一種低壓儲存甲烷或天然氣的技術(shù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬氣體儲存技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)內(nèi)容涉及一種甲烷或天然氣的儲存方法，利用該方法可實現(xiàn)對甲烷等輕質(zhì)氣體的低壓儲存。
【背景技術(shù)】
[0002]天然氣或甲烷作為石油替代燃料具有很多優(yōu)勢。首先，天然氣資源儲量豐富，我國目前累計探明天然氣儲量達(dá)2.16X 14億m3，且周邊國家天然氣的資源量可供性也相當(dāng)大，以現(xiàn)有的消耗速度計算，全球天然氣儲量至少還可以使用60年，而石油資源則在約30年后就會消耗殆盡；其次，污染輕，環(huán)境友好性強。目前由汽車燃油導(dǎo)致的空氣污染日益嚴(yán)重，而天然氣中含硫量較少，易脫除，燃燒性能強，燃燒過程完全，顆粒物排放少。從治理大、中城市大氣污染角度看，與燃油汽車相比，天然氣汽車尾氣中0)2的排放量降低了 25%，CO的排放量降低了 89.7%，302的排放量降低了 70%，NO排放量降低了 40%，碳?xì)浠锱欧帕拷档土?70%，顆粒物排放量降低了 80%。據(jù)預(yù)測，2010?2020年天然氣在我國能源結(jié)構(gòu)中的比例將達(dá)到35°/『40%，天然氣將逐步成為21世紀(jì)替代石油的首選燃料。然而，天然氣或甲烷的存儲和運輸是其作為石油替代燃料需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。
[0003]目前，公知的甲烷或天然氣存儲技術(shù)主要有液化技術(shù)(LNG)、壓縮技術(shù)(CNG)和水合技術(shù)(NGH)。這些技術(shù)方法既具有各自的優(yōu)點，但也存在各自的缺點。例如，液化儲存技術(shù)的存儲容量最大，存儲比可達(dá)600倍以上，可直接作為汽車燃料供給，但該技術(shù)存在液化成本高，加氣站技術(shù)難度大，投資高，對儲瓶材質(zhì)的絕熱性能要求高，汽車使用液化氣需加裝輔助設(shè)施等一系列缺陷；壓縮儲存技術(shù)的存儲容量雖然也較大，但存在儲存壓力太高(25Mpa)，壓縮設(shè)備投資大，存儲瓶耐壓要求高，安全隱患多等問題；水合儲存技術(shù)雖然具有，存儲壓力低，存儲條件溫和，安全性高等優(yōu)點，但也存在水合誘導(dǎo)期長，水合物分解緩慢，使用不便等問題。因此，為了降低甲烷或天然氣存儲和使用成本，解決現(xiàn)有存儲技術(shù)存在的存儲壓力高、設(shè)備投資大、安全隱患多、使用不便等問題，需要開發(fā)一種新的替代技術(shù)方法來解決甲烷或天然氣的存儲問題。
[0004]吸附存儲技術(shù)是近年來出現(xiàn)的一種新型氣體存儲技術(shù)方法。該技術(shù)是指在儲罐中裝入高比表面積的天然氣專用吸附劑，利用其巨大的內(nèi)表面積和豐富的微孔結(jié)構(gòu)在4Mpa?5Mpa的中低壓下使甲烷或天然氣吸附存儲的技術(shù)方法。由于該技術(shù)具有壓力低、加氣站設(shè)備投資少、儲氣瓶自重輕、材料要求低、安全性強等優(yōu)點，因此已受到廣泛關(guān)注。然而，現(xiàn)有的吸附存儲技術(shù)也存在存儲容量較低，穩(wěn)定性易受溫度影響等問題。為解決現(xiàn)有吸附存儲技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種新的改進(jìn)方法，該方法可大大增加吸附劑對甲烷或天然氣的吸附容量，降低存儲壓力，提高存儲過程的熱穩(wěn)定性，從而使吸附存儲技術(shù)能夠更好地應(yīng)用于甲烷或天然氣的存儲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服目前甲烷或天然氣存儲技術(shù)存在的存儲壓力高、設(shè)備投資大、材質(zhì)要求高、安全性低、使用不便等缺陷，本發(fā)明提供一種新的存儲技術(shù)方法，該方法在新型吸附存儲技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，可大大增加吸附劑對甲烷或天然氣的吸附容量，降低存儲壓力，提高存儲過程的熱穩(wěn)定性，可更好地應(yīng)用于甲烷或天然氣的存儲。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:(I)選擇新型吸附存儲技術(shù)作為存儲甲烷或天然氣的基礎(chǔ)技術(shù)；(2)采用吸附劑孔徑調(diào)節(jié)技術(shù)提高活性碳吸附劑中1.1?
