專利名稱：一種使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷與脫除二氧化碳的方法
專利說明一種使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷與脫除二氧化碳的方法 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甲烷儲存與天然氣中二氧化碳脫除的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷與脫除天然氣中二氧化碳的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著世界經(jīng)濟(jì)與汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，能源短缺和汽車尾氣的污染日益變得嚴(yán)重，因此，人們不斷尋求獲得新的能源，其中天然氣被公認(rèn)是一種清潔燃料。目前，天然氣不僅用作人們?nèi)粘Ｉ畹闹饕剂希乙灿米髌嚨娜剂?，是取代汽油的最佳選擇。
同樣地，為了應(yīng)對日益嚴(yán)重的能源和污染問題，我國制定了積極的“西氣東輸”戰(zhàn)略，極大地改變了人們生活的能源結(jié)構(gòu)，其中包括大力推行使用天然氣汽車。無疑，有關(guān)天然氣吸附存儲與應(yīng)用技術(shù)具有廣闊的前景。然而，與汽油相比，天然氣的主要成分甲烷在常溫下不能液化，而在常壓下它的能量密度(每體積燃料的燃燒熱)較低。為此，人們正在積極研究提高天然氣的存儲密度問題。目前天然氣存儲主要有三種技術(shù)液化天然氣、壓縮天然氣和吸附天然氣。
液化天然氣技術(shù)是將天然氣冷卻到111K，即-162℃，使之成為液態(tài)天然氣。我國公交交通已采用這種技術(shù)，目前中原、吉林、長慶、江蘇、浦東、深圳等地已經(jīng)建成液化天然氣加氣站。但是這種技術(shù)的缺點是需要大量的能量液化天然氣；輸送天然氣的管道必須是性能良好的低溫隔熱材料，因此使天然氣應(yīng)用成本顯著增加。
壓縮天然氣技術(shù)是將天然氣壓縮至20MPa左右成為壓縮天然氣。在我國也已得到應(yīng)用，但壓縮天然氣技術(shù)的缺陷是成本高，安全性差。
吸附天然氣技術(shù)利用具有高比表面和大量微孔結(jié)構(gòu)(孔徑＜3nm)的活性炭吸附劑，使天然氣在常溫、中低壓(＜6.0MPa)下實現(xiàn)高密度儲存成為可能。與其它兩種技術(shù)相比，吸附天然氣技術(shù)消耗能量少，儲存容器與輸送設(shè)備材質(zhì)要求低，安全性好、操作費用低等經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。因此，這種技術(shù)一旦進(jìn)入市場就獲得人們的高度重視，但這個技術(shù)的關(guān)鍵是需要高吸附量的微孔結(jié)構(gòu)合理的吸附劑與之相配套的工藝方法。
天然氣的主要成分一般是約85重量％甲烷與其它烴類化合物，約15重量％CO2及其它雜質(zhì)，它們的存在不僅降低天然氣的熱值，同時還會腐蝕天然氣輸送管道和儲存容器。因此，輸送前需要對除去天然氣中的二氧化碳，然后使用活性炭吸附劑儲存甲烷。
目前，除去天然氣中二氧化碳的技術(shù)有低溫甲醇吸收技術(shù)、膜分離技術(shù)、醇胺溶液化學(xué)、變壓吸附技術(shù)等。
低溫甲醇吸收技術(shù)是以冷甲醇為吸收溶劑，利用在低溫下酸性氣體在甲醇中的極大溶解度性質(zhì)而脫除天然氣中酸性氣體的方法。該方法的缺陷是因甲醇還溶解烴類而造成天然氣損耗，需要甲醇制冷系統(tǒng)(任曉紅、安新明，“油田氣二氧化碳脫除工藝優(yōu)選”，《油氣田地面工程》，200524(11)；54)。
