非常规天然气

基于重量法的煤吸附甲烷实验及热力学分析

  • 张明杰 , 1, 2, 3 ,
  • 龚泽 2 ,
  • 谭志宏 , 1, 2, 3 ,
  • 刘浩 2 ,
  • 杨明鑫 2
展开
  • 1. 河南省瓦斯地质与瓦斯治理重点实验室/省部共建国家重点实验室培育基地,河南 焦作 454003
  • 2. 河南理工大学安全科学与工程学院,河南 焦作 454003
  • 3. 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心,河南 焦作 454003
谭志宏(1979-),男,湖南洪江人,副教授,硕士生导师,主要从事瓦斯地质与瓦斯治理研究.E-mail:.

张明杰(1968-),男,河南平舆人,教授,硕士生导师,主要从事瓦斯地质与瓦斯治理研究.E-mail:.

收稿日期: 2020-08-25

  修回日期: 2020-12-16

  网络出版日期: 2021-04-09

Experimental and thermodynamic analyses of methane adsorption by coal based on weight method

  • Ming-jie ZHANG , 1, 2, 3 ,
  • Ze GONG 2 ,
  • Zhi-hong TAN , 1, 2, 3 ,
  • Hao LIU 2 ,
  • Ming-xin YANG 2
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  • 1. Henan Province Key Laboratory of Gas Geology and Gas Governance⁃Provincial Joint State Key Laboratory Cultivation Base,Jiaozuo 454003,China
  • 2. School of Safety Science and Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China
  • 3. Collaborative Innovation Center of Henan Province for Coal Seam (shale) Gas in Central Plains Economic Zone,Jiaozuo 454003,China

Received date: 2020-08-25

  Revised date: 2020-12-16

  Online published: 2021-04-09

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本文亮点

研究吸附热对认识煤吸附甲烷作用机理具有重要作用。利用重量法对2组煤样进行303 K、308 K、313 K等温吸附实验,计算得到煤吸附甲烷的等量吸附热,分析煤吸附甲烷的热力学性质。结果表明:计算得到的等量吸附热在实验温度压力及对应的吸附量范围内最大值分别为30.51 kJ/mol和23.14 kJ/mol,表明煤对甲烷吸附属于物理吸附;等量吸附热随吸附量的增加而单调缓慢增加是因为吸附甲烷分子之间存在的相互作用力起主导作用;利用303 K和313 K等量吸附热数据预测了318 K等温吸附特征,与实验室实测等温吸附数据对比发现二者趋势相同,2组煤样相对误差分别为2.26%~5.72%和0.29%~2.19%。研究为利用等量吸附热预测不同温压条件下等温吸附特征提供了新方法。

本文引用格式

张明杰 , 龚泽 , 谭志宏 , 刘浩 , 杨明鑫 . 基于重量法的煤吸附甲烷实验及热力学分析[J]. 天然气地球科学, 2021 , 32(4) : 589 -597 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2020.12.017

Highlights

The study of adsorption heat plays an important role in studying the mechanism of methane adsorption by coal. The gravimetric method was used to conduct 303 K, 308 K, and 313 K isothermal adsorption experiments on two sets of coal samples, and the equivalent adsorption heat of methane adsorption by coal was calculated, and the thermodynamic properties of coal adsorption of methane were analyzed. The research results show that the calculated isometric heat of adsorption is 30.51 kJ/mol and 23.14 kJ/mol in the experimental temperature and pressure and corresponding adsorption capacity, respectively, indicating that the adsorption of methane by coal belongs to physical adsorption; the increase in adsorption capacity increases monotonously and slowly, which is the result of the dominant interaction force between the adsorbed methane molecules; the 318 K isothermal adsorption characteristics are predicted using the 303 K and 313 K isothermic adsorption heat data, which is compared with the laboratory measured isothermal adsorption data. The two groups have the same trend. The relative errors of the two groups of coal samples are between 2.26%-5.72% and 0.29%-2.19%, respectively. A new method is proposed for using isosteric heat of adsorption to predict isothermal adsorption characteristics under different temperature and pressure conditions.

