基于DA模型的煤表面甲烷吸附线预测

采用高低温甲烷吸附解吸测试系统,在243.15, 263.15, 283.15, 303.15和323.15 K下用不同变质程度的煤(气肥煤、焦煤、贫煤和无烟煤等)对甲烷进行等温吸附,基于微孔填充Dubinbin?Astakhov(DA)模型对其它环境温度下煤的CH4吸附等温线进行预测. 结果表明,不同变质程度的煤对甲烷的吸附量均随温度降低而增大,且饱和吸附量和特征吸附能与温度具有良好的线性关系. 模型预测的等温吸附曲线与实验结果吻合较好,相对误差不超过5%.     

基于晶格理论模型煤的瓦斯吸附性能预测

采用瓦斯吸附试验测试系统,在303、293 K对气肥煤、贫煤和无烟煤等进行瓦斯等温吸附试验,并基于晶格理论模型和某一温度下煤的吸附试验为依据,开展不同温度下煤的瓦斯吸附规律预测。结果表明:不同变质程度煤中游离瓦斯摩尔密度与吸附量存在线性关系。与瓦斯吸附等温线的实测结果相比,采用晶格理论模型预测得到不同变质程度煤的等温吸附曲线无论是趋势还是定量结果均十分吻合,相对误差均不超过3.8%。     

超临界条件下煤中瓦斯吸附孔径特征

采用高低温瓦斯吸附解吸试验测试系统,在超临界温度下测试了煤的瓦斯吸附等温线,并基于DRK吸附理论,从低压到高压以分段拟合的方法得到瓦斯吸附参量,并计算分析瓦斯吸附的孔径变化规律。研究结果表明:随着温度降低,煤对瓦斯的吸附能力增强。在低压条件下,甲烷分子优先吸附在孔径较小的孔中,而在高压时气体分子开始吸附在孔径较大的孔中。在相同吸附温度下,从低压到高压吸附瓦斯在煤孔隙中的覆盖面积增大,吸附瓦斯的平均孔径也逐渐增大。吸附覆盖面积和平均孔径均随温度的降低而增大,即降低温度,煤表面能量均匀性增大,吸附能力增强。     

活性炭储存CH_4性能的晶格理论模型及预测

建立随压力非单调递增(出现极大值)的吸附等温线模型,是开发具有实际应用价值的天然气吸附储存(ANG)技术的基本环节之一。基于晶格热力学方程,建立了微孔吸附超临界流体的晶格理论模型,并对不同温度下活性炭的CH_4在吸附等温线进行了预测。研究结果表明:CH_4在活性炭上的吸附等温线随压力增加先增大后减小,不再满足I型等温线;相邻CH_4分子之间的作用势Ea和CH_4分子与孔壁之间的作用势Es均与温度T线性相关,且Es/k与温度正相关,Ea/k与温度负相关;晶格理论模型拟合CH_4在活性炭上吸附出现极值的等温线效果良好,相关系数均在0.99以上。不同温度下的预测结果与实测结果基本一致,其相对误差不超过3%。