способ и установка для аккумулирования газа, вещество, поглощающее газ, и способ его получения

Классы МПК:F17C11/00 Применение в сосудах растворителей или поглотителей газов
F17C6/00 Способы или устройства для наполнения сосудов без избыточного давления сжиженными или отвержденными газами
B01D15/08 избирательная адсорбция, например хроматография 
B01D53/04 с неподвижными адсорбентами 
B01D53/053 с резервуаром для хранения или буферным резервуаром
B01J20/22 содержащие органический материал
B01J20/26 синтетические высокомолекулярные соединения
B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации
C09B47/04 фталоцианины
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):ТОЙОТА ДЗИДОСЯ КАБУСИКИ КАЙСЯ (JP)
Приоритеты:
подача заявки:
1999-06-30
публикация патента:

Способ аккумулирования газа включает три стадии. Первая стадия - выдерживание в емкости аккумулируемого газа и адсорбента при низкой температуре, ниже температуры сжижения данного аккумулируемого газа. При этом аккумулируемый газ адсорбируется в адсорбент в сжиженном состоянии. Вторая стадия - введение в сосуд для выдерживания при низкой температуре газообразной или жидкой среды с температурой замораживания, которая является более высокой, чем вышеупомянутая температура сжижения аккумулируемого газа для замораживания данной среды. При этом газ, который был адсорбирован в данный адсорбент в сжиженном состоянии, инкапсулируется данной замороженной средой. И третья стадия - выдерживание данной емкости при температуре более высокой, чем температура сжижения, но ниже температуры замораживания. В качестве газопоглотителя может быть использовано вещество, выбранное из группы, состоящей из антроценсодержащих планарных молекул, фталоцианинсодержащих циклических молекул, парациклофансодержащих циклических молекул и кронэфирсодержащих циклических молекул. Газопоглощающее вещество может дополнительно содержать сферические молекулы. Использование изобретения позволит повысить плотность аккумулирования газа при адсорбции без использования низких температур и применить газопоглощающее вещество с высокой эффективностью аккумулирования. 7 с. и 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

Формула изобретения

1. Способ аккумулирования газа, заключающийся в том, что выдерживают аккумулируемый газ и адсорбент в емкости при низкой температуре, ниже температуры сжижения указанного газа, который аккумулируется, и подают в емкость, заполненную адсорбентом, в газообразном или сжиженном состоянии, отличающийся тем, что аккумулируемый газ адсорбируется в адсорбент в сжиженном состоянии, вводят в емкость для выдерживания при низкой температуре газообразную или жидкую среду при температуре замораживания, которая является более высокой, чем температура сжижения аккумулируемого газа для замораживания указанной среды, так, чтобы аккумулируемый газ адсорбировался в адсорбент в сжиженном состоянии, включался в данную среду, которая была заморожена, и затем указанную емкость выдерживали при температуре более высокой, чем температура сжижения, но ниже температуры замораживания.

2. Установка для аккумулирования газа, которая состоит из источника подачи газа, который подает газообразный или сжиженный газ, емкости для аккумулирования газа, заполненной адсорбентом, устройства для выдерживания содержимого указанной емкости при низкой температуре, ниже температуры сжижения газа, отличающаяся тем, что содержит газообразную или жидкую среду с температурой замораживания, которая выше, чем температура сжижения указанного газа, устройство для выдерживания содержимого емкости при температуре более высокой, чем температура сжижения, но более низкой, чем температура замораживания, устройство для введения газа из источника его подачи в емкость и устройство для введения указанной среды в емкость.

3. Транспортное средство для перевозки установки для аккумулирования сжиженного топливного газа, состоящее из станции снабжения топливного газа, емкости для аккумулирования газа, установленной на транспортном средстве, заполненной адсорбентом, отличающееся тем, что содержит устройство для выдерживания содержимого емкости при низкой температуре, ниже температуры сжижения указанного газа, газообразную или жидкую среду с температурой замораживания, которая является более высокой, чем температура сжижения указанного топливного газа, устройство для выдерживания содержимого указанной емкости при температуре более высокой, чем указанная температура сжижения, но более низкой, чем указанная температура замораживания, устройство для введения указанного топливного газа из станции снабжения топливным газом в емкость и устройство для введения указанной среды в указанную емкость.

4. Газопоглощающее вещество, состоящее из антраценсодержащих молекул, отличающееся тем, что дополнительно включает сферические молекулы.

5. Газопоглощающее вещество, состоящее из циклических молекул, отличающееся тем, что циклические молекулы выбраны из группы, состоящей из фталоцианинсодержащих циклических молекул, парациклофансодержащих циклических молекул и кронэфирсодержащих циклических молекул, и дополнительно содержит сферические молекулы.

6. Газопоглощающее вещество по п.5, отличающееся тем, что сферические молекулы представляют собой фуллерены.