膜分離技術(shù)是利用各種氣體對于一定膜材料具有不同滲透率而實現(xiàn)分離的方法，膜分離技術(shù)操作方便，能耗低，但膜材料與工藝以工業(yè)規(guī)模實施還存在許多問題。
醇胺溶液吸收法是天然氣酸性氣處理使用最多的方法。目前均采用甲基二己醇胺溶劑為吸收液。該方法投資大、占地多，污染環(huán)境。
變壓吸附技術(shù)是利用吸附劑的平衡吸附量隨組分分壓升高而增加的特性，進(jìn)行加壓吸附、減壓脫附的操作方法。該技術(shù)工藝簡單，裝置操作彈性的大；適合原料氣量和組成較大波動；原料氣中有害微量雜質(zhì)可以作深度脫除；無溶劑和輔助材料消耗；無三廢排放，對環(huán)境不會造成污染。變壓吸附技術(shù)的關(guān)鍵上選擇合適的吸附分離材料，目前應(yīng)用較少。但在環(huán)境問題提上議事日程的今天，變壓吸附技術(shù)有望成為最有可能推廣的技術(shù)。
天然氣儲存中的吸附天然氣技術(shù)和天然氣雜質(zhì)脫除技術(shù)的關(guān)鍵是選擇合適的吸附劑。自本世紀(jì)50年代起，人們開始篩選適合于天然氣存儲用的各種吸附劑，如天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠、碳黑、活性炭等。在一般的吸附劑中，活性炭材料對甲烷的吸附容量最大(Cracknell R.F.，Gordon P.，Gubbins K.E.，“Infulence of Po reGeometry on the Design of Microporous Materials for MethaneStorage”，《J.Phys.Chem.》，199397494-499)。目前已商業(yè)化的普通活性炭比表面積為1200m2/g左右，由于孔分布太寬，在298K與3.4MPa下吸附存儲甲烷量只相當(dāng)于20MPa下壓縮存儲甲烷量的1/2[孫玉恒，蔣毅，陳君和，程極源，王華明，“天然氣吸附存儲技術(shù)的研究進(jìn)展”，《合成化學(xué)》，200210292-296]。比表面積大于3000m2/g的高比表面活性炭(HSAAC)正成為天然氣吸附材料研究的新熱點。
因此，現(xiàn)在還需要研究一種既操作方便、安全、能耗低，又易于實施的脫除天然氣中的二氧化碳與儲存甲烷與的方法。

發(fā)明內(nèi)容
[要解決的技術(shù)問題] 本發(fā)明的目的是提供一種使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種使用活性碳微球吸附劑脫除天然氣中的二氧化碳的方法。
[技術(shù)方案] 我們選擇了一種性能優(yōu)良的高比表面積的吸附劑。該吸附劑是以中間相瀝青微球為原料，強(qiáng)堿類化合物為活化劑，在惰性氣氛中熱處理制備得到的。更具體地，該吸附劑制備方法如下首先往熱過濾的石油渣(例如市場上銷售的遼河石化公司銷售的商品名燃料油渣油的產(chǎn)品)添加2％炭黑(2％N110 Carbon Black)，在氮氣氣氛下，在410℃恒溫4.5個小時，用吡啶作為溶劑分離得到中間相微球。然后將制得的中間相微球與活化劑KOH按照1∶8的比例混合后放入活化爐中，在氮氣保護(hù)下升溫，升溫速率為2℃/分鐘，升溫至850℃時，恒溫一小時，得到活化產(chǎn)物。該產(chǎn)物進(jìn)行清洗、干燥，這樣制得本發(fā)明使用的活性碳微球材料。
使用美國Micromeritics公司的ASAP-2010型分析儀和英國Hiden公司的IGA-003型智能型重力分析儀，經(jīng)檢測這種活性微球的BET比表面積一般是2500-2800m2/g，孔容2.0-2.6cm3/g，中孔含量60-70％。
優(yōu)選地，所述的活性碳微球的比表面是2600-2800m2/g，孔容2.1-2.6cm3/g，中孔含量60-70％。
