本申请属于地下瓦斯、煤层气、页岩气抽采技术领域，具体涉及一种煤岩、页岩等对多元气体的吸附解吸的测定装置。该装置包括依次连接的充气系统、气体增压系统和通过抽真空系统连接的气体吸附解吸系统；其中气体吸附解吸系统分别与温度控制系统和气体分析与数据采集处理系统连接。本申请所提供的多元气体吸附解吸装置，具有操作简便、可自动获得相关实验结果、实验结果更为准确、可同时进行多组样品测定、具有较好拓展性、测定结果便于对比、稳定性和安全性较好等优点。
【技术实现步骤摘要】
本申请属于地下瓦斯、煤层气、页岩气抽采
，具体涉及一种煤岩、页岩等对多元气体的吸附解吸的测定装置。
技术介绍
现有的对于煤岩、页岩的吸附能力进行测定时，通常流程是，将样品置于样品罐内，然后通入气体使样品吸附，根据气体吸附量对煤岩、页岩的吸附能力做出判定。由于相关数据依赖于人为读取和记录，加上计算吸附量时依据的是物质平衡原理和气体状态方程PV =znRT，而这一计算过程中涉及到大量的公式推导和换算，因而导致整个实验过程较为繁琐且易于出现差错。同时现有装置，被测气体在吸附解吸过程中，要靠气体自身的自然扩散达到混合均匀，而且当气体为多元气体时，气体很难混合均匀，因而进一步导致后续采用色谱仪对气体组分及含量进行定量分析时，极易影响分析结果的准确性和精确性。并且现有的装置都是人为进行吸附解吸、读数和计算，带来繁重的工作。因而开发新的多元气体吸附解吸装置具有十分重要的应用意义。
技术实现思路
本申请目的在于提供一种于煤岩、页岩等对多元气体的吸附解吸的测定装置，该装置可较好实现数据的自动采集和处理，能够更为准确的反映出相关样品的吸附解吸特性。本申请所采取的技术方案详述如下。一种多元气体吸附解吸装置，包括依次连接的充气系统、气体增压系统、和通过抽真空系统连接的气体吸附解吸系统；其中气体吸附解吸系统还分别与温度控制系统和气体分析与数据采集处理系统连接，以实现样品加热温度的控制和相关实验数据的采集与分析处理；即：该装置包括充气系统、气体增压系统、气体吸附解吸系统、温度控制系统和气体分析与数据采集处理系统，其中充气系统、气体增压系统和气体吸附解吸系统依次连接，气体吸附解吸系统由抽真空系统通过管路连接，同时气体吸附解吸系统还分别与温度控制系统和气体分析与数据采集处理系统连接；所述充气系统，包括并联于管路上的待测气体注入口（1）和氦气注入口（2），两者通过管路依次与气体增压系统和阀门（14）相连；为便于控制气体的注入时机，待测气体注入口（1）后连接有阀门（10），氦气注入口（2）后连接有阀门（11）；所述气体增压系统，包括气体增压泵（21）和与气体增压泵连接的增压容器（21a）；气体增压泵（21）优选采用防爆电机，其工作机制为：利用电接点压力表控制泵出口压力，到设定压力时则自动停泵以起到保护作用；增压容器（21a）优选采用活塞式结构，以便反复增压，从而满足压力需求；为便于监测增压容器（21a）的压力和确保气压适当，增压容器（21a）上还设有压力表（12）和超压安全保护阀（13）；所述抽真空系统包括设有阀门（18）的真空泵（20），为便于监测工作体系内真空度，真空泵（20）与阀门（18）间设有真空计（19）；所述气体吸附解吸系统，包括充气罐（15）和样品罐；样品罐中设有由粉末压制烧结板制成的样品盛放容器，用于具体放置样品（如煤样）；所述样品罐在具体数量上例如可为1个、2个、3个、4个、甚至多个；为便于监测充气罐（15）和样品罐内气体压力，充气罐（15）上设有压力传感器（16），样品罐上也设有压力传感器；为便于控制气体流动和流量统计，样品罐的进气管路上设计有阀门和流量计，出气管路上同样设计有流量计和阀门；为确保样品罐的安全，样品罐上设计有超压安全保护阀；为便于气体混合均匀，充气罐（15）和样品罐内分别设有转子，外部设有与转子配套的磁力搅拌器；磁力搅拌器通过控制转子的旋转，达到混合均匀多元气体的目的；为便于收集被测气体，充气罐（15）的底部设有带阀门（27）的出气口；优选情况下，在样品罐进气口管路上设有过滤器（5），在样品罐出气口管路上同样设有过滤器，以便对气体中杂质（如粉尘类颗粒）进行过滤；所述温度控制系统包括用于淹没样品罐的带开口的密封恒温浴槽（22）和与恒温浴槽连接的恒温控制器（23）以及温度表（28）；恒温浴槽（22）采用硅油导热方式对样品罐进行加热；所述气体分析与数据采集处理系统，包括分别与计算机（26）连接的气相色谱仪（29）和数据采集处理系统（25）；气相色谱仪（29）用于多元气体发生吸附解吸过程中的气体体积组分的测定分析，并将分析结果输入计算机（26）以进行显示；数据采集处理系统（25）分别与充气罐（15）上所设的压力传感器（16）以及样品罐上所设压力传感器、进气管路上流量计和出气管路上流量计相连接，所采集的数据经计算机（26）处理后得以直观显示；进一步地，数据采集处理系统（25）可自动采集吸附与解吸数据，同时计算机（26）也对应设置相应数据处理方式，从而可以分别获得吸附和解吸过程的相关数据和图表。在具体规格和型号方面，气体增压泵（21）的额定压力以及增压容器（21a）、充气罐（15）和样品罐的耐压标准设计为50 MPa；增压容器（21a）、充气罐（15）的容积设计为8000 mL，样品罐的容积设计为3000 mL；恒温控制器（23）可调节温度范围设计为0℃~60℃，控制精度为±1℃。本申请所提供的多元气体吸附解吸装置，主要用于煤岩、页岩等对多元气体的吸附解吸的测定分析。