煤儲層的吸附/脫附特性及其在超臨界CO 2 作用下演化機(jī)理研究
發(fā)布時間：2021-10-26 13:46
煤層氣是一種礦井災(zāi)害氣體,也是一種清潔高效的非常規(guī)天然氣。同時,化石能源在燃燒過程中釋放大量二氧化碳（CO2）,加劇了全球溫室效應(yīng)。將CO2注入深部不可采煤層不僅能實(shí)現(xiàn)其地質(zhì)封存,而且能達(dá)到煤層氣增產(chǎn)的目的（CO2-enhanced coalbed methane recovery,CO2-ECBM）。CO2-ECBM的機(jī)理是甲烷（CH4）與CO2在煤儲層中的競爭吸附,CO2分子具有較強(qiáng)的吸附能力并可將煤基質(zhì)中吸附態(tài)的CH4分子驅(qū)替出來。煤儲層的組成、有機(jī)結(jié)構(gòu)和孔結(jié)構(gòu)特征是CH4和CO2吸附/脫附特性的決定性因素。因此,研究煤儲層的組成和結(jié)構(gòu)特征及其對CH4和CO2的吸附/脫附特性的影響對評估CO2-ECBM技術(shù)的可行性具有指導(dǎo)意義。封存在煤儲層中的CO2處于超...
【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：121 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
煤儲層中孔結(jié)構(gòu)的類型：(a)孔的連通性；(b)孔的形狀
圖 1.2 吸附等溫線的影響因素及用途Fig. 1.2 The properties and use of the adsorption isotherm溫線與吸附理論與氣體或者吸附溶液之間發(fā)生的一種界面現(xiàn)象。I物質(zhì)在固體表面富集的現(xiàn)象。具有吸附能力的固液體）定義為吸附質(zhì)，吸附質(zhì)分子脫離吸附劑的過吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。在化學(xué)吸附中連接，吸附熱介于 60~4000 kJ/mole，且通常為單吸附質(zhì)分子與吸附劑表面的范德華力（van der Waon 色散力、偶極子作用、四極子作用、靜電力。非散力。物理吸附的吸附熱一般介于 8~40 kJ/mole，子層吸附。物理吸附與化學(xué)吸附的本質(zhì)區(qū)別在是二者的對比分析見表 1.2。
圖 1.3 吸附等溫線的六種類型[73]Fig. 1.3 The six types of adsorption isotherms[73]等溫吸附模型一般是出于某種或某些假設(shè)，對一種或幾種吸附等溫線進(jìn)行，并建立吸附等溫式。由于吸附質(zhì)和吸附劑的多樣性，得出一種能解釋所有現(xiàn)象的等溫吸附模型是不現(xiàn)實(shí)的。目前公認(rèn)的物理吸附模型按假設(shè)條件不同為四類：第一類模型從吸附引起固-氣界面能降低的角度出發(fā)，考察單位吸附平衡壓力的關(guān)系；第二類模型認(rèn)為吸附是一個動態(tài)平衡的過程，吸附是氣相與吸附相分子交換的過程；第三類模型認(rèn)為吸附劑表面存在吸附勢場，氣體進(jìn)入場中就會被吸附；第四類模型從毛細(xì)凝結(jié)理論出發(fā)，認(rèn)為氣體分子在吸孔隙中的凹液面凝聚而發(fā)生吸附作用[106]。 Henry 定律當(dāng)壓力很低時，吸附量很小，吸附質(zhì)的分子間力可以忽略。此時，吸附劑的吸附勢能比較小，被吸附的氣體分子可以在固體表面做二維運(yùn)動，吸附量力成正比，吸附量隨平衡壓力的變化符合 Henry 定律，其表達(dá)式如公式 1.1 所示
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低階煤吸附孔特征及分形表征[J]. 周三棟,劉大錳,蔡益棟,姚艷斌,焦永艷,任世君. 石油與天然氣地質(zhì). 2018(02)
[2]煤的元素分析種類以及與煤質(zhì)的關(guān)系[J]. 楊箏. 化工管理. 2018(05)
[3]中美煤層氣資源分布特征和開發(fā)現(xiàn)狀對比及啟示[J]. 李登華,高煖,劉卓亞,昝昕,鄭志紅,賈君,吳家萍. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(01)
