В лаборатории изучения сорбционных процессов Института физхимии и электрохимии имени Фрумкина Российской академии наук был разработан инновационный монолитный угольный адсорбент. Он имеет мезопористую структуру и предназначен для поглощения газов в условиях низких температур. Основная перспектива применения технологии — сбор газовой фракции предельных углеводородов (метана, пропана и т.д.) при температурах, близких к температуре кипения этих веществ. Результаты исследования опубликованы в издании Journal of Chemical & Engineering Data.
Актуальность разработки обусловлена тем, что при хранении и перевозке сжиженного метана и других алканов в емкостях при температуре кипения метана - 160°C неизбежно образуется так называемый отпарной газ. Его присутствие создает реальную угрозу разгерметизации, взрыва и пожара. Раньше, не мудрствуя лукаво, попутный газ сжигали в факелах. Но по экологическим и экономическим соображениям подобную практику пришлось прекратить.
Альтернативой стало компрессорное сжижение газа и его возврат в контур хранения, либо использование в качестве топлива для внутренних нужд предприятия, например, в котельной. Но компрессорную установку возможно установить далеко не везде. А при транспортировке сжиженного газа в судовых танках или железнодорожных цистернах и при хранении в сравнительно небольших емкостях речь об утилизации отпарного газа вообще теряет смысл. Пожарная опасность при этом сохраняется.
Выход был найден в поглощении газа особыми веществами адсорбентами, способными «спрятать» в единице своего объема десятки, а то и сотни единиц объема «лишнего» газа.
Углеродный адсорбент, разработанный в институте имени Фрумкина, по своей поглощающей способности превышает известные аналоги. При температуре - 161° один кубический дециметр пористого продукта вместил в себя 380 литров газа. При этом давление в аккумулирующей системе не превышало 7 МПа, что значительно ниже давления, создаваемого компрессором, а значит более пожаро- и взрывобезопасно.
Адсорбент представляет собой хорошо всем знакомый активированный уголь, который отформовали до состояния монолитных блоков. Продукт был получен из отходов древесины. Сначала их карбонизируют (пережигают). Затем идет двухступенчатый пиролиз, в ходе которой в массе угля образуются мезопоры диаметром от 2 до 50 нанометров. Именно дифференцированный и достаточно крупный размер пор обеспечивает оптимальную адсорбцию газа, часть которого конденсируется внутри пористого материала и резко сокращается в объеме.
Новый адсорбент способен работать в широком диапазоне температур ниже отметки - 83°C, что делает его пригодным для аккумуляции углеводородов с разной температурой кипения.
Ранее ученые рассказали, как императорские пингвины нейтрализуют ртуть.
