[發(fā)明專利]用于蓄積天然氣或甲烷的塊狀多孔碳材料及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780038228.1
• 申請(qǐng)日: 2017-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN109689202B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿納托利·阿列克謝耶維奇·福姆金;阿斯蘭·尤蘇波維奇·齊瓦澤;奧列格·葉夫根尼耶維奇·阿克休京;亞歷山大·加夫里洛維奇·伊什科夫;葉夫根尼·米哈伊洛維奇·斯特里熱諾夫;安德烈·維亞切斯拉沃維奇·什科林;伊利亞·葉夫根尼耶維奇·緬希科夫;亞歷山大·奧努夫里耶維奇·舍夫琴科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 俄羅斯天然氣工業(yè)公開股份公司
• 主分類號(hào): B01J20/20
• 分類號(hào): B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;F17C11/00
• 代理公司: 北京銀龍知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11243
• 代理人: 鐘海勝;宋琴芝

本發(fā)明涉及一種用于儲(chǔ)存、分配和運(yùn)輸天然氣或甲烷的活性炭材料。所要求保護(hù)的發(fā)明的技術(shù)成果包括：增加儲(chǔ)存系統(tǒng)的每單位體積的材料所儲(chǔ)存的天然氣的量、增加吸附材料的堆積密度，以及增加吸附材料在專用便攜式吸附器中的封裝密度，從而使儲(chǔ)存系統(tǒng)被填充至高達(dá)其容量的95％以上，同時(shí)保持?jǐn)U散性能。所要求保護(hù)的發(fā)明的技術(shù)成果是通過形成具有如下許多技術(shù)特性的塊狀納米多孔碳材料來實(shí)現(xiàn)的：大于600kg/m³的高堆積密度；呈立方體、矩形棱柱、圓柱體、三維扇體或四面體形式的特殊的塊體形狀；材料中的平均有效孔寬度和納米孔體積的最佳組合，其使大量氣體能夠被該材料儲(chǔ)存，并允許該材料在專用便攜式吸附器中最密實(shí)地封裝。

本組發(fā)明涉及活性炭材料及其生產(chǎn)方法，其中該活性碳材料具有先進(jìn)的納米孔系統(tǒng)，并且在需要時(shí)可以形成特定形狀的塊體，以實(shí)現(xiàn)該材料在用于儲(chǔ)存、分配和輸送天然氣或甲烷的專用可拆卸的吸附器中最密實(shí)地封裝。

目前，在用于儲(chǔ)存天然氣和甲烷的非傳統(tǒng)方法中，最有前景的是吸附法，因?yàn)椴恍枰S持在這樣的儲(chǔ)存系統(tǒng)中的任何特殊的氣候條件。此外，新開發(fā)的合成納米多孔材料的方法提供了吸附劑的生產(chǎn)，該吸附劑在分配給消費(fèi)者的天然氣的量方面比現(xiàn)有的加壓天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)(呈壓縮形式)具有競(jìng)爭(zhēng)性。

在現(xiàn)有的用于蓄積天然氣/甲烷的吸附劑中，納米多孔碳吸附劑是最有前景的。這由它們的吸附性決定：它們具有擴(kuò)大的孔隙率，并且在對(duì)氣體蓄積最具吸附活性的孔中具有0.5～1.0cm³/g的相對(duì)較大的納米孔體積。大多數(shù)碳吸附劑的平均有效納米孔尺寸為1～2nm以上，這可以在室溫下為碳納米材料提供良好的擴(kuò)散性能，以吸附天然氣/甲烷。吸附-解吸過程是可逆的。碳吸附劑的高堆積密度降低了儲(chǔ)存系統(tǒng)中的氣相體積，因此增加了蓄積氣體的堆積密度。

大多數(shù)碳吸附劑具有相對(duì)較低的氣體吸附熱以及材料本身的高熱容量，這可以減小由于環(huán)境溫度變化造成的儲(chǔ)存系統(tǒng)的溫度變化。碳吸附劑具有疏水性，這降低了對(duì)天然氣含水量的要求。

碳吸附劑的多孔結(jié)構(gòu)具有充分的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；它們能夠抵抗循環(huán)載荷力。

可以通過使用專用吸附器來擴(kuò)大基于碳材料的吸附氣體端子的實(shí)現(xiàn)，該吸附器的整個(gè)體積充滿了吸附材料的特定塊體。由于除去了氣相寄生體積并且使用高容量的碳材料，這樣的方法可以提高吸附端子的效率。

通常，如下生產(chǎn)多孔碳材料：將固體有機(jī)材料熱解(碳化)，然后用蒸汽和/或二氧化碳和/或空氣氧進(jìn)行物理活化，或者用有機(jī)酸進(jìn)行化學(xué)活化，其中固體有機(jī)材料包括各種類型的煤、泥煤、石油殘余物、各種堅(jiān)果殼、木材廢料和生物質(zhì)廢料(Fenelonov V.B.，多孔碳，新西伯利亞，1995年，第513頁(Fenelonov V.B.Porous Carbon.-Novosibirsk,1995,513p.))。