0 引言

煤吸附甲烷的主要影响因素包含温度、压力、煤的变质程度、煤粒径、灰分、挥发份及含水量等1-3。在煤吸附过程中,甲烷由游离态释放热量变为吸附态4,其本身具有的分子动能和分子势能相应改变。从吸附热力学方面分析煤吸附甲烷规律,可以更加深入了解煤吸附甲烷作用的机理。
由于热效应通常比吸附等温线对吸附剂—吸附质的相互作用更为敏感5,所以吸附热和等温吸附曲线测量的结合为了解气体吸附过程提供了补充信息。热效应的实验测量和理论预测尽管具有明显的重要性,但一直存在争议,乃至“吸附热”一词也引起各种解释和争论6-7。关于吸附热的测量前人已做过一些研究:林海飞等8通过煤对CH4、CO2在不同温度下等温吸附实验并结合不同吸附模型拟合发现CH4、CO2的等量吸附热和吸附熵变均随吸附量增加而呈现上升趋势,且CH4等量吸附热相较于CO2来说受到分子间竞争和微孔填充影响较小。而武腾飞等9以无烟煤为研究对象分析煤基质吸附CO2和CH4的热力学性质,发现CO2和CH4的等量吸附热随吸附量的增加而呈现出不同变化趋势。XU等10对页岩高压吸附甲烷实验做深入研究发现等量吸附热不仅与吸附量有关,与吸附相性质、体积也有重要关系。薛培等11对页岩进行超临界吸附甲烷实验,发现等量吸附热随吸附量增加而呈现先增大后减小的非单调变化。现有成果关于吸附剂吸附甲烷过程中等量吸附热变化并没有统一认识,而且大多学者在实验数据方面多是先做等温吸附实验然后经过一系列变换后做线性图来计算等量吸附热。由于等温吸附实验工程量大,用时长,成本高,且受到实验设备制约,实验温度和压力都受到实验设备和条件限制。为此,笔者以2种煤级煤样为例分别进行303~318 K等温吸附实验,利用Clapeyron-Clausius方程计算等量吸附热,分析吸附热随吸附量变化规律并对Clapeyron-Clausius方程变形,利用303 K、313 K实验数据预测318 K等温吸附曲线并与实验室实测318 K曲线对比发现两者之间误差较小,曲线走势也基本一致,利用预测等温线方法只需一组等温吸附实验数据便可以算出多组等温吸附实验数据,大大缩短实验工作量,为深部煤层高温高压条件下甲烷含量预测提供了新方法。

1 煤等温吸附实验

1.1 实验煤样

实验煤样取自河南安阳龙山无烟煤样(简称Y-1煤样),V daf =5.58%;鹤壁六矿贫瘦煤(简称Y-2煤样),V daf=15.33%。将煤样粉碎并筛分出60~80目进行密封保存、备用。

1.2 实验原理

采用德国Rubotherm公司生产的IsoSORP®STATIC SC-HPII型磁悬浮天平重量法高压等温吸附仪进行煤的等温吸附实验,实验装置如图1所示。根据现场的温压条件选取温度303 K、308 K、313 K温度点,实验压力范围设置为0~15 MPa。实验仪器自带数据采集系统,其按照阿基米德浮力原理分析储存实验各个步骤所产生的数据图像。电磁铁提供向上的拉力,游离气体对样品桶、实验样品、吸附相产生向上的浮力。同时,样品桶、吸附相和实验煤样自身受到重力作用,当吸附达到平衡时,吸附相质量达到稳定,此时整个系统的重力也就恒定不变,电磁铁提供的拉力、系统所受的浮力、重力三者合力为0,此时便有如下关系式:
F = Δ m g = m S C + m S + m A g - V S C + V S + V A ρ g g
图1 磁悬浮高压等温吸附实验原理

Fig.1 Magnetic suspension high pressure isothermal adsorption experiment schematic diagram

上式两边同时消去重力加速度g,得到天平记录的表观质量:
Δ m = m S C + m S + m A - V S C + V S + V A ρ g
式中:Δm为磁悬浮天平读数,g;ρ g为游离气体的密度,g/cm3,两者直接从磁悬浮天平读取。m SC为样品桶质量,g;V SC为样品桶体积,cm3,两者可从空白测试得到;m S为样品质量,g;V S为样品体积,cm3,两者由浮力测试得到;m A为吸附甲烷质量,g;V A为吸附相体积,cm3

