HKY-Ⅱ型 煤层气等温吸附装置

一、原理

本装置采用高压容量法测定煤岩中甲烷吸附量。

煤中大量的微孔内表面具有表面能，当气体与内表面接触时，分子的作用力使甲烷或其他多种气体分子在表面上发生浓集，称为吸附。气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过程；气体分子复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少，为脱附过程。表面上气体分子维持一定数量，吸附速率和脱附速率相等时，为吸附平衡。

二、测定方法

高压容量法测定煤的甲烷吸附量的方法是：将处理好的干燥煤样，装入吸附罐，真空脱气，测定吸附罐的剩余体积，向吸附罐中充入或放出一定体积甲烷，使吸附罐内压力达到平衡，部分气体被吸附，部分气体仍以游离状态处于剩余体积之中，已知充入(放出)的甲烷体积，扣除剩余体积的游离体积，即为吸附体积。重复这样的测定，得到各压力段平衡压力与吸附体积量，连接起来即为吸附等温线。当压力由低向高采取充入甲烷气体方式测试时，得到吸附等温线；反之，压力由高向低采取放出甲烷气体方式测试时，得到解吸等温线。吸附和解吸等温线在高压状态下是可逆的，测定二者之一，在应用上是等效的。

三、测定装置

实验装置结构如图所示。

主要部件和规格如下：

1、          气体增压泵

用于将甲烷增压，提高测试压力。增压泵压力40MPa,流量20L/h,采用防爆电机。用电接点压力表控制泵出口压力，到设定压力自动停泵保护。

2、          增压罐

活塞式结构，用水顶气的方法将甲烷增压到储气罐，可反复增压。增压罐容积2000ml,压力60MPa。

3、          储气罐

用于储存高压甲烷气体，储气罐容积2000ml，压力60MPa。

4、          甲烷气高压调压阀

   型号44-1100，入口压力10000PSI,出口压力50-6000PSI可调。

5、          氦气调压阀

   入口压力16MPa，出口压力0-4MPa可调。

6、          增压罐、储气罐压力表

   量程60MPa,精度1.5级。用于增压罐、储气罐压力的测量。

7、          充气罐

   容积210ml左右（以标定值为准），压力50MPa。

8、          吸附罐

   容积90ml左右（以标定值为准），压力50MPa。

9、          标定室

   用于充气罐体积的标定，标定方法：玻义尔定律。

10、     恒温浴槽

   型号：ZC-10,控温范围：室温-95℃，控温精度：±0.1℃。

11、     充气罐、吸附罐压力测量

采用压力变送器测量充气罐、吸附罐压力，压力变送器量程60MPa。

12、     真空机组

   采用罗茨真空泵机组，罗茨泵型号：ZJ-30，旋片泵型号：2XZ-4C，

真空计型号：ZD-52T。

13、     天平

型号：BSA224S,量程220g，精度0.1g。

14、     真空干燥箱

型号：ZK-2020，温控范围：50-150℃，精度±1℃

15、     数据自动采集处理系统

由计算机、数据采集板，数据采集处理软件组成。

四、安    全

仪器的安全操作涉及到操作者的人身安全和仪器的正常使用寿命，厂家提醒操作者注意如下要点：

* 仪器的各类仪表和计算机必须保证正确的电源输入，必须配有自动稳压保护装置。

* 仪器各部保证有良好的接地。

* 流程管汇各部的压力不高于设计压力，特别不能高于各种检测仪表的量程，使用气体加压时必须格外小心。

* 仪器的阀门设计为手动操作，请按试验步骤预先设计好试验流程走向，任何一阀门的操作错误均可能导致整个试验的失败。

五、安    装

仪器出厂时已全部安装就绪，并经过实际测试。为了方便包装运输，仪器分成不同部分包装，安装时请仔细参阅流程图。

安装工作也可由厂方技术人员和用户共同完成，以便用户进一步熟悉仪器，便于日后日常维护。