主要性能指標及技術參數

1.1基本性能

單組分或多組分等溫吸附/解吸

溫度:室溫～100℃

操作壓力：40MPa

系統最大壓力：70MPa

1.2樣品缸、參考缸

樣品粒度：≤60目

樣品質量：200g

參考缸體積：150ml

參考缸數量：6個，外徑70mm,長330mm

樣品缸體積：150mL

樣品缸數量：6個，外徑430mm

材料：不鏽鋼

壓力密封：專門的金屬環密封

壓力源：氣體增壓泵

加壓裝置：空壓機

1.3恆溫裝置

油浴鍋：60L*2個

油浴尺寸：500mm(長)*480mm（寬）*240mm(深)

溫度設定：獨立溫區

油浴循環：內置

恆溫油：附帶

1.4壓力採集

壓力傳感器：三線制壓力傳感器

壓力範圍：0-40MPa

額定壓力：40MPa

一體式氣壓計：精度±0.1%

數量：12個

輸出：3mv/v

1.5溫度採集

溫度檢測系統：溫度傳感器±0.1℃

多通道精度模數轉換器：16位

1.6氣體源：

總供給：3

氣體輸入：甲烷，氦氣，二氧化碳

壓力：20MPa

穩定性：3%

每種氣體都配置高壓鋼瓶

1.7電動氣體調節器

總供給：3

壓力：40MPa

穩定性：1%

輸入：0-1V

增壓壓力：0.6Mpa

1.6計算機控制

計算機：主頻：3.0GHZ,內存1GB,硬盤160GB

自動控制：計算機自動控制

系統軟件：FINESORB-ISO數據採集軟件

FINESORB-IAO吸附/解吸數據處理軟件

多組分氣體吸附/解吸數據處理軟件

提供中文版說明書

1.7其他備件（另外）：

樣品缸：1個

手動針閥：3個

氣動針閥：2個

RTD:2個 表頭：6個

高壓氣瓶：不同氣體配3個

不鏽鋼管：4米

穩壓電源：1個

密封圈：4個

等溫吸附過程

1、樣品室裝樣

將預處理的煤樣準備稱重、迅速裝入模型內。

樣品重量：用於測試的遠洋重量不少於2kg。

工業分析按照GB/T2121991《煤樣的工業分析方法》執行。

2、氣密性檢查

2.1充氣

  向系統充入氦氣，壓力高于等溫吸附實驗最高壓力1MPa。

2.2調節溫度

  系統溫度調為儲層溫度。連續觀測，系統密封良好，則進行下一步實驗。

3、自由空間體積測定

3.1溫度

測定溫度設定為儲層溫度。

3.2充氣

打開氦氣瓶，向系統輸入氦氣，調節標準室壓力值，然後關閉標準室閥門。

3.3採集數據

打開標準室閥門與樣品缸閥門，待壓力平衡后採集一組數據。體積實驗。進行三次，三次之間允許誤差為±0.1cm³ 。

3.4求得煤樣的體積，計算出樣品室內空白體積。

4、等溫吸附實驗

4.1實驗壓力的確定

最高實驗壓力設置為儲層壓力的1.2倍，最低不少於8MPa。

4.2實驗壓力點分布

最高壓力＜8MPa,選6個實驗點。

最高壓力在8MPa～12MPa,選8個試驗點。

4.3充氣

打開調節閥門和標準室閥門，向系統充入甲烷氣體，調節標準室壓力至目標壓力。

4.4數據採集

達到目標壓力，且溫度穩定后，啟動等溫吸附實驗程序採集數據。

4.5吸附平衡時間確定

根據實際情況確定，但不得少於12小時。

4.6重複（3）到（5）步驟，直至最後一個壓力點實驗結束。

數據處理過程

1、煤樣體積和自由空間體積計算

煤樣的體積計算公式為：

Vs=

式中：

Vs-煤樣的體積，單位為立方釐米（cm³  ）;

