възможности за съхранение адсорбирания метан

АА Pribylov, IA Kalinnikova, LG Shekhovtsov
Създаването на Българска академия на науките Институт по физикохимия и електрохимия. Фрумкин, RAS,
София

Както е известно, използването на природния газ като гориво за автомобилния транспорт има огромно предимство пред използването на традиционните горива като бензин - е сравнително ниската си цена. Освен това, действително съхранение въпрос ефективността на природен газ в контейнери в газопроводи газопровода по време на транспортирането им. Въпреки това, за съхранение на природен газ е свързано с редица трудности. Поради ниската критичната температура на метан (191K), не е възможно да се втечни при стайна температура. Втечняване е възможно само при криогенни температури, но след това за него се изискват специални контейнери за съхранение dyuarovye който причинява усложнения в практическото им приложение в превозните средства. Друг вариант е да съхранява газ в контейнери високо налягане, което също изисква специално оборудване за високо налягане. Една алтернатива е за съхранение на газа в адсорбирана държавата, тъй като плътността на веществото адсорбирана върху някои видове адсорбенти е значително по-висока плътност на газовата фаза при същите натиск, на който транспортирането на газ по тръбопроводи,

6 МРа. В момента в индустрията широко използваната техника, които дават възможност за постигане на налягането на газа и да го приберете в

15 МРа. Въпреки това, проучванията на метан адсорбция върху различни адсорбенти в тази температура и налягане обхват от 300 - 400K не е достатъчно да се използват директно за разтвор на споменатия технически проблеми. Тази работа е посветена на адсорбция на метан в обхвата на налягане от 0,1 - 40 МРа и температура в границите 303-373K на микропорест - hypercrosslinked полистиренови адсорбенти и въглероден адсорбент получен чрез пиролиза на промишлени supersewed адсорбент.

За да се реши този проблем се изследва чрез адсорбция върху полимерни адсорбенти метан MN-200, MN-270 и D4609 активен въглен в обхвата на налягането 0.1 40 МРа при температура от 303, 323, 343, 373К. Supersewed полистирол адсорбенти MN-200 и MN-270 и активен въглен D4609 бяха предоставени от фирмата - производител Putolite International капак. (United Kingdom). Както се използва адсорбция метан с чистота от 99.9%. адсорбция количество и изчисляват изостерични топлини на адсорбция са определени за тези адсорбционни системи. При пълното адсорбционен капацитет на адсорбента се разбира пространство вътре в и близо до повърхността, където плътността на веществото може да се различава значително от плътността на равновесието на газова фаза, т.е. ρa>? газ. За някои от микропорест адсорбенти обем адсорбция на порите е в близост до геометричен обем на порите. В общия случай общият размер на адсорбция адсорбцията на газове съдържа като обем на микропорите и някои обем подземни в мезопори и макропори на адсорбента. Ние предложен метод за определяне цялото количество адсорбция (ISH) [1], като се използва адсорбция газ изотермите измерва в широк обхват на налягания. Методът не съдържа предположения относно състоянието на агрегация на адсорбираните вещества и показват, че първоначалните експериментални данни за адсорбция (Р, т. Rgas. Т) трябва да бъдат представени под формата на м / rgas функция на налягането

Където: m - маса на адсорбционни намира в ампулата на P налягане и температура Т, ma - маса на адсорбата с RA плътност. което е в обхвата w свързани с цялата маса на адсорбент, Mgas - маса на настоящото газ в обем V на с плътност в rgas ампулата. изчислени специфичен адсорбционни обем W системи тествани CH4 - D4609, MN-200 и метод MN-270 MAOG и стойностите W от литературата [2,3], са представени в таблицата.

Пълна обем адсорбция, изчислен съгласно метода MAOG от азот изотерма при 77 К, както и микропорен обем WMI използвайки уравнението на Dubinin-Radushkevich [4]

Получените стойности на общия обем на адсорбентите на адсорбцията на метан бяха използвани за изчисляване на общото съдържание на изотермите на уравнението:

Резултати от търсенето показват, че най-високите стойности съответстват на метан адсорбция MN-270 полимерен адсорбент на всички измерени температури, налягания в границите от 0.1 - 40MPa.

