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请问一下关于等温吸附仪有什么用?

  • youjinping
    2012/07/16
  • 私聊

前处理综合讨论

  • 悬赏金额:20积分状态:未解决
  • 我想了解一下等温吸附仪的作用,原理,应用在哪些方面,希望大侠赐教!
    +关注 私聊
  • 花笑

    第1楼2012/07/19

    这是我在网站上找的资料,希望能帮到你。

    该实验仪可以测定单组分气体的吸附解吸等温曲线,还可以测定多组分气体的吸附等温曲线,并能求取煤中气体的扩散系数,综合评价钻井液或压裂液对煤储层的影响。

    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:

    ni=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VL和PL
    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.

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