本文關(guān)鍵詞：He對(duì)煤中CH_4的置換效應(yīng)研究

  更多相關(guān)文章： CH_4解吸 高壓注氣 等壓擴(kuò)散 置換效應(yīng) 機(jī)理

【摘要】：基于高壓容量法,本文對(duì)制備的煤樣進(jìn)行CH4及He的吸附-解吸實(shí)驗(yàn)和不同條件下注入He置換煤中甲烷實(shí)驗(yàn),研究了煤對(duì)CH4和He的吸附-解吸規(guī)律以及驗(yàn)證高壓注氣過程中壓力變化對(duì)置換效應(yīng)的影響。通過陽泉礦區(qū)15號(hào)煤樣對(duì)單組分氣體CH4和He的吸附-解吸實(shí)驗(yàn)表明,煤對(duì)He的吸附量可以忽略不計(jì),從分子極性、臨界溫度及分子直徑方面的分析也證實(shí)了He為非吸附性氣體,僅具有驅(qū)替作用;從孔徑分布、孔型及吸附勢(shì)角度解釋了煤對(duì)CH4吸附曲線的滯后現(xiàn)象。根據(jù)高壓注氣和等壓擴(kuò)散條件下He對(duì)煤中CH4的置換效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從定性和定量的角度分析了兩種條件下He對(duì)煤中CH4的置換效應(yīng),結(jié)果表明:高壓下注入He后,吸附過程中壓力不變,游離氣體量和氣體濃度變化很小,但隨著注入He壓力的增大,置換量和置換率呈現(xiàn)出先增大后減小,平衡壓力為0.84MPa時(shí)達(dá)到最大,分別為0.02cm3/g和0.1%,但數(shù)值很小,當(dāng)吸附平衡壓力為2.5MPa時(shí),置換量趨于0;在等壓擴(kuò)散條件下,注入He壓力越大,擴(kuò)散穩(wěn)定后平衡壓力越大,置換量和置換率也隨之增大,注氣壓力為2.5MPa時(shí)達(dá)到最大值,分別為2.45cm3/g、8.17%。從道爾頓發(fā)分壓定律及擴(kuò)展的Langmuir方程對(duì)高壓注氣下He對(duì)煤中CH4的置換效應(yīng)進(jìn)行分析,高壓注入He對(duì)煤中CH4的解吸有很弱的置換作用,且這種置換作用并不是因?yàn)樽⑷際e降低了CH4的分壓,而是由于煤對(duì)He并非絕對(duì)不吸附造成CH4進(jìn)行微量解吸;從宏觀角度及擴(kuò)展的Langmuir方程對(duì)等壓擴(kuò)散下He對(duì)煤中CH4的置換效應(yīng)分析可知,等壓下He與CH4通過濃度差進(jìn)行擴(kuò)散,稀釋了游離CH4的濃度,從而降低了CH4的分壓,進(jìn)而發(fā)生解吸,即等壓擴(kuò)散下He對(duì)煤中CH4有置換作用,而這種置換作用是由于氣體擴(kuò)散使CH4分壓減小造成的。
【關(guān)鍵詞】：CH_4解吸 高壓注氣 等壓擴(kuò)散 置換效應(yīng) 機(jī)理
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TD712
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究目的和意義11
• 1.2 煤層注氣置換/驅(qū)替置換CH_4的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-16
• 1.2.1 煤對(duì)單分子氣體吸附 解吸特性的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 煤對(duì)多組分氣體吸附 解吸特性的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 注氣置換煤層CH_4國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14
• 1.2.4 注氣置換煤層瓦斯技術(shù)機(jī)理研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線16-17
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容16
• 1.3.2 技術(shù)路線16-17
• 1.4 本文的研究特色與創(chuàng)新17-18
• 2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備18-24
• 2.1 主體實(shí)驗(yàn)設(shè)備18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)裝置標(biāo)準(zhǔn)體積的測(cè)定18-21
• 2.2.1 公用管路標(biāo)準(zhǔn)體積VP測(cè)定19-20
• 2.2.2 充氣罐標(biāo)準(zhǔn)體積VR1測(cè)定20
• 2.2.3 吸附罐標(biāo)準(zhǔn)體積VS的測(cè)定20-21
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)21
• 2.3 吸附罐剩余體積測(cè)定21
• 2.4 實(shí)驗(yàn)樣品21-23
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)樣品制備21-22
• 2.4.2 煤樣的工業(yè)分析22