总体而言，本申请所提供的多元气体吸附解吸装置，具有如下优点：（1）操作简便，可自动获得相关实验结果，避免了人为读数和计算失误，同时节省了大量的人力；（2）实验结果更为准确，本申请所提供装置中设有磁力搅拌器作为混匀装置，可使多元气体混合更为均匀，使得后续测定更为准确；（3）可对多元气体同时进行多组测定，本申请所提供装置中样品罐可设置为多组，可同时进行多组样品的吸附解吸实验；（4）具有较好拓展性，测定结果便于对比，本申请所提供装置可与气体解吸速度测定仪连接，便于手动测定，从而便于相关测定结果的对比和校正；（5）装置的稳定性和安全性较好，本申请所提供装置中设有多处超压保护阀，便于确保装置的安全性；同时过滤器的设置及粉末压制烧结板材料的使用（粉末压制烧结板既可透气又可防止煤粉流出），可有效防止实验过程中煤粉对于相关实验设备寿命的影响。附图说明图1为本申请所提供的多元气体吸附解吸装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本申请做进一步解释说明。实施例如图1所示，本申请所提供的多元气体吸附解吸装置，包括依次连接的充气系统、气体增压系统和通过抽真空系统连接的气体吸附解吸系统；其中气体吸附解吸系统还分别与温度控制系统和气体分析与数据采集处理系统连接，以实现样品加热温度的控制和相关实验数据的采集与分析处理。所述充气系统，包括并联于管路上的待测气体注入口1和氦气注入口2，两者通过管路依次与气体增压系统和阀门14相连；为便于控制气体的注入时机，待测气体注入口1后连接有阀门10，氦气注入口2后连接有阀门11。所述气体增压系统包括气体增压泵21和与气体增压泵连接的增压容器21a；气体增压泵21优选采用防爆电机，其工作机制为：利用电接点压力表控制泵出口压力，到设定压力时则自动停泵以起到保护作用；增压容器21a优选采用活塞式结构；为便于监测增压容器21a的压力和确保气压适当，增压容器21a上还设有压力表12和超压安全保护阀13。所述抽真空系统包括设有阀门18的真空泵20，为便于监测工作体系内真空度，真空泵20与阀门18间设有真空计19。所述气体吸附解吸系统，包括充气罐15和样品罐（本实施例中采用了四个并列的样品罐，为样品罐3、样品罐31、样品罐32和样品罐33）本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多元气体吸附解吸装置，其特征在于，包括依次连接的充气系统、气体增压系统和通过抽真空系统连接的气体吸附解吸系统；其中气体吸附解吸系统分别与温度控制系统和气体分析与数据采集处理系统连接；所述充气系统，包括并联于管路上的待测气体注入口（1）和氦气注入口（2），两者通过管路依次与气体增压系统和阀门（14）相连；所述气体增压系统，包括气体增压泵（21）和与气体增压泵连接的增压容器（21a）；所述抽真空系统包括设有阀门（18）的真空泵（20）；所述气体吸附解吸系统，包括充气罐（15）和样品罐；样品罐中设有由粉末压制烧结板制成的样品盛放容器；充气罐（15）上设有压力传感器（16），样品罐上也设有压力传感器；样品罐的进气管路上设计有阀门和流量计，出气管路上同样设计有流量计和阀门；所述温度控制系统包括用于淹没样品罐的带开口的密封恒温浴槽（22）和与恒温浴槽连接的恒温控制器（23）以及温度表（28）；所述气体分析与数据采集处理系统，包括分别与计算机（26）连接的气相色谱仪（29）和数据采集处理系统（25）；数据采集处理系统（25）分别与充气罐（15）上所设的压力传感器（16）以及样品罐上所设压力传感器、进气管路上流量计和出气管路上流量计相连接。...
【技术特征摘要】
1.一种多元气体吸附解吸装置，其特征在于，包括依次连接的充气系统、气体增压系统和通过抽真空系统连接的气体吸附解吸系统；其中气体吸附解吸系统分别与温度控制系统和气体分析与数据采集处理系统连接；所述充气系统，包括并联于管路上的待测气体注入口（1）和氦气注入口（2），两者通过管路依次与气体增压系统和阀门（14）相连；所述气体增压系统，包括气体增压泵（21）和与气体增压泵连接的增压容器（21a）；所述抽真空系统包括设有阀门（18）的真空泵（20）；所述气体吸附解吸系统，包括充气罐（15）和样品罐；样品罐中设有由粉末压制烧结板制成的样品盛放容器；充气罐（15）上设有压力传感器（16），样品罐上也设有压力传感器；样品罐的进气管路上设计有阀门和流量计，出气管路上同样设计有流量计和阀门；所述温度控制系统包括用于淹没样品罐的带开口的密封恒温浴槽（22）和与恒温浴槽连接的恒温控制器（23）以及温度表（28）；所述气体分析与数据采集处理系统，包括分别与计算机（26）连接的气相色谱仪（29）和数据采集处理系统（25）；数据采集处理系统（25）分别与充气罐（15）上所设的压力传感器（16）以及样品罐上所设压力传感器、进气管路上流量计和出气管路上流量计相连接。2.如权利要求1所述多元气体吸附解吸装置，其特征在于，气体增压泵（21）采用...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓奇根，刘明举，王燕，张赛，赵发军，刘彦伟，郝富昌，左伟芹，温洁洁，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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