P1-平衡后壓力，單位為兆帕（MPa）

P2-參考缸初始壓力，單位為兆帕（MPa）

P3-樣品初始壓力，單位為兆帕（MPa）

T1-平衡后溫度，單位為開氏溫度（K）;

T2-參考缸初始溫度，單位為開氏溫度（K）;

T3-樣品缸初始溫度，單位為開氏溫度（K）;

V1-系統總體積，單位為立方釐米（cm³ ）;

V2-參考缸體積，單位為立方釐米（cm³ ）

V3-樣品缸體積，單位為立方釐米（cm³ ）

Z1-平衡條件下氣體壓縮因子，無量綱，

Z2-參考缸初始氣體的壓縮因子，無量綱，

Z3-樣品缸初始氣體的壓縮因子，無量綱

求得煤樣的體積，計算出樣品缸內自由空間體積。自由空間體積是指樣品缸裝入煤樣后煤樣顆粒之間的空隙、煤樣顆粒內部微細空隙、樣品缸剩餘的自由空間、連接管和閥門內部空間的體積之和。

自由空間體積計算公式為：

V1=V0-Vs

式中：

V1-自由空間體積，單位為立方釐米（cm³）

V0-樣品缸內總體積，單位為立方釐米（cm³）

Vs-煤樣的體積，單位為立方釐米（cm³  ）

2、計算各壓力點的吸附量

根據參考缸、樣品缸的平衡壓力點的吸附量

利用公式：

PV=nZRT

式中：

P-氣體壓力，單位為兆帕(MPa);

V-氣體體積，單位為立方釐米（cm³  ）

n-氣體的摩爾數，單位為摩爾（mol）;

Z-氣體的壓縮因子，無量綱；

R-摩爾氣體常數，單位為焦每摩開（U.mol^-1.K^-1）;

T-熱力學溫度，單位為開氏溫度（K）。

Vs=

分別求出各壓力點平衡前樣品缸內氣體的摩爾數（n1）和平衡后樣品缸內氣體的摩爾數（n2）,則煤樣吸附氣體的摩爾數（n1）為：

 n_i=n₁-n₂

式中：

ni-氣體的摩爾數，單位為摩爾（mol）;

n1-平衡前樣品缸內氣體的摩爾數，單位為摩爾（mol）;

n2-平衡后樣品缸內氣體數，單位為摩爾（mol）

各壓力點的吸附氣體體積（Vi）;

Vi=ni*22.4*1000

各壓力點吸附量V吸附：

V吸附=V1／Go

式中：

V吸附=吸附量，單位為立方釐米每克（cm³/g）

V1-吸附氣體的總體積，單位為立方釐米（cm³）

Gc-煤樣重量，單位為克（g）

數據計算及報告

3、計算V_L和P_L

根據Langmuir方程：

式中： = +

p—氣體壓力，單位為兆帕（MPa）;

V—在氣體體積，單位為立方釐米

VL-最大吸附容量，又稱Langmuir體積，單位為立方釐米每克（cm³/g）:

P1-Langmuir壓力，單位為兆帕(MPa).

若令A-A/VL和B-   ，可以將方程（8）推導為p/V與p的函數:

= + = p+ =Ap+B

依據方程（9），可將實測的各壓力平衡點的壓力與吸附量數據繪製為以p為橫坐標、以p/V比值為縱坐標的散點圖。利用最小二乘法求出這些散點的回歸直線方程及相關係數。進而求出直線的斜率（A）和截距(B).根據斜率和截距求出Langmuir體積（VL）和Langmuir壓力(p1),即：

V1=V/A

P1=BVA=B/A

4、吸附等溫線

根據各平衡壓力點吸附量V和壓力值P繪製吸附等溫線：

5、實驗精度

5.1重現性

VL重現性相對誤差不大於15%：

P1重現性相對誤差不大於15%。

5.2重現性

VL再現性相對誤差不大於20%；

PL再現性相對誤差不大於20%。

5.3樣品實驗質量

P/V與P的相關係數R大於0.98.