CN103090184A - 吸附天然气快速解吸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吸附天然气快速解吸方法，包括一个密封的罐体，所述罐体上安装有进气阀、出气阀、温度计和压力表，所述罐体内填充有吸附介质，所述罐体壁设有夹层，所述夹层内设有加热管；所述吸附介质内设置有多根由相变材料制成的相变蓄热棒。本发明利用相变蓄热棒在充气过程中吸热并蓄积，使罐内温度降低，增加吸附量；在放气即解吸过程中，罐内温度降低时，相变蓄热棒放热维持天然气解吸，在相变蓄热棒内的热量耗尽后才由加热管或其它热源提供热量继续完成解吸，所以在解吸过程中消耗的能源少，且解吸速度快、解吸彻底，整个过程实现了热量的最大利用率，保证了客户端的天然气供给稳定可靠。

Description

吸附天然气快速解吸方法

技术领域

本发明涉及一种吸附天然气解吸方法，尤其涉及一种解吸速度快、能耗低的吸附天然气快速解吸方法。

背景技术

随着石油、煤炭等燃料的快速消耗，以及日益恶劣的环境气候，如温室效应等，天然气（主要指甲烷）今年得到高度重视。我国天然气资源丰富，全国大于5000亿m3的含煤层气盆地共有14个，埋深2000m以浅的煤层气地质资源量约为36万亿m3。1000m以浅、1000-1500m和1500-2000m的煤层气地质资源量，分别占全国煤层气资源地质总量的38.8%、28.8%和32.4%。目前，关于天然气的储存、运输以及使用，主要有三种途径：压缩天然气（CNG）、液化天然气（LNG）和吸附天然气（ANG）。CNG储气压力高（20—25 MPa），需昂贵的多级压缩机，能耗大，储存容器需耐高压，自重大，具有一定危险性。LNG需低温制冷，能耗高，储气设施维护保养较复杂，液化工艺复杂，设备造价高，运行费用也较高。此外，在城市天然气供应中，调节日不均匀用气和小时不均匀用气主要依赖大型球罐（储存压力一般不超过1 MPa），金属耗量大，造价高。而吸附天然气(ANG)则是解决上述问题的一种较好途径，近年来利用较低压力(3.0—6.0 MPa)吸附储存天然气的ANG技术日臻完善，正逐渐显示其竞争能力。ANG用途十分广泛，除了可以用于车载方法供气，还能用于小区生活供气、城市燃气公司天然气储存等。

然而，吸附运输完成后，在使用煤层气之前，需要对气体进行解吸。气体的吸附是放热过程，而气体的解吸刚好相反是吸热的过程。因此，ANG在充装的过程中会放出大量的热，使得气瓶内温度升高，影响吸附效果；同时在解吸的过程中，由于放热ANG气瓶温度降低，从而降低天然气的解吸速度，并使解吸不够彻底，影响客户端使用；虽然采用了外加热源升温的方法，但一则会耗费能源，二则加热时机把握需要技巧，不便于应用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种解吸速度快、能耗低的吸附天然气快速解吸方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明所述吸附天然气快速解吸方法包括一个密封的罐体，所述罐体上安装有进气阀、出气阀、温度计和压力表，所述罐体内填充有吸附介质，所述罐体壁设有夹层，所述夹层内设有加热管；所述吸附介质内设置有多根由相变材料制成的相变蓄热棒。

相变材料（PCM - Phase Change Material，简称PCM）是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。

相变材料主要包括无机PCM、有机PCM和复合PCM三类，无机类PCM主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等；有机类PCM主要包括石蜡、醋酸和其他有机物；复合PCM包含多种材料，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的缺点，又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围，应用更广。

本发明采用相变蓄热棒的作用在于：天然气在充装时会放热，放热使罐内温度升高，会降低天然气的吸附效率，而相变蓄热棒会自动吸热并蓄积，是罐内温度保持一致；天然气解吸时会吸热，使罐内温度降低，会降低天然气的解吸效率，此时相变蓄热棒会自动放热，使罐内温度保持一致，保持解吸速度。当相变蓄热棒内的热量消耗完后，如果还没完成解吸，才开启加热管或引入其它热源，保持罐内温度。

具体地，所述相变蓄热棒为四根，均匀设置于所述吸附介质内，四根所述相变蓄热棒相互平行。

进一步，所述罐体上还安装有超压时自动泄压的安全阀。

所述罐体壁上与所述夹层对应的外壁上设有外接热源接口。

本发明的有益效果在于：

本发明利用相变蓄热棒在充气过程中吸热并蓄积，使罐内温度降低，增加吸附量；在放气即解吸过程中，罐内温度降低时，相变蓄热棒放热维持天然气解吸，在相变蓄热棒内的热量耗尽后才由加热管或其它热源提供热量继续完成解吸，所以在解吸过程中消耗的能源少，且解吸速度快、解吸彻底，整个过程实现了热量的最大利用率，保证了客户端的天然气供给稳定可靠。