1.3 实验步骤

(1)空白测试,对样品桶质量和体积的确定。在样品桶不放置煤样情况下密封样品池,通入氦气(氦气压力尽量高),温度设置为313.15 K,加热系统选用恒温油浴,测试点数设置不少于5个。本文实验从真空开始到最大压力8 MPa共8个压力点。由于样品桶材质为不锈钢,通常情况下其质量和体积不受压力和温度影响,所以进行第一组实验时所得结果可用于后续实验。由于空白测试无煤样和吸附量,所以式(2)简化为式(3),可见空白测试实验图形是以样品桶体积V SC为斜率的直线,其截距为样品桶质量m SC,对数据进行最小二乘法线性拟合可得到样品桶质量和体积分别为5.259 37 g和0.670 89 cm3。空白测试结果见图2(a)。
Δ m = m S C - ρ g V S C
图2 空白、浮力测试结果

Fig.2 Blank and buoyancy test results

(2)煤样预处理,清除煤样中残余杂质。空白实验结束后,拆开样品池,在样品桶中装满实验煤样后再次封装并紧固样品池,检查气密性,确保无误后套上隔热瓦对煤样进行脱气处理。做这一步的目的是因为煤样中本就含有内在水分、SO2及其他微量组分,这些物质的存在对于煤体吸附CH4会造成影响,所以需要对这些杂质进行去除12。这一步的处理需要较高的温度才可以进行,加热系统选择电加热,温度设置为120 ℃以上,时间设置为12 h,大气环境设置为真空。杂质会被真空泵抽出,这个时间段真空泵应一直开启,以保证杂质去除干净且最后为真空环境。
(3)浮力测试,测定煤样的质量和体积。为避免高压环境下煤样对氦气造成微量吸附引起煤样吸附CH4实验的误差13,设置进气(氦气)压力最大为4 MPa,点数设置8个,温度与吸附实验温度一致(303~313 K),加热系统换为恒温油浴,将隔热瓦拆下装油浴缸并套上保温皮革。浮力测试时,磁悬浮天平系统并无吸附相参与,式(1)简化为:
Δ m = ( m S C + m S ) - ρ g ( V S C + V S )
由上式可知,浮力测试得到的图形是以样品桶+样品的体积(V SC+V S)为斜率的直线,其截距是样品桶+样品的质量(m SC+m S),利用最小二乘法对Δmρ g进行线性拟合,可得到样品桶+煤样的总质量和总体积分别为7.982 71 g和1.949 28 cm3。结合预处理所得到的样品桶质量和体积,得到煤样质量和体积分别是2.723 34 g和1.278 39 cm3。浮力测试结果见图2(b)。
(4)等温吸附实验。吸附实验采用纯度为99.99%的甲烷,第1个点设置为真空,并继续抽真空脱气4 h以上,之后实验压力点每组都设置为1~6 MPa、9 MPa、12 MPa、15 MPa共9个测量点,温度(303~313 K),由于吸附室内样品桶较小,所盛装样品也较少,整理仪器记录和以往实验数据发现样品质量最大不超过3 g,少量样品在充足气体环境中吸附速度较快,据以往使用实验仪器经验,实验每个压力点预设吸附时间8 h,观察吸附期间仪器检测到的质量变化,当其在10 min内质量变动范围不超出(10±5)×10-6 g即认定为吸附达到平衡。若在预设8 h内未达到平衡,仪器还可以在不影响后续实验的前提下手动设置延长该压力点吸附时间。由式(2)可得实验吸附量计算公式:
m A = Δ m - m S C - m S + ρ g ( V S C + V S + V A )
式中:m A为吸附相质量(真实吸附量或绝对吸附量),g。
由于式(5)中吸附相体积V A无法直接得到,所以绝对吸附量m A也不能直接测得,这里引入过剩吸附量概念,其实际意义是吸附相气体密度超过游离相气体密度的那部分吸附气量14,其与真实吸附量关系式为:
m e x = m A - ρ g V A = ρ A - ρ g V A
式(5)代入式(6),得到:
m e x = Δ m - m S C - m S + ρ g ( V S C + V S )
上式中Δmρ g可直接从天平读取,m SCV SC可由空白测试计算得到,m SV S可从浮力测试计算得出,所以等温吸附实验测得的结果其实是过剩吸附量。

