Способ изготовления аккумулятора природного газа

Способ изготовления аккумулятора природного газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к хранению газов, в частности к способам изготовления аккумуляторов, которые могут быть использованы в качестве стационарного хранилища или передвижного, например в качестве автомобильного бака. Цель изобретения - увеличение срока службы аккумуляторора природного газа за счет сохранения аккумулирующей способности адсорбента метана при многократном использовании. Сущность изобретения заключается в том, что в герметичную емкость дополнительно загружают слой частиц гидрофильного адсорбента, затем закачивают под избыточным давлением газ, после чего в указанную емкость вводят мономер или смесь мономеров, осуществляют их полимеризацию под воздействием -излучения или инициатора полимеризации с последующей откачкой газа из емкости. В качестве мономеров берут олефины, диены, стирол, акрилаты, метил-силоксан или их смеси. 1 з.п.ф-лы.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ц1 4 F 17 С 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3735601/23-".6 (22) 18.05. 84 (46) 15.04.89. Бюл. № 14 (71) Отделение Института химической физики АН СССР и Всесоюзный научноисследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (72) Л.А.Констандов, А.Е.Шилов, Ю.M.Ëóæêoâ, А.П.Моравский, Э.А.Григорян, P.Ò.Ñàãàòåëÿí, Б.З.Лубенцов, А.Ф.Шестаков и А.А.Попов (53) 62 1.59 (088.8) (56) Опубликованная заявка ФРГ № 2923561, кл. F 17 С 11/00, 1979.

Патент Франции ¹ 2448025, кл. F 17 С 11/00, 1974.

Опубликованная заявка ФРГ

¹ 3018196, кл. F 17 С 11/00, 1980. (54) (57) 1., СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АККУМУЛЯТОРА ПРИРОДНОГО ГАЗА путем

Изобретение относится к хранению газов, в частности к способам изготовления аккумуляторов, которые могут быть использованы в качестве стационарного хранилища или передвижного, например в качестве автомобильного бака.

Целью изобретения является увеличение срока службы аккумулятора природного газа за счет сохранения аккумулирующей способности адсорбента метана при многократном использовании.

Пример 1. В вертикально расположенный цилиндрический корпус загрузки в герметичную емкость слоя частиц адсорбента метана, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения срока службы аккумулятора эа счет сохранения аккумулирующей способности адсорбента метана при многократном использовании, в герметичную емкость дополнительно загружают слой частиц гидрофильного адсорбента, затем закачивают под избыточным давлением газ, после чего в указанную емкость вводят мономер или смесь мономеров, осуществляют их полимериэацию под воздействием -излучения или инициатора полимеризации с последующей откачкой газа из емкости.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве мономеров берут олефины, диены, стирол, акрилаты, метилсилоксан или .их смеси.

2 стального автоклава объемом 50 см помещают 48 см активированного угля с удельной поверхностью 1200 м /г фракции 8-2000 мкм и насыпным весом

0,7 г/см . Верхний слой объемом

2 см представляет собой синтетические цеолиты СаК с эффективным диамето ром пор 5 А. Содержимое автоклава при 25 С наполняют метаном до раво новесного давления 12 атм. После этого в автоклав вводят 1 г бутадиена, подвергают автоклав -облучению с общей дозой 2 Мрад. После выпуска метана с остатками непрореагировав-..шега бутадиена автоклав заполняют

1472738 природным газом до равновесного давления 15 атм. После перепуска содержимого автоклава в вакуумную установку количество природного газа в пересчете на нормальные условия составило 3,8 л.

Автоклав подвергали 1 циклу вибрационных испытаний (частота встряхивания 30 Гц, при амплитуде колебаний около 5 см, длительность испы- таний 30 мин), что по приближ иным оценкам эквивалентно 1 году интенсивной эксплуатации автомобиля. Адсорбционная емкость устройства после этого цикла виброиспытаний в пределах точности эксперимента (+З ) не изменилась. После 2, 3, 4, 6 и 10 циклов испытаний .адсорбционная емкость устройства составляла соот- 20 ветственно 100, 100, 98 и 95 от начальной.

Вибрационные испытания, проведенные с тем же автоклавом, заполненным таким же количеством тех же адсор- 25 бентов, но без введения мономера, после О, 1, 2, 3, 6 и 10 циклов испытаний показали следующие значения адсорбционной емкости устройства (3,7 л принято за 100K): 95, 91, 86, 86, 82 и 787. соответственно.

Аналогично примеру 1 были осуществлены примеры 2-12.

В таблице представлены условия проведения и данные испытаний.

Отношение объемов адсорбента ме35 тана и гидрофильного адсорбента зависит от кратности заполнения и условий эксплуатации (стационарное хранилище или подвижные технические средства, например автомобиль). Для стационарных хранилищ, при нечасто повторяющихся заполнениях емкости природным газом, достаточно отношение гидрофильного адсорбента к ад- 45 сорбенту метана, равное 1:1000,обеспечивающее достаточную очистку природного газа. При применении аккумулятора, изготовленного по предлагаемому способу, в качестве топливного

50 бака транспортного средства в районах, где предварительная, даже грубая (57. воды), осушка природного газа экономически невыгода, необходимо отношение увеличить до значения

1:1. Температурный диапазон проведе55 ния полимеризации мономеров или их смеси ограничен с одной стороны темо пературой замерзания (-80 С), а с другой — температурой деструкции о образующегося полимера при 300 С, и имеет вполне конкретный оптимум для каждого мономера.

