页岩气等温吸附方程与含气性分析Word

上传者：陶维丽
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上传时间：2017-06-06
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页岩气等温吸附方程与含气性分析Word

　　页岩气等温吸附方程与含气性分析

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　　页岩气等温吸附方程与含气性分析

　　提纲一、吸附解吸理论二、等温吸附方程极其推导

　　三、页岩气含气性分析

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　　页岩气等温吸附方程与含气性分析

　　一、吸附解吸理论固体对气体的吸附主要由范德华力与剩余化学键力产生范德华力——物理吸附发生于任何固体表面，不需活化能，很快达到饱和无选择性，可吸附不同类型化学键力——化学吸附吸附与解吸速度较低，不易达到吸附平衡。需要一定的温度产生活化能

　　的气体，但吸附量差异较大既可在固体表面发生单层吸

　　具明显选择性，针对某种特定气体吸附

　　附，也可发生多层吸附

　　只可发生单层吸附

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　　页岩气等温吸附方程与含气性分析

　　物理吸附与化学吸附特点对比

　　参数吸附力吸附热选择性吸附稳定性分子层吸附速度

　　物理吸附范德华力较小，近于液化热无选择性不稳定，易解吸单分子层或多分子层较快，受温度影响小，一般不需要活化能

　　化学吸附化学键力较大，近于化学反应热有选择性比较稳定。不易解吸单分子层

　　较慢，温度升高则速度加快，一般需要活化能

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　　页岩气等温吸附方程与含气性分析

　　等温吸附模型

　　研究表明等温条件下吸附量与压力之间的关系曲线(即吸附等温线) 具有六种类型

　　煤对煤层气的吸附，页岩中的有机质和粘土矿物对于天然气的吸附属于单分子层物理吸附

　　不同类型的吸附等温线

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　　页岩气等温吸附方程与含气性分析

　　Langmuir单分子层物理吸附理论要点以下3种形式的Langmuir吸附等温式，很好的表征了该理论的要点

　　当气体分子在固体表面上覆盖满一层后。导致吸附的固体表面原子力场不饱和性消失，因此吸附只针对单分子层吸附热为常数，不随覆盖度变化吸附质分子间无作用力吸附达平衡时，吸附与解吸依旧同时进行，且速度相同

　　bp 1 bp 1

　　V bp Vm 1 bp

　　Vm bp 1 bp

　　b为吸附系数，与吸附剂特性有关代表了固体吸附气体的能力 Vm为每克吸附剂的表面覆盖满单分子层时的吸附量，即最大吸附量 V是每克吸附剂在气体压力为p时吸附气体的吸附量

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　　页岩气等温吸附方程与含气性分析

　　设：k1及k-1——吸附与解吸速率常数；A——气体；M—— 固体表面；AM——吸附状态 k1 A(g)十M(表面) == AM k-1 设：θ——固体表面被覆盖的分数，称覆盖率，即 θ=已被吸附质覆盖的固体表面积/固体总的表面积，则 (1-θ)——固体表面上空白面积的分数以N——固体表面有吸附能力总晶格位置数，简称吸附位置数。吸附速率与A的压力p及固体表面空位数(1-θ)N正比，所以吸附速率=k1p(1—θ)N 解吸的速率与表面被覆盖吸附位置数，或θN成正比解吸速率=k-1θN 达吸附平衡时， k1p(1—θ)N =k-1θN 可得兰式 θ=b

　　p/(1+bp) 式中，b=k1/k-1,称吸附系数，与吸附剂、质本性及温度有关。b愈大，吸附能力愈强，b有压力倒数的量纲

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