试析天然气吸附存储的研究

《试析天然气吸附存储的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学博士学位论文天然气吸附存储的研究姓名：傅国旗申请学位级别：博士专业：化学工程指导教师：周理2000.12.1丕型!!竺!堂丝丝苎——————————————————————————!!竺摘要本文系统评述了天然气吸附存储的研究现状，着重研究了天然气吸附存储中的两个重要问题：一是吸附热效应对吸附储罐充气过程和放气过程的影响；-是天然气中的少量杂质组份对循环使用的活性炭的存储能力的影响。首先用静态容积法测定了甲烷在JxlOl活性炭上的吸附等温线，温度范围为一20～60℃，压力范围为0～4．5MPa，并计算得到

2、吸附热为18．5kJ／moI。建立了一套研究吸附存储动态过程的小型实验装置，并实验研究了热效应对充气和放气过程的影响。埘于充气过程，常温下o．1～3．5MPa充气时，床层的最大温升为56℃，绝热充气效率约为0．8，10min的非绝热充气效率为0．87，外循环换热可以进一步提高效率。对于放气过程，放气速率越大，放气效率越低：常温下3．5～O．25MPa，放气速率为1．6L／min时，放气效率为O．82。小型储罐有{利于充气过程和放气过程。杖首次分别考察了几种烃类杂质对活性炭吸附存储能力的影响，从而为确定／天然气的

3、净化方案提供依据。(天然气中少量的乙烷、丙烷或丁烷都会引起活性炭存储能力的显著下降，不过被乙烷污染过的活性炭常温下以氮气吹扫的方法就可以完全再生，而被丙烷或丁烷污染过的活性炭常温下很难再生。在90～130℃条件下用氮气吹扫的方法可以比较容易地使被丙烷污染过活性炭得以再生：而150～190℃条件下可使被丁烷污染过的活性炭得以再生。对于用于天然气汽车的吸附天然气来说，有必要将天然气中的丙烷和丁烷脱除后再充入吸附储罐，而进、入储罐的乙烷可定期用简单的方法予以清除。N√，实验研究了不同吸附剂吸附法脱除天然气中少量丙烷和

4、丁烷的性能。陆性t炭具有较大的处理能力，但常温下不易再生，因而不适于天然气的大规模净化，但适合用作吸附储罐前的净化过滤器内的吸附剂。硅胶用于脱除天然气中少量丙烷和丁烷时，其处理能力不及活性炭，但常温下易于再生。微孔硅胶的综合性能!型!丝!：兰丝篓墨：一．—————————————————』!—兰!好于中孔硅胶和大孔硅胶，具有很高的分离选择性，适合用于变压吸附法净化天＼然气。寸描述吸附储罐放气过程的数学模型是含积分约束条件的发展型偏微分方程组，其中的积分约束方程较难处理。如克服文献中求解方法的不足，本文提出了新的

5、求解方法。基于线上数值法用征交配置法离散空间变量，无需对模型本身另作特别处理，用Radu积分式即可以很容易地处理积分约束方程，并用DASSL软件求解所得隐式常微分方程组，解法方便、快捷、稳定。模拟计算表明增加床层导热系数并非改善储罐放气性能的有效方法，而采用给罐壁加热的方式较易消除吸附热效应对放气过程的不利影响木结合实际充气过程，建立了较简化的一维非绝热的充气过程模型。f对于容积约50L的吸附储罐，模拟计算表明，通过吸附床层自然散热的方法，10min内的充气效率为O．76，比绝热过程仅增加O．03。降低气体入口

6、温度不是提高充气效率的有效方法，而通过气体外循环换热或提高充气压力的方法可有效地提高充气效率。jj关键词。天然气y吸附，存储，天然气汽车_活性∥模拟盔i坠：兰丝!：兰丝型——————————————』竺坚型!三_ABSTRACTThedissertationreviewedtheresearchpro酽essinadsorbednaturalgas(ANG)storage．11WocmcialaspectsinvolvedinANGstoragewerestudiedsystematlcally’l·e-the

7、e懿ctsofheatofadsorptionontheANGperfoⅡllanceduringchargeanddischarge锄dtheimpactofimpuritiesinnaturalgasonthestomgecapacltyotactlVatedcarbononextendedoperation．TheadsorDtionisottle咖sofmethaneonJXlolactivatedcarbonweremeasuredusin2volumemcmethodinmer甜培eof一20～60

8、℃arld0～4．5MPa，f如mwhichtIleheatofadsorDtionof18．5王cJ／molwasdetermined．Asetupfordyn锄icANGtestwasestablished，andt11eefrectsofheatofadsorptiononANGpcrfo肌蚰ceduringbotllcha唱ea11ddischa唱ewereinVestigat