高溫高壓等溫吸附系統

                     一、原理

本裝置采用高壓容量法測定頁巖、煤巖中氣體吸附量。

頁巖、煤巖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；氣體分子往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

高壓容量法測定頁巖、煤巖的氣體吸附量的方法是：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氣體，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)的氣體體積，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、設計標準與規范

本設備遵循的規范和標準主要包括但不僅僅限于以下所列范圍：

1） GB50183-2004《石油天然氣工程設計防火規范》

2） AQ2012-2007《石油天然氣安全規程》

3） GB/T19560-2008 《煤的高壓等溫吸附試驗方法》

4） TSG R0004-2009 《固定式壓力容器安全技術監察規程》

5） JB/T4708-2000《鋼制壓力容器焊接工藝評定》

6） JB4730-2005《壓力容器無損檢測》

7） GB 4208 《外殼防護等級（IP 代碼）》

8） GB 50093《自動化儀表工程施工及驗收規范》

9） GB150-2011 《鋼制壓力容器》

10） GB/T 1227-2202 《精密壓力表》

11） GB/T 15478-1995 《壓力傳感器性能實驗方法》

設備制造、檢驗及交貨條件，不僅要遵守上述列出的規范要求內容，同時也要遵守上述規范引用規范的要求，特別是其中的強制性條款。其它未列出的與本設備有關的規范和標準，供貨商有義務主動向用戶提供。所有規范和標準均應為項目采購時的有效版本。如有規范被新規范所替代，應采用新規范進行設計制造。

                           四、總體要求

高溫高壓等溫吸附系統主要用于高溫高壓條件下氣體吸附、解吸性質的測定，測量精確，穩定性好。

五、技術指標

1、主要功能：

吸/脫附等溫線測定、吸/脫附速率測定；

空白體積及標準體積的標定、孔隙體積的測量；

2、測試溫度范圍：室溫～400℃，控溫精度±0.5℃；

3、測試壓力范圍：負壓～40MPa；

4、壓力傳感器：進口品牌，精度0.075%FS；

5、氣體增壓泵：進口品牌，驅動壓力不大于0.6MPa，增壓比1：100；

6、數據精度：重復性誤差小于±1%；

7、裝置密封性要求：裝置在35MPa下放置10小時，壓力降低值不超過5%；

8、適用氣體：甲烷、二氧化碳、氫氣、氮氣；

9、測量室體積：不小于30mL；

10、安全控制：可顯示實驗步驟測試壓力和壓力警告，避免因誤操作造成高壓泄露及氣體泄露引起的危險；

11、操作軟件：適用于Microsoft® Windows 7及以上版本操作系統，可實現一體化實驗測試和數據分析；

12、軟件功能：吸附等溫線分析、氣體吸附和脫附速率分析；

六、技術特色

1、能在苛刻條件下（400℃，40Mpa）進行實驗：選用高溫熔體壓力變送器壓力變送器測量充氣罐、吸附罐壓力，在550℃的介質溫度下性能穩定可靠，準確度高，動態性能好，溫漂系數小。

2、4個缸獨立操作：可同時進行四組實驗。

   1組：400℃，40MPa

   3組：200℃，40MPa

3、體積誤差非常小：采用耐高溫合金GH4169，此類合金具有很好的耐熱性能和耐膨脹性能，可有效減少高溫高壓時缸體的體積變化。

4、一次充氣就能完成多個壓力點的測試：由于采用氣體增壓系統，可向參考缸注入高壓氣體，然后一點一點往吸附罐充氣，就能測量不同壓力條件下的吸附脫附實驗。

5、能夠精確控溫和保溫：采用油浴控制整個實驗過程中的溫度，使實驗溫度控制在±0.1℃范圍內。

6、實現對危害氣體的檢測和安全報警。

7、采用分子泵提高系統的真空度，保證實驗氣體的純度，提高實驗精度。