2 实验结果

2.1 等温吸附校正

分析本文实验所测得的2组煤样吸附等温线,由于在高温高压下甲烷处于超临界状态,其附着在煤表面面积达到煤体表面积的70%~80%后趋于稳定,吸附相体积趋于恒定。在整个吸附过程中,吸附相密度开始先急速增大,在吸附相体积企稳后,吸附相密度增速变缓,所以煤吸附甲烷量速率也放缓,但游离相气体密度仍在增大,由式(6)知,当游离相密度ρ g增大到不可忽略时,过剩吸附量m ex与真实吸附量m A之间的差距便愈发明显,吸附等温线呈现先上升后下降的峰值型等温线。峰值型等温线并不能真正呈现吸附规律,需对峰值等温线进行校正15-17。由式(6)还可以看出,当吸附后期吸附相体积稳定后,过剩吸附量m ex与游离相密度ρ g之间存在线性关系,斜率是吸附相体积V A,由于在低压阶段游离相甲烷密度较小,当把吸附稳定阶段计算的吸附相体积应用到低压阶段时,绝对吸附量的计算产生的误差很小,2组实验测得过剩吸附量与游离相密度关系见图3
图3 过剩吸附量与游离相密度关系

Fig.3 Relationship between excess adsorption capacity and free phase density

图3各拟合线得到吸附相体积V A后应用到整个吸附过程,将游离相密度ρ g,过剩吸附量m ex,吸附相体积V A代入式(6)可计算出绝对吸附量m A。实验测得原始过剩吸附量与校正后绝对吸附量对比见图4。可以看出,在温度一定时,随着压力增大,吸附量呈现先单调增加后趋于平稳走势,符合Ⅰ型等温线规律;2组煤样吸附量呈现2个梯度,Y-1煤样吸附量明显高于Y-2煤样吸附量,是由于2组煤样变质程度不同造成的。单一煤样间对比发现在同一压力下,影响吸附量的因素主要为温度,温度越高对应吸附量越低;而在同一温度下,煤吸附甲烷量随着压力升高而增大。为后续计算提供数据便利,这里需要对绝对吸附量对应的等温吸附曲线进行Langmuir方程18拟合,拟合结果如图4所示,拟合所得相关系数见表1 (实验测得数据单位是g,为后续计算方便,这里换算为标准情况下体积单位mL/g)。
图4 过剩、校正与拟合吸附等温曲线

Fig.4 Excess, correction and fitting of adsorption isotherm

表1 Langmuir拟合吸附等温线相关系数

Table 1 Langmuir fitting adsorption isotherm phase relationship table

温度 /K Y-1煤样 Y-2煤样
a / ( m L / g ) b / ( M P a - 1 ) R 2 a / ( m L / g ) b / ( M P a - 1 ) R 2
303 36.790 5 1.818 9 0.997 4 25.389 6 1.313 1 0.998 4
308 35.032 7 1.608 5 0.996 7 24.768 4 1.193 1 0.995 5
313 34.858 7 1.367 7 0.995 9 23.854 7 1.150 4 0.997 7

注: a为气体覆盖满煤样孔裂隙及外表面时煤样吸附量,即煤样的极限吸附量,其大小与吸附质和吸附剂的性质有关, mL/g;b为与吸附剂、吸附质特性和温度有关的常数,MPa-1R 2为拟合的相关性系数

结合图4表1可以看出Langmuir模型对于等温吸附曲线拟合程度很高,相关性均在0.99以上,这表明Langmuir模型对于高温高压条件下煤吸附甲烷吸附曲线亦具有较高的适用性和预测性,传统的吸附理论亦能很好地解释超临界吸附行为,可以将现有的吸附理论扩展到超临界温度领域。

