氨水改性活性炭吸附-水合耦合儲存甲烷實驗研究

陳樹軍，徐義恒，謝先鋒，蔣東洋，唐建峰，付越

1.中國石油大學(華東)儲運與建筑工程學院，山東青島 266580；2.青島市化石能源高效清潔利用工程研究中心，山東青島 266580；3.中國石油大學(華東)新能源學院，山東青島 266580

0 引言

天然氣作為低碳環保能源，不僅可用作工業燃料和城鎮燃氣，也是重要的發電用氣和化工原料。目前全球約70%的氣田因規模較小和離天然氣管道網絡較遠，不適用于液化天然氣（LNG）和管道運輸，采用壓縮天然氣（CNG）方式儲運時壓力條件苛刻且較為危險。吸附天然氣（ANG）利用多孔吸附材料存儲氣體，具有設備容重比大、安全性高、儲運條件溫和、成本低等優點［1］，只是單位體積內運輸的能量密度相對較小。然而，天然氣水合物（NGH）具有操作壓力低、成本低和安全性強等特點［2］，在儲存壓力為CNG 一半的情況下，1 m3天然氣水合物的理論甲烷儲量為164 m3，但甲烷水合物需要較長的時間才能在純水中形成。因此，采用更合適的儲運方式對邊遠、零散小氣田具有重要意義。

相關研究表明，潤濕的多孔材料可以高效儲存甲烷，這種方法被稱為吸附- 水合耦合法［3］，也稱濕儲法［4］。這種方法借助多孔材料的吸附特性，對甲烷進行吸附，由于受限空間的巨大吸附勢和限域效應［5］，甲烷會以吸附態儲存在納米多孔材料的表面上，該狀態會促進甲烷水合物的生成，在吸附與水合的耦合效應下實現甲烷高密度儲存［6-7］。相比傳統方法，該方法結合了吸附儲氣技術和水合物儲氣技術的優點［8］，更加穩定安全［9］，不僅儲量較高，還能在較為溫和的溫壓條件（溫度0 ～ 5 ℃，壓力5 ～ 10 MPa）下實現甲烷的快速儲存，潛力巨大［10］。……