天然氣吸附儲運技術(shù)工藝研究

【摘要】：隨著經(jīng)濟快速發(fā)展能源和環(huán)境逐漸成為我國關(guān)注的焦點，發(fā)展低碳經(jīng)濟，成為我國經(jīng)濟未來的發(fā)展方向。而由于我國獨有的以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致天然氣推廣成為了我國目前解決能源和環(huán)境問題、改善生態(tài)環(huán)境問題上至關(guān)重要的話題。天然氣的推廣利用依賴于其儲運技術(shù)。天然氣常用儲運技術(shù)包括天然氣管道（PNG）儲運、壓縮天然氣（CNG）儲運和液化天然氣（LNG）儲運等常用儲運技術(shù)和天然氣吸附（ANG）儲運和天然氣水合物（NGH）儲運等新型儲運技術(shù)。其中，ANG技術(shù)以其較低的生產(chǎn)運輸成本及較高的安全性，逐漸成為研究重點。 本文以現(xiàn)有ANG吸附儲運技術(shù)研究理論為參考，對ANG吸附儲運工藝流程進行了開發(fā)設(shè)計及優(yōu)化。通過比選確定高表面活性炭作為吸附儲運工藝的吸附劑，選擇有機粘結(jié)劑經(jīng)過擠壓或者壓縮的方法生產(chǎn)成型吸附劑；ANG儲罐的設(shè)計以現(xiàn)有CNG儲罐車運行參數(shù)為設(shè)計依據(jù)，選擇16MnR作為容器的筒體材料，確定ANG的外觀結(jié)構(gòu)圓筒型，儲罐內(nèi)部設(shè)有換熱系統(tǒng)完成吸附熱效應(yīng)的消除；利用濾網(wǎng)、吸附劑成型和進氣口重新設(shè)計的方法改進吸附劑的填充問題；以吸附劑優(yōu)化、循環(huán)放熱法改善吸附熱效應(yīng)的問題；采用高溫氮氣吹掃完成吸附劑的再生。 本文對ANG儲運技術(shù)進行詳細工程化設(shè)計。設(shè)定儲罐容積為42m3，有效容積為40m~3。采用內(nèi)置直管連通的換熱系統(tǒng)的天然氣儲罐，換熱管道內(nèi)采用水為介質(zhì)。對吸附床內(nèi)的吸附熱效應(yīng)的模型進行一系列的假定，并由此計算得換熱系統(tǒng)的管道直徑為100mm，吸附和脫附時換熱所用的水的流速分別為2.5m/s和2.8m/s。對其他關(guān)鍵設(shè)備進行了參數(shù)和型號的確定：預(yù)吸附罐的尺寸為1000mm×4000mm~2。壓縮機的功率為350kW，換熱器的換熱面積為116m~2。通過技術(shù)經(jīng)濟性分析可知采用ANG儲運供氣成本為1.49元/方，管道壓縮CNG儲運供氣成本為2.79元/方，采用LNG儲運供氣成本為1.82元/方。由于ANG供氣方式相對更為安全，運營成本最低，因此具有更為廣闊的發(fā)展前景。 【關(guān)鍵詞】：吸附天然氣 吸附劑 儲罐設(shè)計 技術(shù)經(jīng)濟分析
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TE83
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-28
• 1.1 研究背景10-26
• 1.1.1 天然氣利用國內(nèi)外現(xiàn)狀研究11-14
• 1.1.2 天然氣儲運技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-26
• 1.2 存在問題及解決措施26-27
• 1.3 研究目標(biāo)及內(nèi)容27-28
• 1.3.1 研究目標(biāo)27
• 1.3.2 研究內(nèi)容27-28
• 第二章 天然氣吸附儲運的工藝開發(fā)與設(shè)計28-40
• 2.1 吸附儲運設(shè)計流程概述28-29
• 2.2 吸附儲運基本流程設(shè)計29-31
• 2.3 吸附劑比選及成型技術(shù)研究31-33
• 2.3.1 吸附劑優(yōu)化比選31-32
• 2.3.2 吸附劑成型技術(shù)研究32-33
• 2.4 天然氣吸附儲罐的設(shè)計33-36
• 2.4.1 材質(zhì)比選33-34
• 2.4.2 吸附儲罐外觀設(shè)計34-35
• 2.4.3 儲罐內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計35-36
• 2.5 ANG 吸附運行關(guān)鍵技術(shù)分析36-38
• 2.5.1 吸附劑的填充36-37
• 2.5.2 吸附熱效應(yīng)37
• 2.5.3 吸附劑再生37-38
• 2.6 本章小結(jié)38-40
• 第三章 天然氣吸附儲運技術(shù)的工程化設(shè)計40-53
• 3.1 吸附儲運工藝工程化流程40-41
• 3.2 關(guān)鍵設(shè)備分析41-47
• 3.2.1 ANG 儲罐41-46
• 3.2.2 其他設(shè)備46-47
• 3.2.3 整套設(shè)備預(yù)算分析47
• 3.3 操作彈性分析47-48
• 3.4 技術(shù)經(jīng)濟性分析48-50
• 3.4.1 ANG 儲運供氣方式48-49
• 3.4.2 采用 CNG 儲運供氣方式49
• 3.4.3 采用 LNG 儲運供氣方式49-50
• 3.5 工藝發(fā)展?jié)摿Ψ治?/span>50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第四章 結(jié)論及建議53-55
• 4.1 結(jié)論53-54
• 4.2 建議54-55
• 參考文獻55-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果59-60
• 致謝60-61
• 附件61

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