更優(yōu)選地，所述的活性碳微球的比表面是2600-2800m2/g，孔容2.2-2.6cm3/g，中孔含量65-70％。
然后，使用所述的活性碳微球與粘結(jié)劑制備得到本發(fā)明的活性碳微球吸附劑，其中所述的活性碳微球是100-150重量份，所述的粘結(jié)劑是8-15重量份。
優(yōu)選地，所述的活性碳微球吸附劑是由110-150重量份粉末狀活性碳微球與10-15重量份粘結(jié)劑組成的。
更優(yōu)選地，所述的活性碳微球吸附劑是由120-140重量份粉末狀活性碳微球與10-12重量份粘結(jié)劑組成的。
所述的粘結(jié)劑是一種或多種選自瀝青、中間相瀝青、酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚四氟乙烯的粘結(jié)劑。
這些粘結(jié)劑是可以從市場上獲得的產(chǎn)品。例如瀝青是中國鞍鋼中溫煤瀝青；中間相瀝青是日本三菱公司AR瀝青；酚醛樹脂是上海道旺膠料科技有限公司生產(chǎn)的以商品名為2123、2124等的產(chǎn)品；聚乙烯醇是山西三維集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的以商品名PVA15-88PVA15-97、PVA17-99F(H)、PVA17-99F(L)等產(chǎn)品；聚四氟乙烯是上海三愛富新材料股份有限公司銷售的FR301B、FR303等。
優(yōu)選地，所述的粘結(jié)劑是一種或幾種選自瀝青、中間相瀝青、酚醛樹脂、聚四氟乙烯的粘結(jié)劑。
更優(yōu)選地，所述的粘結(jié)劑是一種或幾種選自瀝青、中間相瀝青、聚四氟乙烯的粘結(jié)劑。
因此，本發(fā)明涉及將這種活性碳吸附劑應(yīng)用于甲烷儲存與脫除天然氣中的二氧化碳的方法中。
本發(fā)明是按照下述方式實現(xiàn)的 一種使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷的方法，其特征在于該方法包括下述步驟 A、把所述的活性碳微球吸附劑裝入反應(yīng)器中。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)反應(yīng)器類型與尺寸、天然氣處理量等條件很容易確定所述的活性碳微球吸附劑需要裝填量。
B、關(guān)閉反應(yīng)器，讓惰性氣體通過該反應(yīng)器，清洗該反應(yīng)器與連接各個設(shè)備的管路。
所述的惰性氣體是選自氮氣、氬氣或其混合物的氣體。
優(yōu)選地，所述的惰性氣體是氮氣。
所述惰性氣體的使用量對于本發(fā)明而言不是關(guān)鍵性的。
C、使用加熱爐將所述的活性碳微球吸附劑加熱到溫度500-573K，進(jìn)行脫雜質(zhì)處理；再啟動真空泵抽真空直到102帕，然后關(guān)閉該真空泵，接著啟動分子泵，再抽真空直到10-7帕，在這個真空下保持18-50小時。
優(yōu)選地，所述的真空泵抽真空直到10-3帕，更優(yōu)選地，真空泵抽真空直到10-5帕。
優(yōu)選地，在分子泵達(dá)到的這個真空下保持20-48小時，更優(yōu)選地，該真空保持36-48小時。
本發(fā)明使用的真空泵是本技術(shù)領(lǐng)域中通常使用的真空泵，例如上海阿法帕真空設(shè)備有限公司公司生產(chǎn)的以商品名K.KT擴(kuò)散真空泵、以商品名2XZ型旋片式真空泵銷售的真空泵。
使用的分子泵是通本技術(shù)領(lǐng)域中常使用的分子泵，例如北京泰岳恒真空技術(shù)研究所公司生產(chǎn)的以商品名TYFB1600、北京科理科儀技術(shù)有限公司生產(chǎn)的以商品名C09渦輪分子泵系列銷售的分子泵。
