高温高压等温吸附系统

                     一、原理

本装置采用高压容量法测定页岩、煤岩中气体吸附量。

页岩、煤岩中大量的微孔内表面具有表面能，当气体与内表面接触时，分子的作用力使甲烷或其他多种气体分子在表面上发生浓集，称为吸附。气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过程；气体分子往复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少，为脱附过程。表面上气体分子维持一定数量，吸附速率和脱附速率相等时，为吸附平衡。

二、测定方法

高压容量法测定页岩、煤岩的气体吸附量的方法是：将处理好的干燥煤样，装入吸附罐，真空脱气，测定吸附罐的剩余体积，向吸附罐中充入或放出一定体积气体，使吸附罐内压力达到平衡，部分气体被吸附，部分气体仍以游离状态处于剩余体积之中，已知充入(放出)的气体体积，扣除剩余体积的游离体积，即为吸附体积。重复这样的测定，得到各压力段平衡压力与吸附体积量，连接起来即为吸附等温线。当压力由低向高采取充入气体方式测试时，得到吸附等温线；反之，压力由高向低采取放出气体方式测试时，得到解吸等温线。吸附和解吸等温线在高压状态下是可逆的，测定二者之一，在应用上是等效的。 

三、设计标准与规范

本设备遵循的规范和标准主要包括但不仅仅限于以下所列范围：

1） GB50183-2004《石油天然气工程设计防火规范》

2） AQ2012-2007《石油天然气安全规程》

3） GB/T19560-2008 《煤的高压等温吸附试验方法》

4） TSG R0004-2009 《固定式压力容器安全技术监察规程》

5） JB/T4708-2000《钢制压力容器焊接工艺评定》

6） JB4730-2005《压力容器无损检测》

7） GB 4208 《外壳防护等级（IP 代码）》

8） GB 50093《自动化仪表工程施工及验收规范》

9） GB150-2011 《钢制压力容器》

10） GB/T 1227-2202 《精密压力表》

11） GB/T 15478-1995 《压力传感器性能实验方法》

设备制造、检验及交货条件，不仅要遵守上述列出的规范要求内容，同时也要遵守上述规范引用规范的要求，特别是其中的强制性条款。其它未列出的与本设备有关的规范和标准，供货商有义务主动向用户提供。所有规范和标准均应为项目采购时的有效版本。如有规范被新规范所替代，应采用新规范进行设计制造。

                           四、总体要求

高温高压等温吸附系统主要用于高温高压条件下气体吸附、解吸性质的测定，测量精确，稳定性好。

五、技术指标

1、主要功能：

吸/脱附等温线测定、吸/脱附速率测定；

空白体积及标准体积的标定、孔隙体积的测量；

2、测试温度范围：室温～400℃，控温精度±0.5℃；

3、测试压力范围：负压～40MPa；

4、压力传感器：进口品牌，精度0.075%FS；

5、气体增压泵：进口品牌，驱动压力不大于0.6MPa，增压比1：100；

6、数据精度：重复性误差小于±1%；

7、装置密封性要求：装置在35MPa下放置10小时，压力降低值不超过5%；

8、适用气体：甲烷、二氧化碳、氢气、氮气；

9、测量室体积：不小于30mL；

10、安全控制：可显示实验步骤测试压力和压力警告，避免因误操作造成高压泄露及气体泄露引起的危险；

11、操作软件：适用于Microsoft® Windows 7及以上版本操作系统，可实现一体化实验测试和数据分析；

12、软件功能：吸附等温线分析、气体吸附和脱附速率分析；

六、技术特色

1、能在苛刻条件下（400℃，40Mpa）进行实验：选用高温熔体压力变送器压力变送器测量充气罐、吸附罐压力，在550℃的介质温度下性能稳定可靠，准确度高，动态性能好，温漂系数小。

2、4个缸独立操作：可同时进行四组实验。

   1组：400℃，40MPa

   3组：200℃，40MPa

3、体积误差非常小：采用耐高温合金GH4169，此类合金具有很好的耐热性能和耐膨胀性能，可有效减少高温高压时缸体的体积变化。

4、一次充气就能完成多个压力点的测试：由于采用气体增压系统，可向参考缸注入高压气体，然后一点一点往吸附罐充气，就能测量不同压力条件下的吸附脱附实验。

5、能够精确控温和保温：采用油浴控制整个实验过程中的温度，使实验温度控制在±0.1℃范围内。

6、实现对危害气体的检测和安全报警。

7、采用分子泵提高系统的真空度，保证实验气体的纯度，提高实验精度。