2.2 等量吸附热计算与特征分析

吸附热是描述表面现象最基本的热力学量之一,与吸附质—吸附剂相互作用直接相关,对于评估和筛选用于气体储存和分离的多孔材料以及工业过程的热管理(包括各种形式的变压吸附)至关重要19-20
对于吸附热测量目前方法主要有Clapeyron-Clausius方程法21、直接量热法22、气相色谱法23等。直接量热法利用附带吸附设备的量热计来测定吸附热,此方法优点是可以直接测定吸附热,其缺点是只适用于测定比热量较大的吸附过程,且需要考虑加热时装置的热容量变化;气相色谱法通过测定气体滞留在煤体中的时间和保留体积计算得到吸附热,这类方法可能对吸附在煤体内气体体积测定产生偏差。本文采用Clapeyron-Clausius方程法,通过测定在相同吸附量下对应的压力和温度,并以LnP1/T为坐标作图,求得吸附热。
由Clapeyron-Clausius方程4
L n P T τ = Q s t R T 2
式(8)左右两边对T积分可得:
L n P = - Q s t R T + C
式中:Q st为等量吸附热,kJ/mol; T为热力学温度,K;P为压力,MPa;R为气体常数,8.314 J/(mol·K);C为常数。
在每组煤样间分别选取不同吸附量(由于所选的吸附量应覆盖整个吸附过程,故不同煤样选取的吸附量也应不同),Y-1煤样整体吸附量高,所以取值也较高;Y-2煤样整体吸附量相对较低,故所选的吸附量也较低。由于2组煤样在各自不同温度实验结果中均无法得到相同吸附量值,故需将每组设定吸附量值代入表1各自对应的拟合方程求得相应平衡压力,将各组煤样等温吸附热有关的参数汇总见表2
表2 各组煤样等量吸附曲线相关参数

Table 2 Correlation parameters of equivalent adsorption curves of coal samples in each group

煤样 固定吸附量/(mL/g) 平衡压力/MPa
303 K 308 K 313 K
Y-1 22 1.01 1.28 1.72
24 1.14 1.47 2.00
26 1.31 1.70 2.35
28 1.51 1.99 2.80
29 1.76 2.35 3.38
Y-2 9 0.54 0.74 1.00
11 0.76 1.07 1.51
13 1.05 1.55 2.35
15 1.47 2.29 3.97
17 2.10 4.02 8.38
表2中平衡压力值求对数,以LnP和1/T为纵横坐标作散点图,对其进行线性拟合,拟合结果如图5所示。由式(2)可知,直线斜率为等量吸附热与气体常数R的比值,其乘以气体常数R便得到等量吸附热。拟合方程、相关性系数及计算的等量吸附热见表3
图5 各组煤样不同吸附量对于LnP和1/T关系

图5中22~29、9~11分别代表Y-1煤样、Y-2煤样固定吸附量,单位为mL/g,各直线代表等量吸附热线性拟合;P单位为Pa;1/T单位为10-3 K-1

Fig.5 Different adsorption capacities of coal samples for LnP and 1/T

表3 各煤样等量吸附线方程及等量吸附热

Table 3 Equal adsorption line equation and equal adsorption heat of each coal sample

煤样

固定吸附量

/(mL/g)

线性方程

相关系数

R 2

等量吸附热

/(kJ/mol)

Y-1 22 y = - 2.540   2 x + 22.343   4 0.965 9 21.120 3
24 y = - 2.881   7   x   + 23.725   8 0.948 7 23.959 6
26 y = - 3.062   8 x   + 24.614   6 0.993 4 25.465 4
28 y = - 3.380   8   x   + 26.112   3 0.984 8 28.109 4
29 y = - 3.669   8 x + 27.406   6 0.967 7 30.512 2
Y-2 9 y = - 1.941   1   x   + 19.624   4 0.991 0 16.139 0
11 y = - 2.283   8   x   + 21.085   1 0.997 7 18.988 8
13 y = - 2.479   9   x   + 22.048   7 0.987 6 20.619 2
15 y = - 2.611   8   x   + 22.822   9 0.986 5 21.715 5
17 y = - 2.794   7   x   + 23.787   2 0.996 6 23.235 9