7. Способ получения газопоглощающего вещества на основе порошков, отличающийся тем, что обрабатывают ультразвуковыми колебаниями емкость, заполненную порошком из планарно-молекулярного вещества, порошком из циклически-молекулярного порошка, смесью обоих порошков, содержащихся в емкости.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что порошок из планарно-молекулярного вещества, порошок из циклически-молекулярного вещества или их смесь дополнительно смешивают в емкости с порошком из сферически-молекулярного вещества для увеличения плотности наполнения и степени диспергированности.

9. Способ получения газопоглощающего вещества, заключающийся в образовании многослойного пористого материала с перемежающимися слоями из газопоглощающих материалов, различающихся по размерам пор и с различной степенью диспергирования, отличающийся тем, что слои состоят из планарных молекул и сферических молекул, причем сферические молекулы диспергировали путем распыления.

10. Способ аккумулирования газа, заявленного в п.1, отличающийся тем, что в качестве адсорбента используют газопоглощающее вещество по любому из пп.4-9.

11. Установка аккумулирования газа по п.2, отличающаяся тем, что в качестве адсорбента используют газопоглощающее вещество по любому из пп.4-9.

12. Транспортное средство по п.3, отличающееся тем, что в качестве адсорбента используют газопоглощающее вещество по любому из пп.4-9.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу и установке для аккумулирования газа, а именно природного газа, путем поглощения и к веществу, поглощающему газ на основе адсорбции, а также к способу его получения.

Важная проблема по аккумулированию газа, такого как природный газ, заключается в том, чтобы газ, который обладает низкой плотностью при обычных температуре и давлении, можно эффективно аккумулировать при высокой плотности. Даже такие компоненты природного газа, как бутан и подобные ему газы, могут быть сжижены при обычном давлении благодаря сжатию при относительно низком давлении сжатого природного газа (CNG), а вот метан и подобные ему газы нелегко сжижать с помощью давления при обычной температуре.

Первый способ, который обычно применяли в качестве способа аккумулирования таких газов, которые трудно сжижать с помощью давления при почти обычной температуре, представляет собой сжижение при поддержании низкой температуры, как и для случая LNG (сжиженного природного газа) и ему подобных. При таком способе сжижения газа представляется возможным аккумулировать его 600-кратный объем при обычных температуре и давлении. Однако, что касается, например, LNG, необходимость поддержания криогенной температуры в -163способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С или ниже неизбежно ведет к усложнению оборудования и удорожанию эксплутационных расходов.

Альтернативой изученному является способ аккумулирования газа путем адсорбции (ANG: адсорбированный природный газ) без специального давления и низкой температуры.

В рассмотренной японской патентной публикации за № 9-210295 предлагается адсорбционный способ аккумулирования газа, такого как метан и этан, в пористом материале, таком как активированный уголь, при почти обычной температуре, в присутствии основного соединения, такого как вода, и данная публикация поясняет, что крупное по объему аккумулирование газа возможно благодаря комбинированному эффекту адсорбционной способности и эффекту псевдовысокого давления данного пористого материала и формации включения соединений в указанное основное соединение.

Однако даже данный предлагаемый способ не способен создать плотность аккумулирования, сопоставимую с той, которая достигается при способах аккумулирования с использованием криогенной температуры, для газа, такого как LNG.

Было предложено применить активированный уголь в качестве газопоглощающего материала (вещества) для аккумулирования газов, которые не сжижаются при относительно низких давлениях до 10 атм, таких как водород и природный газ (см., например, выкладку на выдачу патента в Японии за № 9-86912). Активированный уголь может быть изготовлен на основе кокосовой скорлупы, древесных волокон, каменного угля и т.д. и т.п., но он обладает сниженной эффективностью аккумулирования (аккумулирование объема газа на единицу объема емкости) в сравнении с традиционными способами аккумулирования газа, такого как сжатый природный газ (CNG) и сжиженный природный газ (LNG). Это происходит потому, что среди различных размеров пор активированного угля только поры ограниченного размера эффективно функционируют в качестве участков адсорбции. К примеру, метан адсорбируется только в микропорах (2 нм или меньше), тогда как поры других размеров (мезопоры: приблизительно 2-50 нм; макропоры: 50 нм и больше) незначительно способствуют адсорбции метана.

В рассмотренном патенте RU № 2148204 от 27.04.2000 г. описано транспортное средство для перевозки установки для аккумулирования сжиженного топливного газа, состоящее из станции снабжения топливного газа, емкости для аккумулирования газа, установленной на транспортном средстве, и адсорбента, помещенного в емкость. Однако данная установка не обеспечивает очень высокую плотность аккумулирования газа в результате адсорбции и требует обеспечения очень низких температур в емкости.