附图说明

图1是本发明所述吸附天然气快速解吸方法的透视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明所述吸附天然气快速解吸方法包括一个密封的罐体4，罐体4上安装有进气阀10、出气阀3、温度计2、压力表9和安全阀1，罐体4内填充有吸附介质5，罐体壁设有夹层8，夹层8内设有加热管7；吸附介质5内均匀设置有四根由相变材料制成的相变蓄热棒6，四根相变蓄热棒6相互平行；罐体壁上与夹层8对应的外壁上设有外接热源接口（图中未示出），便于在必要时连接外部高温气体为罐内升温。安全阀1在超压时自动泄压，确保安全。

上述结构中，温度计2和压力表9为常规的标准件；

安全阀1为常规的弹簧式安全阀；

加热管7为常规的加热元件；

进气阀10和出气阀3为普通的低压阀，其结构可为旋塞阀、球阀、蝶阀等；

与进气阀10连接的进口管道深入罐体4内的底部，便于气体的充装；

吸附介质5为包括但不限于活性炭、石油焦、分子筛和膨润土中的一种或几种；

相变蓄热棒6的材料为包括但不限于无机蓄热材料、有机蓄热材料和复合蓄热材料中的一种；

罐体4为中低压储罐，其材料为普通的耐压材料，包括但不限于20、Q235等碳钢材料，罐体4还可采用气瓶等其它设备；

外接热源为包括但不限于汽车水箱的热水、汽车尾气、工业热水和工业废气中的一种或几种。

本发明的第一个特点是，采用相变蓄热棒6，综合利用ANG充装过程中的热量，维持ANG解吸速度，保证客户端的天然气供给。

本发明的第二个特点是，用相变蓄热棒6加速ANG解吸，既能消除充装过程中放热引起的升温对天然气吸附的不利影响，也能消除解吸过程中吸热所引起的低温对解吸速度的不利影响，实现热量的最大利用。

本发明的第三个特点是，用相变蓄热棒6加速ANG解吸，当相变蓄热棒6积蓄的热量释放完后，可通过加热管7提供热源或通过外接热源接口引入其它热源，维持ANG的解吸速度。

本发明的第四个特点是，罐体4上设置有超压自动泄压的安全阀1，降低ANG充装过程的危险性。

本发明的第五个特点是，夹层8可使用的外接热源广泛，可根据实际情况，充分利用各种废热废气，避免资源的浪费。

结合图1，下面以几个具体实施例作具体说明：

实施例1：

选取活性炭为吸附介质5，预先填充在以20碳钢为材料的罐体4内部；选取无机的六水氯化钙制作为相变蓄热棒6，间隔安插在吸附介质5中。

ANG充装和解吸过程如下：

关闭出气阀3，接好进气口管道，打开进气阀10，通过压力表9读数控制所灌装的ANG气体量，当压力达到3.5MPa时候，关闭进气阀10，完成气体充装；同时相变蓄热棒6随着充装放热量发生相变，将热量蓄积起来；

当解吸使用ANG时，接好出气管路，慢慢打开出气阀3，煤层气逐步解吸，输送至使用端；随着解吸的进行，相变蓄热棒6根据温度发生相变，逐步将所蓄积的热量释放出来；

当相变蓄热棒6所蓄热量耗尽后，以汽车水箱中的热水为热源，通过外接热源接口引入夹层8内，维持罐体4内的温度，保证ANG的解吸速度；

当煤层气全部解吸后，将整套方法重新返回充装。

实施例2：

吸附介质为分子筛，其余同实施例1。

实施例3：

吸附介质为石油焦，其余同实施例1。

实施例4：

蓄热材料为有机的高密度聚乙烯，其余同实施例1。

实施例5：

蓄热材料为复合的定型石蜡丸，其余同实施例1。

实施例6：

以汽车废气为夹套换热的热源，其余同实施例1。

上述实施例是本发明的优选方案，并未限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更技术方案，均应包含在本发明的权利保护范围内。

Claims (4)

1.一种吸附天然气快速解吸方法，包括一个密封的罐体，所述罐体上安装有进气阀、出气阀、温度计和压力表，所述罐体内填充有吸附介质，所述罐体壁设有夹层，所述夹层内设有加热管；其特征在于：所述吸附介质内设置有多根由相变材料制成的相变蓄热棒。

2.根据权利要求1所述的吸附天然气快速解吸方法，其特征在于：所述相变蓄热棒为四根，均匀设置于所述吸附介质内，四根所述相变蓄热棒相互平行。

3.根据权利要求1或2所述的吸附天然气快速解吸方法，其特征在于：所述罐体上还安装有超压时自动泄压的安全阀。

4.根据权利要求1所述的吸附天然气快速解吸方法，其特征在于：所述罐体壁上与所述夹层对应的外壁上设有外接热源接口。

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