天然气吸附储存-31.ppt

唐建峰 中国石油大学燃气工程系 吸附天然气储存技术 （Adsorption Natural Gas） 一、概述 （1）天然气吸附储存的原理 利用天然气分子在吸附剂内表面的物理吸附来储存天然气。由于吸附剂表面分子与气体之间的作用力远高于气体分子之间的作用力，使得吸附剂表面附近的气体分子浓度远高于气相主体浓度。 吸附剂孔径越小，吸附剂分子与气体分子之间的作用力就越强；孔径越小，则吸附剂比表面积越大，因而吸附的天然气量就越多。 （2）天然气吸附储存的特点 与压缩天然气(CNG)技术相比，ANG技术具有以下优点： 工作压力低 设备体积小 成本低 安全系数高 工作压力低 ：ANG技术可将天然气的存储压力降至3.5MPa，对于采出口压力在5.0MPa以上的天然气气田，可直接利用井口压力将天然气输入ANG存储系统。 设备体积小: ANG技术采用单级压缩、储罐形状和用材选择余地大，因储气压力低，故储气设备的容重比、型式、体积皆较小，质量轻，使用方便。 成本低: ANG技术系统的成本方面较CNG有较大优势，其总费用仅为CNG的一半。 安全系数高: 采用ANG储运技术，可将我国内地众多零散气井的天然气以较低的成本、较小的风险，方便灵活地输送到主管网中。 ANG技术应用过程中也存在一些不利因素，主要表现在： ① 脱附时天然气的滞留量(约30%)。 ② 吸附剂的装填密度低，降低了贮罐单位体积的储气量。 ③ 吸脱附时的热效应降低储气能力。 ④ 重烃与水对吸附剂的污染。 ⑤ 吸附剂结构对吸脱附量的影响。 主要表现在以下四个方面： 吸附剂结构 吸附剂床层密度 热效应 天然气的组成 吸附剂结构 吸附剂结构对吸附量的影响主要取决于吸附剂结构的三个基本参数：孔结构、比表面积及微孔数量 * * 唐建峰 中国石油大学（华东）储建学院 吸附天然气储存技术 （adsorption natural gas） 一、概述 二、吸附天然气储气原理及其特点 三、吸附储存影响因素 四、吸附剂的选择 五、吸附天然气储存应用前景及研究方向 天然气吸附储存(ANG)是指高比表面、微孔的吸附剂在中、低压下吸附储存天然气。 与CNG技术相比，储气压力低的ANG技术在储气设备的容重比、型式、系统的成本等方面都有较大的优势，该储气方式的研究引起了人们更大的关注，得以迅速发展。 吸附天然气储存技术 （adsorption natural gas） 一、概述 二、吸附天然气储存原理及其特点 三、吸附储存影响因素 四、吸附剂的选择 五、吸附天然气储存应用前景及研究方向 二、吸附天然气储存原理及特点 吸附储存天然气的基本原理如图1所示。 在储存容器中加入吸附剂后，虽然吸附剂本身要占据部分储存空间，但因吸附相的天然气密度高，总体效果是将显著提高天然气的体积能量密度。 图1 天然气吸附储存原理图 二、吸附天然气储存原理及特点 二、吸附天然气储存原理及特点 二、吸附天然气储存原理及特点 二、吸附天然气储存原理及特点 吸附天然气储存技术 （adsorption natural gas） 一、概述 二、吸附天然气储存原理及其特点 三、吸附储存影响因素 四、吸附剂的选择 五、吸附天然气储存应用前景及研究方向 三、吸附储存的影响因素 （1）孔结构 孔径的尺度影响天然气的净储存量，若孔径太小，则吸附的天然气分子与孔壁结合力太强，在释放压力下难以脱附，从而减小了吸附剂的有效储气量；若孔径太大，则孔壁的吸附势小，难以有效吸附天然气分子，对增加天然气存储密度没有明显的作用。 三、吸附储存的影响因素 （2）比表面积 在一定范围内，吸附剂的储气量随比表面的增加而增大。 （3）微孔数量 微孔数量丰富的吸附剂具有更好的吸附能力 三、吸附储存的影响因素 吸附剂床层密度 吸附剂在储罐中的装填密度(Packing Density)影响吸附剂的储存量。吸附剂颗粒装填于储罐中，颗粒之间留有许多空隙，它们对增加ANG的存储密度没有贡献，因此应尽量减少吸附剂颗粒之间的空隙。可通过改善吸附剂的孔隙结构提高吸附剂的装填密度。 三、吸附储存的影响因素 热效应 ANG技术的实现除具有高体积存储能力的吸附剂外，吸附热效应是另一个亟待解决的问题。这是因为由于ANG技术的实现涉及吸附剂对天然气的吸附与脱附过程，而吸附与脱附