D、開啟甲烷氣源減壓閥，在吸附壓力0.1-6.0MPa與溫度-15℃至室溫下，所述的甲烷氣體以流速0.5-0.8m/s通過裝有所述碳微球吸附劑的反應(yīng)器；吸附達(dá)到平衡后，關(guān)閉減壓閥，于是達(dá)到活性碳微球吸附劑儲存甲烷。
優(yōu)選地，所述的吸附壓力是1.0-5.0MPa，更優(yōu)選地，吸附壓力2.0-4.0MPa。所述的吸附壓力是采用壓力控制器進(jìn)行控制的。該壓力控制器是例如美國Brooks公司生產(chǎn)的以商品名質(zhì)量控制流量計銷售的產(chǎn)品，該壓力控制器控制壓力范圍是0-5.0MPa。
優(yōu)選地，所述的吸附溫度是-10℃至室溫，更優(yōu)選地，吸附溫度是-10℃至-5℃。所述的吸附溫度是采用加熱爐進(jìn)行加熱的，所述的加熱爐可以選自電阻加熱器、紅外加熱器或微波加熱器等。優(yōu)選地，所述的加熱爐可以選自電阻加熱器或紅外加熱器。
優(yōu)選地，所述的甲烷流速是0.6-0.8m/s，更優(yōu)選地，所述的甲烷流速是0.6-0.7m/s。所述的甲烷流速是使用質(zhì)量控制流量計調(diào)節(jié)的。
所述的吸附量是采用微天平進(jìn)行測量的。所述的微天平是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，例如是英國CI公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。
E、通過壓力控制器緩慢地將系統(tǒng)的壓力降低直到常壓，將吸附的甲烷釋放得到甲烷氣。
采用本發(fā)明的方法進(jìn)行試驗，結(jié)果表明，在298K與1.8MPa的條件下，所述的活性碳微球吸附劑儲存甲烷量可以達(dá)到以該吸附劑重量計19.1重量％。在298K與4.0MPa的條件下，所述的活性碳微球吸附劑儲存甲烷量可以達(dá)到以該吸附劑重量計36重量％。
而D.Lozano-Castello，J.Alcaniz-Monge，M.A.de la Casa-Lillo，D.Cazorla-Amoros，A.Linares-Solano，在《燃料》(Fuel)，2002，81，1777-1803中指出，活性炭纖維在298K與4.0MPa的條件下的最高甲烷儲存量為19.2重量％。這些成型后的活性炭纖維在298K與1.8MPa的條件下的最高甲烷儲存量為11重量％，而在258K與1.8MPa的條件下的最高甲烷儲存量為13.7重量％。
陳慶文、陳慶敏、鄭艷彬，在《油氣田地面工程》，2001年，第20卷，第4期中指出，粉末狀吸附劑在常溫與6.0MPa的條件下的甲烷吸附量達(dá)到24-26.1％。
因此，本發(fā)明的活性碳微球吸附劑具有非常明顯高于現(xiàn)有技術(shù)的甲烷儲存能力。
此外，本發(fā)明還涉及所述的活性碳微球吸附劑脫除天然氣中的二氧化碳的方法，其特征在于該方法包括下述步驟 A、把所述的活性碳微球吸附劑裝入反應(yīng)器中。
B、關(guān)閉反應(yīng)器，讓惰性氣體通過該反應(yīng)器，清洗該反應(yīng)器與連接各個設(shè)備的管路； C、使用加熱爐將所述的活性碳微球吸附劑加熱到溫度500-573K，進(jìn)行脫雜質(zhì)處理；再啟動真空泵抽真空直到10-2帕，關(guān)閉該真空泵，接著啟動分子泵，抽真空10-5帕達(dá)到18-24小時； D、開啟天然氣氣源減壓閥，在吸附壓力0.1-6.0MPa與溫度-15℃至室溫下，所述的天然氣以流速0.5-0.8m/s通過裝有碳微球吸附劑的反應(yīng)器，二氧化碳被吸附，采用微天平檢測排出氣體中二氧化碳的含量，升二氧化碳高時，就關(guān)閉減壓閥結(jié)束吸附； E、然后，通過壓力控制器將壓力從2.0MPa降低到常壓，于是在室溫下讓惰性氣體通過該活性碳微球吸附劑解吸該吸附劑，脫除二氧化碳，這樣該活性碳微球吸附劑可以反復(fù)進(jìn)行吸附與解吸，繼續(xù)進(jìn)行脫除天然氣中的二氧化碳。
