一种水合-吸附结合的天然气储存方法技术

本发明专利技术公开了一种水合－吸附结合的天然气储存方法，该方法采用含有溶液水的多孔材料作为储存天然气的材料，多孔材料的孔径在介孔范围内，溶液水为低浓度的含添加剂的水溶液，多孔材料经过干燥脱水后放入天然气储罐内，由真空泵抽出储罐里的空气，注入配置好的溶液水，最后向储罐中通入天然气即可储存。本发明专利技术结合天然气吸附和天然气水合物，有效提高了天然气的储存密度，提高了天然气储存过程的速度和天然气释放率，降低了天然气的储存压力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种天然气的储存方法。
技术介绍
能源和环境是世界各国关注的两大基本问题。目前我国能源结构以煤炭为主(约70％)，天然气在一次能源消费结构中仅占2.5％左右，与世界平均水平(一次能源消费结构中煤炭为27％，天然气为23％)相差很大，由于不合理的能源结构带来了严重的环境问题和经济损失。天然气是化石能源最为清洁的能源，我国将扩大天然气使用，为此我国实施了一系列天然气管道工程和液化天然气工程。由于天然气是低密度能源，天然气的推广利用依赖于其储运及相关技术。管道天然气和液化天然气主要是针对大规模的天然气田和用户；压缩天然气是目前小规模天然气用户的主要运输手段，但压缩天然气压力高、增压站占地面积大，压缩成本高。目前对小型天然气田(包括煤层气)的开采运输技术、小规模天然气用户的储运技术还没有很好的解决方案。天然气汽车的推广应用是改善环境，尤其是城市环境的有效方法，目前我国主要的天然气汽车主要为压缩天然气汽车，但压缩天然气汽车的加气站建设费用昂贵、天然气增压成本高，且压缩天然气汽车的高压(＞20MPa)存在潜在的不安全性。液化天然气汽车技术还不成熟，处于试验推广阶段。天然气汽车的推广应用需要安全高效的天然气储存技术。因此，要推广应用天然气改善环境和能源结构，如何解决天然气运输的经济和高效以及利用过程中的安全可靠是至关重要的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水合-吸附结合的天然气储存方法，该方法可有效提高天然气的储存密度，提高天然气储存过程的速度和天然气释放率，降低天然气的储存压力。本专利技术的目的通过如下技术方案予以实现一种水合-吸附结合的天然气储存方法，其特征在于采用含有溶液水的多孔材料作为储存天然气的材料，多孔材料的孔径在介孔范围内，溶液水为低浓度的含添加剂的水溶液，多孔材料经过干燥脱水后放入天然气储罐内，由真空泵抽出储罐里的空气，注入配置好的溶液水，最后向储罐中通入天然气即可储存。上述技术方案中，所述的天然气储罐为外有保温、内带换热盘管的天然气钢瓶；所述的溶液水为浓度在200-1200ppm的添加剂水溶液，其中添加剂为烷基多糖苷、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或卵磷脂；所述的多孔材料为孔径4-100nm的活性炭或硅胶；所述的天然气的储存温度控制在-5～15℃、压力在2～7MPa范围内。通常的吸附储存天然气是利用多孔材料对天然气的吸附作用来储存天然气，吸附天然气储存技术具有压力低、储气量较大的优点，但走向实际应用需克服天然气脱附难、吸附失效等难题。水合物储存天然气是利用天然气分子填充水分子形成的晶胞形成固体水合物，单位体积的水合物可储存150-180体积的天然气。天然气水合物的形成压力与压缩天然气相比具有压力低、而且可在0℃以上形成，但由于天然气在水中溶解度低，在纯水中天然气水合物形成速度慢，而且形成的水合物常含有大量的未水合的水，降低了单位体积水合物储存天然气的量。本专利技术中天然气储存结合了天然气在多孔材料中的吸附和天然气填充水合物晶胞而储存天然气的原理，当天然气与潮湿的多孔材料接触时，天然气由于多孔材料吸附作用而吸附到孔内，而在添加剂的作用下进一步降低了表面张力，并增加天然气在吸附水中溶解度。天然气导入储罐后，部分天然气通过吸附的方式储存在多孔材料中，其它天然气则转化为天然气水合物而储存在储罐里。使用时只要通过降压或加热(也可同时降压和加热)，使水合物分解和脱附而得到天然气气体。天然气使用完后添加适当的溶液水可再次用于储存天然气，循环使用。