RU163685U1

RU163685U1 - NATURAL GAS ADSORPTION BATTERY

Info

Publication number: RU163685U1
Application number: RU2015153262/06U
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Стриженов; Анатолий Анатольевич Жердев; Алексей Алексеевич Подчуфаров; Роман Андреевич Кузнецов; Сергей Сергеевич Чугаев; Роман Вадимович Петроченко; Дмитрий Алексеевич Жидков; Алексей Валерьевич Шакуров; Александр Викторович Ципун; Геннадий Федорович Ногин; Вадим Исаакович Нейман
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2015-12-11
Publication date: 2016-08-10

Abstract

Адсорбционный аккумулятор природного газа, содержащий цилиндрический корпус, заполненный адсорбентом, и закрытый с торцов крышками с установленными входным и выходным патрубками, отличающийся тем, что в качестве адсорбента использован микропористый активированный уголь с объемом микропор 0,55-0,62 см/г, при этом гранулированный адсорбент выполнен в виде спрессованных перфорированных дисков, работающих под давлением 3,5-7,0 МПа, расположенных в корпусе со смещением сквозных отверстий соседних дисков.A natural gas adsorption accumulator containing a cylindrical body filled with an adsorbent and closed at the ends by lids with installed inlet and outlet nozzles, characterized in that microporous activated carbon with a micropore volume of 0.55-0.62 cm / g is used as an adsorbent, This granular adsorbent is made in the form of compressed perforated disks operating under pressure of 3.5-7.0 MPa, located in the housing with a displacement of through holes of adjacent disks.

Description

Полезная модель относится к устройствам для аккумулирования природного газа, предназначенным для хранения газа на автотранспортном средстве и выдачи газа для питания двигателя внутреннего сгорания любого типа, работающего на природном газе, а также со смешанным циклом «дизель-газ».The utility model relates to natural gas storage devices for storing gas in a motor vehicle and for delivering gas to power an internal combustion engine of any type using natural gas, as well as with a mixed diesel-gas cycle.

Известен адсорбционный аккумулятор природного газа, содержащий цилиндрический корпус, заполненный адсорбентом, и закрытый с торцов крышками, имеющими входной и выходной патрубки, SU 1472739 А1, 15.04.1989.Known adsorption accumulator of natural gas, containing a cylindrical body filled with adsorbent, and closed at the ends of the lids having inlet and outlet nozzles, SU 1472739 A1, 04/15/1989.

Основным недостатком известного адсорбционного аккумулятора природного газа являются значительные гидропотери, обусловленные рассыпной структурой адсорбента, кроме того в известном аккумуляторе охлаждение адсорбента и сбрасывание выделяющегося тепла осуществляется за счет дроссель-эффекта, при этом данный процесс очень энергозатратен и требует большого количества газа, сжатого до давления заправки.The main disadvantage of the known adsorption accumulator of natural gas is significant water losses due to the loose structure of the adsorbent, in addition, in the known accumulator, the adsorbent is cooled and the heat generated is throttled due to the throttle effect, while this process is very energy-intensive and requires a large amount of gas compressed to the charge pressure .

Также недостатком известного адсорбционного аккумулятора природного газа является малое количество аккумулируемого газа (менее 90% от теоретического заполнения) и низкое количество выдаваемого газа из-за охлаждения и роста остаточного газа в аккумуляторе.A disadvantage of the known adsorption accumulator of natural gas is a small amount of accumulated gas (less than 90% of theoretical filling) and a low amount of gas produced due to cooling and growth of residual gas in the battery.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности работы адсорбционного аккумулятора природного газа.The objective of the proposed utility model is to increase the efficiency of the adsorption accumulator of natural gas.

Технический результат - уменьшение затрат энергии на продувку газа за счет уменьшения гидропотерь.The technical result is the reduction of energy costs for purging gas by reducing water losses.

Указанный технический результат достигается за счет того, что адсорбционный аккумулятор природного газа содержит цилиндрический корпус, заполненный адсорбентом, и закрытый с торцов крышками с установленными входным и выходным патрубками, при этом в качестве адсорбента использован микропористый активированный уголь с объемом микропор 0,55-0,62 см³/г, при этом гранулированный адсорбент выполнен в виде спрессованных перфорированных дисков, работающих под давлением 3,5-7,0 МПа, расположенных в корпусе со смещением сквозных отверстий соседних дисков.The specified technical result is achieved due to the fact that the adsorption accumulator of natural gas contains a cylindrical body filled with adsorbent and closed at the ends with caps with installed inlet and outlet nozzles, while microporous activated carbon with a micropore volume of 0.55-0 is used as an adsorbent, 62 cm ³ / g, while the granular adsorbent is made in the form of compressed perforated disks operating under pressure of 3.5-7.0 MPa, located in the housing with the displacement of through holes of adjacent drives.

Смещение сквозных отверстий обеспечивает повышение турбулентности течения газа, при этом повышаются тепломассообменные характеристики адсорбера и эффективнее проходит обмен теплом и газом между потоком газа и гранулами адсорбента. Отверстия позволяют уменьшить гидропотери при продувке аккумулятора газом, что позволяет интенсивно отводить теплоту адсорбции от адсорбента и подводить теплоту к адсорбенту с помощью прокачиваемого газа с минимальными энергозатратами.The offset of the through holes provides an increase in the turbulence of the gas flow, while the heat and mass transfer characteristics of the adsorber increase and the exchange of heat and gas between the gas stream and the adsorbent granules is more efficient. The openings can reduce water losses when the battery is purged with gas, which allows you to intensively remove the heat of adsorption from the adsorbent and supply heat to the adsorbent using pumped gas with minimal energy consumption.

