超高比表面积活性炭用于天然气吸附储存的研究
超高比表面积活性炭孔分布对氢气储存性能的影响
第 ５期
谢红梅 ， 等： 超高 比表 面积活性炭 孔分 布对氢气储存性 能的影响
６ ３
１ 实 验 部 分
１ ． １ 超高 比表面积活性炭吸附剂的制备 以石油焦为炭前驱材料 ， 粉碎筛选一定粒度的原料石油焦 ， 按不同的比例与活化剂 Ｋ Ｏ Ｈ混合 ， 在不 同的 活化温度 、 活化时间下在惰性气氛中活化 。冷却到室温经洗涤、 干燥制得 比表面积相 同， 孔分布不同的超 高
（ 重庆工商大学 环境 与生 物工 程学院 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ６ ７ ）
摘 要 ： 将制得 的具有相 同比表 面积 和 不 同孔 分 布 的超 高 比表 面积 活性 炭 用作 吸 附剂 ， 研 究 活性 炭 吸 附剂的 孔分 布对 氢气吸 附储 存 性 能 的 影 响 。研 究结 果 表 明 ， 氢 气吸 附储 存 性 能 明 显 受 吸 附 剂孔 分布 的 影 响， 活性 炭吸 附剂 中孔 （ ２ ｎ ｍ＜ ｄ＜５ ０ ｎ ｍ） 更 有 利 于 氢气 的 有效 吸 附储 存 ， 压 力对 中孔 百分 率 高 的活 性 炭吸 附剂储存 氢 气能 力的 影 响 更 显 著 ； 氢 气脱 附量 与 压 力 满 足 线性 关 系 ： Ｖ＝ｋ・ Ｐ ＋ｂ （ ｋ＞０ ） ； 在 吸 附温 度 为 ２ ７ ３ Ｋ、 压力为 ９ ． ０ ＭＰ ａ时 ， 中孔 百 分 率为 ７ ９ ． ０ ６ ％ 的 超 高 比 表 面 积 活 性 炭 吸 附 剂 上 氢 气 脱 附 量 达
天然气汽油双燃料汽车的改进设计
饔
有必 要 改 变 可 然 混 合 气 的 喷 射 时 间 。做 到 这 一
点 ， 以通 过 Ｅ Ｕ控 制可 变 进 气 阀 门改 变 可 然 混 可 Ｃ
图 ２ 规范化质 量燃烧速率 随初始温度的变化情况
（ 初始压力 ０ １ ａ 当量 比 １０ ．ＭＰ ， ．）
合气 的喷射 时 间 ， 使发 动机 的性能 达 到最优 。
本文将 根 据 天 然 气 的 燃 烧 特 点 提 出 几 点 改 进 方
案。 。 ’
收稿 日期 ： ０ １ １ １ ２ １ —１ —２
上海汽车
２ １． １ ０ ２ Ｏ
发 动机 的改进 设 计 改变发 动机 燃烧 室 环境
动机 的性 能 。另 外 ， 能 因 为 天 然气 的 高 辛 烷 值 不 而盲 目地提 升初 始进气 压力 。
咖８
口
图 ３ 规范化质量燃烧速率随初始压力 的变化情况
（ 始温度 ４ ０Ｋ， 初 ５ 当量 比 １０ ．）
装 曼 统以提高可燃气体的初始温度 ， 加 热： 系 墓 耄 提高发
、
，
图 燃发速随同射前的化况 ４ 烧热 不喷提角变情 。 ～ 率 、 一 ～
上海汽车 ２ １． １ ０ ２０
０ 引言
在 中 国各大 城市 的 出租 车 行业 中已经 将 天然 气作 为推 荐能源 代 替 汽油 使用 。包括 香 港 等地 区 对使用 天 然气 的 出 租 车 实 行 减 免燃 油 税 的政 策 ，
１ 天然 气发动机 的改进设计
不经 过 改进 的汽油 发 动机 直接 改用 天然 气 作
随不 同喷射提前 角的变 化规 律 。较 迟 的喷 射角 ， 会 使发动 机最高压力 降低 ， 大放热率 降低 ， 热时间 最 放 延长， 发动机热效率 降低 。随着喷射角逐渐 提前 ， 气 缸最 高压力和最大 放热 速率升 高 ， 在 １０时达 到 并 ８。 最 大值 ， 此时火花塞 附近 的混合 气 达到 了最 理想 的 空燃 比。但 喷射 提 前 角进 一 步增 加 却 导致 了两 者 数据最大值下 降 ， 时的混合 气浓度 升高 ， 此 空燃 比的 减小是造成这一 现象的原 因之一 。 因此 ， 同情 况 下 发 动 机 存 在 着 最 佳 的 喷射 相
零散天然气回收——吸附天然气回收工艺设计