Главная цель настоящего изобретения состоит в разработке способа аккумулирования газа и установки, которая может обеспечить очень высокую плотность аккумулирования в результате адсорбции, без использования низких температур.

Вторая цель настоящего изобретения состоит в создании газопоглощающего материала (вещества) с более высокой эффективностью аккумулирования, чем активированный уголь.

В соответствии с первой целью настоящего изобретения, для достижения вышеуказанной первой цели, предусматривается разработать способ аккумулирования газа, включающий:

помещение аккумулируемого газа и адсорбента в емкость при низкой температуре, ниже соответствующей температуры сжижения данного аккумулируемого газа, так, чтобы указанный газ, предназначенный для аккумулирования, адсорбировался в указанный адсорбент в сжиженном состоянии,

введение в указанную емкость для аккумулирования при низкой температуре газообразной или жидкой среды при температуре охлаждения, которая является более высокой, чем вышеуказанная температура сжижения указанного аккумулируемого газа, для замораживания указанной среды, так, чтобы данный аккумулируемый газ, который был адсорбирован в данный адсорбент в сжиженном состоянии, включался в данную среду, которая была заморожена, и

помещение данного сосуда при температуре более высокой, чем соответствующая температура сжижения и ниже соответствующей температуры замораживания.

В соответствии с первой целью настоящего изобретения предусматривается, кроме того, установка для аккумулирования газа, отличающаяся включением:

источника подачи газа, который подает газообразный или сжиженный газ,

емкости аккумулирования газа,

адсорбента, заключенного в данную емкость,

устройства для помещения указанного содержимого данной емкости при низкой температуре, ниже соответствующей температуры сжижения данного газа,

газообразной или жидкой среды с температурой замораживания, которая более высока, чем соответствующая температура сжижения данного газа,

устройства для помещения указанного содержимого данной емкости при температуре более высокой, чем соответствующая температура сжижения, но более низкой, чем соответствующая температура замораживания,

устройства для введения данного газа из указанного источника подачи газа в данную емкость и

устройства для введения данной среды в данную емкость.

В соответствии с первой целью настоящего изобретения предусматривается, кроме того, создать транспортное средство для перевозки установки аккумулируемого сжиженного топливного газа, которое включает:

заправочную станцию жидкого топливного газа,

емкость для аккумулирования топливного газа, размещенную на транспортном средстве для перевозки,

абсорбент, заключенный в данную емкость,

устройство для выдерживания указанного содержимого данной емкости при низкой температуре, ниже соответствующей температуры сжижения данного газа,

газообразную или жидкую среду с температурой замораживания, которая является более высокой, чем соответствующая температура сжижения данного топливного газа,

устройство для выдерживания указанного содержимого данной емкости при температуре более высокой, чем соответствующая температура сжижения и более низкой, чем указанная температура замораживания,

устройство для введения данного топливного газа из указанной заправочной станции топливного газа в указанную емкость и

устройство для введения указанной среды в данную емкость.

В соответствии со второй целью настоящего изобретения для достижения вышеупомянутой второй цели предусматривается создать газопоглощающее вещество, включающее любые из двух, планарные молекулы или циклические молекулы. Оно может также включать сферические молекулы.

У данного газопоглощающего вещества настоящего изобретения данный газ адсорбируется между плоскостями указанных планарных молекул или в ядрах указанных циклических молекул. Целесообразно, чтобы размер ядра циклических молекул был несколько больше, чем данный размер газовых молекул.

На Фиг.1 показан чертеж, представляющий, в соответствии с настоящим изобретением, пример конструкции аппарата для аккумулирования газа.

На Фиг.2 представлен график, демонстрирующий сравнение примера настоящего изобретения и сравнительного примера, выраженный в значениях температурно-зависимого характера десорбции газа метана, адсорбированного и сжиженного при криогенной температуре.

На Фиг.3(1)-3(2), в соответствии с настоящим изобретением, представлены схематические рисунки, изображающие конструктивные примеры теоретических моделей газопоглощающих веществ.

На Фиг.4 представлен график, изображающий сравнение эффективности объема аккумулирования V/V0 для различных структурных моделей, приведенных на Фиг.3, и традиционных установок для аккумулирования газа.

На Фиг.5 изображены структурные формулы типичных планарных молекул.

На Фиг.6 изображены структурные формулы типичных циклических молекул.

На Фиг.7 изображена структурная формула типичной сферической молекулы.

На Фиг.8 представлена совокупность концептуальных рисунков, изображающих вариантное образование слоя планарных молекул и рассеивание сферических молекул.

На Фиг.9 представлен график, изображающий полученные результаты измерения адсорбции метана при различных давлениях, для газопоглощающего вещества в соответствии с настоящим изобретением и обычным газопоглощающим веществом.

В соответствии с главной целью настоящего изобретения газ, который находится в сжиженном состоянии при низкой температуре, заключается в капсулу с помощью замороженной среды, что предусматривает замораживающее аккумулирование при температуре более высокой, чем данная необходимая криогенная температура для сжижения.