[4]煤層氣開采關(guān)鍵地質(zhì)影響因素[J]. 馮立杰,賈依帛,岳俊舉,王金鳳. 石油與天然氣地質(zhì). 2017(06)
[5]不同煤級煤的微孔介孔演化特征及其成因[J]. 侯錦秀,王寶俊,張玉貴,張進(jìn)春. 煤田地質(zhì)與勘探. 2017(05)
[6]中國煤層氣開發(fā)利用現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展[J]. 周加佳. 石油化工應(yīng)用. 2017(05)
[7]不同變質(zhì)程度煤吸附能力影響因素研究[J]. 張凱,湯達(dá)禎,陶樹,劉彥飛,陳世達(dá). 煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(05)
[8]煤吸附甲烷能力對溫度壓力變化的響應(yīng)特性[J]. 馬向攀,王兆豐,任浩洋. 煤礦安全. 2016(12)
[9]煤與瓦斯突出關(guān)鍵結(jié)構(gòu)體致災(zāi)機(jī)制[J]. 舒龍勇,王凱,齊慶新,樊少武,張浪,范喜生. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(02)
[10]注CO2提高煤層氣采收率及CO2封存技術(shù)[J]. 張春杰,申建,秦勇,葉建平,張兵. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2016(06)
博士論文
[1]ScCO2與煤中有機(jī)質(zhì)作用及其孔隙結(jié)構(gòu)響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王恬.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]CO2-ECBM中煤儲層結(jié)構(gòu)對CH4和CO2吸附/解吸影響的研究[D]. 李偉.太原理工大學(xué) 2018
[3]構(gòu)造煤地質(zhì)—地球物理綜合響應(yīng)及其判識模型[D]. 陳紅東.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[4]超臨界CO2與有機(jī)溶劑混合萃取及改質(zhì)煤的研究[D]. 孫曄.華東理工大學(xué) 2016
[5]CO2地質(zhì)儲存煤儲層結(jié)構(gòu)演化與元素遷移的模擬實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉長江.中國礦業(yè)大學(xué) 2010
碩士論文
[1]煤的超臨界CO2混合溶劑萃取過程及萃余煤氣化特性研究[D]. 馮婷婷.華東理工大學(xué) 2013
[2]煤孔徑結(jié)構(gòu)以及表面特性對煤吸附甲烷性能影響的研究[D]. 謝建林.太原理工大學(xué) 2004
本文編號：3459612
【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：121 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
煤儲層中孔結(jié)構(gòu)的類型：(a)孔的連通性；(b)孔的形狀
圖 1.2 吸附等溫線的影響因素及用途Fig. 1.2 The properties and use of the adsorption isotherm溫線與吸附理論與氣體或者吸附溶液之間發(fā)生的一種界面現(xiàn)象。I物質(zhì)在固體表面富集的現(xiàn)象。具有吸附能力的固液體）定義為吸附質(zhì)，吸附質(zhì)分子脫離吸附劑的過吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。在化學(xué)吸附中連接，吸附熱介于 60~4000 kJ/mole，且通常為單吸附質(zhì)分子與吸附劑表面的范德華力（van der Waon 色散力、偶極子作用、四極子作用、靜電力。非散力。物理吸附的吸附熱一般介于 8~40 kJ/mole，子層吸附。物理吸附與化學(xué)吸附的本質(zhì)區(qū)別在是二者的對比分析見表 1.2。