零散天然气回收——吸附天然气回收工艺设计王磊;李薇;赵舒婷;杨博文;杨钦【摘要】提出一种适用于零散天然气回收的工艺——吸附天然气(ANG)回收工艺.利用气井天然气低温、节流降压降温和制冷设备,来消除吸附过程中产生的吸附热.对吸附剂进行比选,选择高比表面积的活性炭作为吸附天然气的吸附剂.对ANG储罐进行优化设计,便于控制吸附过程中储罐内的温度.以最不利工况(天然气压力小于4 MPa)作为计算工况,对吸附过程中产生的吸附热及冷却所需要的循环水量进行计算.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2018(038)007【总页数】5页(P63-67)【关键词】吸附天然气;零散天然气;回收;吸附热;吸附热平衡【作者】王磊;李薇;赵舒婷;杨博文;杨钦【作者单位】西南石油大学土木工程与建筑学院,四川成都610500;西南石油大学土木工程与建筑学院,四川成都610500;西南石油大学土木工程与建筑学院,四川成都610500;西南石油大学土木工程与建筑学院,四川成都610500;西南石油大学土木工程与建筑学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TU996.61 概述目前国内外对零散天然气的回收方式正处于探索阶段，暂无成熟的技术经验。
由于零散天然气的压力、产量、稳产期等基础参数差异大，回收方式也各不相同。
主要回收模式有ANG(吸附天然气)、LNG、CNG、水合物固化储存等[1]。
采用LNG 模式的投资高，要求气井产量高而稳定，且工艺流程复杂，不利于设备整体橇装；采用CNG模式需利用压缩机对天然气加压，高压的天然气运输对储运设施的质量要求较高，增加了投资和运行费用。
而ANG回收模式，可以在常温、中压(3～5 MPa)情况下达到与CNG模式相接近的储存量[2-6]。
ANG回收模式与CNG、LNG回收模式相比，ANG模式下的投资和运行费用较低，储罐材料与形状选择性强，安全系数高，具有较大的经济性和安全性。
高比表面积活性炭吸附存储天然气性能研究
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【期刊名称】《化学工程》【年(卷),期】2015(43)2【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3.5 MPa,吸附温度从283 K上升到313 K,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.【总页数】5页(P20-24)【作者】苏伟;张玉;吴菲菲;孙艳【作者单位】天津大学化工学院,天津300072;天津大学化工学院,天津300072;天津大学化工学院,天津300072;天津大学理学院,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TE821【相关文献】1.高比表面积佛手渣基活性炭吸附苯并噻吩性能 [J], 周丽梅;于慧静;马娜;叶帆;代伟2.天然气存储用高比表面积活性炭的制备及对甲烷吸附性能的研究（摘要） [J], 王国栋3.天然气吸附存储用高比表面积活性炭研究进展 [J], 王国栋;邓先伦;刘晓敏;朱光真4.煤沥青基高比表面积活性炭的研究──原料预处理与热吹制工艺对活性炭吸附性能的影响 [J], 虞继舜;周菊武;欧阳曙光5.沥青基高比表面积活性炭吸附性能的研究 [J], 乔文明;查庆芳;凌立成;刘朗因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超高比表面积活性炭比表面积对天然气储存性能的影响
要 ： 在超 高比表 面积活性炭吸 附剂孔分布相 同的情 况下， 究 了比表 面积对 天然 气吸附储存 研
能 力的影响。结果表明 ， 高比表 面积活性 炭的 比表 面积越 大 ， 有利 于天 然 气的吸 附储 存 ， 超 越 且吸
附储 存 天 然 气 的 能 力 受吸 附 温度 和 压 力 的 影 响 越 明 显 ； 吸 附压 力 低 于 ３ ５Ｍ ａ时遵 从 乘 幂 关 系 ， 在 ． Ｐ
Ｚ Ｕ Ｇ ｉ ｉ ，Ｊ Ｎ ｉ，Ｑ Ｕ Ｆ — ＨＯ ｕ．ｎ Ｉ Ｇ Ｙ Ｉ ａｌ １ Ａ ｉ
（ ． ｏｌ ｅｏ ｎ ｉ ｎ ｎ ｌ ｎ ｉｌ ｉ ｎｉｅｒ ｇ Ｃ ｏｇｉｇＴ ｃｎｌｇ ｎ ｕｉｅｓ ｎｖｒ ｔ， ｈｎ ｑｎ ００ ７ １Ｃ ｌ ｇ ｆ ｖｒ ｍｅｔ ｄＢｏ ｇ ａ Ｅ ｇ ｅ ｎ ，ｈｎ ｑｎ ｅｈ ｏ ｙａｄＢ ｓ ｓ ｉｅｓｙ Ｃ ｏ ｇｉｇ ０ ６ ， ｅ Ｅ ｏ ａａ ｏｃ ｌ ｎ ｉ ｏ ｎ Ｕ ｉ ４ Ｃ ｉａ ２ Ｃ ｅｇｕＩｓ ｔｔ ｏ ｒａｉ Ｃ ｅ ｓ Ｃ ｉｅｅＡ ａ ｅ ｙｏ ｃ ｎ ｅ ， ｈ ｎｄ １０ １ Ｃ ｉａ ｈｎ ； ． ｈ ｎｄ ｎｔｕｅ ｆ ｇｎｃ ｈｍｉ￣， ｈｎｓ ｃｄ ｍ ｆ ｉ ｃｓ Ｃ ｅｇｕ６ ０ ４ ， ｈｎ ） ｉ Ｏ ｔ Ｓｅ