Разглеждане на резултатите от проучвания, проведени от гледна точка на ефективността на използване на гореспоменатите адсорбенти с цел съхранение на метан, когато обемът е ограничен. В този случай ефективността се измерва като съотношение на масата на настоящото газ в цилиндъра запълнена с адсорбент, спрямо теглото на същата газ в цилиндъра без адсорбента. Ето защо, адсорбенти са предмет на допълнителни изисквания. В допълнение към максималната адсорбция капацитет е необходимо веществото е достатъчно голям, неговата плътност в насипно състояние, така че балонът може да постави колкото е възможно повече от масата на адсорбент. Фигурата показва зависимостта на масата на метан, се съхранява в един цилиндричен обем, съдържаща активен въглен D4609 (крива 1) или полимерен адсорбент на MN-270 (крива 2) или MN-200 (крива 3) и без адсорбент (4 крива) Т = 303K на налягането. Както се вижда на фиг. 1, при налягания над 20 МРа печалба в размер на метан в съхранението на цилиндър с разглежданите адсорбенти разположение.

В зависимост отглеждане тегло на метан за единица обем на цилиндъра

Прилагане на MN-200 адсорбент за тази цел е почти не предимства в сравнение с памет, без адсорбент прави почти цялата гама от налягания, използвани. Въпреки факта, че количествата на адсорбция метан на полимерен адсорбент MN-270 при Т = 303K голяма от D4609 въглен (ris.5,6; Таблица 1), използването на активен въглен като D4609 цилиндър пълнител е по-ефективно (виж фигура 0.1), отколкото използването на полимерен адсорбент MN-270. Това е така, защото обемната плътност значително по-голяма D4609 (DH = 0.49 кг / л) от обемната плътност на MN-270 (DH = 0,36 кг / л). Ако транспортната система се използва налягането на метан, 6 МРа, след това се увеличи броят на зареден газ в цилиндъра може да бъде постигнато чрез намаляване на температурата на адсорбента в процеса на запълване на газовата бутилка. Това ще увеличи плътността на двете адсорбирани и свободен газ в цилиндъра. Препоръчително е да се понижи температурата на системите за адсорбция използва енергията на сгъстения основната метан поради Joule-Thomson ефект като се дроселира. Използване на отворен контур, т.е. При добавяне към системата, показана и газове при различни температурни нива, с прост дроселиране на налягането метан 6,0 до 0,13 МРа за охлаждане на цилиндъра с адсорбента, е възможно значително да се намали температурата на двете метан и адсорбент намира в цилиндъра. Когато дадена организация на такъв цикъл с метан пълнене на контейнера с адсорбента може да се получи по-ниска температура в сравнение с околната среда, например, 258Kpri основна газ под налягане от 6 МРа. След напълването на цилиндъра на газа с адсорбент чрез по-нататъшно повишаване на температурата от 258K до 303K издига метан налягане до 9.6 МРа. Изчисленията показват, че ефективността на цилиндъра за пълнене при понижена температура до 258K остава почти непроменена, както и количеството на метан в отглеждане резервоар запълнена с адсорбент D4609, повишаване на 2.6 пъти. От изследвания на адсорбцията на метан в гореспоменатите адсорбенти могат да се направят следните извод от практическа гледна точка на съхранение на метан в състояние на адсорбираното - че е желателно да изберете адсорбенти с най-голяма специфична W

екран адсорбент Vads., който включва обема на скелет адсорбент (за D4609 Vkar = 0.505 cm 3 / г) и общия обем на порите пространство W = WMI + VME + Vmacr. (D4609 за W = 0.7 cm 3 /g).Dlya D4609 адсорбент активен адсорбция фракция количество на адсорбента е W обем / Vads = 0,65 / (1,2) * 100 = 54,2%. Това е доста голямо количество, обаче, проблемът за синтезиране адсорбенти с максимален обем на порите дори по-висок процент на липсата на микропори и макропори остава спешно.

4. Дубинин MM Адсорбция на микропори, Наука, Москва, 1983 г. - 186 стр.