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煤的温压吸附试验方法与等温吸附试验方法比较研究

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中国煤层气 2024年第1期21卷 37-42页

作者：马青华张学梅梁磊魏亚玲李东郝静远西安思源学院能源及化工大数据应用教学研究中心陕西710038 新疆三如盛业测试技术有限公司新疆830000 西安交通大学化工学院陕西710049

为了研究煤的温压吸附试验方法在煤层气吸附方面的可行性,本文对煤的温压吸附试验方法与煤的高压等温吸附试验方法进行了比较研究。分别取12个、10个、8个、和6个温压吸附试验点作为四组不同温度和相应不同压力作为温压吸附试验点,记为... 详细信息

为了研究煤的温压吸附试验方法在煤层气吸附方面的可行性,本文对煤的温压吸附试验方法与煤的高压等温吸附试验方法进行了比较研究。分别取12个、10个、8个、和6个温压吸附试验点作为四组不同温度和相应不同压力作为温压吸附试验点,记为V_(实测)。使用温度-压力-吸附方程(Temperature-Pressure-AbsobingEquation(TPAE)),将方程转化为二元一次方程后进行线性回归计算其余三个参数,将所得的四个参数记为V_(计算)。通过计算_(实测)与V_(计算)之间的平均相对误差和标准偏差以衡量温压吸附试验方法的可行性。

关键词：煤层气低温梯度煤的温压吸附试验煤的高压等温吸附试验误差计算

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古生物有机质演化热动力学定量计算刍议

自然科学 2024年第1期12卷 113-121页

作者：张学梅魏亚玲王立岩吴斌马青华李东西安思源学院能源及化工大数据应用教学研究中心陕西西安宁夏叁方煤质检测科技有限公司宁夏银川福建省121地质大队福建龙岩新疆煤田地质局新疆乌鲁木齐

以煤变质热动力学方程为蓝本,修正建立了有机质演化热动力学方程。该方程以无争议的镜质体反射率和岩层绝对年龄为自变量,求解古地温。并以一口包含中生界和古近系之间的不整合面探井实测数据进行验证。实测数据中的最高古地温被定为参... 详细信息

以煤变质热动力学方程为蓝本,修正建立了有机质演化热动力学方程。该方程以无争议的镜质体反射率和岩层绝对年龄为自变量,求解古地温。并以一口包含中生界和古近系之间的不整合面探井实测数据进行验证。实测数据中的最高古地温被定为参考温度。结果表明:对于古近系构造层15个测点,得到的计算温度与参考温度的平均相对误差为0.71%;对于古生界构造层14个测点,得到的计算温度与参考温度的平均相对误差为0.31%。计算结果与实测数据分别用镜质体反射率–时间–古地温三维曲面和立体点来表示。

关键词：热动力学古地温镜质体反射率时间

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基于热力学解吸阈值的煤与瓦斯突出研究

煤矿安全 2023年第9期54卷 23-29页

作者：张学梅李东马青华郝静远西安思源学院能源及化工大数据应用教学研究中心陕西西安710038 西安交通大学化工技术学院陕西西安710049

从热力学角度诠释煤的解吸过程,根据实测高阶构造煤和原生煤的系列等温吸附数据回归求得温度-压力-吸附方程(TPAE)的4个待定参数,将TPAE变形成类似克劳修斯-克拉佩龙方程的不定积分式,并求得等量吸附焓;将坚固性系数与解吸阈值的乘积定... 详细信息

从热力学角度诠释煤的解吸过程,根据实测高阶构造煤和原生煤的系列等温吸附数据回归求得温度-压力-吸附方程(TPAE)的4个待定参数,将TPAE变形成类似克劳修斯-克拉佩龙方程的不定积分式,并求得等量吸附焓;将坚固性系数与解吸阈值的乘积定义为突出阈值(OT),并用于比较几种煤之间发生煤与瓦斯突出的难易程度。结果显示:吸附是可以自发进行的放热过程,解吸是不能自发进行的吸热过程;解吸所需的能量相当于让解吸阈值(DT);构造煤发生煤与瓦斯突出的可能性是原生煤的8.1倍;构造煤的解吸速率随单位时间的延长而非线性下降;外来输入的能量越大,解吸速率衰减得越快;爆破产生很大的能量,已远超突出阈值,更加容易诱发煤与瓦斯突出。

关键词：单位等量解吸焓解吸阈值坚固性系数突出阈值解吸速率

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甲烷干重整与二氧化碳甲烷化的工艺耦合研究

工程科学学报 2024年第11期46卷 2110-2120页

作者：夏伟黎小辉白婷丁亮殷娟娟黄风林徐振新西安石油大学化学化工学院西安710065 陕西省绿色低碳能源材料与过程工程技术研究中心西安710065 西安市高碳资源低碳化利用重点实验室西安710065 西北大学信息科学与技术学院西安710127

