基于分子模拟的微观结构特征对无烟煤吸附CH4、CO2影响规律对比研究
辛鑫昕1
撒占友1
杨帅2
王冬梅1
刘杰1
卢守青1
邵兵1
1.青岛理工大学机械与汽车工程学院,山东青岛 2665202.中国农业银行股份有限公司 日照东港支行,山东日照 276800
摘要：为探究煤的孔径、芳香片层堆砌度、芳香片层延展度、气体温度、气体压力对CH4和CO2竞争吸附的影响,以晋城矿区3号煤为研究对象,对不同温度、压力、孔径、芳香片层堆砌度、芳香片层延展度下煤吸附CH4、CO2二元混合气体的过程进行研究.基于工业分析、X射线衍射试验对煤的微观结构进行测试与分析,采用巨正则系综蒙特卡洛(GCMC)方法对煤吸附混合气体的过程进行分子模拟.结果表明:气体压力增加有利于吸附,压力为5 MPa时,CO2的吸附量已接近饱和;温度增加会导致煤对CO2的最大吸附量和吸附热降低;孔径增大会使煤对CH4的吸附量增大,孔径从1nm增加到2nm,CH4的吸附量增加最快;随着芳香片层堆砌度的增加,煤吸附的气体分子数变化不明显,但单位质量煤对CO2的吸附量呈迅速下降趋势,对CH4的吸附量略有降低;随着芳香片层延展度的增加,煤吸附的CH4分子数缓慢增加,吸附的CO2分子数快速增加,单位质量的煤对2种气体的吸附量变化不明显;从吸附量和吸附热2个角度来看,CO2在竞争吸附过程中均处于优势地位,因此向煤层注入CO2可有效驱替CH4.研究结果加强了分子层面对CH4、CO2二元混合气体吸附的认识,可为注CO2强化煤层气开采奠定理论基础.
关键词：晋城矿区微观结构GCMC分子模拟CO2-ECBM
分类号：TE377(油气田开发与开采)
资助基金：国家自然科学基金(51974169)山东省自然科学基金资助项目(ZR2018PEE001)中国科学院战略性先导科技专项(XDA05030100)
论文发表日期：2024-03-25
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 106-114 )
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