Использование в качестве адсорбента микропористого активированного угля с объемом микропор 0,55-0,62 см³/г позволяет аккумулировать большее количество газа при том же объеме цилиндрического корпуса, а прессование гранулированного адсорбента до плотного состояния в форме перфорированных дисков позволяет довести рабочее давление аккумулятора до 3,5-7,0 МПа и увеличить количество циклов работы аккумулятора (заправки-опорожнения) без разрушения дисков и уноса адсорбента.The use of microporous activated carbon with an micropore volume of 0.55-0.62 cm ³ / g as an adsorbent makes it possible to accumulate a larger amount of gas with the same volume of a cylindrical body, and pressing granular adsorbent into a dense state in the form of perforated disks allows to bring the battery working pressure to 3.5-7.0 MPa and increase the number of battery cycles (refueling-emptying) without destroying the disks and entrainment of the adsorbent.

На чертеже показана конструктивная схема адсорбционного аккумулятора природного газа.The drawing shows a structural diagram of an adsorption accumulator of natural gas.

Адсорбционный аккумулятор природного газа содержит цилиндрический корпус 1, заполненный адсорбентом, работающий под давлением 3,5-7,0 МПа, и закрытый с торцов крышками 2, 3, имеющими входной и выходной патрубки 4, 5, при этом в качестве адсорбента использован микропористый активированный уголь с объемом микропор 0,55-0,62 см³/г, причем гранулированный адсорбент спрессован до плотного состояния в виде перфорированных дисков 6, в которых выполнены сквозные отверстия, при этом диски 6 при сборе аккумулятора располагаются с обеспечением смещения в соседних дисках цилиндрических сквозных отверстий.The adsorption accumulator of natural gas contains a cylindrical housing 1 filled with an adsorbent, operating under pressure of 3.5-7.0 MPa, and closed at the ends with covers 2, 3 having inlet and outlet pipes 4, 5, while microporous activated adsorbent is used coal with micropore volume of 0,55-0,62 cm ³ / g, wherein the granular adsorbent is compressed to the dense state as perforated disks 6, which are made through holes, the wheels 6 when the battery assembly are arranged with displacement by providing in ednih drives cylindrical through holes.

В качестве адсорбента используется микропористый активированный уголь с объемом микропор 0,55-0,62 см³/г, и характеристической энергией адсорбции по бензолу не менее 19 кДж/моль. Природный газ (в основном, метан) концентрируется в микропорах за счет адсорбционных сил, при этом плотность газа внутри микропор соответствует плотности сжиженного газа.Microporous activated carbon with a micropore volume of 0.55-0.62 cm ³ / g and a characteristic benzene adsorption energy of at least 19 kJ / mol is used as an adsorbent. Natural gas (mainly methane) is concentrated in micropores due to adsorption forces, while the density of the gas inside the micropores corresponds to the density of the liquefied gas.

Для обеспечения максимального уровня аккумулирования гранулированный адсорбент изначально уплотняется в моноблоки в форме дисков до состояния, при котором порозность (свободное для газовой составляющей пространство, не занятое углеродным скелетом адсорбента и его микропорами) составляет не более 20% (желательно 10%). Экспериментальный образец адсорбционного аккумулятора природного газа представляет собой цилиндрический сосуд объемом 52 литра, который вмещает в себя 7-10 перфорированных дисков формованного адсорбента цилиндрической формы, при этом перфорация выполнена в виде просверленных осевых отверстий диаметром 4 мм в количестве 120 штук.To ensure the maximum level of accumulation, the granular adsorbent is initially compacted into monoblocks in the form of disks to a state in which porosity (free space for the gas component, not occupied by the adsorbent’s carbon skeleton and its micropores) is not more than 20% (preferably 10%). The experimental sample of the adsorption accumulator of natural gas is a cylindrical vessel with a volume of 52 liters, which holds 7-10 perforated disks of a molded adsorbent of a cylindrical shape, while the perforation is made in the form of drilled axial holes with a diameter of 4 mm in the amount of 120 pieces.

Таким образом, емкость, заполненная адсорбентом, позволяет аккумулировать при давлениях 3,5-7,0 МПа приблизительно 140-180 м³(нтд)/м³, что является сопоставимым с системами сжатого (компримированного) газа, работающими при давлениях от 20 МПа, при этом (нтд) - это нормальные температура 20°C и давление 101325 Па согласно ГОСТ 2939-63. Газы. Условия для определения объема.Thus, a container filled with adsorbent allows to accumulate at pressures of 3.5-7.0 MPa approximately 140-180 m ³ (ntd) / m ³ , which is comparable with compressed (compressed) gas systems operating at pressures of 20 MPa at the same time (ntd) - this is a normal temperature of 20 ° C and a pressure of 101325 Pa according to GOST 2939-63. Gases Conditions for determining the volume.

Claims

A natural gas adsorption accumulator comprising a cylindrical body filled with an adsorbent and closed at the ends with lids with installed inlet and outlet nozzles, characterized in that microporous activated carbon with a micropore volume of 0.55-0.62 cm ³ / g is used as an adsorbent while the granular adsorbent is made in the form of compressed perforated disks operating under pressure of 3.5-7.0 MPa, located in the housing with a displacement of through holes of adjacent disks.