甲烷干重整(DRM)与二氧化碳甲烷化(MCD)过程均具有较强的二氧化碳消纳效应,但其单独运行时需要分别消耗大量天然气与氢气,且二者能耗均较高,从而制约了两个工艺的发展与应用,因此探索研究该问题的解决方案对于低碳发展具有重要意义.本... 详细信息

甲烷干重整(DRM)与二氧化碳甲烷化(MCD)过程均具有较强的二氧化碳消纳效应,但其单独运行时需要分别消耗大量天然气与氢气,且二者能耗均较高,从而制约了两个工艺的发展与应用,因此探索研究该问题的解决方案对于低碳发展具有重要意义.本文分析了甲烷干重整与二氧化碳甲烷化两个独立工艺的特点,基于两个反应体系的原料与产物之间可互为利用及二者反应热效应可相互补偿的条件性,初步判断DRM与MCD工艺之间存在质量耦合与热量耦合的可能性.据此,首次创新性地设计了DRM-MCD可能的工艺耦合方案,从流程模拟角度证实了工艺耦合的可行性,并分析了不同情形下的耦合特性.结果表明,随着催化剂技术的发展与进步,DRM与MCD工艺之间可以实现质量、能量的高效双重耦合,耦合工艺具备可显著降低天然气、氢气消耗以及大幅节能降耗的效果,并具有优良的二氧化碳消减与资源化利用效应,且耦合工艺具有灵活的可调节性.研究结果可为DRM与MCD工艺耦合方案的设计与优化,以及未来该耦合工艺潜在的工程应用价值与可行性研究提供可参考的基础.

关键词：甲烷干重整 CO_(2)甲烷化工艺耦合节能降耗碳减排

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变温变压下煤层气吸附量的预测

化工进展 2018年第A1期37卷 63-66页

作者：张学梅李东西安思源学院能源及化工大数据应用教学研究中心陕西西安710038

等温吸附虽然被大量学者进行研究并用于煤层气储量的预测,由于其实验条件不符合实际开采过程中的地温与地压,故很多专家提出用变温变压的实验条件来预测煤层气的吸附量,但是到目前为止鲜有很好的方程来处理变温变压实验数据。本文基于... 详细信息

等温吸附虽然被大量学者进行研究并用于煤层气储量的预测,由于其实验条件不符合实际开采过程中的地温与地压,故很多专家提出用变温变压的实验条件来预测煤层气的吸附量,但是到目前为止鲜有很好的方程来处理变温变压实验数据。本文基于煤炭科学研究总院西安研究院张庆玲对4种不同煤级煤样在变温变压吸附实验的研究,提出了温度-压力-吸附量方程(TPAE方程)用于煤层气在温度和压力共同影响下吸附量的预测。通过TPAE方程,对4种不同煤级在变温变压下吸附量进行回归预测。结果表明:TPAE方程可以非常好地处理变温变压吸附实验数据,4种煤样的回归计算值与实测值最大平均相对误差为2.64%,最小为1.63%,同时实现温度和压力及吸附量三维视图的可视化,从图中可知任意温度和压力下煤层气的吸附量。

关键词：温度-压力-吸附量方程变温变压吸附实验三维视图可视化平均相对误差

黄金分割法在煤热动力学方程中求古地质时间的运用

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地球科学前沿（汉斯） 2022年第3期12卷 403-410页

作者：丁心安李美莹李东张学梅西安思源学院理工学院陕西西安西安思源学院能源及化工大数据应用教学研究中心陕西西安

知道古地温和镜质体反射率,可以利用迭代算法求解煤热动力学方程中的古地质时间。选择所要求的古地质时间为迭代变量,建立一个能够进行迭代的关系式,即将一个有古地质时间数学计算放在方程等式的右边成为自变量,而另一个有古地质时间数... 详细信息

知道古地温和镜质体反射率,可以利用迭代算法求解煤热动力学方程中的古地质时间。选择所要求的古地质时间为迭代变量,建立一个能够进行迭代的关系式,即将一个有古地质时间数学计算放在方程等式的右边成为自变量,而另一个有古地质时间数学计算放在方程等式的左边成为因变量。用前后所迭代值的差值控制迭代过程以免迭代过程无休止地执行下去。用黄金分割值0.618优化新迭代值与前一个迭代值的关系。用5个分别在石炭纪、侏罗纪、和白垩纪的例子说明计算的简洁和有效。