Газ для аккумулирования вводили в емкость аккумулирования в газообразном или сжиженном состоянии. У газа для аккумулирования, который вводили в газообразном состоянии, вначале нужно понизить температуру до криогенной для сжижения, а затем заключать в капсулу в сжиженном состоянии в замороженную среду, где его можно хранить замороженным при температуре более высокой, чем эта криогенная температура.

Используемая замороженная среда представляет собой вещество, которое является газообразным или жидкостью, и обладает более высокой замораживающей температурой, чем температура сжижения соответствующего газа, предназначенного для аккумулирования, и не взаимодействует с этим газом, предназначенным для аккумулирования, данным адсорбентом или данной емкостью при данной температуре аккумулирования.

Благодаря применению среды с температурой замораживания (температура плавления, температура возгонки), близкой к комнатной температуре, представляется возможным осуществить аккумулирование при почти комнатной температуре, поддерживая, вместе с тем, высокую плотность, проявляемую при криогенной температуре.

Характерными примерами такой среды являются вещества с температурой замораживания (обычно, "температура плавления") в диапазоне от -20 до +20способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485C, как, например, у воды (Тm=способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С), додекана (-9,6способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485C), диметилфталата (0способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485C), диэтилфталата (-3способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485C), циклогексана (6,5способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485C) и диметилкарбоната (0,5способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С).

Используемый адсорбент может традиционно представлять собой газовый адсорбент, типичными из которых являются различные неорганические или органические адсорбенты, такие как активированный уголь, цеолит, силикагель и т.п.

Газ для аккумулирования может представлять собой любой газ, который может быть сжижен и адсорбирован при криогенной температуре, сопоставимый с традиционным сжиженным природным газом или жидким азотом, или водородом, гелием, могут использоваться азот и углеводородные газы. Типичные примеры углеводородных газов включают метан, этан, пропан и т.п.

Конструкционные примеры для теоретических моделей газопоглощающих веществ в соответствии со второй целью настоящего изобретения представлены на Фиг.3. Исходя из диаметра углеродного атома 0,77способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 и расстояния связи С-С в 1,54способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 представляется возможным сконструировать бреши идеального размера для адсорбции молекул газа-мишени. В иллюстрируемом примере размер бреши в 11,4способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 использовался как идеальный для адсорбции метана.

На Фиг.3(1) приведена ячеистая структурная модель, имеющая квадратный поперечно-решетчатый вид со сторонами в 11,4способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 и объемом поры в 77,6%.

На Фиг.3(2) приведена щелевая структурная модель, имеющая слоистые щели с шириной в 11,4способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 и объемом поры в 88,1%.

На Фиг.3(3) приведена нанотрубчатая структурная модель (например, 53 углеродных трубки, одиночная стенка), обладающая конструкцией из пучка углеродных нанотрубок с диаметром 11,4способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 и объемом поры в 56,3%.

На Фиг.4 показан объем эффективного аккумулирования V/V0 для газопоглощающих веществ различных структурных моделей, представленных на Фиг.3, в сравнении со способами традиционного аккумулирования.

Типичные планарные молекулы, используемые для создания поглощающего материала (вещества), в соответствии с настоящим изобретением включают коронен, антрацен, пирен, нафто(2,3-а)пирен, 3-метилконантрен, виолантрон, 7-метилбенз(а)антрацен, дибенз(a,h)антрацен, 3-метилкорантрацен, дибено(b,def)хризен, 1,2;8,9-дибензопентацен, 8,16-пиранантрендион, коранурен и овален. Их структурные формулы представлены на Фиг.5.

Обычные циклические молекулы включают фталоцианин, 1-аза-15-крон 5-эфир, 4,13-диаза-18-крон 6-эфир, дибензо-24-крон 8-эфир и 1,6,20,25-тетрааза(6,1,6,1,)парациклофан. Их структурные формулы представлены на Фиг.6.

Используемые типичные сферические молекулы представляют собой фулларены, которые включают С60, С70, С76, С84 и т.д. и т.п. как числа углеродных атомов в данной молекуле. В качестве характерного примера на Фиг.7 показана структурная формула для С60.

Когда сферические молекулы включены, в частности, между планарными молекулами, они функционируют в качестве прокладок, формируя прокладки в 2,0-20способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485, которые имеют подходящий размер для адсорбции молекул газа, такого как водород, метан, пропан, СО2, этан и т.п. Для примера, фулларены обладают диаметром в 10-18способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 и являются особенно удачными для образования микропоровых структур, подходящих для адсорбции метана. Сферические молекулы добавляли в количестве около 1-50% для достижения спейсерного эффекта.

