煤对CH4、CO2、N2及其二元混合气体吸附特性、预测和CO2驱替CH4的研究

本文利用物理化学、界面化学、煤化学、煤质学、煤岩学等知识,在实验研究和文 献资料数据的基础上借助计算机作为辅助工具对煤吸附CH4、N2、CO2及CH4/CO2二元 混合气体吸附特性、吸附量预测进行了系统研究,最后对CO2驱替煤吸附CH4特性及中 国煤采用cO2-ECBM技术可增收的煤层气采收率和CO2的埋藏量进行了初步研究。 本文在对晋城和潞安煤对纯CH4、N2、CO2及CH4/CO2二元混合气体吸附/解吸特性 研究的基础上,对二煤和所收集到的煤对纯气体吸附数据采用SPSS、线性回归法和迭代 法对Langmuir、BET、DA、DR、Toth、Frendulich、扩展Langmuir、Langmuir-Freundlicht 8种吸附模型和二次方程、三次方程和对数方程进行拟合;在平衡气游离相组分浓度已 知和未知条件下采用扩展Langmuir、理想吸附溶液理论和实际吸附溶液理论对煤吸附 CH4/CO2二元混合气体吸附量进行预测,采用的吸附等温方程有Langmuir、BET、DA、 DR:通过材料收集、审查和整理,利用SPSS软件对煤吸附CH4的Langmuir吸附常量 与煤质指标、CO2/CH4和CH4/N2吸附比与煤质指标间的线性回归关系进行了研究;在 CO2-ECBM实验模拟装置建立的基础上,对注CO2提高煤层气采收率进行了初步的实验 室研究,并初步研究了注CO2对煤中矿物质的影响。 通过CH4、N2、CO2及混合气体的吸附等温线和预测结果可大体上了解煤的微孔结 构和煤的吸附特性。通过本文的研究,进一步丰富了煤吸附气体理论,为CO2-ECBM技 术预测提供了理论基础、预测方法,为注CO2提高煤层气采收率和CO2埋藏提供了资源 评价技术和方法。