吸附天然气技术（ANG）
近几年来吸附储存天然气的研究越来越多。目前利用超级活性炭进行储气研究的国家有美国、加拿大、日本等。由于超级活性炭的比表面积高达3000 平方米/克，因此它具有很强的吸附储气能力。日本丰田公司不仅在汽车尾气净化方面使用了超级活性炭，而且对其用在压缩天然气汽车的储气容器中，也在做积极的尝试。如果吸附储存天然气的应用研究获得成功，它将带来燃气储存的革命，并带来显著的经济和社会效益。结合实际需要，在天然气的储存工艺的装置等方面开展应用研究具有特别重要的意义。此项工作一方面可以改进天然气储存技术；另一方面可以扩大天然气的应用领域，尤其是天然气汽车的应用。
（1）吸附储气原理及超级活性炭性能
吸附储气是近年来国外大力开发的新技术。其原理是在储气容器中以特殊方法装填超级活性炭作为吸附剂。由于吸附剂表面分子与气体之间的作用力大大高于气体分子之间的作用力，使得吸附剂表面附近的气体分子浓度大大高于气相主体浓度。孔径越小这种分子之间的作用力越强，因此微孔中全部被气体分子所充满,这就是体积填充机理。由于吸附剂微孔中的气体密度大大高于同压力下气相主体密度，使得存储同样气量时的压力可以减少近10倍。
活性炭含有大孔、中孔和微孔，只有在孔径为2nm左右的微孔中，体积填充机制才起作用，从而大大增加储气量，储气吸附剂采用比表面积为3000 平方米/克的微孔活性炭，在常温下，压力为1.6 MPa时，对甲烷的吸附能力大约是80g/ml。为了增加单位容积的储气量，不但要求单位重量的活性炭上吸附甲烷量多，更希望单位体积吸附剂中吸附的甲烷量多。超级活性炭的比重为0.2-0.3 g/ml，为了增加体积吸附量一般要对吸附剂进行成型加工，以增加该活性炭的密度。目前能够提供的超级活性炭密度为0.5-0.7 g/ml，因此储气的工艺和装置的研究，可以基于这种活性炭进行。
（2）天然气吸附储存的可行性及经济比较分析
目前，国内已掌握了吸附储气的关键技术-吸附剂（超级活性炭）的制备，此超级活性炭比表面积为3000 平方米/克，是普通活性炭的两到三倍。其储气能力为120-170 v/*v，即在3.5MPa压力下，一立方米装有吸附剂的气瓶可容120～170标准立方米天然气。这就是说可以用较低的压力，在同样的体积下存储更多的甲烷气体。
陕北天然气进入天津市储配站的压力为1.8～1.6MPa，中压管网压力为0.2MPa，则每立方米超级活性炭可以储存84标准立方米甲烷气体。如果单纯依靠压缩储存甲烷气体，当气体的压力由0.2MPa增加到1.6MPa，每立方米容积仅可以储存14标准立方米甲烷气体，也就是说，同样压力差下，有吸附剂存在时储存气体能力是单纯压缩情况下的（84／14）＝6倍（此时超级活性炭的比重按0.5 g/ml考虑），就普通湿式和干式储气柜而言，一个填满活性炭的储罐，如果其储气压力为1.6MPa，则储气能力相当常压储柜的100倍，即一个1000立方米填满超级活性炭的储罐接近于一个10万立方米常压储柜。考虑到活性炭的比表面和压实密度以及储罐结构要求等因素，我们用1500立方米的1.6MPa的压力储罐的储气能力相当于10万立方米常压气柜的情况，进行初步的经济分析。
一个1500立方米的1.6MPa储罐的投资为300万元，吸附剂价格为2万元／吨，（密度按500千克/立方米,吸附剂价格为1万元/立方米）,故1500立方米填装吸附剂的储罐总价为1500＋300=1800万元。
能力相当的非吸附储罐（柜）的价格为：
一个10万立方米干式柜总投资为3000万元;
一个10万立方米湿式柜总投资为1500万元;
六个1500立方米的1.6MPa储罐投资为2250万元（占地系数取1.25）。
由以上简单的计算可知，在投资方面，以填充活性炭加压缩罐代替低压干式储柜经济效益是相当可观的，填充活性炭压力储罐与不填充活性炭的压力球罐相比也有一定的优势。但是由于吸附储气工艺尚不成熟，活性炭需再生或更换，气体进入储气柜前还需净化处理等，因此吸附存储在技术和经济上是否具有显著优势，必须进行进一步研究。
（3）几点建议
①吸附储存调峰的研究
吸附储气的目的是在用气低峰时能方便地使气体吸附储存起来，在用气高峰时气体能自动迅速地解吸释放出来，实现调峰之功能。解吸可用两种方法来实现，一是升温解吸;二是降低压力解吸。显然升温解析在工艺上难以做到,降低压力是较为可行的方法。但如何根据这个原理设计吸附储存调峰的工艺流程，保证吸附储气能起到正常调峰之作用，必然有许多问题要进行研究。例如，要让储气在用气高峰时获得足够的压力差作为推动力以保证解吸速率和解吸量等。
具体所要解决的问题有如下几个方面：计算吸附储气罐的储气调峰能力。提出吸附储气系统储、供过程的最佳操作和控制方案。不同压力等级管网的吸附储气系统的配置及技术经济比较。
②吸附热的移出与解吸热的引入的研究
伴随吸附和解吸过程要有一定量的热交换，因此吸附和解吸的速度与温度有关，热量交换的速率和方式又对吸附储气有着重要影响. 可以考虑用固-液相变的原理来选择载热体，进而解决热量的有效传递。当吸附时气体放出热量使载热体由固相吸热变为液相，当解吸时气体吸收热量使载热体由液相放热变为固相。此方法既可以保证热量的有效传递，又不会引起温度大的波动。要解决的问题是这种载热体的选择与制备和换热器的结构与设计。另外，热量的移出与引入还可以考虑热管技术和其它更有效的换热方式。
③吸附储气罐前的气体净化技术研究
超级活性炭具有3000 平方米/克的比表面，且微孔很多。因此，如果天然气中所含杂质附着在或凝析在活性炭表面，则会使其有效比表面数值锐减，甚至阻塞微孔，进而降低其储气能力。天然气中的C3、H2O等物质在活性炭表面很容易凝析。因此，必须将其进行有效的分离，以保证储气罐正常工作。
④超级活性炭再生技术的研究
储罐内所装活性炭的价值远远高于储罐本身的价值，因此，如何延长活性炭的使用寿命就显得特别重要。活性炭连续使用其吸附能力必然下降，所以活性炭的再生技术也是吸附储气的关键技术。要研究的内容有：活性炭活化的工艺, 活化介质的选用及操作参数的确定等。
⑤超级活性炭的填装技术研究
既要保证活性炭有足够的比表面，又要使其有较大的密度，进而确保有限的容积存储更多的天然气。一方面要满足活性炭装卸方便;另一方面要保证热量传递迅速。因此，在活性炭的形状、装卸工艺以及存储设备等方面都需要进行研究。吸附储气既实践了吸附理论又应用了新材料，它是新领域里的新技术。建议加大吸附储气的研究力度。使其早日成为成熟的技术，以达到吸附储气在更广泛的领域得到应用。尤其是天然气的吸附储存
