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(nèi)表面具有表面能，當(dāng)氣體與內(nèi)表面接觸時(shí)，分子的作用力使甲烷或其他多種氣體分子在表面上發(fā)生濃集，稱為吸附。氣體分子濃集的數(shù)量漸趨增多，為吸附過程；氣體分子復(fù)返回自由狀態(tài)的氣相中，表面上氣體分子數(shù)量漸趨減少，為脫附過程。表面上氣體分子維持一定數(shù)量，吸附速率和脫附速率相等時(shí)，為吸附平衡。

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(nèi)表面具有表面能，當(dāng)氣體與內(nèi)表面接觸時(shí)，分子的作用力使甲烷或其他多種氣體分子在表面上發(fā)生濃集，稱為吸附。氣體分子濃集的數(shù)量漸趨增多，為吸附過程；氣體分子復(fù)返回自由狀態(tài)的氣相中，表面上氣體分子數(shù)量漸趨減少，為脫附過程。表面上氣體分子維持一定數(shù)量，吸附速率和脫附速率相等時(shí)，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(nèi)壓力達(dá)到平衡，部分氣體被吸附，部分氣體仍以游離狀態(tài)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(fù)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(dāng)壓力由低向高采取充入甲烷氣體方式測試時(shí)，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(shí)，得到解吸等溫線。吸附和解吸等溫線在高壓狀態(tài)下是可逆的，測定二者之一，在應(yīng)用上是等效的。

三、測定裝置

實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)如圖所示。

主要部件和規(guī)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(jī)。用電接點(diǎn)壓力表控制泵出口壓力，到設(shè)定壓力自動(dòng)停泵保護(hù)。

2、          增壓罐

活塞式結(jié)構(gòu)，用水頂氣的方法將甲烷增壓到儲(chǔ)氣罐，可反復(fù)增壓。增壓罐容積2000ml,壓力60MPa。

3、          儲(chǔ)氣罐

用于儲(chǔ)存高壓甲烷氣體，儲(chǔ)氣罐容積2000ml，壓力60MPa。

4、          甲烷氣高壓調(diào)壓閥

   型號(hào)44-1100，入口壓力10000PSI,出口壓力50-6000PSI可調(diào)。

5、          氦氣調(diào)壓閥

   入口壓力16MPa，出口壓力0-4MPa可調(diào)。

6、          增壓罐、儲(chǔ)氣罐壓力表

   量程60MPa,精度1.5級(jí)。用于增壓罐、儲(chǔ)氣罐壓力的測量。

7、          充氣罐

   容積210ml左右（以標(biāo)定值為準(zhǔn)），壓力50MPa。

8、          吸附罐

   容積90ml左右（以標(biāo)定值為準(zhǔn)），壓力50MPa。

9、          標(biāo)定室

   用于充氣罐體積的標(biāo)定，標(biāo)定方法：玻義爾定律。

10、     恒溫浴槽

   型號(hào)：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(jī)組

   采用羅茨真空泵機(jī)組，羅茨泵型號(hào)：ZJ-30，旋片泵型號(hào)：2XZ-4C，

真空計(jì)型號(hào)：ZD-52T。

13、     天平

型號(hào)：BSA224S,量程220g，精度0.1g。

14、     真空干燥箱

型號(hào)：ZK-2020，溫控范圍：50-150℃，精度±1℃

15、     數(shù)據(jù)自動(dòng)采集處理系統(tǒng)

由計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)采集板，數(shù)據(jù)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(diǎn)：

* 儀器的各類儀表和計(jì)算機(jī)必須保證正確的電源輸入，必須配有自動(dòng)穩(wěn)壓保護(hù)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(shè)計(jì)壓力，特別不能高于各種檢測儀表的量程，使用氣體加壓時(shí)必須格外小心。

* 儀器的閥門設(shè)計(jì)為手動(dòng)操作，請按試驗(yàn)步驟預(yù)先設(shè)計(jì)好試驗(yàn)流程走向，任何一閥門的操作錯(cuò)誤均可能導(dǎo)致整個(gè)試驗(yàn)的失敗。

五、安    裝

儀器出廠時(shí)已全部安裝就緒，并經(jīng)過實(shí)際測試。為了方便包裝運(yùn)輸，儀器分成不同部分包裝，安裝時(shí)請仔細(xì)參閱流程圖。

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