关键词：煤热动力学方程古地质时间迭代算法黄金分割法

温度-压力-吸附方程在计算煤岩等量吸附焓的应用

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化工进展 2019年第S1期38卷 104-109页

作者：李东张学梅郝静远马青华西安思源学院能源及化工大数据研究中心

用鄂尔多斯盆地的长焰煤、肥煤、瘦煤和贫煤4个煤样的系列等温吸附实验数据来验证一个温度-压力-吸附方程,并探讨等量吸附时吸附平衡压力与温度之间的函数关系。用克劳修斯-克拉佩龙方程求等量吸附焓。提出单位等量吸附焓的概念及计算... 详细信息

用鄂尔多斯盆地的长焰煤、肥煤、瘦煤和贫煤4个煤样的系列等温吸附实验数据来验证一个温度-压力-吸附方程,并探讨等量吸附时吸附平衡压力与温度之间的函数关系。用克劳修斯-克拉佩龙方程求等量吸附焓。提出单位等量吸附焓的概念及计算方法。结果表明:煤样等量吸附焓为负值,证实吸附过程是个放热过程;对于同一煤样,单位等量吸附焓随吸附量的增加而下降是由于吸附介质表面的能量不均匀性所造成。正因为吸附过程是个放热过程,所以吸附先发生在能量较高的位置上,以便放出更多能量;在相等吸附温度和压力条件下,高阶煤有较大的单位等量吸附焓,必有较大的吸附量。同时高阶煤吸附量随着吸附温度的升高而快速衰减,而中低阶煤吸附量衰减却没有那么明显。

关键词：克劳修斯-克拉佩龙方程温度-压力-吸附方程等量吸附焓单位等量吸附焓气体吸附煤级

无机膜气体分离的温度-压力-渗透率方程及其在吸附问题上的应用

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膜科学与技术 2018年第4期38卷 127-131页

作者：李东郝静远西安思源学院能源及化工大数据应用教学研究中心西安710038

综合考虑努尔森(Knudsen)扩散和表面扩散,理论上推导出适用于无机膜气体分离的温度-压力-气体渗透率方程.方程包含4个有物理意义的参数A、B、Δ和β.A和B是气体流动系数.Δ显示温度影响.β显示压力影响.基于无机膜气体分离与煤层气吸附... 详细信息

综合考虑努尔森(Knudsen)扩散和表面扩散,理论上推导出适用于无机膜气体分离的温度-压力-气体渗透率方程.方程包含4个有物理意义的参数A、B、Δ和β.A和B是气体流动系数.Δ显示温度影响.β显示压力影响.基于无机膜气体分离与煤层气吸附的相似性,将该方程演变成仍然有4个参数(A′、B″、Δ和β)和相同的数学形式的温度-压力-气体吸附方程,并以松藻煤电公司8#煤层煤样的系列Langmuir等温吸附实验数据,分别用平均相对偏差计算法和作图法验证了其适用性.

关键词：气体分离温度压力气体渗透率煤层气吸附

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不同煤阶的原生煤、构造煤等量解吸焓的比较

化工进展 2020年第S2期39卷 128-134页

作者：张学梅马青华郝静远李东西安思源学院能源及化工大数据应用教学研究中心陕西西安710038 西安交通大学化工学院陕西西安710038

煤阶不同,对瓦斯的控制作用亦不同。本文根据温度-压力-吸附方程将沁水盆地大宁煤矿的高阶原生煤、构造煤与平顶山五矿的中阶构造煤、原生煤这4种煤的系列等温吸附数据进行有效地转换,并由所得的温度-压力-吸附方程计算这些煤的吸附等... 详细信息

煤阶不同,对瓦斯的控制作用亦不同。本文根据温度-压力-吸附方程将沁水盆地大宁煤矿的高阶原生煤、构造煤与平顶山五矿的中阶构造煤、原生煤这4种煤的系列等温吸附数据进行有效地转换,并由所得的温度-压力-吸附方程计算这些煤的吸附等量线。高中阶原生煤与构造煤的吸附等量线都证实:吸附是系统向环境放热,放热越多,则系统越稳定;解吸是系统从环境吸热,吸热越少,则系统越稳定。在吸附量都为15.0cm3/g时,高阶原生煤单位等量吸附所放的热为1.95kJ/(mol·cm3·g),均高于其他3种煤,其必然最先吸附。在吸附量都为15.0cm3/g时,中阶构造煤单位等量解吸所吸的热为0.52kJ/(mol·cm3·g),均低于其他3种煤,其必然最先解吸。建议将不同构造煤(碎裂煤、片状煤、碎斑煤、糜棱煤等)按照单位等量解吸所吸热量的大小进行解吸排序,可为煤及瓦斯突出研究提供热力学参考。

关键词：原生煤构造煤煤阶单位等量解吸焓煤及瓦斯突出