天然气的能力具有较大的影响；在KOH/C质量比为3.0、活化时间为90 min、活化温度为800 ℃时，制得了比表面积达3348 m²·g^-1、大于或等于2 nm的孔所占的百分率为65.34%的超高比表面积活性炭；该活性炭吸附剂在25 ℃、2.5 MPa及8.0 MPa时，天然气脱附量分别达460.7 mL·g^-1、1043.8 mL·g^-1。     

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液化天然气 (LNG)用作车用燃料，具有储存压力低、能量密度高、行驶里程长、排放尾气更加清洁等优点，其安全、高效、经济、环保优势正越来越受到我国城市公交业界的青睐。液化天然气汽车（LNGV）在继承压缩天然气汽车（CNGV）优点的同时又克服了其先天不足，已成为天然气汽车的发展方向。为此，在说明2种车用LNG工艺的基础上，详细介绍了位于北京的我国第一个车用LNG示范项目的实施情况，包括LNG充气站和LNG公交汽车的运行情况，并对我国LNGV的发展应用前景进行了初步分析。     

天然气汽车燃料储存技术研究新进展

发展天然气汽车是现代较长一段时间内人们用来缓解世界石油资源危机,减轻大气污染的最现实的选择,而天然气汽车技术的核心就如何实现气态天然气经济、高效地储存。文章在广泛进行文献调研的基础上,系统归纳了CNGV,LPGV,LNGV,ANGV,WNGV等最新天然气汽车系列配套技术,包括各自的发展历程,实现的关键技术,优缺点以及发展方向等。目前,CNGV和LPGV在技术上已经比较成熟,缺点是,CNGV的储气压力太高,由此带来较大的投资和一定的安全隐患,LPGV的发展主要受资源分布不足的限制,LNGV不仅本身的技术尚不成熟,还存在生产,储存LNG的技术复杂,耗资巨大等缺点,其发展方向是大幅度地降低成本;ANGV规模发展的研究方向是开发出高效,廉价的天然气吸附剂,而实现WNGV大量推广应用的研究方向则是提高天然气中重烃的含量和保持WNG组成恒定。     

天然气中微量组分对吸附剂性能的影响

考察了天然气吸附剂LXC对天然气中微量组分C2H6,C3H8,CO2,N2的吸附和脱附特性及其对CH4吸附能力的影响。实验结果表明,天然气吸附剂LXC吸附CH4,C2H6,C3H8的吸附量依次增大,滞留比依次减小,不可逆吸附性增强;CO2在吸附剂上的吸附量和滞留量较大;N2的可逆吸附与脱附性能较好;天然气中C2H6,C3H8,CO2均能导致吸附剂LXC吸附CH4的能力降低。在20℃、充气压力3.5M Pa、放气压力0.1M Pa的条件下,吸附剂LXC对配制的混合气体经12次连续吸脱附后,其吸附能力下降27.5%。     

天然气炭质吸附剂贮存的最大理论量和最大相当压力

本文借助于炭质吸附剂的理想狭缝孔模型人理论上计算出了炭质吸附剂吸附贮存甲烷的最大吸附贮量为：T＝TK,Q。＝0．551gig,Q。＝0．38gicm3和最大相当压力为：Pmax＝49．7MPa,现有石油大学中试生产的炭质吸附剂,T＝”SK,P＝4．IMPa时,其吸附贮存甲烷的潜力为一71％。     

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用作汽车燃料的天然气低压吸附贮存系统是当前正在加紧开发中的一门新兴工艺。其正在研究之中的两大技术课题是：开发一种性能优良，能提高ＣＨ４贮存的吸附剂。设计了同种汽车上使用，重量较轻的新型吸附天然气贮存容器。同时，还必须解决吸附一解吸过程特征相关的热效应；原料天然气中重烃对吸附剂吸附贮存容量和解吸释放容量的影响等问题，目前，活性炭作为吸附剂是最有前途的，新型活性炭吸附剂的开发研制工作正在英国、日本、加     

变压吸附法回收氮气中的微量甲烷:实验与模型

利用以活性炭为吸附剂的双塔变压吸附(PSA)实验装置对从甲烷含量很低的氮/甲烷混合气中富集甲烷进行了研究。结果表明,从甲烷体积含量为1%的氮/甲烷混合气经过两阶段PSA过程后,能够得到甲烷体积含量大于30%的浓缩气,作为燃料可以用于电厂的发电。对此吸附过程进行了分析模拟,提出了一个包含轴向扩散系数的吸附模型。根据模型计算得到的穿透曲线与实验结果基本一致。     

