天然气吸附储运技术工艺研究

【摘要】：随着经济快速发展能源和环境逐渐成为我国关注的焦点，发展低碳经济，成为我国经济未来的发展方向。而由于我国独有的以煤炭为主的能源结构，导致天然气推广成为了我国目前解决能源和环境问题、改善生态环境问题上至关重要的话题。天然气的推广利用依赖于其储运技术。天然气常用储运技术包括天然气管道（PNG）储运、压缩天然气（CNG）储运和液化天然气（LNG）储运等常用储运技术和天然气吸附（ANG）储运和天然气水合物（NGH）储运等新型储运技术。其中，ANG技术以其较低的生产运输成本及较高的安全性，逐渐成为研究重点。 本文以现有ANG吸附储运技术研究理论为参考，对ANG吸附储运工艺流程进行了开发设计及优化。通过比选确定高表面活性炭作为吸附储运工艺的吸附剂，选择有机粘结剂经过挤压或者压缩的方法生产成型吸附剂；ANG储罐的设计以现有CNG储罐车运行参数为设计依据，选择16MnR作为容器的筒体材料，确定ANG的外观结构圆筒型，储罐内部设有换热系统完成吸附热效应的消除；利用滤网、吸附剂成型和进气口重新设计的方法改进吸附剂的填充问题；以吸附剂优化、循环放热法改善吸附热效应的问题；采用高温氮气吹扫完成吸附剂的再生。 本文对ANG储运技术进行详细工程化设计。设定储罐容积为42m3，有效容积为40m~3。采用内置直管连通的换热系统的天然气储罐，换热管道内采用水为介质。对吸附床内的吸附热效应的模型进行一系列的假定，并由此计算得换热系统的管道直径为100mm，吸附和脱附时换热所用的水的流速分别为2.5m/s和2.8m/s。对其他关键设备进行了参数和型号的确定：预吸附罐的尺寸为1000mm×4000mm~2。压缩机的功率为350kW，换热器的换热面积为116m~2。通过技术经济性分析可知采用ANG储运供气成本为1.49元/方，管道压缩CNG储运供气成本为2.79元/方，采用LNG储运供气成本为1.82元/方。由于ANG供气方式相对更为安全，运营成本最低，因此具有更为广阔的发展前景。 【关键词】：吸附天然气 吸附剂 储罐设计 技术经济分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE83
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 研究背景10-26
• 1.1.1 天然气利用国内外现状研究11-14
• 1.1.2 天然气储运技术发展现状14-26
• 1.2 存在问题及解决措施26-27
• 1.3 研究目标及内容27-28
• 1.3.1 研究目标27
• 1.3.2 研究内容27-28
• 第二章 天然气吸附储运的工艺开发与设计28-40
• 2.1 吸附储运设计流程概述28-29
• 2.2 吸附储运基本流程设计29-31
• 2.3 吸附剂比选及成型技术研究31-33
• 2.3.1 吸附剂优化比选31-32
• 2.3.2 吸附剂成型技术研究32-33
• 2.4 天然气吸附储罐的设计33-36
• 2.4.1 材质比选33-34
• 2.4.2 吸附储罐外观设计34-35
• 2.4.3 储罐内部结构设计35-36
• 2.5 ANG 吸附运行关键技术分析36-38
• 2.5.1 吸附剂的填充36-37
• 2.5.2 吸附热效应37
• 2.5.3 吸附剂再生37-38
• 2.6 本章小结38-40
• 第三章 天然气吸附储运技术的工程化设计40-53
• 3.1 吸附储运工艺工程化流程40-41
• 3.2 关键设备分析41-47
• 3.2.1 ANG 储罐41-46
• 3.2.2 其他设备46-47
• 3.2.3 整套设备预算分析47
• 3.3 操作弹性分析47-48
• 3.4 技术经济性分析48-50
• 3.4.1 ANG 储运供气方式48-49
• 3.4.2 采用 CNG 储运供气方式49
• 3.4.3 采用 LNG 储运供气方式49-50
• 3.5 工艺发展潜力分析50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 结论及建议53-55
• 4.1 结论53-54
• 4.2 建议54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果59-60
• 致谢60-61
• 附件61

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