Предпочтительной формой газопоглощающего вещества в соответствии с настоящим изобретением является порошковая форма, и подходящая емкость может быть заполнена порошковым материалом из сферических молекул, порошковым материалом из циклических молекул, смесью обоих порошков или любым одним из трех видов порошка в смеси с порошковым материалом из сферических молекул.

Обработка емкости ультразвуковыми колебаниями предпочтительна для увеличения плотности наполнения, которые, вместе с тем, повышают степень диспергированности, что помогает предотвратить агрегацию этих молекул.

Другой предпочтительной формой газопоглощающего материала, в соответствии с настоящим изобретением, является форма перемежающихся слоев планарных молекул и сферических молекул. Данный вариант предпочтителен для указанных сферических молекул, которые распыляются при пульверизации. Такое перемежающееся образование слоев планарных молекул/сферических молекул осуществляется с помощью обычной методики послойного образования, такой как вакуумное распыление электронным лучом, молекулярно-лучевая эпитаксия (МВЕ) или лазерная абляция.

На Фиг.8 схематически изображен последовательный процесс по альтернативному послойному образованию. Вначале на стадии (1) указанные спейсерные молекулы (сферические молекулы) распыляются на субстрат. Это можно осуществить, например, путем размещения, достигаемого распылением данных спейсерных молекул в дисперсной среде (летучий растворитель, такой как этанол, ацетон и т.п.). Данный слой спейсерных молекул может быть образован с помощью метода образования вакуумного слоя, такого как МВЕ, лазерной абляцией или подобной ей, с использованием быстрого вакуумного напыления при скорости образования слоя (1 способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485/сек или меньше), которая ниже скорости образования уровня для мономолекулярного слоя. Затем на стадии (2) планарные молекулы накапливаются с помощью метода формирования соответствующего слоя так, чтобы отдельные планарные молекулы выстраивали мостик поперек множества сферических молекул. Это формирует слой планарных молекул способом, который сохраняет открытое пространство с поверхностью данного субстрата. На стадии (3) эти спейсерные молекулы распределяются тем же способом, что и на стадии (1) на слое планарных молекул, образованных на стадии (2). Затем на стадии (4) слой планарных молекул образуется таким же образом, что и на стадии (2). Эти стадии затем повторяются с образованием газопоглощающего материала (вещества) нужной толщины.

Используемый планарно-молекулярный слой может состоять из любых вышеупомянутых планарных молекул или слоистых веществ, таких как графит, нитрид бора и т.п. Могут также использоваться материалы с многослойной структурой, такие как металлы и керамика.

Пример 1

В соответствии с настоящим изобретением аппаратура, конструкция которой показана на Фиг.1, использовалась для аккумулирования газа метана по следующей методике.

Вначале 5 г активированного угольного порошка (размер частиц, приблизительно, 3-5 мм) загружали в капсулу для образцов (объем 10 см3), имеющую герметичную конструкцию, и внутри капсулы давление было снижено с помощью ротационного насоса до 1способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 222848510-6 МРа.

Затем в эту капсулу вводили метан из баллона с метаном с приведением внутреннего капсульного давления до 0,5 МРа.

Данную капсулу в этом состоянии погружали в жидкий азот в сосуде Дюара и выдерживали в нем в течение 20 минут при температуре данного жидкого азота (-196способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485C). Эта операция сжижала весь газ метан в данной капсуле и адсорбировала его в данный активированный уголь.

Данную капсулу непрерывно держали погруженной в данном жидком азоте, а водяной пар, образованный в резервуаре с водой (температура 20-60способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С), вводили в искомую капсулу. Это приводило к немедленному замораживанию водяного пара в лед благодаря температуре жидкого азота так, что сжиженный и адсорбированный газ метан был заморожен и инкапсулирован в образовавшийся лед.

В сравнительном примере стадии по сжижению и адсорбции газа метана осуществляли в соответствии с той же методикой, что и в Примере 1, но водяной пар не вводили.

На Фиг.2 показан характер десорбции метана при указанных температурах в капсулах, аккумулирующих метан, в соответствии с Примером 1, а в сравнительном примере температуре позволяли естественным образом повышаться до комнатной. В приведенном чертеже на горизонтальной оси отложены показания температуры, а на вертикальной оси, соответственно, отложены показания давления, указанные температура и давление в данной капсуле измеряли с помощью термоэлемента и манометра, которые показаны на Фиг.1.

<Процесс адсорбции и сжижения: для Примера 1 и сравнительного примера (способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 на Фиг.2)>

Если капсулу с введенным метаном погружали в жидкий азот, адсорбция происходит по мере падения температуры внутри этой капсулы, снижающейся из-за линейного падения давления в ней, и когда начинается сжижение, внутрикапсульное давление падает быстро, до 0 МРа, несмотря на то, что температура жидкого азота достигает -196способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С.

