摘要: 强化煤层气（CH4）采收率的深部煤层封存CO2（CO2Sequestration in Deep Coal Seams with Enhanced Coal-bed Methane Recovery，CO2-ECBM）技术集温室气体减排和新能源开发为一体，封存CO2的同时促进CH4产出，对环境和经济都有益处。 相对于CH4而... 展开 强化煤层气（CH4）采收率的深部煤层封存CO2（CO2Sequestration in Deep Coal Seams with Enhanced Coal-bed Methane Recovery，CO2-ECBM）技术集温室气体减排和新能源开发为一体，封存CO2的同时促进CH4产出，对环境和经济都有益处。 相对于CH4而言，煤体对CO2具有优先吸附性，但是二者在煤体上吸附差异性带来的热效应会对CO2驱替CH4产生影响，吸附热的准确描述对于深入揭示CO2驱替CH4的机理具有积极作用。论文选取弱粘煤、气煤、焦煤和无烟煤为研究对象，采用高压气体吸脱附-微量热联用的方法，系统考察了温度（30、40、50℃）、压力（0~20bar）及变质程度对CO2和CH4在煤上的吸附行为及其热效应的影响。 CO2和CH4在弱粘煤、气煤、焦煤、无烟煤上的吸附等温线均属于I型吸附等温线，且均符合Langmuir模型。温度升高，CO2和CH4在煤上的吸附量均减小。相同条件下，随煤变质程度的增大，CO2和CH4在煤上的吸附量先减小后增大，呈U型趋势。同时CO2在四种煤样上的吸附量明显大于CH4，表明CO2更容易吸附在煤上。 CO2和CH4在煤上的等量吸附热反映出煤吸附CO2和CH4的过程均为物理吸附。随变质程度的增大，CO2在煤上的等量吸附热先减小后增大，而CH4在煤上的等量吸附热逐渐减小。 CO2在四种煤样上的极限吸附热分别为54.02、37.63、17.88、32.42kJ/mol。表明随煤阶的增大，CO2在煤上的极限吸附热先减小后增大，呈U型分布。CH4在煤上的极限吸附热也表现出相同的趋势，且CO2的极限吸附热明显高于CH4，说明CO2与煤分子之间作用力强于CH4。 相同实验条件下，温度升高，CO2和CH4在弱粘煤、气煤、焦煤、无烟煤上实际测量的吸附热都减小；并且随煤阶增加，均呈先减小后增大的趋势。CO2在四种煤样上的实际测量的吸附热都大于CH4，同样说明CO2与煤分子之间作用力强于CH4，与极限吸附热所得结果相吻合。 本文取得的研究结果能够对提高CO2封存性能和CH4采收率提供数据支持。 收起