3120 全自动等温吸附仪

主要性能指标及技术参数

1.1基本性能

单组分或多组分等温吸附/解吸

温度:室温～100℃

操作压力：40MPa

系统zui大压力：70MPa

1.2样品缸、参考缸

样品粒度：≤60目

样品质量：200g

参考缸体积：150ml

参考缸数量：6个，外径70mm,长330mm

样品缸体积：150mL

样品缸数量：6个，外径430mm

材料：不锈钢

压力密封：专门的金属环密封

压力源：气体增压泵

加压装置：空压机

1.3恒温装置

油浴锅：60L*2个

油浴尺寸：500mm（长）*480mm（宽）*240mm（深）

温度设定：独立温区

油浴循环：内置

恒温油：附带

1.4压力采集

压力传感器：三线制压力传感器

压力范围：0-40MPa

额定压力：40MPa

一体式气压计：精度±0.1%

数量：12个

输出：3mv/v

1.5温度采集

温度检测系统：温度传感器±0.1℃

多通道精度模数转换器：16位

1.6气体源：

总供给：3

气体输入：甲烷，氦气，二氧化碳

压力：20MPa

稳定性：3%

每种气体都配置高压钢瓶

1.7电动气体调节器

总供给：3

压力：40MPa

稳定性：1%

输入：0-1V

增压压力：0.6Mpa

1.6计算机控制

计算机：主频：3.0GHZ,内存1GB,硬盘160GB

自动控制：计算机自动控制

系统软件：FINESORB-ISO数据采集软件

FINESORB-IAO吸附/解吸数据处理软件

多组分气体吸附/解吸数据处理软件

提供中文版说明书

1.7其他备件（另外）：

样品缸：1个

手动针阀：3个

气动针阀：2个

RTD:2个 表头：6个

高压气瓶：不同气体配3个

不锈钢管：4米

稳压电源：1个

密封圈：4个

等温吸附过程

1、样品室装样

将预处理的煤样准备称重、迅速装入模型内。

样品重量：用于测试的远洋重量不少于2kg。

工业分析按照GB/T2121991《煤样的工业分析方法》执行。

2、气密性检查

2.1充气

  向系统充入氦气，压力高于等温吸附实验zui高压力1MPa。

2.2调节温度

  系统温度调为储层温度。连续观测，系统密封良好，则进行下一步实验。

3、自由空间体积测定

3.1温度

测定温度设定为储层温度。

3.2充气

打开氦气瓶，向系统输入氦气，调节标准室压力值，然后关闭标准室阀门。

3.3采集数据

打开标准室阀门与样品缸阀门，待压力平衡后采集一组数据。体积实验。进行三次，三次之间允许误差为±0.1cm³ 。

3.4求得煤样的体积，计算出样品室内空白体积。

4、等温吸附实验

4.1实验压力的确定

zui高实验压力设置为储层压力的1.2倍，zui低不少于8MPa。

4.2实验压力点分布

zui高压力＜8MPa,选6个实验点。

zui高压力在8MPa～12MPa,选8个试验点。

4.3充气

打开调节阀门和标准室阀门，向系统充入甲烷气体，调节标准室压力至目标压力。

4.4数据采集

达到目标压力，且温度稳定后，启动等温吸附实验程序采集数据。

4.5吸附平衡时间确定

根据实际情况确定，但不得少于12小时。

4.6重复（3）到（5）步骤，直至zui后一个压力点实验结束。

数据处理过程

1、煤样体积和自由空间体积计算

煤样的体积计算公式为：

Vs=

式中：

Vs-煤样的体积，单位为立方厘米（cm³  ）;

P1-平衡后压力，单位为兆帕（MPa）

P2-参考缸初始压力，单位为兆帕（MPa）

P3-样品初始压力，单位为兆帕（MPa）

T1-平衡后温度，单位为开氏温度（K）;

T2-参考缸初始温度，单位为开氏温度（K）;

T3-样品缸初始温度，单位为开氏温度（K）;

V1-系统总体积，单位为立方厘米（cm³ ）;

V2-参考缸体积，单位为立方厘米（cm³ ）

V3-样品缸体积，单位为立方厘米（cm³ ）

Z1-平衡条件下气体压缩因子，无量纲，

Z2-参考缸初始气体的压缩因子，无量纲，

Z3-样品缸初始气体的压缩因子，无量纲

求得煤样的体积，计算出样品缸内自由空间体积。自由空间体积是指样品缸装入煤样后煤样颗粒之间的空隙、煤样颗粒内部微细空隙、样品缸剩余的自由空间、连接管和阀门内部空间的体积之和。

自由空间体积计算公式为：

V1=V0-Vs

式中：

V1-自由空间体积，单位为立方厘米（cm³）

V0-样品缸内总体积，单位为立方厘米（cm³）

Vs-煤样的体积，单位为立方厘米（cm³  ）

2、计算各压力点的吸附量

根据参考缸、样品缸的平衡压力点的吸附量

利用公式：

PV=nZRT

式中：

P-气体压力，单位为兆帕（MPa）;

V-气体体积，单位为立方厘米（cm³  ）

n-气体的摩尔数，单位为摩尔（mol）;

Z-气体的压缩因子，无量纲；

R-摩尔气体常数，单位为焦每摩开（U.mol^-1.K^-1）;

T-热力学温度，单位为开氏温度（K）。

Vs=

分别求出各压力点平衡前样品缸内气体的摩尔数（n1）和平衡后样品缸内气体的摩尔数（n2）,则煤样吸附气体的摩尔数（n1）为：

 n_i=n₁-n₂

式中：

ni-气体的摩尔数，单位为摩尔（mol）;

n1-平衡前样品缸内气体的摩尔数，单位为摩尔（mol）;

n2-平衡后样品缸内气体数，单位为摩尔（mol）

各压力点的吸附气体体积（Vi）;

Vi=ni*22.4*1000

各压力点吸附量V吸附：

V吸附=V1／Go

式中：

V吸附=吸附量，单位为立方厘米每克（cm³/g）

V1-吸附气体的总体积，单位为立方厘米（cm³）

Gc-煤样重量，单位为克（g）

数据计算及报告

3、计算V_L和P_L

根据Langmuir方程：

式中： = +

p—气体压力，单位为兆帕（MPa）;

V—在气体体积，单位为立方厘米

VL-zui大吸附容量，又称Langmuir体积，单位为立方厘米每克（cm³/g）:

P1-Langmuir压力，单位为兆帕（MPa）.

若令A-A/VL和B-   ，可以将方程（8）推导为p/V与p的函数:

= + = p+ =Ap+B

依据方程（9），可将实测的各压力平衡点的压力与吸附量数据绘制为以p为横坐标、以p/V比值为纵坐标的散点图。利用zui小二乘法求出这些散点的回归直线方程及相关系数。进而求出直线的斜率（A）和截距（B）.根据斜率和截距求出Langmuir体积（VL）和Langmuir压力（p1）,即：

V1=V/A

P1=BVA=B/A

4、吸附等温线

根据各平衡压力点吸附量V和压力值P绘制吸附等温线：

5、实验精度

5.1重现性

VL重现性相对误差不大于15%：

P1重现性相对误差不大于15%。

5.2重现性

VL再现性相对误差不大于20%；

PL再现性相对误差不大于20%。

5.3样品实验质量

P/V与P的相关系数R大于0.98.