酸液改性煤的瓦斯吸附规律试验研究
发布时间：2019-11-05 20:45
【摘要】：为提高煤层气的采出率,通过酸液浸泡对煤样改性,利用高压压汞法对改性后煤样微观结构进行表征,并利用高温高压吸附仪对煤样瓦斯吸附规律开展试验研究。结果表明:酸液浸泡后煤样的退汞效率提高、总的孔容增加、比表面积减小,相应微孔的孔容比例和比表面积均减小;酸改性后的煤样吸附瓦斯量减少,即改性后煤样降低了瓦斯的吸附能力。
【图文】：
第48卷第5期2017年5月SafetyinCoalMinesVol.48No.5May.20171.3.2孔体积和比表面积结果分析不同处理煤样压汞法孔体积、比表面积分布见表1。由表1知，3种不同处理煤样孔体积：酸浸泡>水浸泡>未处理。酸液改性煤样总体积相较于原煤未处理和水浸泡煤样分别增加9%和6.2%。酸液处理后的煤样孔体积增加，有利于瓦斯气体在煤孔隙中的运移。3种煤样的总比表面积：未处理>水浸泡>酸浸图1不同煤样进退汞曲线泡，微孔和小孔比表面积之和均占95%以上。相较原煤，水处理煤样比表面积变化不大，酸处理煤样微孔和小孔比表面积比例均降低19%。可知，酸液将微孔腐蚀为小孔，微孔的比表面积明显减少。2酸液改性煤的吸附试验2.1试验仪器采用北京金埃谱公司生产的Hsorb2600型高温高压吸附仪。运用静态容量法，首先将样品置入样品管中，充入标定用的惰性气体来标定样品及容器所占的体积，后将吸附质气体充入并自动扩散至样品管中，随着压力的不断增加，样品吸附的气体量不断变化，当吸附平衡后主机会自动记录下此时压力值下的吸附量。然后再次向吸附管中充入吸附质气体增加到设定的压力，待再次吸附平衡，重复上述操作，直到达到预期的最大压力值。对吸附量对表1不同处理煤样压汞法孔体积、比表面积分布存，记为水浸泡煤样。第3份煤样放置于提前配好的体积浓度为10%盐酸溶液中浸泡48h，后放在50℃的干燥箱干燥12h并密封保存，记为酸浸泡煤样。1.2试验方案称取0.3g左右的煤样放入高压管内进行压汞试验。首先将高压管置于低压站，以较低的压力将汞液压入煤的裂隙和大孔中；待低压终止再将高压管转移到高压站，此时较高的汞压将汞液压入到煤的小孔和微孔中，并进行退汞试验；最后将低压和高压数据合并即为1个完整的压汞试验数据。均做
Vol.48No.5May.2017第48卷第5期2017年5月SafetyinCoalMines相对较高的压力点时，煤样的吸附量迅速增加，之后增加速度减慢直至达到平衡，进入下1个相对较高压力点。即在压力升高的初始时间内，吸附量增长最快。3种不同处理煤样吸附平衡点数据见表2。图2不同处理煤样的累积吸附量表23种不同处理煤样吸附平衡点数据根据3种不同处理煤的吸附平衡点数据绘制煤样等温吸附线，并用Langmuir公式进行拟合（图3），发现均符合Langmuir单分子层吸附模型，属于Ⅰ型等温线且拟合相关系数R2均大于0.99，拟合程度高。3种不同处理煤样的饱和吸附量a大小：未处理>水浸泡>酸浸泡。b是与吸附速率有关的参数，，吸附速率越快，b越大。b值大小为：未处理>水浸泡>酸浸泡。酸浸泡后，煤体吸附瓦斯速率减慢。3结论1）对原煤、水浸泡煤样和酸液改性煤样，利用压汞试验研究煤的比表面积、孔容和孔型等微观结构应的压力值作图，得到等温吸附线。该仪器压力控制精度达0.01%FS，控温精度0.1℃，可实现恒温条件下煤的恒压吸附解吸测定功能。样品管为75mm×120mm(直径×高度)不锈钢微焊样品管，试验可装8g左右的样品进行测试。与传统仪器相比，试验仪器密封性极好，同时该仪器可实现自动化操作，消除了繁琐的人工操作及可能带来的误差。2.2煤样制备取3种不同处理的煤样7g左右放置在吸附管内，每个煤样做3次重复试验。试验温度为30℃。设定7个试验压力点，依次为0.6、1、2、3、4、5、6MPa。每隔42s读取1次数据，当连续12个读数吸附量累加值小与0.0001cm3/g时认为吸附平衡。判断压力稳定最小读取次数为12次，保持压力稳定，以模拟恒压下的瓦斯吸附。2.3试验结果1）3种不同处理煤样的累积吸附曲线如图2。得出相同平衡压力下瓦斯累积吸附
