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煤孔隙结构和煤对气体吸附特性研究

孟宪明

   本文利用物理化学、界面化学、煤化学、煤岩学等知识,在实验研究的基础上借助计算机作为辅助工具对煤孔隙结构和煤吸附CH_4、N_2、CO_2及CH_4/CO_2二元混合气体吸附特性进行了系统研究。本研究对于丰富煤孔隙特征、煤层气和瓦斯理论,特别是对注CO_2提高煤层采收率和CO_2的埋藏具有重要意义。 对于煤孔隙结构的研究采用压汞法和低温液氮吸附法,并从孔径分布、孔容分布和比表面积分布来表征煤孔隙特征。压汞法的实验结果表明煤具有发育的大孔和微孔结构,微孔和小孔对于侵入的汞有滞留作用,无烟煤的孔容和比表面积都大于烟煤。液氮法实验结果表明煤对液氮的吸附量具有异常现象,该异常现象是由于煤为非刚性吸附剂,即煤吸附和解吸液氮后可引起煤基质膨胀和收缩。为利用异常吸附数据来表征煤孔隙结构,特采用常规、特殊处理方法和线性、最大值校正法,分别采用圆筒孔和平行板孔等效模型对煤孔隙的孔容和比表面积进行计算,校正结果表明最大值校正法是可行性的。计算结果表明煤的小孔和微孔是煤吸附的主要空间。 本文在对晋城和潞安煤对纯CH_4、N_2、CO_2及CH_4/CO_2二元混合气体吸附/解吸特性研究的基础上,对二煤纯气体吸附数据采用SPSS、线性回归法和EXCEL法对Langmuir、BET、D-A和D-R吸附模型进行拟合,最后利用拟合参数对煤吸附特性、煤孔隙结构进行了初步研究。研究表明:煤对CO_2具有优先吸附特性,但特殊情况下出现了CH_4优先吸附特性;拟合参数可从一定角度解释煤的吸附特性和煤吸附/解吸过程中煤孔隙结构的变化,但由于拟合过程中各参数间存在相互作用、煤吸附/解吸过程中煤基质的变化、模型中超临界状态下的物理意义的不确定性等问题,因此模拟参数还不能定量地对煤微孔结构及变化情况。……   
[关键词]:;煤层气;孔隙;吸附;压汞;氮吸附;模型拟合
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山东科技大学2007年
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