[發(fā)明專利]用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置及模擬方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910595612.2
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110187011A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王剛;楊曙光;王月江;張娜;李瑞明;來鵬;董林根;馬永龍
• 申請（專利權(quán)）人: 新疆維吾爾自治區(qū)煤田地質(zhì)局煤層氣研究開發(fā)中心
• 主分類號: G01N30/00
• 分類號: G01N30/00;G01N30/02;G01N7/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

1.一種用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置，其特征在于，包括樣品盛放器、加氣組件、取氣組件、氣體組成分析儀、壓力監(jiān)測儀和控制系統(tǒng)，所述樣品盛放器上設(shè)置有用于對所述樣品盛放器進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)的壓力調(diào)節(jié)器，所述壓力監(jiān)測儀用于檢測所述樣品盛放器中的壓力且與所述控制系統(tǒng)通信連接；

所述加氣組件的輸出端與所述樣品盛放器連通，以在所述樣品盛放器中加入待吸附氣體；

所述取氣組件的一端與所述樣品盛放器連通，所述取氣組件的另一端與所述氣體組成分析儀的進(jìn)氣端連通，所述氣體組成分析儀與所述控制系統(tǒng)通信連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置，其特征在于，所述取氣組件包括取氣器、取氣管路和位于所述樣品盛放器上的抽氣組件，所述抽氣組件的進(jìn)氣端伸入至所述樣品盛放器中，所述取氣管路的進(jìn)氣端與所述抽氣組件相連，所述取氣管路的出氣端與所述取氣器的氣體進(jìn)口相連，所述取氣器的氣體出口與所述氣體組成分析儀的進(jìn)氣端連通；所述取氣管路上設(shè)置有取氣控制閥。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置，其特征在于，所述取氣器為活塞式取氣器，所述氣體組成分析儀為氣相色譜儀。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置，其特征在于，所述加氣組件包括第一加氣管路、第二加氣管路、充注組件和多個儲氣罐，每個所述儲氣罐的出口端均通過所述第一加氣管路與所述充注組件相連，所述充注組件的另一端與所述樣品盛放器的內(nèi)腔連通，所述第一加氣管路上設(shè)置有加氣量調(diào)節(jié)閥。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置，其特征在于，所述樣品盛放器為多個，且每個所述樣品盛放器均與所述充注組件相連，每個所述樣品盛放器上均對應(yīng)一個抽氣組件，所述取氣器上設(shè)置有與多個所述抽氣組件相對應(yīng)的多個氣體輸送管路。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置，其特征在于，所述壓力調(diào)節(jié)器包括位于所述樣品盛放器頂部用于封閉所述樣品盛放器的調(diào)節(jié)活塞，所述調(diào)節(jié)活塞上設(shè)置有第一螺紋，所述樣品盛放器的內(nèi)壁上設(shè)置有與所述第一螺紋相配合的第二螺紋。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置還包括用于對所述樣品盛放器提供恒溫環(huán)境的恒溫水浴容器和用于檢測所述恒溫水浴容器中的水溫的溫度檢測器，所述溫度檢測器與所述控制系統(tǒng)通信連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動態(tài)吸附和解吸研究的模擬實驗裝置，其特征在于，所述模擬實驗裝置還包括旋片式真空泵，所述旋片式真空泵與所述控制系統(tǒng)電連接，所述旋片式真空泵和所述樣品盛放器的內(nèi)腔通過抽真空管路相連。

9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-8中任一項所述的模擬實驗裝置的模擬方法，其特征在于，包括如下步驟：

加壓吸附階段：將煤柱樣置于所述樣品盛放器中，將待吸附氣體通過所述加氣組件通入所述樣品盛放器中，利用所述樣品盛放器上的所述壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行加壓；其中，所述待吸附氣體用量為根據(jù)地層壓力計算出的吸附氣體用量；

降壓解吸階段：利用所述壓力調(diào)節(jié)器進(jìn)行降壓至系統(tǒng)壓力值，利用所述取氣組件進(jìn)行取氣并通過所述氣體組成分析儀進(jìn)行成分分析，將結(jié)果反饋至所述控制系統(tǒng)；

優(yōu)選地，在所述加壓吸附階段還包括待所述樣品盛放器中的壓力穩(wěn)定后，對比所述樣品盛放器中的壓力與設(shè)定的所述地層壓力，通過二次充注或抽出的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使所述樣品盛放器中的壓力穩(wěn)定在所述地層壓力；

優(yōu)選地，在所述降壓解吸階段，根據(jù)所述樣品盛放器的體積變化計算解吸氣體積，同時根據(jù)所述系統(tǒng)壓力、溫度計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的解吸氣量；

優(yōu)選地，所述降壓解吸階段還包括：在解吸氣體成分分析之后，利用取氣組件將所述樣品盛放器中的氣體排空；

更優(yōu)選地，所述降壓解吸階段中的降壓為階梯式降壓；

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述階梯式降壓的壓差梯度為0.15-0.25MPa。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬方法，其特征在于，將待吸附氣體通入所述樣品盛放器之前加入所述煤柱樣之后，對所述樣品盛放器進(jìn)行抽真空處理；

優(yōu)選地，所述煤柱樣的長度為9-12cm，直徑為2-4cm；

更優(yōu)選地，所述煤柱樣在加入所述樣品盛放器之前在20-30℃的溫度條件下干燥20-30h。