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｐ ｃｆｃ ｓ ｒａ ｅ ａ ｅ ｆｓ ｐｅ — ｉ ｐ ｃｆｃ ｓ ｒａ ｅ ａ ｅ ｃ ｉａｅ ａ ｂ ｄ ｏ ｐ ｉｎ ｔｒ ｇ ｆ ｎ ｔ ａ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｅ ｃ ｆｓ ｅ ｉｉ ｕ ｆ ｃ ｒ ａ ｏ ｕ ｒｈｇｈ ｓ ｅ ｉ －ｕ ｆ ｃ － ｒ ａ ａ ｔｖ ｔｄ ｃ ｒ ｏｎ ｏｎ ａ ｓ ｒ ｔｏ ｓｏ ａ ｅ ｏ ａｕｒ ｌ ｌ ｉ
高比表面积活性炭的制备及其储氢性能的研究进展
高比表面积活性炭的制备及其储氢性能的研究进展摘要简要分析各种储氢材料和技术的基础上，重点介绍了高比表面积活性炭的制备方法，目前最常用的活化方法是以氢氧化钾为活化剂的化学活化法；并总结了近年来前人在高比表面积活性炭储氢方面的研究结果，同时简要分析了高比表面积活性炭储氢机理方面的研究进展。
关键词储氢材料高比表面积活性炭储氢性能研究进展氢能源以其高效、环保、使用方便等优势引起了人们的普遍关注，世界各国在新型氢能源和储氢材料的研究方面投入了巨大的财力和人力。
目前，除液态储氢和高压储氢外，主要的储氢方法和材料有6种。
（1）Fullerene[60]（富勒烯）多氢化合物如C[60]H[18]、CH36的催化分解可以放出氢气，但制备富勒烯多氢化合物方法复杂并且成本较高，目前还不能大规模生产，无法得到广泛的应用。
（2）金属氢化物储氢，其原理是利用氢化物中较高的氢浓度以及氢化物相变的可逆性，在必要时放出储存的氢来加以利用。
如LiH、MgH2、Mg2NiH40、VH2等，这些化合物的储氢含量虽然较高，但是金属储氢的致命缺点是氢不可逆损伤，从而直接影响储氢金属的使用寿命，限制了该方法的使用。
（3）有机液体氢化物储氢，它是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应（即加氢反应和脱氢反应）实现的，加氢反应实现氢的储存，脱氢反应实现氢的释放。
烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体均可作储氢材料，但芳烃特别是单环芳烃作储氢剂最佳。
该法主要的缺点是耗费化石能源。
（4）金属合金储氢，如稀土系、钛系、镁系和锆系合金等。
该法如果得到广泛应用势必消耗大量的金属，同时也耗费大量的矿物资源。
（5）碳纳米管和纳米炭纤维的储氢，属于吸附储存。
目前大多数研制碳纳米管的方法是激光法和电弧法，而这些方法尚处于实验室阶段，还无法进行大规模的工业生产，与目前碳纳米管储氢技术类似的还有纳米纤维的储氢技术。
（6）活性炭的吸附储氢，是利用超高比表面积的活性炭作吸附剂，在中低温（77 K～273 K）、中高压（1 MPa～10 MPa）下的吸附储氢技术。
甲烷在高比表面积活性炭上吸附行为的初步研究
甲烷在高比表面积活性炭上吸附行为的初步研究
刘海燕;凌立成;刘植昌;乔文明;刘朗
【期刊名称】《天然气化工：C1化学与化工》
【年(卷),期】1999(24)1
【摘要】采用以石油焦为原料、ＫＯＨ为活化剂制得的高比表面积活性炭作为吸附剂，研究了甲烷在这种活性炭上的吸附行为，探讨了活性炭的比表面积和孔结构与其甲烷吸附性能的关系以及吸附温度对甲烷吸附行为的影响。
结果发现，活性炭的比表面积和孔结构是决定其甲烷吸附性能的主要因素；活性炭对甲烷的吸附量随吸附温度的升高逐渐减少；比表面积为２９５３ｍ２／ｇ的高比表面积活性炭在２６℃、３．５ＭＰａ下对甲烷的质量吸附量为０．２８９ｇ／ｇ，换算为标准状态（ＳＴＰ）下的体积吸附量为１２１Ｖ／Ｖ。
【总页数】4页(P6-9)
【关键词】甲烷;高比表面积;活性炭;吸附剂;吸附天然气;ANG
【作者】刘海燕;凌立成;刘植昌;乔文明;刘朗
【作者单位】中国科学院山西煤炭化学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】O623.11;O647.33
【相关文献】
1.甲烷在高比表面积活性炭上行为的初步研究 [J], 刘海燕;凌立成;刘植昌;乔文明;刘朗
2.天然气存储用高比表面积活性炭的制备及对甲烷吸附性能的研究（摘要） [J], 王国栋
3.甲烷在高比表面积活性炭上吸附性能的研究 [J], 刘海燕;凌立成;刘植昌;吕春祥;樊彦贞;刘朗
4.煤沥青基高比表面积活性炭的研究──原料预处理与热吹制工艺对活性炭吸附性能的影响 [J], 虞继舜;周菊武;欧阳曙光
5.高比表面积活性炭的制备及其吸附性能的初步研究 [J], 刘海燕;凌立成;刘植昌;乔文明;刘朗
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我国天然气吸附研究与应用现状