Диапазон доз при обработке -излучением ограничен с одной стороны миф мальной дозой (0,01 M рад), ниже которой резко снижается скорость полимеризации в стальной оболочке, а с другой стороны максимальной (свыше 100 Мрад), так как увеличение дозы облучения не приводит к дальнейшему увеличению скорости полимеризации, усложняет и удорожает техно-" логический процесс. В качестве адсорбента метана могут быть использованы пористые адсорбенты, имеющие развитую поверхность не менее 10001400 м2 /г (активированные угли, цео" литы, углеродные молекулярные сита).

Увеличение поверхности происходит за счет открытых мйкропор, пронизывающих объем частиц адсорбента. Наиболее приемлемыми для адсорбции метана являются активированные угли, имеющие поры диаметром 4-8 А и обладающие гидрофобными свойствами.

В качестве гидрофильного адсорбента, как правило, используют цеолиты структуры А или Х, имеющие также развитую поверхность но поры большего диаметра 5-1,2 А. Они обладают способностью более селективно сорбировать воду, этан и пропан по сравнению с адсорбентом метана. Мономеры или их смесь могут быть введены как в газообразном, так и в жидком виде. При этом объем введенного мономера зависит от свойств получаемого после полнмеризации полимера и не превышает, как правило, 2—

10 об.Е от внутреннего объема аккумулятора. Как адсорбент метана, так и гидрофильный адсорбент могут быть запрессованы в герметичный корпус или просто засыпаны через входное отверстие, причем слой частиц гидрофильного адсорбента должен располагаться таким образом, чтобы эакачиваемый в аккумулятор природный газ проходил его первым.

Способ изготовления аккумулятора природного газа позволяет сохранить аккумулирующую способность при многократном заполнении на 30-50Х при этом в случае эксплуатации устройств

Условия осуществленияия полнмернзацин иономерв ллн six снеси р нля моноВи

Начальная эдсорбциояиаа енкость, л при к.у. ач еле заданного числа циклов (первое заполнение прянинается зо EOOI) нс чи

100 С, н- 20 атм1 ликтор пере- 800 хись водорода

100 г стирола, 5 r бутадиена

96.

92

Я1

5

2000 мкм> удельяая по» верхяость1200 из/г

30000 см>

2000 м, 30 с*

Нагрев !00 С 20 втн1 без инициа- 780 тора

3 То хе

То хе

То хе

Нет

5

BO

58 (Поляое истнравне угля)

99

4 Молекулярные сита СаА, 5А, таблетки 5 х 4

1ОО с!3>

5

30 С, -иэ- 15 атм3 луче ние 590

100 M рад

Этан

30 r метил силохсаив и 100 г нетакриловой кислоты

0,5 r этила- 80 С, g-из ва и лропн- лучение, лена в отно- 3 М ред венин 33 1

5 Молекулярные сита НаХ 6А, таблетки 1 х 1

25 см>

Азот

20 атн

С 5

5

99

98

I

40 С, перекись бензоилв в бензоле, 0,01 г

Воздух

1,0

99

98

30 втн

6,0

5

Изобутен

0,5 г

Молекулярные,, сита СаХ! 6А, фракция 30100 нки, 2 см

Синтетический неолит НаА, ° ВА, фракция

30-200 мкм, 2 см>

Молекулярные сита СаХ, 8-10 А

48 см

20 С> перекись водорода, 0,01 г

99

99

1

50

12 атм

3,0

Стирол0,5 г, акриловая кислота

0,5 г

Метан

30 С, лере- 12 ати кись бензоила 5,0 в толуоле

0,03 г, В-излучение

0,01 И parr

8 Молекулярные . сите СаХ 6А

5 см>.

I 00

99

Метнлакрнлат О>1, зтилснлоксан 0>3 r и0,1г аллена

5

Метан

Нет

9 Нет (прототип) .

Нет! (без 100

5 тряски 80

20 60

50 60

Нет

20 атм

6 ° О (После регенерации> эекууи

300 С с тряской)

5

20 етм

50.. Стнрол (20I) 300 С в бензоле

9,0 r

8 атм

4,2

10 Мобекулярные сита СаХ, 5А>

1 сн

98

1

20

t 1 Иолекулярвые сите СаХ,5Л

1 сн

Иетнлсияок- От 20 до сан (50I) 300 С я зтнловои эфире 1,0 г

От 20 да

100 С

6ати4л

t 6 етм 100

5 4л 99

20 99 на транспорте предлагаемый способ обеспечивает работоспособность ад2 Молекулярные Активнроввн- Метан; сита 33аХ, ньа3 уголь, 30 фракция 100 - Фракция 1001200 из/г.

Удельная поверхность!

Актиэированя>83 уголь фрэхц3о3 10»

1000 икм

9900 osr>

Иоле хуларные сита СаА, SS (беэ связук>пегo); 25 см>

Актнвироэаяный уголь, удельная поверхность

1400 м /г фракция 100800 икм, 48 см>

Сорбент содернащнй 68I угля и 32Х сплнхагеля °

45,0 си, удельная поверхность

1600 и> /г

Уголь с удельной поверхностью

1800 м>/г, заирессоэанный до удельной плотности 0,7 г/см>

Спеченный ед- Азот сорбент (ио- 5 лекулярные сита 5А-10Х я уголь с удельной поверхностьв

1600 и> /г, 90Х, 49 сн

Уголь с удель- Воздух яой поверх- 5 ностьи 1400 и>/r

49 см

1472738 сорбента метана в течение длительного срока эксплуатации.

Эксплуатационные свойства аккумулятора (адсорбат - природный гаэ, содерхаяне метана 96I)