該方法中使用的活性碳微球吸附劑及其相關(guān)技術(shù)特征等已在前面詳細(xì)討論過，因此不再贅述。
本發(fā)明人根據(jù)瓊東南海盆地崖-13號氣田天然氣實際組成進(jìn)行了試驗。該天然氣的甲烷含量是約83.0-89.0體積％，二氧化碳含量是約10.0體積％，其余是氮氣等。根據(jù)這種組成，使用本發(fā)明的活性碳微球吸附劑，采用甲烷與二氧化碳配氣方法進(jìn)行了二氧化碳吸附選擇性的研究。
吸附選擇性定義如下 式中，x1，x2分別為組分1(CO2)及組分2(CH4)在活性碳微球吸附劑孔內(nèi)的平均摩爾分?jǐn)?shù)，y1，y2分別為組分1(CO2)及組分2(CH4)在甲烷與二氧化碳混合物中的平均摩爾分?jǐn)?shù)。吸附選擇性見下表。
表1常溫下二氧化碳的吸附選擇性
表2常溫下二氧化碳的吸附選擇性
由上述1表可以看出，隨著CH4與CO2的含量比降低，其二氧化碳的吸附選擇性增加。由表2可知，在一定CH4與CO2的含量比下，壓力升高時，其二氧化碳的吸附選擇性也增高，由此可見，本發(fā)明的活性碳微球吸附劑對于二氧化碳具有良好的選擇性。
采用本發(fā)明的方法，可以實現(xiàn)將天然氣中的二氧化碳含量由約10.0體積％降低到0.05體積％，從開始到排出氣體中二氧化碳含量超過0.1體積％時處理天然氣體積是本發(fā)明活性碳微球吸附劑的1000倍以上，因此，本發(fā)明活性碳微球吸附劑滿足實際使用的需要，同時本發(fā)明的活性碳微球吸附劑經(jīng)過許多次吸附與解吸吸附循環(huán)后依然保持其選擇性，具有實際使用前景。
[有益效果] 現(xiàn)有技術(shù)的成型活性炭纖維在298K與1.8MPa的條件下的最高甲烷儲存量為11.0重量％，而在258K與1.8MPa的條件下的最高甲烷儲存量為13.7重量％?，F(xiàn)有技術(shù)的粉末狀吸附劑在常溫與6.0MPa的條件下的甲烷吸附量達(dá)到24-26.1重量％。
而本發(fā)明所述活性碳微球吸附劑在298K與1.8MPa的條件下的儲存甲烷量可以達(dá)到以該吸附劑重量計19.1重量％，在298K與4.0MPa的條件下儲存甲烷量可以達(dá)到36重量％。
采用本發(fā)明的活性碳微球吸附劑吸附方法，可以實現(xiàn)將天然氣中的二氧化碳含量由約10.0體積％降低到0.05體積％。
具體實施方式
實施例1 使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷 吸附劑制備如下首先往市場上銷售的遼河石化公司銷售的燃料油渣油產(chǎn)品添加2重量％N110Carbon Black，在氮氣氣氛下，在410℃恒溫4.5小時，用吡啶作為溶劑分離得到中間相微球。然后將這種中間相微球與活化劑KOH按照重量比1∶8混合，再放入活化爐中，在氮氣保護(hù)下升溫，升溫速率為2℃/分鐘，升溫至850℃時，恒溫一小時，該產(chǎn)物進(jìn)行清洗、干燥，得到活性碳微球。這種活性碳微球與瀝青按照重量比120∶10進(jìn)行混合制成所述的活性碳微球吸附劑。
把所述的活性碳微球吸附劑裝入圓柱式反應(yīng)器中；關(guān)閉反應(yīng)器，讓氮氣通過該反應(yīng)器，清洗該反應(yīng)器與連接各個設(shè)備的管路；使用電阻加熱器將所述的活性碳微球吸附劑加熱到溫度550K，進(jìn)行脫雜質(zhì)處理；再啟動真空泵抽真空直到10-2帕，關(guān)閉該真空泵，接著啟動分子泵，抽真空至10-7帕，在這個真空下保持30小時； 開啟甲烷氣源減壓閥，在吸附壓力1.8MPa與溫度298K下，所述的氣體以流速0.6m/s通過裝有碳微球吸附劑的反應(yīng)器；吸附達(dá)到平衡后，關(guān)閉減壓閥；通過壓力控制器將壓力降低直到常壓，于是碳微球吸附劑儲存了甲烷。