接近 。 １ 吸附 剂研 究现 状
１ １ 常 用 的 制 备 方 法 ．
日本 Ｏｓｋ ａ ａ气 体 有 限 公 司 以煤 沥青 为 原 料 ， 首 先在 ３ ０ ４ ０。 、 性 气 氛 中对 原 料 沥 青 （ 学 Ｏ ～ ５ Ｃ下 惰 光
将 天然 气 吸附 储 存 的技 术 。ＡＮＧ 的最 大优 点 是 在
低 压下 （． ～ ６ ０ＭＰ 仅 为 压 缩 天 然 气 的 １ ５ ３ ５ ． ａ， ／ ～
ห้องสมุดไป่ตู้
１４ 即可 获得 接近 于高 压 下 （０ＭＰ ）压缩 天然 气 ／） ２ ａ
（ ＮＧ） Ｃ 的储存 能 量 密 度 。当 储 罐 内压 力 低 于 外 界 时 ，气 体被 吸附 在吸 附 剂 固体 微 孔 的表 面 ， 以储 借
炭微孔 中的吸 附 ， 算 出室 温 下 天 然 气 在 活性 炭 上 计 吸附储 存 的最佳 压力 为 ３ ５ １ ａ 此 时 ， 论上 可 ． ５ ＭＰ ， 理
使 吸 附储 存 器 的储 气 量 达 到 容 积体 积 的 １ｏ倍 左 ５
右 。Ｍａｒｎ ａ 人运 用 纯 甲烷 模 型 对 活 性 炭 表 面 ｔａ ｇ 等 天然气 的吸 附进行 了数 值 模 拟 并 做 了优 化 计 算 ， 结 果表 明 ： 取石 油 的能 量 密 度 为 １ 则 ＡＮＧ 的最 大 若 ，
面积 和丰 富的微 孑 结 构 ， Ｌ 在常 温 、 中压 （ ． ａ下 ６ ０ＭＰ ）
目前 ，多孔炭 质 吸附 剂是最 具 工 业 化 应 用 前 景 的天
然气 吸 附材 料 。在一 般 的吸 附剂 中 ，活性 炭 对 甲烷
天然气存储用高比表面积活性炭的制备及对甲烷吸附性能的研究(摘要)
甘油醚 （ Ａ Ｇ Ｅ ） 具 有 更 好 的机 械 性 能 和 耐 热 性 。
其次 ， 以腰果 酚基缩水甘油醚和间氯 过氧苯 甲酸 （ ＭＣ Ｐ Ｂ Ａ） 为原 料 ， 对Ｃ Ｇ Ｅ侧 链上 的不饱 和烃链进 行环氧 化反应 ，
长率分别要高 ２ ７ ． ６ ％、 ２ ６ ． ８ ％及 ２ ４ ８ ％、 １ ５ ２ ％， 体 系玻 璃化转变温度为 ６ ３ ． ３ ｑ Ｃ， 略低于 Ｄ Ｏ Ｐ 。腰 果酚基 乙酸酯是一种增
塑性 能类似于邻苯二 甲酸二辛酯增 塑剂 ， 有望成为邻苯二 甲酸类增 塑剂的替代品 ， 具有广 阔的发展前景 。
而两者对环氧树脂 的稀释效果相差不 大。此 外 ， Ｐ Ｅ Ｃ Ｇ Ｅ能改善 固化体 系的耐热性 ， 是一 种性能优 良的活性稀 释剂 ， 显 现 出极强的潜在应用价值 。 最后 ， 以长碳链 酚类 化合物腰果酚为原料 ， 合 成生物基增塑剂腰 果酚基 乙酸酯 ， 并对其 增塑性 能进行研 究。结果 表 明， 酯化反应最佳 条件 为 ： 腰果 酚与 乙酸 酐的物质的量之 比为 １ ： １ ． ２， 催化剂 Ｋ ， Ｃ Ｏ 的质量分数为 ７ ． ５ ％， ６ ０℃条件下 反
应３ ｈ 。 当增塑剂用量 为 １ ０ ％， 环氧树脂 １ ２ ８ ／ ９ ３ ４固化体 系断裂伸 长率和拉伸强度分别提高 了 ４ ２ ． ３ ％和 １ ８ ５ ． ８ ％ 。与邻 苯二甲酸二辛酯 （ Ｄ Ｏ Ｐ ） 、 对苯二 甲酸二辛酯 （ Ｄ Ｏ Ｔ Ｐ ） 相比 ， 同等 比例下 ， 腰果酚基 乙酸酯所在 固化体 系拉伸强度 和断裂 伸
超高比表面积活性炭孔分布对天然气脱附量的影响
Ｃ． 一。在 ２ ３Ｋ、 ． ａ 比表面积约 为２６０ｍ ／ 的活性炭吸附荆 ， Ｐ ７ ９ ０ＭＰ 时， ０ ２ ｇ 中孔 百分率增加 ２ ７个百分点 时， 天然气脱附量
增加 ２． ７ ９％ ， 中孔 百分 率 达 ７ ．６％ 时 天然 气脱 附量 达 １ｌ１７ｍＬ ｇ ９Ｏ ３ ． ／ 。 关 键 词 ： 超 高 比表 面积 活性 炭 ； 附剂 ； 然 气 ； 附 储 存 ； 分 布 吸 天 吸 孔
Ａｃｉ ａｅ ｒ ｏ ｎ ｔ ｅ Ｄｅ ｏ ｐ ｉ ｎ Ａｍｏ ｎ ｆＮａｕ ａ ｓ ｔ ｔ ｄ Ｃａ ｂ ｎ ｏ ｈ ｓ ｒ ｔ ｖ ｏ ｕ ｔｏ ｔ ｒ ｌＧａ
Ｚ Ｏ ｕ．ｎ ， Ｉ ｕｇｍ ｉ， Ｉ Ｎ ｉ， Ｉ ａｌ Ｈ Ｕ Ｇ ｉ ｉ Ｘ Ｅ Ｈ ｎ ． ｅ Ｊ Ｇ Ｙ Ｑ Ｕ Ｆ — １ Ａ ｉ
中 图分 类 号 ：Ｑ ２ Ｔ ４４
文 献标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ：２３— ４ ７ ２０ ）６— ０ ８— ５ ０ ５ ２ １ （０ ８ Ｏ ０ ８ ０
