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文档简介
,气候变化是我们现今时代最严重的全球性之一,被普遍认为主要是由于研究如何通过在多孔地质岩层的中二氧化碳来减少大气中二氧化碳的排放。不同的二氧化碳方法正在研究,其中在不可开采煤层中,联合增强,ECBM,将二氧化碳注入煤层来换取甲烷的气体输运性质知识对甲烷生产和恢复是很重要的一般认为天然气在煤层中的可能被理解为两种水动力机体包含的毛孔宽度为分子级别有时数埃单位级别理解气体在微孔固体中得。建模矩阵天然气的传统方法是基于菲克第二定律下吸附或解吸数据扩散模型的应用程序。这种方法给出了扩散参数的第一近似值。史密斯和威廉姆斯(1999)4克拉和参赛(1999)也通过模仿天然气在管道中来对煤储层孔隙大小分布0.30.6MPa燥煤吸附有效扩散系数估计10−3至10−4s−1。通过假设气体扩散模型,布施估计CH78.8×10−12m2s−1。4一个在法国煤层中二氧化碳主要集中在盆地这个盆地具有包括深度渗透率和天然气含量等最有利的属性。对于我们的工作来说,盆地(NE法国)被选为研究二氧化碳在煤层的可行性(图1)。本研究的主要目的是描述纯气体(二氧化碳和甲烷)的动力学和二氧化碳需要考虑的以下参数:气体压力和温度下并从盆地煤采样进行的通过假设一个气体扩散模型二氧化碳和甲烷在代表盆地的主要煤层中的煤。覆盖岩石主要由砂岩和页岩组成(Donsimoni,度上升和可能结构与表面反这一段的分析报告是由ASTM规范进量(NF03-009;法国标准化,1990)。镜反射率和煤质成分估计依据以下标准程序以及国际符合性认证计划建议(ISO7404-2、74043、ISO74045;1963,1971石成分,由LAOP(德国图宾根)矿物执行,煤炭样本成分中含有含量高(79.2%)的镜质组和相对较低的一个稳定组和像北半球大气中类似腐殖煤的(艾尔彭,1970)惰性体。的矿物质煤炭经过电感耦合等离子体原子发射光谱法分析是根据ISO标准(NFENISO11885;法国标准化,11885),主要是MgO)Al(11.4%,表现形式为氧化铝)。进行用电子显微镜扫描(日本电子光学实验室6360lv)并且配备了一个能量色散x(SEM-EDX)变化的一个校准体积。黄(1995)使用了相同的实验方在测定仪是1330。氦分可以忽略不计。的测1.3gcm−3。其298K的区域表面面积为94m2g−1,此数值从煤炭的BET等温线计算而来。另一298.15K2%。使用的气体吸附研究由液化空气以及有以下纯度:二氧化碳为99.998%和CH499.995%。283.00373.00±283.00K吸附气体的质量,可以作为时间的函数用于动力和压力的函数估计的吸校正从气体密度ρV属部件和样本(DreisbachLosch,2000)。固定的压力和温度,在时间t,吸附气体的实际质量Mt实际质量Mtt(g),ρ(gcm−3),VM0g)t∞,吸附率的准确性表示f(t)P,在这工作,时间取决于每个测量变量相关的误t,Mt于依赖的体积和质量计算的伸卡球和ms(PT)衡量的平衡在给定压力和温度下的为:5%1959;南帝和,1964;和,1984)。由于总压强小变化煤表面对于非常小的值(t)之间的关系的有效扩散系数(s−1),时间t(s),气体吸收Mt(g)M∞(g)可以近似(CarslawJaeger,1959):使用这种方法的问题是,在初始吸收时期获得的实验数据确是由于实验Joule-Thompson有效扩散系数与扩散系数D,据和0D(m2s−1r00.480.5--1.0从古典乌斯的法则,活化能,Ea,直接取决于吸附热Af的因素,R示气体常数(8.314472JK−1mol−1)T(K)代表温度。Eq。Ea可以估计所得直线的斜0.1MPa298.15k40h0.35mmolg−1二氧化碳和甲烷的吸附动力学实验数据在干煤炭,在0.1MPa,如图5所示。达到吸附平衡速度CO2比CH4快 。达到平衡后约40h甚至180h之后,CO2的吸附能力仍高于CH4(表3)。二氧化碳的扩散系数大于CH4的事实上已经被。(2004)和克拉和参是一致的,分别是0.33和0.38nm(南帝和,1975;Shieh钟,1999)。扩散的气体的相对差异可以与CO2和CH4和煤的不为。甲烷被认为是主造成了大量的煤炭肿胀溶剂吸附过程可能发挥重要作用在二氧化碳煤炭研究了气化的吡啶在煤炭的表明其不在碳含量的范围但深受链式放松机0.1MPa40h5MPa15h0.1MPa178h5MPa69h5MPa0.1MPa2.5二氧化碳吸附动力学实验,在同一平衡压力之间的五个不同温度(0.1298.15333.15K从气体扩散模型估计DeDEa散模型被用来适应吸附数据。从直线的斜率估计有效扩散系数,德,和扩散。298.15K0.15.0MPa)的估计4(一比率取决于煤阶、温度(273-303K)和压力(0.6MPa)。D比在0.1MPa下高出十倍。很少有研究关注与替换为煤炭过程变化的压力。Bielickietal(1972)证明。