煤分子结构对煤层气吸附与扩散行为的影响-化工学报.PDF

第 67 卷 第 6 期 化 工 学 报 Vol.67 No.6 2016 年 6 月 CIESC Journal June 2016 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157 煤分子结构对煤层气吸附与扩散行为的影响 1 1 2 1 王宝俊 ，章丽娜 ，凌丽霞 ，章日光 1 （太原理工大学煤科学与技术教育部和山西省重点实验室，山西 太原 030024 ； 2 太原理工大学化学化工学院，山西 太原 030024 ） 摘要：对煤的芳香单元延展度、芳香单元堆砌层数以及包括不同缺陷和含氧官能团类型的表面结构对煤层气吸附 与扩散的影响进行了研究。采用 Monte Carlo 模拟方法及分子动力学模拟方法分别得到了煤层气的吸附量与扩散 系数，模拟温度为 303 K，压力为 10 MPa。研究结果表明，单位质量的煤对甲烷的吸附量随着芳香单元堆砌层数 的增加而降低，缺陷和含氧官能团的存在不利于甲烷的吸附。甲烷的扩散随着芳香单元延展度的增加呈现出一个 N 形的复杂变化过程，单缺陷和羰基的存在有利于煤层气的扩散，煤结构中大的裂隙更有利于煤层气的扩散。最 后，基于煤层气的微观影响因素和宏观运移行为提出了煤颗粒径向不均质的煤层气扩散微观模型。 关键词：煤分子结构；煤层甲烷；吸附；扩散；分子模拟 中图分类号：O 647.32 文献标志码：A 文章编号：0438—1157 （2016 ）06—2548—10 Effects of coal molecular structure on adsorption and diffusion behaviors of coalbed methane 1 1 2 1 WANG Baojun , ZHANG Lina , LING Lixia , ZHANG Riguang 1 ( Key Laboratory of Coal Science and Technology of Ministry of Education and Shanxi Province, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China; 2College of Chemistry and Chemical Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China) Abstract: The effects of microcrystal structures, such as the extension of basic stru