Ｉ ｆ ｅ ｃ ｆＰ ｒ — ｉｅ Ｄｉｔｉ ｕ ｉｎ ｏ ｕ ｅ — ｉ ｈ Ｓ ｅ ｉ ｃ ｓ ｒａ ｅ ａ ｅ ｎ ｌ ｎ ｅ ｏ ｏ ｅ ｓｚ ｓｒｂ ｔ ｆＳ ｐ ｒｈ ｇ ｐ ｃｆ —ｕ ｆ ｃ — ｒ ａ ｕ ｏ ｉ
ｇ ｓｗ ｓ ｓ ｄｅ ｎ ｅ ｈ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ｑ ａ ｐ ｃｆ ｕ ｆｃ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｎ ｉａｅ ｈ ｔｔｅ ｈｇ ｅ ｃ ｎ ａ ｅ ｏ ｓ ｐ ｒｕ ａ ａ ｔ ｉｄ ｕ ｄ ｒｔｅ ｃ ｎ ｉ ｏ ｆ ｕ ｌ ｅ ｉ ｃ ｓ ｒ ｅ ａ ａ ｈ ｅ ｕｔ ｉｄ ｃ ｔｄ ｔ ａ ｈ ｉｈ ｐ ｒ ｅ ｔｇ ｆｍｅ ｏ ｏｏ ｓ ｕ ｉ ｅ ｓ ｉ ａ ｒ ｓ
超高比表面积活性炭比表面积对天然气储存性能的影响
超高比表面积活性炭比表面积对天然气储存性能的影响
周桂林;蒋毅;邱发礼
【期刊名称】《林产化学与工业》
【年(卷),期】2010(30)4
【摘要】在超高比表面积活性炭吸附剂孔分布相同的情况下,研究了比表面积对天然气吸附储存能力的影响.结果表明,超高比表面积活性炭的比表面积越大,越有利于天然气的吸附储存,且吸附储存天然气的能力受吸附温度和压力的影响越明显;在吸附压力低于3.5MPa时遵从乘幂关系,高于3.5MPa时呈线性关系.在273K、
9.0MPa时,对于孔分布相似的活性炭,比表面积增加23.7%时,天然气脱附量增加25.5%,比表面积达3348m2/g时天然气脱附量达1248.4mL/g.
【总页数】4页(P29-32)
【作者】周桂林;蒋毅;邱发礼
【作者单位】重庆工商大学环境与生物工程学院,重庆400067;中国科学院,成都有机化学研究所,四川成都610041;中国科学院,成都有机化学研究所,四川成都610041
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424
【相关文献】
1.天然气在超高比表面积活性炭上脱附性能的研究 [J], 孙玉恒;蒋毅
2.中间相沥青的调制对纳米级微孔超高表面积活性炭性能的影响 [J], 许斌;李铁虎
3.超高比表面积活性炭储氢性能研究 [J], 谢红梅;罗清明;景佳佳;周桂林
4.超高比表面积活性炭孔分布对氢气储存性能的影响 [J], 谢红梅;艾咏梅;陈爽;赵玲英;豆爱明;李仁炳;任建敏
5.超高比表面积活性炭上天然气脱附性能研究 [J], 孙玉恒;蒋毅
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天然气吸附存储用高比表面积活性炭研究进展_王国栋
天然气是一种清洁环保、 经济实惠的化石能源， 在我国储量丰富。 据第三轮油气资源评价显示， 我 《中国能源发展报告（ 2010 ） 》 ， 据 在未来 10 年间， 中国将加速进 国天然气可采资源量为 22 万亿立方米， 入天然气能源时代， 天然气在我国能源消费结构的比例也将大幅提高 。但是， 天然气的存储密度和能量 ［1 ］ 密度偏低， 直接影响到对天然气采收、 储存和运输以及综合利用 。 自 20 世纪 50 年代以来， 针对天然 先 后 开 发 了 液 化 天 然 气 技 术 （ LNG ） 、 压 缩 天 然 气 技 术 （ CNG ） 和 吸 附 存 储 天 然 气 技 术 气这种特点， ［2 ］ （ ANG） 。相对于前两种技术， ANG 技术是一项对天然气高效存储的新技术， 首先由美国联合碳化物 公司 （ Union Carbide Corporation ） 资 助 的 NYSERDA （ New York State Energy Research and Development Authority） 和 NYGAS（ New York Gas ） 的 联 合 组 织 提 出， 即 利 用 吸 附 剂， 将 天 然 气 在 常 温 298K、 低压 （ 3． 5 MPa） 的条件下存储， 具有充气速度快， 存储容量大， 并且不需要多级压缩带来的设备成本和运行 ［3－4 ］ ［5－6 ］ 。ANG 技术的核心是吸附剂的选择和开发 。早期对吸附剂的研究起始于沸石［7］， 风险 随后， 活 性炭、 活性碳纤维、 活性氧化铝、 炭黑、 硅胶、 碳纳米管和有机凝胶都作为吸附剂进行过吸附 / 脱附存储天 ［8－10 ］ 。但是， 然气的性能研究 综合考虑吸附能力、 生产成本以及重复使用等因素， 高比表面积活性炭因 循环性能好被认为是最有推广前景和应用价值的天然气存储吸附剂 其对天然气吸附容量大，