1.5nm微孔數(shù)量，研究結(jié)果表明，此孔徑范圍的微孔數(shù)量增加，對吸附甲烷十分有利，從而提高了碳吸附劑對甲烷或天然氣的吸附能力；(3)將活性碳吸附劑用水浸泡，經(jīng)水浸泡后的活性碳吸附劑對甲烷或天然氣的吸附量將大大增加，其原因是經(jīng)浸泡后，活性碳孔表面會形成一層水膜，當(dāng)甲烷接觸水膜時，易于形成水合物，從而促進(jìn)了吸附劑對甲烷的吸附和穩(wěn)定，同時由于活性碳比表面積大，水膜厚度小，水合物形成的誘導(dǎo)期短，水的自保護(hù)作用弱，傳質(zhì)阻力低，解吸速度也比較快。另一方面，由于有水的存在，系統(tǒng)熱容增大，不易受環(huán)境溫度變化的影響，穩(wěn)定性得以增強。
[0007]本發(fā)明具有的主要技術(shù)特點是:(1)與傳統(tǒng)甲烷或天然氣存儲技術(shù)相比，本發(fā)明提供的基于吸附的存儲技術(shù)方法可在4?5Mpa的低壓下存儲甲烷或天然氣，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于壓縮存儲技術(shù)所需的25Mpa的存儲壓力，且存儲比可達(dá)到180以上，達(dá)到國家規(guī)定的要求。(2)采用孔徑調(diào)節(jié)技術(shù)增加活性碳中的1.1?1.5nm范圍微孔數(shù)量分布，從而提高其對甲烷或天然氣的吸附能力，比同類型技術(shù)所用吸附劑具有更強的吸附性能。(3)對吸附劑進(jìn)行水浸處理，使吸附劑表面形成一層水膜，進(jìn)一步提高了吸附劑對甲烷或天然氣的吸附量，同時增強了存儲系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。
【具體實施方式】
[0008]1、將活性碳吸附劑在600°C和800°C條件下進(jìn)行分段熱處理調(diào)節(jié)活性碳孔徑分布，其中，600 °C處理1.5小時，800 °C處理0.5小時，經(jīng)熱處理后得到的活性碳其1.1?
1.5nm孔徑的分布數(shù)量將比處理前增加了 20%以上，對甲烷或天然氣的吸附力得以增強。
[0009]2、將經(jīng)孔徑調(diào)節(jié)后的活性碳吸附劑在去離子水中浸泡24小時，過濾后在陰涼通風(fēng)處晾至半干半濕狀態(tài)，其水分含量控制在8?10%。
[0010]3、將制得的活性碳吸附劑填充于圓形金屬吸附柱中，并將多根填充有吸附劑的金屬吸附柱插入帶有管架的存儲容器中成集束狀，存儲器上端設(shè)有灌裝接口和閥門，甲烷或天然氣灌裝時，氣體經(jīng)壓縮機在4?5Mpa的低壓下從接口灌入。
【主權(quán)項】
1.本發(fā)明屬氣體儲存技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)內(nèi)容涉及一種甲烷或天然氣的儲存技術(shù)方法，其主要技術(shù)特征包括以下內(nèi)容: (1)將活性碳吸附劑在600°c和800°C條件下進(jìn)行分段熱處理調(diào)節(jié)活性碳孔徑分布，其中，600°C處理1.5小時，800°C處理0.5小時，經(jīng)熱處理后得到的活性碳其1.1?1.5nm孔徑的分布數(shù)量將比處理前增加了 20%以上，對甲烷或天然氣的吸附力得以增強； (2)將經(jīng)孔徑調(diào)節(jié)后的活性碳吸附劑在去離子水中浸泡24小時，過濾后在陰涼通風(fēng)處晾至半干半濕狀態(tài)，其水分含量控制在8?10% ; (3)將制得的活性碳吸附劑填充于圓形金屬吸附柱中，并將多根填充有吸附劑的金屬吸附柱插入帶有管架的存儲容器中成集束狀，存儲器上端設(shè)有灌裝接口和閥門，甲烷或天然氣灌裝時，氣體經(jīng)壓縮機在4?5Mpa的低壓下從接口灌入。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種甲烷或天然氣的儲存技術(shù)方法，利用該方法可實現(xiàn)對甲烷等輕質(zhì)氣體的低壓儲存。該方法在新型吸附存儲技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，可大大增加吸附劑對甲烷或天然氣的吸附容量，降低存儲壓力，提高存儲過程的熱穩(wěn)定性，可更好地應(yīng)用于甲烷或天然氣的存儲。其主要技術(shù)特征包括：(1)采用了基于吸附的氣體存儲技術(shù)，可大大降低甲烷或天然氣等氣體的存儲壓力；(2)采用孔徑調(diào)節(jié)技術(shù)增加活性碳中的1.1～1.5nm范圍微孔數(shù)量分布，從而提高其對甲烷或天然氣的吸附能力，比同類型技術(shù)所用吸附劑具有更強的吸附性能；(3)對吸附劑進(jìn)行水浸處理，使吸附劑表面形成一層水膜，進(jìn)一步提高了吸附劑對甲烷或天然氣的吸附量，同時增強了存儲系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。
【IPC分類】B01J20/20, F17C11/00, C01B31/08
【公開號】CN105257980
【申請?zhí)枴緾N201510709502
【發(fā)明人】吳云
【申請人】重慶工商大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月28日