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
系统最大压力：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
稳压电源：1个
密封圈：4个



等温吸附过程

• 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。

• 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最高压力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。

• 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
最高实验压力设置为储层压力的1.2倍，最低不少于8MPa。
4.2实验压力点分布
最高压力＜8MPa,选6个实验点。
最高压力在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，直至最后一个压力点实验结束。

数据处理过程

• 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 ）

• 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

• 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-最大吸附容量，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。利用最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

• 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：

• 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.