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Conversion and Comparison between Isobaric, Isothermal and Isosteric Adsorption of Meager Coal
DOI: 10.12677/JAPC.2022.112006, PDF, HTML, XML, 下载: 72  浏览: 258

Abstract: Based on five groups of adsorption data of lean coal in Xiangshan mine, Shaanxi Province, the parameters A, B, ∆ and β are obtained by regression calculation through temperature-pressure-adsorption equation. It is verified by the relative average error and the comparison between the measured points and the fitting surface. The adsorption pressures required for lean coal at different adsorption temperatures are calculated when the adsorption amount is 5.0 cm3/g. Press lnp~1/T to draw a straight line. The negative slope of the line indicates that the adsorption is an exothermic process. According to Clausius Clapeyron definite integral equation, the adsorption process is an exothermic process. In order to maintain the same adsorption capacity at high temperature, the gas pressure must be increased, that is, if T2 > T1, P2 > P1. It is proved by isobaric, isothermal and isokinetic adsorption lines.

1. 引言

2. 贫煤等温吸附实验数据

Table 1. Measured conditions, Langmuir volume and Langmuir pressure parameters of coal samples

3. 温度–压力–吸附方程和克劳修斯–克拉佩龙方程

$\text{V}=\frac{1}{\sqrt{\text{MT}}}\left[\text{A}+{\text{BT}}^{1.5}{\text{P}}^{\text{β}}\mathrm{exp}\left(\frac{\Delta }{\text{T}}\right)\right]$ (1)

A：吸附介质几何形体常数；

B：吸附流量系数，无量纲；

M：分子量，甲烷为16；

P：测试时的压力，兆帕；

T：测试时的热力学温度，K；

V：吸附量，cm3/g；

B：压力影响的参数，无量纲；

∆：温度影响的参数，K。

TPAE的四个参数A、B、∆和β是四个待定参数。在方程1中，温度与压力为自变量，吸附量V为因变量。先确定压力值，可以得到吸附量与温度在恒压条件下的关系，运用方程1计算不同温度下的吸附值。固定温度值，可以计算在不同压力下的吸附值，得到吸附量与压力之间的关系。

$\text{lnP}=\frac{1}{\text{β}}\left[\mathrm{ln}\left(\text{V}\sqrt{\text{MT}}-\text{A}\right)-\mathrm{ln}\left({\text{BT}}^{1.5}\right)\right]-\frac{1}{\text{β}}\frac{\Delta }{\text{T}}$ (2)

$\mathrm{ln}\text{p}=\frac{{\Delta }_{\text{g}}^{\text{l}}{\text{H}}_{\text{m}}}{\text{R}}\frac{1}{\text{T}}+\text{C}$ (3)

${\Delta }_{\text{g}}^{\text{l}}{\text{H}}_{\text{m}}$ ：摩尔吸附焓；

M：摩尔；

G：始态；

L：终态；

R：气体常数，J/(mol∙K)；

C积分常数项。

$-{\Delta }_{\text{g}}^{\text{l}}{\text{H}}_{\text{m}}=\frac{{\text{RT}}_{2}{\text{T}}_{1}}{{\text{T}}_{2}-{\text{T}}_{1}}\mathrm{ln}\frac{{\text{P}}_{2}}{{\text{P}}_{1}}$ (4)

4. 结果与讨论

4.1. TPAE的参数回归 [14]

Table 2. TPAE parameters regressed according to Langmuir volume and Langmuir pressure parameters in Table 1

Figure 1. Measured points of lean coal and TPAE regression surface

4.2. 等量吸附焓

Figure 2. lnp~1/T diagram of equal 5 cm3/g adsorption capacity of lean coal

4.3. 吸附等温线

Figure 3. Adsorption isotherms at three different temperatures

4.4. 吸附等压线

Figure 4. Adsorption isobars under three different pressures

4.5. 吸附等量线

5. 结语

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