• 2.4.3 煤的孔隙特征測(cè)試22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 3 煤對(duì)單組分氣體吸附 解吸特性實(shí)驗(yàn)研究24-38
• 3.1 煤對(duì)單組分氣體吸附 解吸實(shí)驗(yàn)24-27
• 3.1.1 檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性24
• 3.1.2 等溫吸附實(shí)驗(yàn)24-26
• 3.1.3 等溫解吸實(shí)驗(yàn)26-27
• 3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理27-30
• 3.2.1 壓縮因子的確定27-28
• 3.2.2 參數(shù)計(jì)算28-30
• 3.3 煤對(duì)單組分氣體的吸附 解吸規(guī)律30-32
• 3.3.1 吸附 解吸實(shí)驗(yàn)結(jié)果30
• 3.3.2 煤對(duì)CH_4的吸附 解吸規(guī)律30-31
• 3.3.3 煤對(duì)HE的吸附 解吸規(guī)律31-32
• 3.4 煤對(duì)單組分氣體的吸附 解吸規(guī)律分析32-35
• 3.4.1 煤對(duì)CH_4的吸附、解吸等溫線差異性的分析32-35
• 3.4.2 煤對(duì)HE的吸附、解吸等溫線規(guī)律分析35
• 3.5 本章小結(jié)35-38
• 4 高壓注氣下HE對(duì)煤中CH_4的置換效應(yīng)38-52
• 4.1 定義解釋38
• 4.2 高壓注氣下HE對(duì)煤中甲烷置換效應(yīng)實(shí)驗(yàn)38-41
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)條件38-39
• 4.2.2 設(shè)備氣密性檢查39
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟39-41
• 4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理41-45
• 4.3.1 壓縮因子的確定41-42
• 4.3.2 混合氣體的組分42
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)各參數(shù)計(jì)算42-45
• 4.4 高壓注氣下HE對(duì)煤中甲烷的置換實(shí)驗(yàn)結(jié)果45-49
• 4.4.1 高壓注氣后吸附過程中壓力、氣體游離量及濃度變化45-47
• 4.4.2 高壓注氣下的置換量及置換率47-49
• 4.5 本章小結(jié)49-52
• 5 等壓擴(kuò)散下He對(duì)煤中CH_4置換效應(yīng)52-60
• 5.1 等壓擴(kuò)散下HE對(duì)煤中甲烷置換效應(yīng)實(shí)驗(yàn)52-53
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)條件52
• 5.1.2 設(shè)備氣密性檢查52
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟52-53
• 5.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理53-54
• 5.2.1 壓縮因子的確定53-54
• 5.2.2 混合氣體的組分54
• 5.2.3 參數(shù)計(jì)算54
• 5.3 等壓擴(kuò)散下HE對(duì)煤中甲烷置換實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-59
• 5.3.1 等壓擴(kuò)散后平衡壓力、氣體游離量及氣體濃度變化54-56
• 5.3.2 等壓擴(kuò)散下的置換量及置換率56-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 6 He對(duì)煤中CH_4的置換效應(yīng)分析60-64
• 6.1 高壓注氣和等壓擴(kuò)散下置換甲烷的機(jī)理分析60-61
• 6.1.1 高壓注氣下的置換機(jī)理60
• 6.1.2 等壓擴(kuò)散下的置換機(jī)理60-61
• 6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的意義61-62
• 6.2.1 等壓擴(kuò)散下置換效果好61
• 6.2.2 等壓擴(kuò)散下吸附壓力越高，置換出的甲烷量越大61-62
• 6.2.3 為深入研究注氣過程中置換和驅(qū)替作用的定量貢獻(xiàn)奠定基礎(chǔ)62
• 6.3 本章小結(jié)62-64
• 7 結(jié)論與展望64-66
• 7.1 主要結(jié)論64-65
• 7.2 展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 作者簡(jiǎn)歷72-74
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集74

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本文編號(hào)：816002