高比表面积活性炭吸附存储天然气性能研究

第43卷第2期2015年2月化学工程CHEMICALENGINEERING(CHINA)Vo1．43No．2Feb．2015高比表面积活性炭吸附存储天然气性能研究苏伟，张玉，吴菲菲，孙艳(天津大学1．化工学院；2．理学院，天津300072)摘要：天然气中少量乙烷和丙烷的存在会直接影响活性炭对天然气的吸附存储容量。为此，体积法测定了高比表面积活性炭对甲烷、乙烷和丙烷的吸附等温线，吸附温度分别为283，293，303和313K；采用Langmuir—Freundlich(L—F)方程拟合吸附等温线，得到各气体的方程参数，进而采用LRC关联式预测多组分吸附平衡数据，并计算活性炭对模拟天然气的存储能力。结果表明：活性炭对3种气体的吸附等温线都属于I型等温线，采用L—F方程可以很好地描述各气体的吸附等温线；高比表面积活性炭对模拟天然气的存储量随吸附温度的升高而显著降低，在吸附存储压力为3．5MPa，吸附温度从283K上升到313K，相应的存储量(体积比)由139降低为103；与纯甲烷的吸附存储相比，模拟天然气的吸附储量(体积比)提高约20。关键词：天然气；吸附存储；高比表面积活性炭；等温线；多组分吸附中图分类号：TE821文献标识码：A文章编号：1005．9954(2015)02-0020-05DOI：10．3969／i．issn．1005-9954．2015．02．005AdsorptionstorageofnaturalgasonactivatedcarbonwithhighspecificsurfaceareaSUWei，ZHANGYu，WUFei．fei，SUNYan(1．SchoolofChemicalEngineeringandTechnology；2．SchoolofScience，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Smallamountsofhydrocarbons，suchasethaneandpropanecontainedinnaturalgas，canaffecttheadsorptionstoragecapacity．Theadsorptionisothermsofmethane，ethaneandpropaneonhighsurfaceareaactivatedcarbonweremeasuredusingavolumetricmethodat283，293，303，313K．TheLangmuir—Freundlich(L．F)equationwasappliedtofittheisotherms．ThenLRCequationwasemployedtopredictthemulti—componentadsorptionequilibriumdatawiththeparametersobtainedfromL—Fequation，andthestoragecapacityofsimulatednaturalgasonactivatedcarbonwascalculatedsimultaneously．A1ltheadsorptionisothermsofmethane．ethaneandpropanewereI-typeadsorptionisothermsandagreedwellwithL—Fequation．Itshowsthatadsorptiontemperaturehasagreatinfluenceontheadsorptionstoragecapacityofsimulatednaturalgas．Astheadsorptiontemperatureincreasesfrom283Kto313K，thestoragecapacitydecreasesfrom139to103(volumeratio)at3．5MPa．Thestoragecapacityofsimulatednaturalgasisimprovedapproximatelyby20(volumeratio)comparedwiththatofpuremethaneunderthesameconditions．Keywords：naturalgas；adsorptionstorage；highspecificsurfaceareaactivatedcarbon；isotherms；multi—componentadsorption天然气是一种重要的清洁能源，在能源结构中所占的比重越来越大。天然气的非管道储运主要包括LNG(液化天然气)、CNG(压缩天然气)、ANG(吸附天然气)和NGH(天然气水合物)。其中LNG和CNG已经商业化，LNG的存储密度最高，体积比达到60