<Процесс десорбции: Сравнение между Примером 1 и сравнительным примером>

В сравнительном примере (способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 на Фиг.2), в котором водяной пар не вводят после достижения температуры жидкого азота, полученная результирующая температура повышает вероятность создания условия, при котором уже незначительное увеличение температуры до -180способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С начинает запускать процесс десорбции метана и инициирует увеличение давления.

В противоположность этому в приводимом примере (на способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485 Фиг.2) отличие состоит в том, что, в соответствии с настоящим изобретением, водяной пар вводится по достижении температуры жидкого азота, чтобы выполнить инкапсулирование замораживанием, наличие десорбции детектируется по увеличению объема сжатия, осуществляемого только после повышения температуры до -50способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485C, а основная часть метана остается в адсорбированном состоянии и не десорбируется даже при 0способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С.

Пример 2

Аккумулирование газа осуществляли в соответствии с настоящим изобретением по той же методике, что и в Примере 1, за тем исключением, что в капсулу, по достижении температуры жидкого азота, вместо водяного пара из водной емкости вводили воду в жидком состоянии.

В результате обнаруживали тот же характер десорбции, что и в Примере 1, как это показано на Фиг.2, а низкое давление поддерживалось почти при 0способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С.

Пример 3

Аппаратуру конструкции, изображенной на Фиг.1, применяли для аккумулирования газа метана, чтобы осуществить изобретение по нижеследующей методике. Однако данный аккумулируемый газ представлял собой сжиженный метан, поставляемый из емкости с ожиженным метаном вместо газообразного метана из баллона с метаном.

Вначале 5 г активированного угольного порошка (размер частиц приблизительно 3-5 мм) загружали в капсулу для образца (объем 10 см3), обладающую герметичной конструкцией.

Эту капсулу погружали непосредственно в сосуд Дюара, заполненный жидким азотом, и выдерживали при температуре жидкого азота (-196способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С) в течение 20 минут.

Затем в эту капсулу вводили сжиженный метан из емкости с жидким метаном. Это приводило к адсорбции данного сжиженного метана в активированный уголь, загруженный в капсулу.

Затем эту капсулу погружали в среду жидкого азота, а водяной пар, полученный в баке с водой (температура 20-60способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485C), впускали в эту капсулу. Это приводило к немедленному замораживанию впущенного водяного пара в лед благодаря температуре жидкого азота, так что этот сжиженный и адсорбированный метан замораживался и инкапсулировался в образовавшийся лед.

Пример 4

В соответствии с настоящим изобретением было приготовлено газопоглощающее вещество нижеследующего состава:

Циклическая молекула: 1,6,20,25-тетраза(6,1,6,1)парациклофановый порошок.

Пример 5

В соответствии с настоящим изобретением был приготовлено газопоглощающее вещество нижеследующего состава:

Планарная молекула: 3-метилкорантраценовый порошок, содержание 90 вес.%.

Сферическая молекула: С60-вый порошок, содержание 10 вес.%.

Пример 6

Газопоглощающее вещество в соответствии с настоящим изобретением, приготовленное в Примере 5, помещали в емкость и обрабатывали ультразвуковыми колебаниями с частотой 50 Гц в течение 10 минут.

Адсорбцию метана газопоглощающими веществами, приготовленными выше в Примерах 4-6, измеряли при разных давлениях. Например, одно и то же измерение осуществляли для активированного угля (средний размер частиц: 5 мм) и CNG. Условия измерения были следующими:

температура 25способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С;

объем, заполняемый адсорбентом 10 см3.

В результате обнаружено, что, как показано на Фиг.9, газопоглощающие вещества, приготовленные в Примерах 4-6, в соответствии с настоящим изобретением осуществляли адсорбцию метана лучше, чем активированный уголь. Кроме того, в Примере 5, который был дополнен сферическими молекулами, и в Примере 6, в котором применили ультразвуковую обработку, наблюдали даже лучшую адсорбцию, чем в Примере 4. То есть в Примере 5 поддерживались подходящие бреши благодаря спейсерному эффекту сферических молекул, что проявлялось в более высокой адсорбции, чем в Примере 4. Также в Примере 6 наблюдались лучшая плотность заполнения и степень диспергированности, связанные с применением ультразвуковых волн и проявляющих, по этой причине, даже более высокую адсорбцию, чем в Примере 5.

В соответствии с главной целью настоящего изобретения разработали способ и устройство аккумулирования газа, которые способны осуществить очень высокую плотность аккумулирования благодаря адсорбции, без применения низких температур.

Поскольку данный способ настоящего изобретения не требует низких температур при аккумулировании, его можно удовлетворительно осуществлять в обычной морозильной камере, работающей около от -10 до 20способ и установка для аккумулирования газа, вещество,   поглощающее газ, и способ его получения, патент № 2228485С, и, следовательно, расходы на оборудование и эксплуатацию могут быть снижены.

