一种多组分气体吸附仿真实验方法与装置

摘要

本发明公开了一种多组分气体吸附仿真实验方法和多组分气体吸附仿真实验装置，包括定量充气系统、恒温吸附解吸系统、抽真空装置和气体浓度分析系统；首先进行高压注气实验，采用高压将非甲烷气体注入与甲烷混合，记录煤体对混合气体吸附平衡状态，随后进行等压扩散实验，利用浓度差引起的扩散使气体进行混合。通过对两组实验进行定性和定量对比分析，可以将压力效应从综合效应中剥离开来，进而研究非甲烷气体对煤中甲烷的作用机理。本发明研制了一套完整的实验研究系统，解决了等压扩散实验条件下的一些技术难题，同时解决了扩散路径长、通道小的扩散问题，对研究气体在煤中的吸附特性具有重要的意义。

主权项

一种多组分气体吸附仿真实验方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、对整体实验设备进行气密性测定；步骤2、依次测定公用管路、第一充气罐、第二充气罐、吸附腔和扩散腔的标准体积V_p、V_r1、V_r2、V_s1和V_s2；步骤3、进行高压注气实验，具体包括如下步骤：步骤（1）对恒温吸附解吸系统进行装样处理后，打开系统内部阀门，进行抽真空处理，当真空度降达到实验要求时关闭各处阀门；步骤（2）、将恒温水浴温度调至预设温度；步骤（3）、向第一充气罐充入甲烷，直至其中的甲烷压力达到实验要求后，停止注气，记录第一充气罐压力P_i；步骤（4）、打开气体吸附扩散罐吸附腔体的控制阀门，将第一充气罐内的甲烷充进到气体吸附扩散罐吸附腔体内，待煤样吸附平衡后，记录第一充气罐的压力P_i1'，同时记录吸附腔内的压力P_i1，并记录此时的实验室内温度t_i；步骤（5）对第一充气罐和吸附扩散罐之间的公用管路进行抽真空处理，直至真空度达到实验要求；步骤（6）向第二充气罐中注入非甲烷气体直至第二充气罐压力达到实验要求，记录第二充气罐压力P_i2；步骤（7）、打开气体吸附扩散罐吸附腔体的控制阀门，将第二充气罐内的非甲烷气体注入吸附扩散罐吸附腔体内，当吸附腔体压力达到预定压力值时，记录第二充气罐压力P_i2'，并记录此时的实验室内温度t_i’；步骤（8）、使吸附扩散罐在恒温下放置时间大于一预设时长且吸附腔内压力不超过一实验预设值时，记录此时吸附腔内压力P_i’；利用色谱仪对吸附扩散罐吸附腔体内的混合气体进行色谱分析，研究在特定高压条件下注入的非甲烷气体对煤中甲烷的置换效果；步骤4、进行等压扩散实验，等压扩散实验与高压注气实验步骤基本相同，不同之处在于步骤（7）和（8）：步骤（7）中打开气体吸附扩散罐扩散腔体的控制阀门，将第二充气罐内的非甲烷气体注入吸附扩散罐扩散腔体内，使扩散腔体压力达到与吸附腔体压力相同，记录第二充气罐压力P_i2'，并记录此时的实验室内温度t_i’；步骤（8）中先打开吸附腔和扩散腔之间的连接阀门以使两种气体混合，再使吸附扩散罐在恒温下放置时间大于一预设时长；步骤5、通过高压注气和等压扩散实验结果，记录注入非甲烷气体后对煤体内甲烷的吸附平衡状态产生的影响，进行分析得出非甲烷气体对煤中甲烷的作用机理。