煤阶差异对甲烷吸附解吸特性影响研究

"高、低阶煤润湿性对甲烷吸附/解吸的影响" 这篇科研论文探讨了不同煤阶的煤体润湿性如何影响煤层气（甲烷）的吸附与解吸过程。研究选取了寺河煤矿3号煤（高阶煤）和大佛寺煤矿4号煤（低阶煤）作为样本，通过接触角测量和吸附/解吸实验，结合热力学计算来分析等量吸附热特性。 结果显示，大佛寺4号煤的水润湿性显著优于寺河3号煤。这种差异主要是由于大佛寺4号煤属于低变质的长焰煤，含有更多的含氧官能团，如羧基和羟基，这些官能团使得煤体具有更好的亲水性。此外，低阶煤的物质组分以及孔隙和裂隙结构相对更发达，这也是导致其润湿性更强的原因。 煤体的润湿性直接影响到煤的含水率，进而间接影响煤层气的吸附和解吸特性。研究发现，大佛寺4号煤和寺河3号煤之间的润湿性、含水率、解吸率和采收率之间存在复杂的关系。这种关系受到煤体临界含水量的制约，并且在特定的温度点上表现出明显的差异。 在等量吸附热的比较中，研究发现煤体的亲水性并不利于煤层气的吸附。吸附过程通常伴随放热，而解吸过程则伴随着吸热，这种现象在大佛寺4号煤和寺河3号煤中都得到了体现。值得注意的是，解吸滞后现象随着吸附/解吸量的增加而逐渐减弱，且低阶煤（如大佛寺4号煤）的减弱趋势更为明显。 这项研究揭示了煤体润湿性在煤层气开采中的重要角色，对于优化煤层气的开采策略和提高采收率具有指导意义。它强调了在考虑煤层气吸附与解吸过程时，必须充分考虑煤的物理化学性质，特别是润湿性和孔隙结构，这对于理解和改善煤层气的开采效率至关重要。