專利名稱：氣體低壓高密度儲(chǔ)存方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體，特別是天然氣的儲(chǔ)存利用方法。
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，天然氣越來越多地用作民用燃?xì)?，同時(shí)，隨著環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，天然氣汽車、天然氣代油、代煤等勢(shì)在必行。然而，天然氣是一種輕質(zhì)氣體，體積大、密度小，不便運(yùn)輸。目前，人們發(fā)展了各種技術(shù)來提高天然氣的儲(chǔ)存密度，如高壓壓縮瓶法、深冷液化法、吸附吸收法、化學(xué)法等。雖然已取得一定成效，但仍存在各自缺點(diǎn)，如儲(chǔ)氣壓力高，溫度低，含有量有限等。現(xiàn)有利用多孔介質(zhì)(吸附劑)的儲(chǔ)氣技術(shù)，其儲(chǔ)氣能力也不高，雖然已有各種方法來改進(jìn)和提高，但由于大孔孔隙體積(率)和空隙體積(率)之和約占25～55％，可以降低但難以消除。這部分體積影響了儲(chǔ)氣量，因?yàn)槲絻?chǔ)氣壓力較低，約35atm左右，在這部分體積中儲(chǔ)氣形式是低壓壓縮氣，故總儲(chǔ)氣量遠(yuǎn)小于理論儲(chǔ)氣量220m3/m3。
本發(fā)明的目的是提出一種氣體低壓高密度的儲(chǔ)存方法。
本發(fā)明是通過在多孔介質(zhì)(吸附劑)中引入能與被儲(chǔ)氣體分子形成籠形化合物的主體化合物的方法，利用氣體與主體化合物形成主客體化合物，填充于多孔介質(zhì)的微孔和孔隙之中，以提高氣體的儲(chǔ)存密度。其基本技術(shù)方案是將氣體儲(chǔ)存在壓力容器中，所說的壓力容器中裝有多孔介質(zhì)，在儲(chǔ)存氣體時(shí)引入主體化合物，使被儲(chǔ)氣體與主體化合物混合接觸，并與不斷通入的被儲(chǔ)氣體在壓力容器中被吸附儲(chǔ)存，儲(chǔ)氣溫度為-20℃～30℃，儲(chǔ)氣壓力為0～7.0Mpa。最佳儲(chǔ)氣溫度-10℃～25℃，最佳儲(chǔ)氣壓力為0～3.5Mpa。具體的儲(chǔ)氣方式包括以下幾種1、先將所說的主體化合物通入置有多孔介質(zhì)的壓力容器中，通入量為容器中空隙體積的20％～80％，然后將被儲(chǔ)氣體連續(xù)通入壓力容器中儲(chǔ)存，直至達(dá)到一定的儲(chǔ)氣量或一定的壓力。
2、先將被儲(chǔ)氣體通入容器中的多孔介質(zhì)中吸附儲(chǔ)存，再通入所說的主體化合物，然后再繼續(xù)通入被儲(chǔ)氣體，直至達(dá)到一定的儲(chǔ)氣量或一定的壓力。
3、先將被儲(chǔ)氣體與所說的主體化合物充分混合接觸后再同時(shí)通入置有多孔介質(zhì)的壓力容器，再不斷補(bǔ)充通入被儲(chǔ)氣體，直至達(dá)到一定的儲(chǔ)氣量或一定的壓力。
所說的主體化合物為一般為水，即使水與氣體分子相互接觸形成水合物(為籠狀)儲(chǔ)存于多孔介質(zhì)的微孔和孔隙之中。所說的主體化合物也可以為含有羥基的化合物，如甲醇、乙醇、丙醇等醇類以及四氫呋喃、丙酮等化合物。
所說的多孔介質(zhì)上的孔為細(xì)微孔，微孔徑為0.7nm～2.0μm，最好為0.7nm～2.0nm，比表面積不小于80m2/g。其材質(zhì)可以是分子篩、炭分子篩、活性炭、多孔氧化鋁或多孔氧化硅等本發(fā)明所述的被儲(chǔ)氣體為天然氣、輕烴或二氯化碳等，可以是單品種的純氣體，也可以是氣體的混合物。
本發(fā)明通過在多孔介質(zhì)(吸附劑)中引入主體分子(例如水)的辦法，利用氣體與主體化合物形成主客體化合物，增強(qiáng)吸附和儲(chǔ)氣能力。具體表現(xiàn)在(1)大孔孔隙和空隙體積中形成籠形化合物(水合物)所儲(chǔ)氣體量遠(yuǎn)大于低壓壓縮氣；(2)主體分子(水)的引入，使吸附劑微孔周圍儲(chǔ)氣能力增強(qiáng)，其原因也是形成主客體結(jié)構(gòu)化合物，該主客體由吸附劑和主體化合物(水)形成“籠”，氣體(客體)被“籠”鎖住。因而總的儲(chǔ)氣量大為增強(qiáng)。在壓力≤3.5Mpa，溫度為近常溫的條件下，儲(chǔ)氣量可達(dá)到150～300m3/m3。因而本發(fā)明比壓縮法、液化法、吸附法等具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