Кроме того, емкость для аккумулирования и другое оборудование не нуждаются при конструировании в специальных материалах, необходимых для низких температур, и, следовательно, дают также преимущество в плане расходов на материальную часть.

В соответствии со второй целью настоящего изобретения создано газопоглощающее вещество с более высокой эффективностью аккумулирования, чем активированный уголь.

Класс F17C11/00 Применение в сосудах растворителей или поглотителей газов

аккумулирующий материал для насыщения атомарными веществами и способ его получения -  патент 2528775 (20.09.2014)
аккумулятор водорода -  патент 2521904 (10.07.2014)
баллон для растворенного ацетилена -  патент 2516082 (20.05.2014)
способ аккумулирования водорода -  патент 2515971 (20.05.2014)
способ получения, хранения и разложения гидратов природного газа -  патент 2505740 (27.01.2014)
зарядное устройство для водородных аккумуляторов из гидрида металлов с высокой степенью пассивирования (алюминий, титан, магний) -  патент 2505739 (27.01.2014)
устройства и способы хранения и/или фильтрования вещества -  патент 2499949 (27.11.2013)
аккумулятор водорода -  патент 2498151 (10.11.2013)
металлогидридный аккумулятор для хранения водорода -  патент 2450203 (10.05.2012)
устройство и картридж для хранения сжатого газообразного водорода -  патент 2440290 (20.01.2012)

Класс F17C6/00 Способы или устройства для наполнения сосудов без избыточного давления сжиженными или отвержденными газами

способ аккумулирования водорода -  патент 2515971 (20.05.2014)
способ хранения вещества в емкости с верхним сливом-выдачей при температуре ниже его затвердевания -  патент 2319645 (20.03.2008)
способ наполнения газом сосуда при вводе его в эксплуатацию -  патент 2300695 (10.06.2007)
система заправки переохлажденным кислородом бака окислителя разгонного блока -  патент 2297373 (20.04.2007)
способ рекуперации углеводородных газов летучих органических соединений и устройство рекуперации углеводородных газов летучих органических соединений -  патент 2296092 (27.03.2007)
способ заправки жидким водородом топливного бака ракетно-космической системы -  патент 2284951 (10.10.2006)
способ заправки жидким криогенным компонентом топливного бака ракетно-космической системы -  патент 2252180 (20.05.2005)
система заправки переохлажденным кислородом бака окислителя разгонного блока -  патент 2241645 (10.12.2004)
способ заправки жидким кислородом бака окислителя ракетно- космической системы -  патент 2226484 (10.04.2004)
способ заправки жидким кислородом бака окислителя ракетной двигательной установки -  патент 2225813 (20.03.2004)

Класс B01D15/08 избирательная адсорбция, например хроматография 

способ отделения одновалентных металлов от многовалентных металлов -  патент 2500621 (10.12.2013)
способ приготовления высокоэффективных колонок для ионной хроматографии -  патент 2499628 (27.11.2013)
способ отделения мета-ксилола от ароматических углеводородов и адсорбент для его осуществления -  патент 2490245 (20.08.2013)
композиция каликс[4]аренов для сорбции азо-красителей из водных растворов -  патент 2489205 (10.08.2013)
сенситин для эритроцитарного диагностикума для диагностики злокачественных новообразований и способ его получения -  патент 2487362 (10.07.2013)
способ получения веществ, влияющих на пролиферацию эпидермоидных клеток карциномы человека а431 -  патент 2481113 (10.05.2013)
способ хроматографического выделения иммуноглобулина -  патент 2467783 (27.11.2012)
система и способ автоматизации набивки колонки средой -  патент 2458724 (20.08.2012)
способ получения фуллерена с60 -  патент 2456233 (20.07.2012)
способ получения фуллерена с70 -  патент 2455230 (10.07.2012)

Класс B01D53/04 с неподвижными адсорбентами 

регенерация очистительных слоев с помощью струйного компрессора в открытом контуре -  патент 2527452 (27.08.2014)
способ очистки природного газа и регенерации одного или большего числа адсорберов -  патент 2525126 (10.08.2014)
реактор с радиальным пространством -  патент 2514950 (10.05.2014)
способ осушки и очистки углеводородных пропеллентов -  патент 2508284 (27.02.2014)
способ получения углеводородных пропеллентов -  патент 2508283 (27.02.2014)
устройство для утилизации кислого газа -  патент 2497570 (10.11.2013)
блок осушки природного газа высокого давления -  патент 2493432 (20.09.2013)
поглощающие кислород смеси -  патент 2492191 (10.09.2013)
абсорбирующий бачок для управления выбросами из топливного бака транспортного средства и топливный бак, содержащий такой бачок -  патент 2476715 (27.02.2013)
реакторная система, абсорбент и способ осуществления реакции в подаваемом материале -  патент 2474470 (10.02.2013)

