天然气吸附及其理论的研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com第2期代晓东等：天然气吸附及其理论的研究进展59天然气吸附及其理论的研究进展代晓东，蔡洁，鲍旭晨，贾子麒’，阎子峰。(1．中国石油管道研究中心，河北廊坊065000；2．中国石油西南油气田分公司蜀南气矿，四川泸州64600l；3．中国石油大学(华东)化学化工学院，山东青岛266555)摘要：为提高吸附天然气存储效率，针对吸附天然气技术中存在的问题，从活性炭吸附剂的结构设计和吸附理论研究的发展现状两个方面综述了天然气吸附及其理论的研究进展。活性炭结构设计主要是从孔结构控制和吸附热效应两个方面展开讨论。同

2、时介绍了天然气吸附理论的研究情况，包括临界条件气体吸附的各种模型和超临界吸附。临界吸附的Langmuir，BET以及Dubbin模型都是理想的模型理论，存在着一定的局限性；超临界吸附由于体系复杂，多为实验数据的回归，缺乏明确的解释。通过上述分析，客观地指出了目前吸附天然气研究中的一些问题以及进一步发展的方向。关键词：天然气；吸附储存；吸附剂；临界吸附；超临界吸附中图分类号：O647文献标识码：A文章编号：1oo1．9219(2Ol0)02—59．o6天然气价格低廉、储量丰富，是典型的化石能的方法，使被吸附的气体从吸附剂固体表面脱附而源之

3、～。但是，天然气体积能量密度太低，给其采出，以供使用[】3．,41。收、储存、运输及其下游应用带来诸多问题。如何提吸附储存天然气技术，必须考虑的一些关键问高天然气存储密度，成为天然气能源与化工工业面题嘲是：(1)如何设计和规模制备高比体积储存容量临的最大挑战。通常，天然气存储方法主要有液化而非高比重量容量的吸附剂，使得在有限的物理空天然气(LNG)技术、压缩天然气(CNG)技术和吸附间里达到最大吸附储存量；(2)如何利用吸附．脱附过天然气(ANG)技术。其中利用多孑L材料在中低压下程中的热效应问题；(3)天然气组成中含有少量的H20、天

4、然气吸附存储因其存储条件温和、能量密度较高CO、硫化物以及高碳烃等杂质对吸附储存性能的而备受关注I】。但是，在多孔材料结构设计、吸附储影响。存模型及其理论方面，存在很多问题，致使ANG技吸附存储技术能否商业化，最关键的一点是是术产业化受到很大制约。否能够开发出高存储密度的天然气吸附剂。理想的文中从当前吸附天然气技术存在的问题人手，吸附材料应具有以下的特点【卅：(1)吸附剂应具有适阐述了天然气吸附剂的优化设计思路，并介绍了甲宜的孔结构，大表面积，从而具有较高的吸附容量；烷在多孑L炭材料上吸附理论的研究发展情况。(2)吸附剂的吸附和脱附的过

5、程要快，残留的“垫气”要少；(3)吸附剂要有良好的导热性能，从而提高其1天然气吸附剂结构设计使用性能；(4)吸附剂的体积要小，具有较高的密度，通常在室温、低压(<5．0MPa)的条件下，气体能提高体积吸附性能。通常，可以使用多孔材料有硅够自动吸附在多孔材料的内表面，使气体分子在固胶、活性炭、沸石分子筛、活性氧化铝、活性炭纤维、体吸附剂表面富集[31。天然气吸附储存技术正是利碳纳米管等多孔材料啕。对比发现，碳基多孔材料具用在储罐中装入高比表面的专用吸附剂，依靠其巨有比表面积发达、微孔结构理想、微孔容积较大、骨大的内表面积和丰富的微孔结构，

6、在常温、低压或架密度较小，具有潜在的吸附储存性能。其中超级活中压条件下吸附储存天然气。并利用降低储罐压力性炭由于制备简单，体积吸附量高等优点成为关注焦点。如美国Amoco公司制造的牌号为AX21的收稿日期：2009—10-09；作者简介：代晓东(1980-)，男，博士，KOH活化的超级活性炭，比表面积达3000m2／g，在工程师，电话0316·2174950，电邮kjdxd@petrochina．corn．cn3．5MPa、25℃时CH的体积吸附贮存量和解吸释放或xiaodongdai1980@163．Corn。学兔兔www.xuetu

7、tu.com天然气化工2010年第35卷量分别为170v／v和135v／v。日本也报道嗍合成出表度。若吸附相分子与吸附剂分子间的结合力属化学面积达4000mZ／g的超级活性炭。陈进富[91合成出比键性质，则为化学吸附。化学吸附的附着力强，因此表面大于2500m2／g，吸附容量达120v／v的超级活脱附也难，使吸附剂难以再生；若吸附相分子与吸性炭。此外，邢伟等人㈣也通过KOH化学活化制备附剂分子问的结合力为VanderWaals力[16,17】，则为出性能优良的超级活性炭。物理吸附；而且对于物理吸附来说孑L径越小这种分作为天然气吸附剂，既

8、要保证其具有足够的表子之间的作用力越强。吸附天然气技术就是利用多面积，又要保证内部孔道结构适宜天然气的存储和孑L炭吸附剂所含的孔结构在低压下对气体分子的释放。Matranga等【假设活性炭是由平行的单层石物