采用英國CI公司生產(chǎn)的微天平測量所述活性碳微球吸附劑的吸附量，以該吸附劑重量計19.1重量％。
實施例2 使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷 使用實施例1制備的活性碳微球吸附劑進(jìn)行試驗。
把所述的活性碳微球吸附劑裝入圓柱式反應(yīng)器中；關(guān)閉反應(yīng)器，讓氬氣與氮氣混合物(體積比1∶1)通過該反應(yīng)器，清洗該反應(yīng)器與連接各個設(shè)備的管路；使用紅外加熱器將所述的活性碳微球吸附劑加熱到溫度550K，進(jìn)行脫雜質(zhì)處理；再啟動真空泵抽真空直到10-2帕，關(guān)閉該真空泵，接著啟動分子泵，抽真空至10-7帕，在這個真空下保持40小時； 開啟甲烷氣源減壓閥，在吸附壓力4.0MPa與溫度298K下，所述的氣體以流速0.6m/s通過裝有碳微球吸附劑的反應(yīng)器；吸附達(dá)到平衡后，關(guān)閉減壓閥；通過壓力控制器將壓力降低直到常壓，于是碳微球吸附劑儲存了甲烷。
采用英國CI公司生產(chǎn)的微天平測量所述活性碳微球吸附劑的吸附量，以該吸附劑重量計36重量％。
實施例3 使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷 使用實施例1制備的活性碳微球吸附劑進(jìn)行試驗。
把所述的活性碳微球吸附劑裝入圓柱式反應(yīng)器中；關(guān)閉反應(yīng)器，讓氬氣與氮氣混合物(體積比1∶1)通過該反應(yīng)器，清洗該反應(yīng)器與連接各個設(shè)備的管路；使用微波加熱器將所述的活性碳微球吸附劑加熱到溫度560K，進(jìn)行脫雜質(zhì)處理；再啟動真空泵抽真空直到10-2帕，關(guān)閉該真空泵，接著啟動分子泵，抽真空至10-7帕，在這個真空下保持40小時； 開啟甲烷氣源減壓閥，在吸附壓力3.0MPa與溫度298K下，所述的氣體以流速0.6m/s通過裝有碳微球吸附劑的反應(yīng)器；吸附達(dá)到平衡后，關(guān)閉減壓閥；通過壓力控制器將壓力降低直到常壓，于是碳微球吸附劑儲存了甲烷。
采用英國CI公司生產(chǎn)的微天平測量所述活性碳微球吸附劑的吸附量，以該吸附劑重量計34重量％。
實施例4 使用本發(fā)明活性碳微球吸附劑分離天然氣中的二氧化碳 使用實施例1制備的活性碳微球吸附劑進(jìn)行試驗。
把所述的活性碳微球吸附劑裝入圓柱式反應(yīng)器中。關(guān)閉反應(yīng)器，讓氮氣氣體通過該反應(yīng)器，清洗該反應(yīng)器與連接各個設(shè)備的管路；使用紅外加熱器將所述的活性碳微球吸附劑加熱到溫度550K，進(jìn)行脫雜質(zhì)處理；再啟動真空泵抽真空直到10-2帕，關(guān)閉該真空泵，接著啟動分子泵，抽真空10-5帕達(dá)到20小時。
開啟天然氣氣源減壓閥，在吸附壓力4.0MPa與298K下，所述的天然氣以流速0.6m/s通過裝有碳微球吸附劑的反應(yīng)器，二氧化碳被吸附，同時采用微天平方法檢測排出氣體中二氧化碳含量，開始時排出氣體中二氧化碳含量很低，二氧化碳含量是0.05體積％，隨著本發(fā)明碳微球吸附劑吸附二氧化碳量增加，排出氣體中二氧化碳含量升高時，就關(guān)閉減壓閥結(jié)束吸附，從開始到排出氣體中二氧化碳含量超過0.1體積％時處理天然氣體積是本發(fā)明活性碳微球吸附劑的1008倍。
然后，通過壓力控制器將壓力從2.0MPa降低到常壓，于是在室溫下讓氮氣氣體通過該活性碳微球吸附劑解吸該吸附劑，這樣分離出天然氣中的二氧化碳。
權(quán)利要求
1、一種使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷的方法，其特征在于該方法包括下述步驟
A、把所述的活性碳微球吸附劑裝入反應(yīng)器中；
