capacități de stocare metan adsorbit

AA Pribylov, IA Kalinnikova, LG Shekhovtsov
Înființarea Academiei Române de Științe Institutul de Chimie Fizică și Electrochimie. Frumkin, RAS,
București

După cum se cunoaște, utilizarea gazelor naturale drept combustibil pentru transportul rutier are un avantaj extraordinar asupra utilizării combustibililor tradiționali, cum ar fi benzina - este costul relativ scăzut. Mai mult, depozitarea efectivă cauză eficiența de gaze naturale în recipiente la conductele de gaz de conducte în timpul transportului în continuare. Cu toate acestea, stocarea gazelor naturale este asociat cu o serie de dificultăți. Din cauza temperaturii critice scăzute de metan (191K), este imposibil să se lichefieze la temperatura camerei. Lichefiere este posibilă numai la temperaturi criogenice, dar apoi pentru ea necesită speciale containere de depozitare dyuarovye care provoacă complicații în aplicarea lor practică în vehicule. O altă opțiune este de a stoca în recipiente de gaz la presiune înaltă, care necesită, de asemenea, un echipament special de înaltă presiune. O alternativă este de a stoca gazul în stare adsorbită, deoarece densitatea substanței adsorbite pe anumite tipuri de adsorbanți este densitatea semnificativ mai mare a fazei gazoase în aceleași presiuni la care transportul gazelor în conducte,

6 MPa. În prezent, în industria de echipamente utilizate pe scară largă, ceea ce permite să atingă o presiune de gaz și stocarea acestuia la

15 MPa. Cu toate acestea, studiile de adsorbție metan pe diferite adsorbanți în acest interval de temperatură și presiune de 300 - 400K nu este suficient pentru a le utiliza în mod direct pentru rezolvarea respectivei probleme tehnice. Această lucrare este dedicată adsorbția de metan în intervalul de presiune de 0,1 - de 40 MPa și intervalul de temperatură 303-373K pe microporoasa - absorbanți polistiren hypercrosslinked și adsorbant de carbon obținut prin piroliza adsorbant supersewed industriale.

Pentru a rezolva această problemă a fost investigată prin adsorbție pe adsorbanți polimerici metan MN-200, MN-270 și D4609 carbon activ în intervalul de presiune 0,1- 40 MPa, la temperaturi de 303, 323, 343, 373K. Supersewed adsorbanți polistiren MN-200 și MN-270 și D4609 cărbune activat au fost furnizate de către compania - producător Putolite International capac. (Regatul Unit). Metanul adsorbtiv utilizat cu o puritate de 99,9%. cantitatea de adsorbție și încălziri izosterice calculate de adsorbție au fost determinate pentru aceste sisteme de adsorbție. Sub capacitatea deplină adsorbtivă a adsorbantului se înțelege spațiu interior și în apropierea suprafeței sale, în care densitatea substanței poate diferi în mod semnificativ de densitatea fazei de echilibru a gazului, adică ρa>? gaz. Pentru unii dintre adsorbanți volum al porilor de adsorbție microporoasă este aproape de volumul geometric al porilor. În cazul general, cantitatea totală de adsorbție a adsorbția gazelor cuprinde ca volumul microporilor și unele volum sub suprafață în mezoporii și macropori ale adsorbantului. Am propus o metodă de determinare cantitate completă de adsorbție (ISH) [1], folosind adsorbția gazului izotermele măsurată pe o gamă largă de presiuni. Metoda nu conține ipoteze cu privire la starea de agregare a substanțelor adsorbite și sugerează că datele experimentale inițiale privind adsorbția (P, m. Rgas. T) trebuie să fie prezentate sub formă de m / rgas funcție de presiunea

În cazul în care: m - masa adsorbtiv situată în fiolă, la o presiune P și T temperatura, ma - masa de adsorbat cu ra densitate. care este în domeniul de aplicare w. legate de întreaga masă de adsorbanți, Mgas - masa de gaz prezent în volumul V cu densitatea în rgas fiolei. Cele calculate Sistemele de adsorbție specifică volumul W testat CH4 - D4609, MN-200 și metoda MN-270 MAOG, iar valorile W din literatura de specialitate [2,3], sunt prezentate în tabel.

Volumul complet adsorbție, calculat conform metodei MAOG de izotermă azot la 77 K, precum și volumul microporilor WMI folosind ecuația Dubinin-Radushkevich [4]

Valorile obținute din volumul total al absorbanții absorbția de metan au fost utilizate pentru a calcula conținutul total al izotermelor de ecuația:

Rezultate au aratat ca cele mai mari valori corespund metan adsorbție MN-270 adsorbant polimeric la toate temperaturile măsurate, presiuni în intervalul de 0,1 - 40MPa.