吸附式天然气储罐充放气过程的试验研究

为研制替换家庭用LPG储罐的吸附式天然气(ANG)储罐进行了对比试验。针对ANG技术在应用过程中涉及如何管理吸附热效应的问题,选择比表面积为2 074m2/g的SAC-02椰壳活性炭,容积为1.5L的柱状钢制压力容器,在15L/min的充放气流率下,测试并分析了循环换热水管布置形式、循环水温度及充放气方式变化对储罐吸附床中心温度和储罐累积充/放气量的影响。结果表明,储罐中心在布置螺旋形换热水管后的温度变化幅度比布置U形换热水管时减少约10℃,储罐总充/放气量相应增加18%和14%;储罐换热水管循环常温自来水就能有效抑制储罐吸附床的温度波动;选用多孔管充/放气可使储罐中心温度上升/下降的幅度分别减小15℃和10℃,但会造成储罐总的充放气量下降2%和7%。家庭用ANG储罐可选用自来水冷却/加热吸附床,在选择换热管和充放气时需兼顾其对储罐总充/放气量的影响。     

介孔碳及其铁改性材料吸附水中对硝基苯酚

采用水热合成法以F127为模板剂制备介孔碳材料（MC）,一步合成法引入Fe(NO ₃ ) ₃ •9H₂O得到铁改性介孔碳材料（Fe/MC-x,x为合成原料中铁源与间苯二酚的摩尔比,x=0.5、1、1.5）,对改性前后的材料进行TEM、N₂吸-脱附、XRD及FI-TR表征,通过考察吸附剂量、吸附等温线、吸附动力学对其吸附水中对硝基苯酚（p-NP）进行了研究。结果表明,所得MC和Fe/MC-x的孔径分布集中于3~4 nm,比表面积分别为643.6、635.6、636.0和587.2m²/g。实验条件下,Fe/MC-x的吸附性能优于MC,其中Fe/MC-1.0有最大吸附量220.35 mg/g,对应去除率为92.33%;平衡吸附量均与初始浓度呈正相关,与吸附剂投加量呈负相关,高温不利于吸附,P-NP在MC和MC-x上的吸附行为符合Freundlich模型;改性行为加快了吸附速率,吸附过程符合准二级动力学模型,主要为化学吸附控制吸附速率。     

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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     

天然气吸附存储实验研究Ⅰ.少量乙烷对活性炭存储能力的影响

研究了甲烷、乙烷混合气 (乙烷含量 4 1 % )中 ,乙烷对活性炭吸附存储能力的影响。结果表明乙烷的影响很显著。在 2 5℃、充气压力 3 5MPa、放气压力 0 1MPa条件下 ,经 5 0个充放气循环后有效存储能力下降了 2 5 % ,但常温常压下用氮气吹扫可使吸附剂完全再生。     

基于双位Langmuir模型活性炭的CH_4吸附特征

较之于压缩天然气存储和液化天然气存储,天然气吸附存储(ANG)方式具有能显著降低储存压力和运行成本的优点,然而,要将测定的吸附量转化为绝对吸附量,需要采用合适的模型。为了准确预测活性炭上甲烷的总储存量,采用双位Langmuir模型描述并准确预测了甲烷在活性炭上的吸附行为,误差在5%以内;进而解释了温度介于283.15～323.15 K、压力介于0.1～14.0 MPa条件下,活性炭上甲烷吸附平衡的临界点。研究结果表明:①在过剩吸附量超过极大值后,不同温度下的吸附等温线将出现交叉现象,在交叉点后,温度越高过剩吸附量越大;②甲烷的吸附相体积和气相密度,随平衡温度和压力的变化而变化,随着温度的升高,体积密度项对于绝对吸附量的贡献逐渐减小;③在343.15 K和14 MPa以下,实际吸附甲烷量超过86.9%,游离甲烷相含量低于13.1%,游离甲烷相含量的贡献率随温度的升高而逐渐增大。结论认为,该模型能快速、准确地预测真实的甲烷存储量,可以为大型天然气吸附存储技术的研究和开发提供帮助。