注:自变量x1/T,因变量y为LnP

表3表明了2组煤样在固定吸附量及对应等量吸附热所在区间:Y-1煤样为22.58~34.15 kJ/mol;Y-2煤样为16.14~23.24 kJ/mol,整个吸附过程中吸附热均小于一般物理吸附热上限值40 kJ/mol,化学吸附过程中的吸附热所在区间通常为84~600 kJ/mol24,所以煤对甲烷的吸附属于物理吸附;等量吸附热随着吸附量增大而增加,显示出很好的单调关联性;直线斜率呈现缓慢增加趋势,表明吸附热增长速率随吸附量增加呈现逐渐增高趋势。
Langmuir模型和理论假设煤吸附甲烷属于单分子层吸附,被吸附分子之间无相互作用力,吸附剂表面分布均匀18,理论上等量吸附热是不会随着吸附量的增加而变化的,这与实验结果不同。实际上吸附剂尤其是煤颗粒表面不可能分布均质,气体分子在煤表面不是均匀分布,被吸附在煤表面的甲烷分子不仅与煤表面产生相互作用,还与先前已经被吸附甲烷分子产生分子间作用力做功放出热量,随着吸附不断进行,分子间作用力占据主导因素,放出热量也逐渐增多。表3显示等量吸附热由高到低呈现出2个梯度,Y-1煤样整体较Y-2煤样高,与2.1节煤吸附瓦斯量规律一致,说明等量吸附热受到煤变质程度影响,煤级越高,等量吸附热也越高。

2.3 等温吸附曲线预测

利用上述分析结论,在已知某一温度T 1的等温吸附特征及相应等量吸附热Q st情况下,可以预测另一温度T 2等温吸附特征并作出对应曲线。由式(9)得:
L n P 1 = - Q s t R T 1 + C
L n P 2 = - Q s t R T 2 + C
式(11)式(10)相减得:
L n P 2 = L n P 1 + Q s t R T 2 - T 1 T 1 T 2
式(12)等式两边以自然底数e为底展开:
P 2 = P 1 e Q s t T 2 - T 1 R T 1 T 2
利用式(13)求得的压力P 2,结合T 1及相同吸附量便可预测环境条件是温度T 2、压力P 2时的吸附等温线。现选取Y-1及Y-2两个煤样,分别以303 K、313 K时的实验数据预测318 K时等温吸附特征,并与实验室实测318 K数据作图对比验证预测等温线是否准确。实测与预测对比图见图6,显示实验室实测Y-1样品 318 K值比预测略高,Y-2样品实测值则比预测值略低,总体分析,整个吸附过程中实测与预测相对误差区间Y-1煤样在2.26%~5.72%之间,最大相对误差对应压力值区域为2~4 MPa;Y-2煤样在整个吸附过程中实测与预测曲线相对误差区间为0.29%~2.19%,预测值与实测值相差最大点在15 MPa。2组煤样相对误差均较小,在可接受范围之内,曲线走势也基本一致,表明由303 K、313 K的实验数据预测318 K下不同压力所对应吸附量是可行的,对应等温吸附曲线具有较高可信度,推测此温度范围内应有较准确的预测结果。这对于缩短实验成本具有一定效果,也可以为实验数据的准确性提供一个检验方法。结合到现场应用,可以根据现有环境的温压条件煤吸附煤层气含量预测深部煤层高温高压环境下煤层气吸附量,为深部煤层瓦斯开采提供依据。
图6 实测等温线与预测等温线对比

Fig.6 Comparison of measured and predicted isotherms

3 结论

(1) 采用Clapeyron⁃Clausius方程法,通过测定在相同吸附量下对应的压力和温度,并以LnP和1/T为坐标作图,求得2组煤样等量吸附热中Y⁃1煤样最高为30.51 kJ/mol,Y⁃2煤样最高为23.24 kJ/mol,表明煤体吸附甲烷为物理吸附。
(2) 计算结果表明等量吸附热随着吸附量增加而增加,且增加速率在缓慢加快,是因为被吸附甲烷分子之间相互作用占据主导作用放出热量的结果。
(3) 利用一组等温吸附特征参数与相关气体状态条件、吸附量、等量吸附热,可以预测其他温压条件下的等温吸附特征,2组预测结果对比实验测定,相对误差均在6%以内,准确度与可信度较高,运用预测方法可以减少实验室工作量,可以依据现有环境条件下煤层瓦斯测定结果预测深部煤层高温高压环境中甲烷吸附量。

