天然气吸附储存技术

天然气吸附储存技术陈庆文(中国石油大庆炼化分公司黑龙江省大庆市163411)陈庆敏郑艳彬(大庆油田研究院黑龙江省大庆市16372)主题词天然气吸附储存吸附剂高比表面活性炭2.1国内研究进展1.技术简介实验室用褐煤、烛煤、石油焦、沥青、木质素为原料均能制备出高储气能力的天然气吸附剂。其吸附储存天然气(ANG)技术是在储罐中装入中以木质素为原料制取的粉状吸附剂其比表面可达高比表面的天然气专用吸附剂,利用其巨大的内表912m2/g,在6.0MPa、25℃的储气条件下对甲烷的面积和丰富的微孔结构,在常温、中压(6.0MPa)吸附能力可超过30%(重量百分浓度)以石油焦下将天然气吸附储存的技术。当储罐中压力低于外为原料制取的块状吸附剂(实验室样品)其比表面界时,气体被吸附在吸附剂固体微孔的表面,借以达239m2/g,块密度0.59gmL,在4.0MPa、25℃储存;当外界的压力低于储罐中压力时,气体从吸时,甲烷吸附量为17.5%,6.OMPa时,甲烷吸附附剂固体表面脱附而出供应外界。与压缩天然气相量为23%。比,ANG具有投资和操作费用降低50%,储罐形石油大学开发的天然气吸附剂制造工艺和吸附状和材质选择余地大,质轻,低压,使用方便和安剂的成型技术在生产上是可以实现的。年产10t吸全可靠等优点,其技术关键是开发甲烷吸附量高的附剂规模的中试装置批量生产的粉状吸附剂在常天然气专用吸附剂。温、6.0MPa时,甲烷吸附量达24%~26.4%;批ANG吸附剂的性能通常以25℃、3.5MPa条件量生产的块状吸附剂(40×40mm)甲烷吸附量达下,单位体积的吸附剂所能储存或释放的标准状态21.9%,都接近实验室的最佳指标下甲烷的体积来衡量2.2活性炭吸附剂的研制目前ANG的研究主要是针对天然气汽车作为优质的吸附剂应具备下列性能(NGV),其目的是用来取代CNG技术(1)正常情况下,吸附和脱附的速率要高;ANG储气技术具有这样一些特点:①压力较压力下降到常压时,残留在壁内的“垫气”要少低(3.5~6.0MPa),对储气和充气设备耐压性能要(2)由于吸附时放热而升温,脱附时吸热而降求不高,所需设备均可实现国产化,投资费用低,温,都会直接影响吸附和脱附速率,故要求吸附剂充气设备仅需中压压缩机即可,大大节约了充气站有良好的导热性能以使热量迅速传岀储罐外减弱这的建站费用和操作费用;②中低压下使用天然气其影响。安全性能更好;③中低压条件下储存天然气有日常(3)吸附剂的体积要小,即单位体积吸附剂的维护方便、操作费用低等优点。吸附量应尽可能大。对于ANG储存来说,高比表面的活性炭是必2.国内主要研究成果要的。高比表面的活性炭是指比表面积为2000400m2/g的活性炭,又称超级活性炭,一般活性由石油大学(北京)和大庆能源技术开发公司炭的比表面积为10m/g左右。超级活性炭的制合作,从190年即开始着手吸附法储存汽车燃料备以煤、果壳、塑料等为原料。制备方法分为物理的研究。课题组经过5年多的努力,开发出性能优法和化学法,整个过程又可分为炭化与活化两个阶异的天然气吸附剂,于194年获得了中国第一个段。物理法是以水蒸气或CO2为活化剂,而化学天然气吸附剂的发明专利。法是以KOH,ZnCl2,HPO4等为活化剂。但用化学法得到的吸附剂微孔少,因此后来的工作都采用床前用较大孔径的活性炭作一个小保护床,可有效物理活化法。制超级活性炭的关键是选择合适的炭地先吸附高碳分子,而不易吸附甲烷。有时夭然气化料,确定合适的活化条件,严格控制烧失率。中加少量的某种添加剂可提高吸附剂的储气性能。由于吸附热效应对充放气过程有影响,缓解吸附热效应有以下措施:3.结语(1)在快速充气时先加压到一个较高的压力然后使系统降到正常的操作压力,在这降压过程中产NG技术是一项先进的储气技术。该技术可生的冷效应,可以平衡后来的热效应,或者使气体用于天然气吸附剂汽车、无法管输零散气井天然在吸附之前进行预冷,这样充气过程虽然温度有所气、放空天然气的吸附回收。取代地下储气库储存上升,但可恢复到环境温度天然气用于工业、民用、调峰等方面,可极大地降2)吸附床内埋放TS储能元件。将水合盐低成本。此外该技术还可用于高效脱色剂,精脱硫如Na2HPO:12HO)封裝于细金属管中,水合盐剂、气焊等方面。用椰壳为原料经低度活化制取优的脱水或水合反应的反应热即可缓解吸附床的温升质活性炭以及制造热能储存器(TFS)的工艺已经或温降。这种方法可同时保证充气和放气过程都接解决,可进行批量生产,这些有利于ANG技术的近等温。该法可增加54%的储存容量,但TES元实际应用。ANG在3-4MPa压力下,储存量相当件本身占据17.5%的床层体积。它可以完全缓和于压力为13~14MPa的CNG系统。我国一大批天温度变化引起的对吸附床层储气容量的影响,这样然气气井的井口压力在5MPa以上,输气管干线的可使快速充气时的储气量增加27%左右。压力4MPa以上,可直接从管网向吸附剂储罐充3)循环换热方法,即将吸附床内的部分气体气,这即可减少电耗,也节省投资抽岀,经换热器冷却或加热后再循环充入床內,这种方法需要高效的换执器乃大型风机等外部设会收稿日期2001-01-10编辑张秀丽