摘要: CO2-ECBM技术可以有效的减少CO2的排量促进CH4的采收，该技术中亚临界至超临界态下混合气体竞争吸附特性还不够完善。本文针对该问题依托重量法高压等温吸附系统，在40℃，1-21MPa从亚临界达到超临界压力条件下对三种变质程度煤进行了超临界态纯CH4、... 展开 CO2-ECBM技术可以有效的减少CO2的排量促进CH4的采收，该技术中亚临界至超临界态下混合气体竞争吸附特性还不够完善。本文针对该问题依托重量法高压等温吸附系统，在40℃，1-21MPa从亚临界达到超临界压力条件下对三种变质程度煤进行了超临界态纯CH4、纯CO2的等温吸附实验及三种不同组分的超临界态CH4-CO2混合气体竞争吸附实验。结合煤的孔隙结构特征对其吸附特性及竞争吸附特征进行探索，主要成果如下： (1)重量法测定的气体吸附量均为过剩吸附量，其中超临界态纯气体的过剩吸附量随煤级的增大而增大，超临界态CH4的过剩吸附量在高压下呈线性下降，超临界态CO2的过剩吸附量随压力呈现出四段式变化；超临界态混合气体的过剩吸附量随着CO2的占比的增加曲线变化形式由纯CH4逐渐向纯CO2靠近。 (2)截距法校正以后的CH4绝对吸附量表现出随变质程度增加而增加无烟煤对超临界态CH4的绝对吸附量是气煤的2倍；采用CO2绝对吸附量分段校正新方法，所得绝对吸附量呈现先急剧增加后趋于平稳之后再次急速增加趋于饱和，吸附相体积呈现出与绝对吸附量相同的趋势，吸附相密度呈现出先急剧增大达到0.8g/cm3后缓慢增加趋向于CO2液相密度；混合气体绝对吸附量大于CH4小于CO2，随CO2体积分数增加绝对吸附量呈阶梯式增大。 (3)CH4-CO2混合气体最大绝对吸附量与CO2体积分数线性关系较好，可以运用三组及以上CH4-CO2混合气体最大吸附量预测未知CO2体积分数混合气体的最大绝对吸附量；平均分形维数与混合气体最大绝对吸附量之间呈现出良好的线性关系可作为预测不同变质程度煤对混合气体最大绝对吸附量预测的方法。 (4)混合气体中单个组分的绝对吸附量在CO2组分大于和等于CH4组分时表现出CO2大于CH4，CO2占比越高CO2组分的吸附量越大，CO2组分为20%时CO2组分绝对吸附量小于CH4绝对吸附量；混合气体的选择性系数表明CO2在混合气体中具有优先吸附性。 (5)结合竞争吸附机理讨论吸附分子层：显示CH4-CO2混合气体从吸附开始即为多层吸附与CO2体积分数无关；同一煤样中随CO2体积分数增加吸附分子层不断增大，CH4-CO2混合气体中CO2处于竞争吸附的优势地位。 收起