【学术前沿】掺氢天然气适用的加臭剂研究

Author

高  峰（辽宁省微聚生物科学研究院 锦州121001）

陈肖阳 （沈阳光正工业有限公司  沈阳 110000）

摘要/Abstract

本文主要从氢气、混合天然气、天然气与两种加臭剂的结合能力，在通用加臭剂量时，用色谱检测氢气吸附两种加臭剂的能力，根据实验结果可得，无硫加臭剂更适合掺氢天然气。

关键词：掺氢天然气；无硫加臭剂

01

天然气掺氢和加臭剂

1.1天然气掺氢（英文名称HCNG）是氢和天然气按一定比例混合的气体燃料，它综合了氢气燃烧速率快、着火范围宽、清洁环保的特点和天然气热值高、储量丰富、价格便宜等优点。国内外研究表明，在天然气中掺入体积分数20%-30%的氢气作为燃料，可以使发动机获得最理想的动力性、经济性和低排放性特征。

02

天然气、氢气及混合气

对加臭剂的吸附

2.1实验方法与原理

分别用高纯氢气、天然气、及氢气天然气比例为3:7的混合气，通过装有过量的加臭剂的圆底烧瓶，流量为1L/min，时间30min，通过测量加臭剂的减少量，确定以上三种气体与加臭剂的结合能力。

氢气为低吸附气体，氢气或添加氢气的天然气对加臭剂的吸附能力降低，又加臭剂的蒸气压不同，本文以四氢噻吩和无硫加臭剂做对比，无硫加臭剂的蒸气压远远大于四氢噻吩的蒸气压，分散能力更强，氢气或添加氢气的天然气的吸附能力更强。

2.2实验结果

由以上数据可知

2.2.1在相同气体流量和吸附时间下，氢气含量越高，对臭剂的吸附能力越低；

2.2.2在相同气体流量和吸附时间下，气体对无硫加臭剂的吸附量大于对四氢噻吩的吸附；

03

氢气对通用加臭剂量的吸附

3.1实验方法与原理

单独通氢气时，按通用加臭计量加入加臭剂，即四氢噻吩加入量20mg/m3，无硫加臭剂加入量20mg/m3，通氢气30L，尾端由5g（经证明5g活性炭为超量）活性炭管吸附，后将活性炭粉末加入1ml二氯乙烷溶剂中，振荡器振荡1min，经色谱检测仪，检测吸附量，得到通用计量时，氢气对加臭剂的携带能力。

经“2”证明，氢气对加臭剂的吸附能力较低，在通用的天然气加臭浓度下，氢气能否吸附足够的加臭剂，无硫加臭剂两个主要成分的出峰时间分别是0.4和0.55分钟，四氢噻吩的出峰时间为0.98分钟。

3.2实验结果

分别用四氢噻吩和无硫加臭剂做了三次色谱，图谱及结果如下：

四氢噻吩色谱第一次

四氢噻吩色谱第二次

四氢噻吩色谱第三次

无硫加臭剂色谱第一次

无硫加臭剂色谱第二次

无硫加臭剂色谱第三次

由以上数据分析：

3.2.1氢气吸附四氢噻吩较少，在通用加臭浓度下，氢气不能完全吸附；

04

加臭剂对运输管道

和氢电池的影响

    天然气输送管道大多采取金属管道，有可能会产生氢脆问题，氢气对输送管道的影响主要是材料韧性的损失和疲劳裂纹扩展速率的增加，加入四氢噻吩后增加了管道破损的风险，而无硫加臭剂对金属管道几乎无影响，更适合长距离掺氢天然气的运输。

    氢电池要涉及到储氢，氢气在常温下是气态，需要压缩才能变为液态，为氢电池供应氢，在保证安全的前提下，对储氢罐的要求很高，而对金属材质无影响的无硫加臭剂更适合氢电池。

05

总结

参考文献：

1. 孙晨 天然气加氢工艺技术研究 中国设备工程 2020.10（上）22

2. 乔伟艳 张宁 解东来 天然气掺氢混合工艺研究 煤气与热力 2009.08 17

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