本文编号：2556345
【图文】：
第48卷第5期2017年5月SafetyinCoalMinesVol.48No.5May.20171.3.2孔体积和比表面积结果分析不同处理煤样压汞法孔体积、比表面积分布见表1。由表1知，3种不同处理煤样孔体积：酸浸泡>水浸泡>未处理。酸液改性煤样总体积相较于原煤未处理和水浸泡煤样分别增加9%和6.2%。酸液处理后的煤样孔体积增加，有利于瓦斯气体在煤孔隙中的运移。3种煤样的总比表面积：未处理>水浸泡>酸浸图1不同煤样进退汞曲线泡，微孔和小孔比表面积之和均占95%以上。相较原煤，水处理煤样比表面积变化不大，酸处理煤样微孔和小孔比表面积比例均降低19%。可知，酸液将微孔腐蚀为小孔，微孔的比表面积明显减少。2酸液改性煤的吸附试验2.1试验仪器采用北京金埃谱公司生产的Hsorb2600型高温高压吸附仪。运用静态容量法，首先将样品置入样品管中，充入标定用的惰性气体来标定样品及容器所占的体积，后将吸附质气体充入并自动扩散至样品管中，随着压力的不断增加，样品吸附的气体量不断变化，当吸附平衡后主机会自动记录下此时压力值下的吸附量。然后再次向吸附管中充入吸附质气体增加到设定的压力，待再次吸附平衡，重复上述操作，直到达到预期的最大压力值。对吸附量对表1不同处理煤样压汞法孔体积、比表面积分布存，记为水浸泡煤样。第3份煤样放置于提前配好的体积浓度为10%盐酸溶液中浸泡48h，后放在50℃的干燥箱干燥12h并密封保存，记为酸浸泡煤样。1.2试验方案称取0.3g左右的煤样放入高压管内进行压汞试验。首先将高压管置于低压站，以较低的压力将汞液压入煤的裂隙和大孔中；待低压终止再将高压管转移到高压站，此时较高的汞压将汞液压入到煤的小孔和微孔中，并进行退汞试验；最后将低压和高压数据合并即为1个完整的压汞试验数据。均做
Vol.48No.5May.2017第48卷第5期2017年5月SafetyinCoalMines相对较高的压力点时，煤样的吸附量迅速增加，之后增加速度减慢直至达到平衡，进入下1个相对较高压力点。即在压力升高的初始时间内，吸附量增长最快。3种不同处理煤样吸附平衡点数据见表2。图2不同处理煤样的累积吸附量表23种不同处理煤样吸附平衡点数据根据3种不同处理煤的吸附平衡点数据绘制煤样等温吸附线，并用Langmuir公式进行拟合（图3），发现均符合Langmuir单分子层吸附模型，属于Ⅰ型等温线且拟合相关系数R2均大于0.99，拟合程度高。3种不同处理煤样的饱和吸附量a大小：未处理>水浸泡>酸浸泡。b是与吸附速率有关的参数，，吸附速率越快，b越大。b值大小为：未处理>水浸泡>酸浸泡。酸浸泡后，煤体吸附瓦斯速率减慢。3结论1）对原煤、水浸泡煤样和酸液改性煤样，利用压汞试验研究煤的比表面积、孔容和孔型等微观结构应的压力值作图，得到等温吸附线。该仪器压力控制精度达0.01%FS，控温精度0.1℃，可实现恒温条件下煤的恒压吸附解吸测定功能。样品管为75mm×120mm(直径×高度)不锈钢微焊样品管，试验可装8g左右的样品进行测试。与传统仪器相比，试验仪器密封性极好，同时该仪器可实现自动化操作，消除了繁琐的人工操作及可能带来的误差。2.2煤样制备取3种不同处理的煤样7g左右放置在吸附管内，每个煤样做3次重复试验。试验温度为30℃。设定7个试验压力点，依次为0.6、1、2、3、4、5、6MPa。每隔42s读取1次数据，当连续12个读数吸附量累加值小与0.0001cm3/g时认为吸附平衡。判断压力稳定最小读取次数为12次，保持压力稳定，以模拟恒压下的瓦斯吸附。2.3试验结果1）3种不同处理煤样的累积吸附曲线如图2。得出相同平衡压力下瓦斯累积吸附
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