栏目名称:会议通知

“第四届天然气地球科学论坛” 将于2021年6月2—5日在浙江宁波召开

“天然气地球科学论坛”是以《天然气地球科学》期刊为依托的品牌学术会议,其目的是交流天然气地球科学及相关学科领域取得的最新成就,促进我国天然气工业进一步发展,给广大天然气工作者提供一个交流新成果、新发现和探讨新观点、新方法的平台。“天然气地球科学论坛”已成功举办三届,取得了一定的社会影响力。

经研究决定“第四届天然气地球科学论坛”拟于2021年6月2—5日(2日报到,5日专题培训)在浙江省宁波市召开。会议主题为“天然气资源战略的基础地质”,将围绕天然气勘探与发现、天然气地质学、天然气地球化学、非常规天然气研究、天然气开发及气藏描述、实验技术与方法应用、天然气与环境、天然气伴生资源前景展望(包括氦资源、卤水资源等)、深层碳酸盐岩天然气资源等议题展开。

热忱欢迎各位专家、学者投稿和参会。摘要请发到E-mail: nggsf@lzb.ac.cn,全文请通过期刊官网(http://www.nggs.ac.cn)在线投稿。征文截止日期为2021年5月18日,稿件具体要求详见会议一号通知(http://www.nggs.ac.cn/CN/column/item155.shtml)。

《天然气地球科学》编辑部

2021年4月8日

1
毋亚文.不同变质变形煤吸附解吸特征研究[D].焦作:河南理工大学,2018.

WU Y W. Studies on the Adsorption and Desorption Characteristics of Coal With Different Metamorphic Deformation [D]. Jiaozuo: Henan Polytechnic University, 2018.

2
何俊.煤岩吸附能力实验及影响因素研究[D].秦皇岛:燕山大学,2018.

HE J. Experiment on Coal and Rock Adsorption Capacity and Influencing Factors[D]. Qinhuangdao: Yanshan University, 2018.

3
何珊.煤岩甲烷高压吸附特性及其影响因素研究[D].北京:中国地质大学(北京),2020.

HE S. High Pressure Adsorption Characteristics of Methane From Coal and Rock and Its Influencing Factors[D]. Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2020.

4
李海鉴.煤吸附瓦斯的热效应研究[D].徐州:中国矿业大学,2019.

LI H J. Research on the Thermal Effect of Coal Adsorption of Gas[D]. Xuzhou: China University of Mining and Technology, 2019.

5
李晓鹏,李可彬,王乐.天然气吸附技术及吸附剂的研究进展[J].广州化工, 2010,38(4):15-17.

LI X P, LI K B, WANG L. Research progress of natural gas adsorption technology and adsorbents[J]. Guangzhou Chemical Industry, 2010,38(4):15-17.

6
MYERS A L, MONSON P A. Physical adsorption of gases: The case for absolute adsorption as the basis for thermodynamic analysis[J]. Adsorption, 2014,20(4):591-622.

7
WHITTAKER P B, WANG X L, ZIMMERMANN W, et al. Predicting the integral heat of adsorption for gas physisorption on microporous and mesoporous adsorbents[J].The Journal of Physical Chemistry C,2014,118(16):8350-8358.

8
林海飞,蔚文斌,李树刚,等.煤体吸附CH4及CO2热力学特性试验研究[J].中国安全科学学报,2018,28(6):129-134.

LIN H F, WEI W B, LI S G, et al. Experimental study on thermodynamic properties of coal adsorption of CH4 and CO2[J].Chinese Journal of Safety Science, 2016,28(6):129-134.

9
武腾飞,都喜东,郝宇,等.无烟煤基质表面CO2和CH4的吸附热力学分析[J].煤矿安全, 2020,51(7):189-194.

WU T F, DU X D, HAO Y, et al. Adsorption thermodynamic analysis of CO2 and CH4 on the surface of anthracite matrix[J]. Coal Mine Safety,2020,51(7):189-194.

10
XU T, RIPEPI N, STADIE N, et al. Thermodynamic analysis of high pressure methane adsorption in Longmaxi shale[J]. Fuel, 2017,193,411-418.

