CO2和CH4在狭缝型孔内的竞争吸附分子模拟

简介：
本研究通过分子模拟方法探讨了二氧化碳（CO2）与甲烷（CH4）在具有狭缝状微孔结构材料中的竞争性吸附行为，以期为气体分离技术提供理论支持。 本研究利用巨正则系综蒙特卡洛（GCMC）方法探讨了储层温度、压力条件以及CO2/CH4混合气体中CO2摩尔分数对煤基狭缝型孔道内分离二氧化碳与甲烷的影响。气体分子间的相互作用采用单点Lennard-Jones (LJ) 模型，而气态分子与孔壁之间的势能则使用Steele 10-4-3模型来描述。 研究结果显示：CO2相对于CH4的平衡分离系数SCO2/CH4在压力增加时先上升至峰值然后下降，并且当压力达到20MPa后趋于稳定；对于温度的影响，在低于20MPa的压力下，SCO2/CH4会随着温度升高而增大，而在高于该值的情况下，则对温度变化不敏感。另外，在10和20 MPa的压力条件下，SCO2/CH4随CO2摩尔分数的增加呈现出先增后减的趋势。 因此，在实际操作中利用不可采煤层进行二氧化碳封存时，需综合考虑多种因素对于二元吸附过程的影响，并据此优化现场的操作条件。