沁水盆地深部煤层超临界CO2吸附特性与影响因素分析

"沁水盆地南部深部煤层超临界CO2吸附特征及其控制因素" 本文主要探讨了沁水盆地南部深部煤层在超临界二氧化碳（ScCO2）条件下的吸附特性以及影响这些特性的关键因素。研究选取了余吾矿、寺河矿和成庄矿的3号煤作为样本，通过自制等温吸附仪进行了一系列实验，实验条件包括不同的温度（45℃, 62.5℃, 80℃）和最高压力超过CO2的超临界压力。 研究发现，与常温常压下的CO2吸附曲线相比，高温高压条件下的ScCO2吸附曲线呈现出显著差异。ScCO2的过剩吸附量和绝对吸附量随着压力的增加分别呈现4段式和3段式的变化模式。并且，随着温度的升高，ScCO2达到过剩吸附量峰值的压力点向更高的压力移动。这表明超临界状态下的吸附行为受温度影响较大。 进一步分析显示，ScCO2的过剩吸附量远小于其绝对吸附量，这种现象无法用传统的Langmuir吸附模型来解释，暗示了在超临界状态下，吸附过程可能涉及更复杂的物理化学机制。温度对ScCO2的吸附具有显著的抑制作用，而煤中的水分对吸附并无显著抑制效果。相反，灰分含量较高的煤样表现出对ScCO2吸附的显著抑制，这可能是由于灰分阻碍了CO2与煤表面的接触。此外，煤中高镜质组含量和高Rmax（最大反射率，反映煤的变质程度）对ScCO2吸附具有促进作用，这可能是因为镜质组富含有机质，有利于吸附。 在超临界状态下，煤对ScCO2的吸附能力主要由微孔和过渡孔的特性决定，并且与微孔的比表面积直接相关。随着煤的变质程度提高，高变质煤对ScCO2的吸附能力下降，这可能是由于微孔中的矿物填充减少了可利用的吸附空间。 沁水盆地南部深部煤层在超临界CO2条件下的吸附特性受到温度、煤的内在组成（如灰分、镜质组含量和变质程度）以及孔隙结构的影响。这些发现对于理解深层煤层中的CO2地质封存潜力、碳捕获与封存（CCS）技术的实施以及煤炭资源的高效利用具有重要意义。