与吸附储存天然气和水合物储存天然气相比，本专利技术提出的水合吸附储存天然气方法具有如下优点1、由于水溶液吸附在多孔材料中，多孔材料增加了气水接触面积，添加剂降低了表面张力且增加了天然气在水中的溶解度，使得水合物在静态系统中的形成引导时间降低，从而达到降低天然气储存时间的目的。2、传统的天然气水合物储存技术是天然气在适当的条件下与体相水反应，而形成的水合物中包含有大量未水合的水。本专利技术中参与水合反应的水由于吸附在多孔材料内，使得水的水合转化率大大提高，提高了水合物储存天然气的密度。3、传统的天然气水合物储存方法中由于天然气在水合物晶胞中占有率的限制，通常单位体积的水合物储存天然气的量低于150体积，而本专利技术结合了吸附和水合两种方法的优势，使得单位体积的储罐储存天然气的量大于200体积。4、制约传统吸附天然气储气技术走向应用的一个重要因素是天然气脱附困难，而本专利技术提供的天然气储存方法中天然气的释放容易、快速而彻底。下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。具体实施例方式下面列举一部分具体实施例对本专利技术进行说明，有必要在此指出的是以下具体实施例只用于对本专利技术作进一步说明，不代表对本专利技术保护范围的限制。其他人根据本专利技术做出的一些非本质的修改和调整仍属于本专利技术的保护范围。实施例1容积为30L的、带保温的天然气钢瓶，钢瓶内的换热盘管为Φ8的铜管。换热盘管内通冷却液设定为5℃，用来带走天然气储存过程中的吸附热和水合热。活性炭的孔径在5-10nm范围。将13kg(约25L)干燥后的活性炭放入钢瓶内，然后把同样质量1000ppm的烷基多糖苷水溶液注活性炭内。密封钢瓶，抽出钢瓶内的空气，并静置30分钟。打开钢瓶进气阀门，使天然气进入钢瓶，同时启动循环冷却液，使钢瓶内活性炭的温度保持稳定。调节进入钢瓶的天然气压力，使钢瓶内的压力保持在4.0MPa左右。当天然气在钢瓶内达到吸附-水合平衡时，天然气储存结束，关闭进气阀。储气结束后的天然气钢瓶供用户使用。实施例2容积为30L的、带保温的天然气钢瓶，钢瓶内的换热盘管为Φ8的铜管。换热盘管内通冷却液设定为1℃，用来带走天然气储存过程中的吸附热和水合热。活性炭的孔径在5-10nm范围。将13kg(约25L)干燥后的活性炭放入钢瓶内，然后把同样质量1000ppm的烷基多糖苷水溶液注活性炭内。密封钢瓶，抽出钢瓶内的空气，并静置30分钟。打开钢瓶进气阀门，使天然气进入钢瓶，同时启动循环冷却水，使钢瓶内活性炭的温度保持稳定。调节进入钢瓶的天然气压力，使钢瓶内的压力保持在3.0MPa左右。当天然气在钢瓶内达到吸附-水合平衡时，天然气储存结束，关闭进气阀。实施例3容积为30L的、带保温的天然气钢瓶，钢瓶内的换热盘管为Φ8的铜管。换热盘管内通冷却液设定为1℃，用来带走天然气储存过程中的吸附热和水合热。硅胶的孔径在8-10nm范围。将12kg(约25L)干燥后的硅胶放入钢瓶内，然后把同样质量600ppm的卵磷脂水溶液注硅胶内。密封钢瓶，抽出钢瓶内的空气，并静置30分钟。打开钢瓶进气阀门，使天然气进入钢瓶，同时启动循环冷却水，使钢瓶内硅胶的温度保持稳定。调节进入钢瓶的天然气压力，使钢瓶内的压力保持在3.0MPa左右。当天然气在钢瓶内达到吸附-水合平衡时，天然气储存结束，关闭进气阀。实施例4容积为30L的、带保温的天然气钢瓶，钢瓶内的换热盘管为Φ8的铜管。换热盘管内通冷却液设定为3℃，用来带走天然气储存过程中的吸附热和水合热。硅胶的孔径在4-7nm范围。将12kg(约25L)干燥后的硅胶放入钢瓶内，然后把同样质量400ppm的十二烷基苯磺酸钠水溶液注硅胶内。密封钢瓶，抽出钢瓶内的空气，并静置30分钟。打开钢瓶进气阀门，使天然气进入钢瓶，同时启动循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水合－吸附结合的天然气储存方法，其特征在于：采用含有溶液水的多孔材料作为储存天然气的材料，多孔材料的孔径在介孔范围内，溶液水为低浓度的含添加剂的水溶液，多孔材料经过干燥脱水后放入天然气储罐内，由真空泵抽出储罐里的空气，注入配置好的溶液水，最后向储罐中通入天然气即可储存。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙志高，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]