5MPa7气体吸收线性依赖t1/2在283.15K三次小于333.15K10−6s−1。自扩散路径长度的r0径r0(南帝和,1975)。0.1MPa,D283K333K0.5×10−121.7×10−12m2s−78.8×10−12m2s−1。型。在最近的一篇中,西蒙(2007)认为叠加的快速过程估计系数在10−8至10−10m2s−110−910−12m2s−1。相比之下,我们的低扩散系数将度下的估算。由于压强的依赖关系表明,Ea是在同一大约0.1MPa的压力下从De的数据中估算而得这是南帝和(1975)的一致意见使用阿仑尼的法估算De8Eq(7),Ea18kJmol−134kJmol−1。这个值显示,二氧化碳吸附到煤炭低活化能和激活扩散。在0.1MPa,CH4需要果相比之下南帝和(1964)二氧化碳吸附到无烟煤和高挥发性沥青之间0.2g,发动态直径的二氧化碳。D3×10−6m2s−11.6×10−5m2s−1293.15K下空气中二氧化碳的D,1993)。设是在等温条件下扩散吸附过程。和凯勒(1985)研究了非线性的影响吸附南帝和(1975)表明,D的浓度依赖从非线性等温线获得气体扩散模型。这个模型的另一个点是假设毛孔有球形和均匀结构(和,1984)这第一次常比甲烷高一个或两个数量级二氧化碳在煤中发挥溶解作用而甲烷主要是数与压力有关;(3)二氧化碳的吸附容量在干煤是甲烷的两到三倍。从在不同的温度下对二氧化碳吸附到煤炭和通过假设扩散模型扩散参数实验数据进行了估计。De,5.9×10−6s−1D1.4×10−12m2s−1318.15k,CH4扩散更慢(0.4110−12m2s−1)。活能量估计通过法则,分别为18kJmol−1跟34kJmol−1。二氧化碳高英语欧洲。我们也感谢评论者的有益建议。法国标准化法国标准化法国标准化法国标准化法国标准 邦德.多孔碳固体[J].伦敦学术 的煤炭地质2003.55,205–224.[J]国际期的煤炭地质2004.60,151–168.克拉,布斯汀.孔隙结构和气体压力的影响在煤炭的特性:一个实验室和建模研究[C].吸附率建模.1999,78,1345–1362.克兰克.扩散的数学[M],第二版.牛津大学.伦敦.1975.414页克罗斯,比米什.甲烷扩散系数在南(新南威尔士州)和中部(昆士兰)煤矿在煤显微组分组成[J].1995.伍伦贡.国际研讨会暨研讨会上管理和控制气体排放和高爆发[R],363崔,布斯汀.选择性二氧化碳、甲烷和N2煤:从实验气体吸附数据建[J].2004.83,293-莫尼.罗兰盆地的研究[C]德赖斯巴哈.磁悬浮平衡同步测量样本,测量流体的密度[J].热分析与量热法.2002.62,515-520.汉帕尼,陈.估算裂缝孔隙度变化的气体排放的煤[C].1997.74,1491Z.2006.425,306-310.黄,王,博迪利.阿贡优质煤的密度测量样本[J].1995.20国际对煤岩石学(组成)[M].国际手册煤的岩石学中心国家,第二版,巴黎煤岩石学、国际.国际煤炭岩石学手册[Z],第二版补充.科学,2003.1595-1608.金,施沃.数值模拟的烟煤脱气水井的瞬态行为[R].1986.165基准线莱恩.菱沸石的晶体结构及其吸附的性质[M].1955.51,287-298.尼亚的煤[J].国际期的煤炭地质.2002.51,69-[27].溶解的二氧化碳在煤结构和性能的影响[J].国际期的煤炭质.2004.57,63-[28],哈勒.阿贡优质煤的孔隙结构[J].能源和.1995,324-330.[29]利维,基林格莱.博文盆地煤属性[C].1997.76,813-819.莱德(主编).化学和物理手册[M]CRC.波卡拉顿.1993.6-203页马克.气体在煤的吸附和扩散方面的二氧化碳封存和甲烷复苏[J].矿产资源管理.2007.23,129-137.料.1998.1691-1696.马文,欧文,特.第65届技术会议的石油工程师学会[R]新奥尔良.路易斯安那州().1990.131-133.和活性炭[J].朗缪尔.2000.16,5458-5466.南帝,.氮气和二氧化碳的扩散从各种等级的煤炭[J].1964.43,385南帝,,激活扩散的甲烷在煤[J].1970.49,309-南帝,.激活扩散的甲烷从煤压力升高[J].1975.54,81-帕斯,卢赫特.煤的大分子结构的渗透液. 处理的异常交通吡啶提取煤[C].化学工程通信.1985.37,333-瑞卡特,帕特尔.气体引起的肿胀煤[J].1986.816料.1987.1,72-75.瑞特格,帕斯.煤的大分子结构的渗透液[J].在瘦煤的部分运输.1987.66,1379-1388.拉克,维特斯,杨.吸附与固体孔隙结构[J].化学工程科学.1971.26,1305沙格,法伊兹,罗伯特.二氧化碳和天然气扩散系数的性质煤从悉尼盆地[J].澳大利亚.国际煤炭地质.2007.70,240-254森威特.扩散的气体从煤[J].1959.38,403谢.透气性、扩散系数和溶解度的聚[
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