B、關(guān)閉反應(yīng)器，讓惰性氣體通過該反應(yīng)器，清洗該反應(yīng)器與連接各個設(shè)備的管路；
C、使用加熱爐將所述的活性碳微球吸附劑加熱到溫度500-573K，進(jìn)行脫雜質(zhì)處理；再啟動真空泵抽真空直到10-2帕，關(guān)閉該真空泵，接著啟動分子泵，抽真空至10-5帕，在這個真空下保持18-50小時；
D、開啟甲烷氣源減壓閥，在吸附壓力0.1-6.0MPa與溫度-15℃至室溫下，所述的氣體以流速0.5-0.8m/s通過裝有碳微球吸附劑的反應(yīng)器；吸附達(dá)到平衡后，關(guān)閉減壓閥，于是達(dá)到碳微球吸附劑儲存甲烷；
E、通過壓力控制器將壓力降低直到常壓，將吸附的甲烷釋放得到甲烷氣。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的碳微球吸附劑是由100-150重量份粉末狀活性碳微球與8-15重量份粘結(jié)劑組成的。
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的粉末狀活性碳微球的比表面是2500-2800m2/g，孔容2.0-2.6cm3/g，中孔含量60-70％。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的粘結(jié)劑是一種或幾種選自瀝青、中間相瀝青、酚醛樹脂、聚乙烯醇、聚四氟乙烯的粘結(jié)劑。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的惰性氣體是選自氮氣、氬氣或其混合物的氣體。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的吸附壓力是1-5.0MPa、溫度是-10℃至室溫，所述氣體的流速是0.6-0.8m/s。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述碳微球吸附劑儲存甲烷量達(dá)到24重量％以上。
8、一種使用權(quán)利要求1所述的活性碳微球吸附劑脫除天然氣中的二氧化碳的方法，其特征在于該方法包括下述步驟
A、把所述的活性碳微球吸附劑裝入反應(yīng)器中；
B、關(guān)閉反應(yīng)器，讓惰性氣體通過該反應(yīng)器，清洗該反應(yīng)器與連接各個設(shè)備的管路；
C、使用加熱爐將所述的活性碳微球吸附劑加熱到溫度500-573K，進(jìn)行脫雜質(zhì)處理；再啟動真空泵抽真空直到10-2帕，關(guān)閉該真空泵，接著啟動分子泵，抽真空10-5帕達(dá)到18-24小時；
D、開啟天然氣氣源減壓閥，在吸附壓力0.1-6.0MPa與溫度-15℃至室溫下，所述的天然氣以流速0.5-0.8m/s通過裝有碳微球吸附劑的反應(yīng)器，二氧化碳被吸附，檢測排出氣體中二氧化碳含量升高時，就關(guān)閉減壓閥結(jié)束吸附；
E、然后，通過壓力控制器將壓力從2.0MPa降低到常壓，于是在室溫下讓惰性氣體通過該活性碳微球吸附劑解吸該吸附劑，從而達(dá)到脫除天然氣中的二氧化碳。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用活性碳微球吸附劑儲存甲烷與脫除天然氣中二氧化碳的技術(shù)。本發(fā)明所述活性碳微球吸附劑的儲存甲烷量可以達(dá)到9.1重量％至36重量％。采用本發(fā)明活性碳微球吸附劑吸附方法，可以達(dá)到將天然氣中的二氧化碳含量由約10.0體積％降低到0.05體積％。
文檔編號B01D53/047GK101255945SQ20071017931
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月12日
發(fā)明者邵曉紅, 汪文川, 薛銳生 申請人:北京化工大學(xué)