實(shí)施例一本例為儲(chǔ)存天然氣的實(shí)施方式。在耐高壓蘭寶石容器中置入多孔介質(zhì)活性炭6.5g(比表面積100m2/g，堆密度0.6g/ml)，加入主體化合物(水)1.5g，將組成為92％CH4，8％C2H6的天然氣體充入。最終壓力為3.0Mpa，保持溫度6℃。在溫度25℃，壓力0.1Mpa下，放出氣體1.8升，析合儲(chǔ)氣量180m3/m3。
實(shí)施例二本例為儲(chǔ)存CO2的實(shí)施方式。在耐高壓蘭寶石容器中置入多孔介質(zhì)活性炭4.0g(比表面積1500m2/g，堆密度0.4g/ml)，通入CO氣體至壓力1.8Mpa，保持溫度10℃，再通入約8.0g水(主體分子)至容器之后，繼續(xù)通入CO至壓力1.8Mpa，保持溫度恒定。在溫度30℃，壓力0.1Mpa下，放出氣體1.6升，析合儲(chǔ)氣量155m3/m3。
權(quán)利要求
1.一種在壓力容器中儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于是將被儲(chǔ)氣體儲(chǔ)存在壓力容器中，所說的壓力容器中裝有多孔介質(zhì)，在儲(chǔ)存氣體時(shí)引入能與被儲(chǔ)氣體分子形成籠形化合物的主體化合物，使被儲(chǔ)氣體與主體化合物混合接觸，并與不斷通入的被儲(chǔ)氣體在壓力容器中被吸附儲(chǔ)存，儲(chǔ)氣溫度為-20℃～30℃，儲(chǔ)氣壓力為0～7.0Mpa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于所述的儲(chǔ)氣溫度為-10℃～25℃，儲(chǔ)氣壓力為0～3.5Mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于先將所說的主體化合物通入置有多孔介質(zhì)的壓力容器中，通入量為容器中空隙體積的20％～80％，然后將被儲(chǔ)氣體連續(xù)通入壓力容器中儲(chǔ)存。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于先將被儲(chǔ)氣體通入容器中的多孔介質(zhì)中吸附儲(chǔ)存，再通入所說的主體化合物，然后再繼續(xù)通入被儲(chǔ)氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于先將被儲(chǔ)氣體與所說的主體化合物充分混合接觸后再同時(shí)通入置有多孔介質(zhì)的壓力容器，再不斷補(bǔ)充通入被儲(chǔ)氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于所說的主體化合物為水或含有羥基的化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于所說的多孔介質(zhì)上的孔為細(xì)微孔，微孔徑為0.7nm～2.0μm，比表面積不小于80m2/g。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于所說的多孔介質(zhì)為分子篩、炭分子篩、活性炭、多孔氧化鋁或多孔氧化硅。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于所說的主體化合物為水、四氫呋喃、丙酮或含有羥基的化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)存氣體的方法，其特征在于所述的被儲(chǔ)氣體為天然氣、輕烴或二氯化碳。
全文摘要
本發(fā)明提出一種氣體,特別是天然氣的低壓高密度儲(chǔ)存方法。其技術(shù)方案是將氣體儲(chǔ)存在壓力容器中,所說的壓力容器中裝有多孔介質(zhì),在儲(chǔ)存氣體時(shí)引入主體化合物,使被儲(chǔ)氣體與主體化合物混合接觸形成主客體化合物,并與不斷通入的被儲(chǔ)氣體在壓力容器中被吸附儲(chǔ)存,儲(chǔ)氣溫度為－20℃～30℃，儲(chǔ)氣壓力為0～7.0MPa。本發(fā)明氣體儲(chǔ)存密度可達(dá)180～300m
文檔編號(hào)F17C11/00GK1360168SQ0013086
公開日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月20日
發(fā)明者樊栓獅, 郭開華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所