11
薛培,张丽霞,梁全胜,等.页岩吸附超临界CH4的热力学特征[J].天然气地球科学, 2020,31(9):1261-1270.

XUE P, ZHANG L X, LIANG Q S, et,al. Thermodynamic characteristics of shale adsorption of supercritical CH4[J]. Natural Gas Geoscience,2020,31(9):1261-1270.

12
付艳红,李振,周安宁,等.煤中矿物及显微组分解离特性的MLA研究[J].中国矿业大学学报, 2017,46(6):1357-1363.

FU Y H, LI Z, ZHOU A N, et al. MLA study on decomposition characteristics of minerals and microstructures in coal[J]. Journal of China University of Mining and Technology, 2017,46(6):1357-1363.

13
YU X R, LI J, CHEN Z X, et al. Effects of Helium adsorption in carbon nanopores on apparent void volumes and excess methane adsorption isotherms[J]. Fuel, 2020,270,117499.

14
周尚文,薛华庆,郭伟,等.基于重量法的页岩气超临界吸附特征实验研究[J].煤炭学报, 2016,41(11):2806-2812.

ZHOU S W, XUE H Q, GUO W, et al. Experimental study on supercritical adsorption characteristics of shale gas based on grain-based method[J].Journal of China Coal Society, 2016,41(11):2806-2812

15
刘操,张玉贵,贾天让,等.气源岩吸附试验的机理及吸附特征新认识[J].煤炭学报, 2019,44(11):3441-3452.

LIU C, ZHANG Y G, JIA T R, et al. New understanding on the mechanism and adsorption characteristics of gas source rock adsorption test[J]. Journal of China Coal Society,2019,44(11):3441-3452.

16
CHEN L, LIU K Y, JIANG S. et al. Effect of adsorbed phase density on the correction of methane excess adsorption to absolute adsorption in shale[J].Chemical Engineering Journal,2020,383:127678..

17
彭泽阳,龙胜祥,张永贵,等.适用于高温高压条件的等温吸附曲线方程[J].天然气地球科学, 2020,31(6):827-834.

PENG Z Y, LONG S X, ZHANG Y G, et al. Isothermal adsorption curve equation applicable to high temperature and high pressure conditions[J].Natural Gas Geoscience, 2020,31(6):827-834.

18
CAI H L, LI P C, GE Z X, et al. A new method to determine varying adsorbed density based on Gibbs isotherm of supercritical gas adsorption[J].Adsorption Science & Technology,2018,36(9-10):1687-1699.

19
TIAN Y, WU J Z. Differential heat of adsorption and isosteres[J]. Langmuir,2017,33(4):996-1003.

20
DANG W,ZHANG J C, NIE H K, et al. Isotherms, thermodynamics and kinetics of methane-shale adsorption pair under supercritical condition: Implications for understanding the nature of shale gas adsorption process[J]. Chemical Engineering Journal, 2020,383:123191.

21
ZHOU S W, WANG H Y, ZHANG P Y, et al. Investigation of the isosteric heat of adsorption for supercritical methane on shale under high pressure[J]. Adsorption Science & Technology, 2019,37(7-8):590-606.

22
朱玉洁,谢炎,钟瑾荣,等.使用量热法考察多孔沉积物内CH4水合物生成的放热行为[J/OL].化工进展:1-9[2021-01-05].

ZHOU Y J, XIE Y, ZHONG J R, et al. Study on the exothermic behavior of CH4 hydrate formation in porous sediments by thermal discharge method[J/OL]. Chemical Industry and Engineering Progress,1-9[2021-01-05].

23
PATAMAPORN U. An examination of vaporization, fusion and sublimation enthalpies of tolazoline using correlation gas chromatography and differential scanning calorimetry[J]. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry,2019,138: 443-450.

24
邹卓.不同变质程度煤岩吸附特性及其热力学变化规律研究[D]. 北京:中国地质大学(北京), 2020.

ZOU Z. Study on Adsorption Properties and Thermodynamic Changes of Coal and Rock With Different Metamorphism[D].Beijing: China University of Geosciences(Beijing), 2020.

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