活性炭结构对甲烷吸附性能关系的研究
活性炭结构对甲烷吸附性能关系的研究目前天然气（Na,Natural Gas）被认为是一种理想的清洁能源。
由于天然气资源的蕴藏丰富，价格比石油更便宜，燃烧排放物对大气污染相对轻，所以其作为汽车的一种代用染料受到越来越多的重视和推广。
然而天然气具有热值较低、远距离运输不便的缺点，限制天然气的大规模应用，于是人们开发出了高压压缩储存天然气（CNG）的方法。
但是这种方法投资较高，而且高压设备还隐藏着一些不安全因素。
相比之下，在压缩储罐中装入吸附剂，在较低压力下吸附储存天然气（ANG）的方法具有较高的可行性及实用性。
选择合适的吸附剂是吸附储存天然气技术得以大规模应用最关键的一步。
活性炭由于具有比表面积高、孔径分布集中等特点，成为吸附储存天然气的优选材料。
本文针对活性炭对天然气的主要成分甲烷的吸储展开研究，探索活性炭对甲烷吸储的特征和技术难点。
考察活性炭微孔比例、比表面积、堆积密度和活性炭成型、吸储体系的充放气快慢和体系存储压力对甲烷吸储的影响。
1 实验1.1原料实验采用99.9%的甲烷气体。
吸附材料活性炭试样种类如表1所示。
A1与A2，C1与C2由同种原料制备，一种为成型，一种为粉体。
D1、D2分别是用水蒸气物理法和化学法自制的高比表面积活性炭。
1.2仪器设备空隙比表面仪（SSA-4200)：北京彼奥德电子技术有限公司；高压吸附罐：福州克雷斯实验设备有限公司。
活性炭对甲烷吸附量的体积测试装置和重量测试装备：实验室自制。
1.3实验步骤吸附性能测试：用实验室自制装置测试活性炭对甲烷的吸附量（质量和体积）。
2 结果与讨论2.1比表面积对吸储的影响将表1中的活性炭在120℃、0.06Pa下真空干燥后，在3.5MPa下进行甲烷吸附的相关实验。
将所得结果绘成活性炭的比表面积与对应的质量吸附比和体积吸附比的关系图，如图1所示。
Perrin等研究了活性炭在25℃，3.5MPa下对甲烷的吸附量与活性炭比表面积的关系。
从图1（a）知，比表面积在2500㎡/g以上时，活性炭的质量吸附量都能达到0.28g/g以上。
超高比表面积活性炭储氢性能研究(1)
第6期
谢红梅等：超高比表面活性炭储氢性能研究
11
超高比表面积活性炭储氢性能研究
谢红梅, 罗清明, 景佳佳, 周桂林
(重庆工商大学 环境与生物工程学院, 重庆 400067 )
摘要：以石油焦为原料、KOH 为活化剂制得超高比表面积活性炭吸附剂并用于 H2 吸附储存，采用 BET 和 SEM 对其结构 进行了表征。 结果表明，该吸附剂具有发达的微孔结构且其比表面积高达 2693 m2/g，其孔结构以狭缝状孔结构为主。 该吸附剂
随着人们对能源和环保意识的增强，越来越清 楚地认识到开发清洁能源和有效利用能源的重要 性。 氢具有资源丰富、可再生的优点，且氢燃烧后的 唯一产物是 H2O，故氢是一种具有光明前景的清洁 燃料。 氢能高效率地转化为电能，用作燃料电池发 电效率可高达 80 %，是火力发电的 2 倍多；也可用 于氢能飞机，氢能汽车。 氢来源非常广泛，可通过电 解 水 ，石 油[1]、天 然 气[2]、煤[3]等 化 石 燃 料 制 取 ， 也 可 由 常 规 燃 料 醇 [4]、 烃 类 [5] 制 得 ， 也 可 以 由 生 物 质 制 取 (如，细菌制氢、发酵制氢等)[6]。 但氢的车载储存存在 较大的问题，即使在 273 K、6.0 MPa 下，其氢的质量 储存量仅 0.59 %[7]，远不能满足常规燃料电池系统的 正常使用。 因此，如何安全有效的储存与运输氢是当 今国际氢能面临的一个难题， 也是今后氢能应用中 必须突破的瓶颈。 目前储氢方式主要有五种[8-11]：（1） 高压储氢；（2）液态 储 氢 ；（3）金 属 化 合 物 储 氢 ；（4） 有机物储氢；（5）吸附储氢。 对比这几种主要的储氢 结果可知，将炭材料用于氢吸附储存是较理想的储 存方式，其中将活性炭用作氢吸附储存材料的特点 更为突出。 超高比表面积活性炭具有大的比表面积 和发达的微孔结构，这可为氢储存提供优越的吸附 材料。
天然气在超高比表面积活性炭上脱附性能的研究
吸 附天然 气 （ ＡＮＧ）技 术 是 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 的技 术［ 。 １ ３
与压缩 天然气 （ ＮＧ）技 术 相 比，ＡＮＧ技 术 具有 安 全 系数高 、成 本低 等 优 点 。ＡＮＧ 技 术可 将 天 然 气 Ｃ
