颗粒煤甲烷吸附扩散特性研究及其对采收率的影响

本文主要探讨了颗粒煤甲烷吸附过程中的扩散特征，针对甲烷在颗粒煤内部的扩散和吸附行为进行了深入研究。研究人员采用了颗粒煤吸附甲烷幂函数扩散模型，借助先进的磁悬浮天平高压等温吸附仪，在不同压力条件下测量了甲烷在吸附过程中的扩散量随时间的变化情况。这项实验关注的是甲烷在未达到吸附平衡状态时的扩散特性。 实验结果显示，平衡压力对颗粒煤的甲烷吸附和扩散特性具有显著影响。随着压力的增加，吸附量呈现出增大的趋势，这表明在更高的压力下，颗粒煤能够更有效地捕获甲烷分子。同时，平均扩散系数也随着压力的提升而增强，这意味着在高压力下，甲烷分子在颗粒煤内部扩散的速度更快。 值得注意的是，颗粒煤吸附甲烷的过程中的扩散系数并不是恒定的，而是随着时间的推移呈幂函数衰减。在最初的500秒内，衰减幅度较大，表明吸附过程在初始阶段较为活跃，随后逐渐趋于稳定。此外，平均扩散系数与时间呈负相关关系，这表明吸附过程的扩散速度会随着吸附时间的增长而减慢。 这些发现对于理解煤层气排采过程中煤层气吸附量的动态变化具有重要意义，有助于优化开采策略，提高煤层气的采收率。颗粒煤甲烷幂函数扩散模型为预测和控制煤层气开采过程中的气体行为提供了重要的理论依据。研究者们通过对颗粒煤甲烷吸附扩散特性的深入了解，为进一步改进煤炭开采技术和环境保护提供了科学依据。