CH4和CO2在煤层中吸附的分子模拟

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1、中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）题目：CH4和CO2在煤层中吸附的分子模拟学生姓名：张超学号：08132311专业班级：材料物理08-3班指导教师：胡松青2012年6月10日4中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）摘要本文利用用Wiser煤分子模型，采用分子动力学（MD）模拟和巨正则蒙特卡洛（GCMC）模拟相结合的方法，构建了合理的无定形煤分子模型，模拟研究了CH4和CO2在煤层中的单组分吸附以及二元混合组分CH4/CO2吸附。通过对吸附量、选择性系数、吸附热等参数的

2、对比评定，分析了CH4和CO2在煤中的单组分吸附特性及其影响因素以及二元混合吸附时CH4与CO2的竞争吸附情况。研究结果表明：CH4和CO2单组分吸附的吸附量均随温度的升高而减少，随压强的增大而增加；混合吸附过程中，CH4与CO2在煤层中存在竞争吸附，CO2的吸附量和吸附热均大于CH4，选择性系数SCH4/CO2＜1,因此，CO2在煤层中的竞争吸附性强于CH4，为注入CO2提高煤层气采收率提供了理论支撑。关键词：煤；甲烷；二氧化碳；吸附量；竞争吸附；提高煤层气采收率4中国石油大学（华东）本科毕业设

3、计（论文）ABSTRACTThisthesisemployedtheWisercoalmode,usingmoleculardynamicsimulationmethodtoconstructareasonableamorphouscellmodelofcoal.WesimulatedandstudiedtheadsorptionbehaviorofpureCH4andCO2andtheadsorptionbehaviorofbinaryCH4/CO2oncoalbytheGrandCanonic

4、alEnsembleMonteCarlo(GCMC)simulationmethod.Throughtheanalysisofadsorptioncapacity,selectivityandisostericheat,wecanobtainthesingle-componentadsorptioncharacter,influencingfactorandthecompetitiveadsorptionbehaviorofbinaryCH4/CO2oncoal.TheresultofGCMCsi

5、mulationsindicatedthatthesingle-componentadsorptionamountofCH4andofCO2increaseswithpressureincreasesanddecreaseswithtemperatureincreases.InthebinaryCH4/CO2adsorption,thereiscompetitiveadsorptionbetweenCH4andCO2.Andtheadsorptioncapacity,selectivityandi

6、sostericheatofCO2aregreaterthanthatofCH4,demonstratingthatCO2hasstrongeradsorptionabilitythanCH4.Thiscanbeanimportanttheoreticalfoundationofenhancedcoalbedmethane(ECBM).Keywords:Coal；Methane；Carbondioxide；Adsorptionamount；Competitiveadsorption；Enhance

7、dcoalbedmethane(ECBM)4中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）目录第一章前言11.1煤层气概述11.1.1煤层气概念及其在煤层中的存储11.1.2煤层气吸附的研究现状21.2注入CO2增加CH4的产出率41.3分子模拟技术在煤层气研究中的应用5第二章计算方法与软件介绍62.1巨正则蒙特卡洛方法简介62.1.1系综类型62.1.2蒙特卡洛方法简介62.2分子动力学方法简介72.3MaterialsStudio软件介绍8第三章煤结构模型的构建103.1煤分子结构的理论模型103.

8、2煤结构模型的构建113.2.1煤分子模型的选择113.2.2平面煤分子模型的构建123.2.3无定形煤结构模型的构建133.3结果分析143.4本章小结15第四章CH4和CO2在煤层中吸附的蒙特卡洛模拟164.1引言164.2吸附质分子的构建与优化164.3模拟方法及参数设置174.4计算结果与分析184.4.1单组分等温吸附模拟184中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）4.4.2二元混合组分的等温吸附模拟214.5本章小结26第五章结论27致谢29参考文献304中国石油大学