圖 1.3 吸附等溫線的六種類型[73]Fig. 1.3 The six types of adsorption isotherms[73]等溫吸附模型一般是出于某種或某些假設(shè)，對一種或幾種吸附等溫線進(jìn)行，并建立吸附等溫式。由于吸附質(zhì)和吸附劑的多樣性，得出一種能解釋所有現(xiàn)象的等溫吸附模型是不現(xiàn)實(shí)的。目前公認(rèn)的物理吸附模型按假設(shè)條件不同為四類：第一類模型從吸附引起固-氣界面能降低的角度出發(fā)，考察單位吸附平衡壓力的關(guān)系；第二類模型認(rèn)為吸附是一個動態(tài)平衡的過程，吸附是氣相與吸附相分子交換的過程；第三類模型認(rèn)為吸附劑表面存在吸附勢場，氣體進(jìn)入場中就會被吸附；第四類模型從毛細(xì)凝結(jié)理論出發(fā)，認(rèn)為氣體分子在吸孔隙中的凹液面凝聚而發(fā)生吸附作用[106]。 Henry 定律當(dāng)壓力很低時，吸附量很小，吸附質(zhì)的分子間力可以忽略。此時，吸附劑的吸附勢能比較小，被吸附的氣體分子可以在固體表面做二維運(yùn)動，吸附量力成正比，吸附量隨平衡壓力的變化符合 Henry 定律，其表達(dá)式如公式 1.1 所示
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低階煤吸附孔特征及分形表征[J]. 周三棟,劉大錳,蔡益棟,姚艷斌,焦永艷,任世君. 石油與天然氣地質(zhì). 2018(02)
[2]煤的元素分析種類以及與煤質(zhì)的關(guān)系[J]. 楊箏. 化工管理. 2018(05)
[3]中美煤層氣資源分布特征和開發(fā)現(xiàn)狀對比及啟示[J]. 李登華,高煖,劉卓亞,昝昕,鄭志紅,賈君,吳家萍. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2018(01)
[4]煤層氣開采關(guān)鍵地質(zhì)影響因素[J]. 馮立杰,賈依帛,岳俊舉,王金鳳. 石油與天然氣地質(zhì). 2017(06)
[5]不同煤級煤的微孔介孔演化特征及其成因[J]. 侯錦秀,王寶俊,張玉貴,張進(jìn)春. 煤田地質(zhì)與勘探. 2017(05)
[6]中國煤層氣開發(fā)利用現(xiàn)狀及技術(shù)進(jìn)展[J]. 周加佳. 石油化工應(yīng)用. 2017(05)
[7]不同變質(zhì)程度煤吸附能力影響因素研究[J]. 張凱,湯達(dá)禎,陶樹,劉彥飛,陳世達(dá). 煤炭科學(xué)技術(shù). 2017(05)
[8]煤吸附甲烷能力對溫度壓力變化的響應(yīng)特性[J]. 馬向攀,王兆豐,任浩洋. 煤礦安全. 2016(12)
[9]煤與瓦斯突出關(guān)鍵結(jié)構(gòu)體致災(zāi)機(jī)制[J]. 舒龍勇,王凱,齊慶新,樊少武,張浪,范喜生. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報. 2017(02)
[10]注CO2提高煤層氣采收率及CO2封存技術(shù)[J]. 張春杰,申建,秦勇,葉建平,張兵. 煤炭科學(xué)技術(shù). 2016(06)
博士論文
[1]ScCO2與煤中有機(jī)質(zhì)作用及其孔隙結(jié)構(gòu)響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 王恬.中國礦業(yè)大學(xué) 2018
[2]CO2-ECBM中煤儲層結(jié)構(gòu)對CH4和CO2吸附/解吸影響的研究[D]. 李偉.太原理工大學(xué) 2018
[3]構(gòu)造煤地質(zhì)—地球物理綜合響應(yīng)及其判識模型[D]. 陳紅東.中國礦業(yè)大學(xué) 2017
[4]超臨界CO2與有機(jī)溶劑混合萃取及改質(zhì)煤的研究[D]. 孫曄.華東理工大學(xué) 2016
[5]CO2地質(zhì)儲存煤儲層結(jié)構(gòu)演化與元素遷移的模擬實(shí)驗(yàn)研究[D]. 劉長江.中國礦業(yè)大學(xué) 2010
碩士論文
[1]煤的超臨界CO2混合溶劑萃取過程及萃余煤氣化特性研究[D]. 馮婷婷.華東理工大學(xué) 2013
[2]煤孔徑結(jié)構(gòu)以及表面特性對煤吸附甲烷性能影響的研究[D]. 謝建林.太原理工大學(xué) 2004
本文編號：3459612
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