Класс B01D53/053 с резервуаром для хранения или буферным резервуаром

Класс B01J20/22 содержащие органический материал

биоразлагаемый композиционный сорбент нефти и нефтепродуктов -  патент 2528863 (20.09.2014)
способ очистки сточных вод от тяжелых металлов методом адсорбции, фильтрующий материал (сорбент) и способ получения сорбента -  патент 2524111 (27.07.2014)
способ очистки проточной воды от загрязнителей -  патент 2516634 (20.05.2014)
композиции на основе хлорида брома, предназначенные для удаления ртути из продуктов сгорания топлива -  патент 2515451 (10.05.2014)
сорбент для диализа -  патент 2514956 (10.05.2014)
пеллеты и брикеты из спрессованной биомассы -  патент 2510660 (10.04.2014)
сорбирующие композиции и способы удаления ртути из потоков отходящих топочных газов -  патент 2509600 (20.03.2014)
способ подготовки образцов для анализа и картридж для него -  патент 2508531 (27.02.2014)
способ получения энтеросорбента -  патент 2497537 (10.11.2013)
композиция каликс[4]аренов для сорбции азо-красителей из водных растворов -  патент 2489205 (10.08.2013)

Класс B01J20/26 синтетические высокомолекулярные соединения

биоразлагаемый композиционный сорбент нефти и нефтепродуктов -  патент 2528863 (20.09.2014)
способ получения полимер-неорганических композитных сорбентов -  патент 2527217 (27.08.2014)
способ получения сорбента для селективного извлечения цезия -  патент 2521379 (27.06.2014)
сорбент для очистки водных сред от мышьяка и способ его получения -  патент 2520473 (27.06.2014)
способ удаления полициклических ароматических углеводородов -  патент 2516556 (20.05.2014)
способ получения адаптивно-селективного к редкоземельным металлам ионообменного материала -  патент 2515455 (10.05.2014)
способ получения модифицированного сорбента платиновых металлов -  патент 2491990 (10.09.2013)
новый гибридный органическо-неорганический материал im-19 и способ его получения -  патент 2490059 (20.08.2013)
способ получения сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов с водных и твердых поверхностей -  патент 2487751 (20.07.2013)
способ изготовления химического адсорбента диоксида углерода -  патент 2484891 (20.06.2013)

Класс B01J20/30 способы получения, регенерации или реактивации

способ получения углеродминерального сорбента -  патент 2529535 (27.09.2014)
способ получения сорбентов на основе zn(oh)2 и zns на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2528696 (20.09.2014)
гуминово-глинистый стабилизатор эмульсии нефти в воде -  патент 2528651 (20.09.2014)
способ получения полимер-неорганических композитных сорбентов -  патент 2527217 (27.08.2014)
способ получения плавающего углеродного сорбента для очистки гидросферы от нефтепродуктов -  патент 2527095 (27.08.2014)
адсорбент для очистки газов от хлора и хлористого водорода и способ его приготовления -  патент 2527091 (27.08.2014)
способ получения сорбента для извлечения соединений ртути из водных растворов -  патент 2525416 (10.08.2014)
способ получения фильтрующей гранулированной загрузки производственно-технологических фильтров для очистки воды открытых источников водоснабжения -  патент 2524953 (10.08.2014)
способ получения адсорбирующего элемента -  патент 2524608 (27.07.2014)
способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода -  патент 2524607 (27.07.2014)

Класс C09B47/04 фталоцианины

способ обеззараживания воды и оценки его эффективности -  патент 2520857 (27.06.2014)
металлокомплексы тетра-(4-трет-бутил-5-нитро)фталоцианина -  патент 2507229 (20.02.2014)
гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды от вирусного загрязнения -  патент 2470051 (20.12.2012)
металлокомплексы тетра-4-[(4'-карбокси)фениламино]фталоцианина -  патент 2463324 (10.10.2012)
тетра-4-[4'-(4''-метилфенилазо)фенокси]фталоцианин -  патент 2454418 (27.06.2012)
гетерогенный сенсибилизатор и способ фотообеззараживания воды -  патент 2447027 (10.04.2012)
тетра-4-({[(5''-сульфонафтил)-1''-азо]фенилен-1',4'}окси)фталоцианин -  патент 2440353 (20.01.2012)
тетра[4,5]([6,7]1-ацетил-2н-нафто[2,3-d][1,2,3]триазол-5,8-дион)фталоцианины меди и кобальта -  патент 2411246 (10.02.2011)
наборы красителей для создания изображений с помощью красок для струйных принтеров -  патент 2373239 (20.11.2009)
наборы чернил для создания изображения с помощью струйного принтера -  патент 2373238 (20.11.2009)
Наверх