的存 储 压力 降至 ３ ５ ａ ． ＭＰ ，对 于采 出 口压 力在 ５ ０ ａ以上 的天然 气气 田 ，可 直 接 利用 井 口压 力 将 天然 ． ＭＰ 气输入 ＡＮＧ存 储 系统 。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
１ 试验部分
１ １ 超 高 比表 面积 活性 炭 的制 备 ．
以石 油 焦 为 原 料 ， ＫＯＨ 为 活 化 剂 ， 在 活 化 温 度 为 ８ ０ 、 活 化 时 问 为 ６ ｍｉ 、 ０℃ ０ ｎ ｍ （ ＫＯＨ）／ （ｏ ｅ 为 ４： ｍ ｃｋ ） １的活 化条 件下 ，制得 超 高 比表 面积 活性 炭 Ｓ ＡＣ。
１ ２ 活 性炭 吸附剂 结构 参 数 的测定 ．
利用 低温 （ ７Ｋ） Ｎ ７ 。吸 附法 ，在 Ｚ Ｆ ０ Ｘ －４自动 吸 附仪 上 对 活性 炭 吸 附 剂 的 比表 面积 与孔 结 构进 行
测定 ， 超 高 比 表 面 积 活 性 炭 Ｓ ＡＣ 的 结 构 参 数 为 ： 比 表 面 积 ２ ７ ｍｌ ｇ 孑 容 （ ≤ ２ ０ ｎ ８４ 。 ； Ｌ ／ Ｄ ． ｍ） ０ ２ ｍｌｇ 中空孔 容 （ ． ｍ＜ Ｄ≤ ５ ｍ） １ ５ ｍｌｇ ．７ ／ ； ２０ｎ ０ｎ ． ０ ／ ；总孑 容 １ ８ ｍｌｇ Ｌ ．１ ／。
响 增 强 ；在 ３ ４ ＭＰ ． Ｏ ａ下 ， 天 然 气 脱 附量 与存 储 温度 之 间存 在 线性 关 系 ： ｎ（ ） ｎ ＝ ０ ４ 。 Ａ ／Ｔ ． ［ 键 词 ］ 天 然 气储 存 ； 吸 附 剂 ｉ活 性 炭 ；气 体 吸 附 ； 吸 附 量 ；压 力 ； 温度 关
天然气吸附储存技术的研究综述
天然气吸附储存技术的研究综述摘要：天然气吸附储存技术是一种新型储运技术，要点在于研发吸附剂材料。
本文简单介绍了吸附剂的发展现状并进行了归纳总结。
关键词：天然气吸附储存,吸附剂1 前言目前的天然气运输方式主要有五种，分别为管道输送（PNG）、液化天然气（LPG）运输、压缩天然气（CNG）输送、吸附（ANG）储运和天然气水合物（NGH）储运。
由于五种方式工艺特点不同，其应用范围不一。
天然气吸附储存（ANG）技术是利用吸附剂在常温低压下实现对天然气进行快速、大容量的存储技术，解决了压缩天然气（CNG）技术高压储存带来的安全问题，投入设备成本低，运行风险小，具有推广前景。
目前由于存储设备和吸附剂的限制，影响了ANG的商业化，还未完全工业化。
2. 天然气吸附储存技术的发展现状沸石是早期作为吸附剂进行吸附、脱附存储天然气的材料之一。
随着常用吸附剂的改进和开发，炭材料、纳米材料以及金属-有机骨架多孔材料等得到了广泛的研究。
下面介绍几种吸附剂的发展。
1.分子筛分子筛是一种多孔材料，作为吸附剂材料留存在记载的时间是最早的。
Sun[1]通过研究发现：比表面积、孔容、孔径、笼型结构、表面电荷是影响分子筛吸附的主要因素。
分子筛材料在储存甲烷能力方面比较差的原因主要是亲水性强以及比表面积较小。
另外，分子筛晶体颗粒的大小也是影响甲烷体积存储容量的一个因素。
2.多孔碳材料多孔碳材料包括三大类：干活性炭、湿活性炭和碳纳米材料。
炭质吸附剂是目前ANG项目的核心研究对象，实验表明，表面积越高的活性炭对甲烷的吸附能力越强。
1.干活性炭：干活性炭原料来源广，可通过人工制作而成。
通过把木炭木屑、果壳椰壳等农副产品炭化活化处理，即可得到干活性炭[2]。
碳材料品种庞杂，在吸附剂储存性能的应用比较中，活性炭以及活性炭纤维在天然气吸附储存方面有着比较大的优势。
干活性炭的比表面积在3000m2/g以上时，被称之为超级活性炭，超级活性炭通常可以存储更多的甲烷。
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电 邮 ｕ ｃ ｇ ｉ ｎ ｏ ｕｃ ｒ。 ｐ ｚ ｕｌ ＠ｓ ｈ ． ｎ ｉ ｏ
吸 附平衡 足 够 的时 间 ， ２ ８Ｋ、 压下 达到 脱 附平 在 ９ 常 衡后 测量 天然气 脱 附量 。管线及 样 品死体 积 由天然 气测定 并 扣除 ， 炭使 用前于 ３ ３Ｋ下 脱气 ｌｈ 活性 ９ Ｏ。
实 验 称取 活 性 炭样 品 ０２ ０ 右 ，在 ４ ３Ｋ ．０ ０ｇ左 ７
１ 实 验 部 分
１１ 超 高 比表面 积活 性炭 的 制备 ．
１３ 天 然 气 脱 附 量 的 测 定 ．
采用 实验室 自建吸 附装置 ，容量 法测 定天然 气 脱 附量 。以 自制 的超 高 比表面 积活性 炭为 吸附剂 ， 在
一
以石 油焦 为 炭前 驱 材 料 ， 碎筛 选 一 定 粒度 的 粉
气 吸 附容 量法 ，测定 活 性 炭样 品的有 关 结 构参 数 。
