HKY-Ⅱ型 煤層氣等溫吸附裝置

一、原理

本裝置采用高壓容量法測定煤巖中甲烷吸附量。

煤中大量的微孔內表面具有表面能，當氣體與內表面接觸時，分子的作用力使甲烷或其他多種氣體分子在表面上發生濃集，稱為吸附。氣體分子濃集的數量漸趨增多，為吸附過程；氣體分子復返回自由狀態的氣相中，表面上氣體分子數量漸趨減少，為脫附過程。表面上氣體分子維持一定數量，吸附速率和脫附速率相等時，為吸附平衡。

二、測定方法

高壓容量法測定煤的甲烷吸附量的方法是：將處理好的干燥煤樣，裝入吸附罐，真空脫氣，測定吸附罐的剩余體積，向吸附罐中充入或放出一定體積甲烷，使吸附罐內壓力達到平衡，部分氣體被吸附，部分氣體仍以游離狀態處于剩余體積之中，已知充入(放出)的甲烷體積，扣除剩余體積的游離體積，即為吸附體積。重復這樣的測定，得到各壓力段平衡壓力與吸附體積量，連接起來即為吸附等溫線。當壓力由低向高采取充入甲烷氣體方式測試時，得到吸附等溫線；反之，壓力由高向低采取放出甲烷氣體方式測試時，得到解吸等溫線。吸附和解吸等溫線在高壓狀態下是可逆的，測定二者之一，在應用上是等效的。

三、測定裝置

實驗裝置結構如圖所示。

主要部件和規格如下：

1、          氣體增壓泵

用于將甲烷增壓，提高測試壓力。增壓泵壓力40MPa,流量20L/h,采用防爆電機。用電接點壓力表控制泵出口壓力，到設定壓力自動停泵保護。

2、          增壓罐

活塞式結構，用水頂氣的方法將甲烷增壓到儲氣罐，可反復增壓。增壓罐容積2000ml,壓力60MPa。

3、          儲氣罐

用于儲存高壓甲烷氣體，儲氣罐容積2000ml，壓力60MPa。

4、          甲烷氣高壓調壓閥

   型號44-1100，入口壓力10000PSI,出口壓力50-6000PSI可調。

5、          氦氣調壓閥

   入口壓力16MPa，出口壓力0-4MPa可調。

6、          增壓罐、儲氣罐壓力表

   量程60MPa,精度1.5級。用于增壓罐、儲氣罐壓力的測量。

7、          充氣罐

   容積210ml左右（以標定值為準），壓力50MPa。

8、          吸附罐

   容積90ml左右（以標定值為準），壓力50MPa。

9、          標定室

   用于充氣罐體積的標定，標定方法：玻義爾定律。

10、     恒溫浴槽

   型號：ZC-10,控溫范圍：室溫-95℃，控溫精度：±0.1℃。

11、     充氣罐、吸附罐壓力測量

采用壓力變送器測量充氣罐、吸附罐壓力，壓力變送器量程60MPa。

12、     真空機組

   采用羅茨真空泵機組，羅茨泵型號：ZJ-30，旋片泵型號：2XZ-4C，

真空計型號：ZD-52T。

13、     天平

型號：BSA224S,量程220g，精度0.1g。

14、     真空干燥箱

型號：ZK-2020，溫控范圍：50-150℃，精度±1℃

15、     數據自動采集處理系統

由計算機、數據采集板，數據采集處理軟件組成。

四、安    全

儀器的安全操作涉及到操作者的人身安全和儀器的正常使用壽命，廠家提醒操作者注意如下要點：

* 儀器的各類儀表和計算機必須保證正確的電源輸入，必須配有自動穩壓保護裝置。

* 儀器各部保證有良好的接地。

* 流程管匯各部的壓力不高于設計壓力，特別不能高于各種檢測儀表的量程，使用氣體加壓時必須格外小心。

* 儀器的閥門設計為手動操作，請按試驗步驟預先設計好試驗流程走向，任何一閥門的操作錯誤均可能導致整個試驗的失敗。

五、安    裝

儀器出廠時已全部安裝就緒，并經過實際測試。為了方便包裝運輸，儀器分成不同部分包裝，安裝時請仔細參閱流程圖。

安裝工作也可由廠方技術人員和用戶共同完成，以便用戶進一步熟悉儀器，便于日后日常維護。