Luați în considerare rezultatele studiilor realizate din punct de vedere al eficienței utilizării adsorbanților menționate mai sus, în scopul depozitării de metan atunci când volumul este limitat. În acest caz, eficacitatea este măsurată ca raportul dintre masa gazului prezent în cilindru umplut cu adsorbant, la greutatea același gaz din cilindru fără adsorbant. Prin urmare, adsorbanții sunt supuse unor cerințe suplimentare. În plus față de capacitatea maximă de adsorbție a substanței este necesară este suficient de mare densitate în vrac sale, astfel încât balonul ar putea pune cât mai mult posibil masa de adsorbant. Figura arată dependența masei de metan, este stocată într-un volum cilindru care conține fie D4609 carbon activat (curba 1) sau adsorbant polimeric al MN-270 (curba 2) sau MN-200 (curba 3) și fără adsorbant (4 curba) T = 303K asupra presiunii. După cum se vede în Fig. 1, la presiuni de peste 20 MPa câștig în cantitatea de metan în ciorapului cilindru cu adsorbanți considerate disponibile.

În funcție de stocare în greutate de metan pe unitatea de volum a cilindrului

Aplicarea MN-200 adsorbant pentru acest scop este aproape nici un avantaj față de depozitare fără adsorbant face aproape toată gama de presiuni utilizate. În ciuda faptului că cantitățile de adsorbție metan pe un adsorbant polimeric MN-270 la T = 303K mai mare decât carbon D4609 (ris.5,6; Tabelul 1), utilizarea carbonului activ ca agent de umplere cilindru D4609 este mai eficient (a se vedea figura .1) decât utilizarea adsorbante polimerice MN-270. Acest lucru se datorează faptului că densitatea în vrac substanțial mai mare D4609 (DH = 0,49 kg / l) decât densitatea aparentă a MN-270 (DH = 0,36 kg / l). În cazul în care sistemul de transport este utilizat presiunea de metan, 6 MPa, apoi crește numărul de gaz stocat în cilindru poate fi atins prin scăderea temperaturii adsorbantului în procesul de umplere a buteliei de gaz. Acest lucru va crește densitatea atât a gazului adsorbit și libere în cilindru. Este recomandabil să se reducă temperatura sistemelor de adsorbție folosesc energia gazului metan comprimat principal datorită efectului Joule-Thomson cum este strangulată. Folosind buclă deschisă, adică Când a adăugat la sistemul prezentat și gaze la diferite niveluri de temperatură, cu o simpla ștrangulare a presiunii metan 6.0-0.13 MPa pentru răcirea cilindrului cu adsorbantul, este posibil să se reducă în mod semnificativ temperatura atât metan și un adsorbant situat în cilindru. Atunci când o organizare specifică a unui astfel de ciclu cu metan umple recipientul cu adsorbantul poate fi obținut la o temperatură mai scăzută în comparație cu ambiantă, de exemplu, 258Kpri presiunii gazului principal de 6 MPa. După umplerea cilindrului de gaz cu un adsorbant prin ridicarea în continuare a temperaturii de la 258K la 303K creșteri de presiune metan la 9,6 MPa. Calculele au arătat că eficiența cilindrului de umplere la o temperatură redusă la 258K rămâne practic neschimbată, iar cantitatea de metan într-un rezervor de stocare umplut cu un adsorbant D4609, creșteri de 2,6 ori. Din studiile de absorbția de metan în adsorbanților menționate mai sus se pot trage următoarele concluzii din punct de vedere practic depozitării de metan în stare adsorbită - este de dorit să selectați adsorbanți cu cât mai mare specific W

screen adsorbant VADS., care include volumul scheletului adsorbant (pentru D4609 Vkar = 0,505 cm3 / g) și volumul total al porilor spațiului W = WMI + VME + Vmacr. (D4609 pentru W = 0,7 cm3 /g).Dlya D4609 adsorbant cantitate fracție activă de adsorbție a adsorbantului este volumul W / VADS = 0,65 / (1,2) * 100 = 54,2%. Aceasta este o cantitate destul de mare, cu toate acestea, problema de a sintetiza adsorbanți cu o proporție un volum maxim al porilor mai mare de lipsa de micropori și macropori rămâne urgentă.

4. Dubinin MM Adsorbția în micropori, Nauka, Moscova, 1983. - 186 p.