测得 该 超高 比表 面 积 活性炭 的 比表 面 积为 ２ ７ ｍ ・ ８４ ｇ ， 分 布如 图 １ 一孔 。
５ ０
的表面 ， 多孔介质 中吸附相 天然气密 度远 高于 同压 使
下气相 主体 的密度 ， 而在较 低 的压力 下实 现高密度 从
４ Ｏ
暑 ３ ０
２
２ ０ １ ０
。 ≯
墨
附剂 。以天 然气 为吸 附质 ， 考察 了杂 质气 体 对 超 高
比表 面积 活 性 炭循 环 使用 性 能 的 影 响 ， 研 究 了超 并 高 比表 面积 活 性炭 上 天 然气 脱 附 动力 学 。同 时 ， 从 理 论上 分析 了吸 附温 度对 天 然 气脱 附量 的影 响 ， 并 与 实验结 果进 行 了对 比。
天然气 的储存 。 目前所研 究 的天然 气 吸附储 存 材料 ห้องสมุดไป่ตู้
中， 碳基 吸附剂是最 具有应用 前景 的天然气 吸附储存 材料 。以活性炭为吸附剂 的 Ａ Ｇ因其 能在较低 压力（ Ｎ ３ ａ ＭＰ ）下 达到安全 、经济地储 存 天然气 的 Ｅ ＭＰ ￣ ａ ｔ 的， 已成为世界各 国研究者关 注的天然气储存技术 。 本 文 以石 油焦 为原 料 ， Ｏ 为 活化 剂 制得 比表 ＫＨ 面 积 为 ２ ７ ｇ ８ ４ ｍ ・。的超 高 比表 面积 活 性 炭 作 为 吸
吸 附天然气 （Ｎ ） Ａ Ｃ是将具 有发达孔 结构 的材料用 作 吸附剂 ， 过物理 吸附将天 然气分子 吸 附于材料孔 通
下真 空处 理 ２ｈ左右 ，以脱 除活性 炭样 品 中 的杂质
气 体 。采 用 Ａ ｔｓｒ Ｘ －４物理 吸 附仪 ， ｕｏｏｐＺ Ｆ０ 以高 纯氮 气 为吸 附介 质 、 氮作 冷 阱（７Ｋ ， 据静 态 低 温氮 液 ７ ）根
第２ 期
周桂 林 等 ： 高 比表 面积 活性炭 用 于天 然 气吸 附储 存 的研 究 超
３ ７
超 高比表面积 活性炭用 于天然气吸 附储存 的研究
周 桂 林 蒋 ， 毅 邱 发 礼 。 ，
（１．重庆 工 商 大 学 环 境 与 生物 工 程 学 院 ，重 庆 ，４ ０ ６ ０ ０ ７； ２．中 国科 学 院 成 都 有 机 化 学研 究 所 ，四川 成 都 ，６ ０ ） ０ ４ １ １
摘要 ： 以超 高 比表 面 积 活 性 炭 为 吸 附 剂 ， 天 然 气 的 吸 附 储 存 性 能 进 行 了研 究 。结 果 表 明 ， 高 比表 面 积 活 性 炭 具 有 较 强 对 超
的 循 环使 用 性 能 ， １０次 循环 使 用 后 ， 附储 存 天 然 气 的能 力 仅 下 降 ９％左 右 。 然 气 的 脱 附 量（／ ） 脱 附 时 间 （ｓ 间 满 经 ８ 吸 天 ＶｍＬ与 ｔ） ／之 足 函数 关 系 ： ＝ ４ ．Ｌ （一 ７ ， 然 气 脱 附 速 率 为 ：Ｖｄ＝ ４ ．ｈ 吸 附 压力 ＰＭＰ ） 天然 气 脱 附 量 增 加 百 分 率 （ 之 间 满 足 Ｖ １９７ ｎｔ ９ ． 天 ） ２ ｄ ／ｔ １９７ ； （ ａ与 ％）
２ 实 验 结 果 与讨 论
２１ 超 高 比表面 积 活性炭 循环 使用 性 能研 究 ．
通 常情 况下 ， 即使 将 天然气 经 过严 格 的预 处理 ， 其 中仍 含 有一定 量 的杂 质气 体 。其 中 的杂质气 体 如
０
．
一
一
一
２ ２ ３ ３４ ４ ６ ６ ８ ｏ — ． ． — ８ Ｉ
２ —０ ０３
４ －０ ０５
Ｐ ｒ ｉｅ ， ｍ ｏ ｅｓｚ ｎ
图 １ 超 高 比表 面 积 活 性炭 的 孔分 布
Ｆ ｇ １ Ｐ ｒ ｉｅ ｄ ｓｒ ｂ ｔ ｎ ｏ ｃｉ ａ ｅ ａ ｂ ｎ ｓ ｒ ｅ ｔ ｉ ． ｏ ｅ ｓ ｉｔ ｉ ｕ ｉ ｆａ ｔｖ ｔｄ ｃ ｒ ｏ ｏ ｂ ｎ ｚ ｏ
定 的吸 附温度 下通 入天 然气到 一定 的压 力 ，让 其
原料石 油 焦 与活 化剂 Ｋ Ｈ混 合 ，在一 定 的活 化温 Ｏ 度 、 化 时 间下 在惰 性 气 氛 中活 化 。冷 却 到 室 温经 活 洗涤 、 干燥 制得 超高 比表 面积 活性 炭 。
１２ 结 构 参数测 定 －
乘 幂 函数 关 系 ： ＝Ｃ Ｐ 。 ｘ “
关 键 词 ： 高 比表 面积 活性 炭 ； 附剂 ； 然 气 ； 附 储 存 超 吸 天 吸
中 图分 类 号 ： ４ ｏ６７ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：１ １ ２ ９ ２ １ ） ２ ３ 一 ４ １ ０ － １ （ Ｏ Ｏ ０ ・ ７ｏ ３ ９