HKY−II型炭層ガス等温吸着装置

一、原理

本装置は高圧容量法を用いて石炭岩中のメタン吸着量を測定する。

石炭中の大量の微孔内面は表面エネルギーを持ち、ガスが内面に接触すると、分子の力によってメタンまたは他の複数のガス分子が表面上に濃縮され、吸着と呼ばれる。ガス分子濃縮の数は吸着過程として徐々に増加している。気体分子が自由状態に戻った気相では、表面上の気体分子の数は徐々に減少し、脱着プロセスである。表面上の気体分子が一定数維持され、吸着速度と脱着速度が等しい場合、吸着平衡である。

二、測定方法

高圧容量法による石炭のメタン吸着量の測定方法は、処理された乾燥石炭サンプルを、吸着タンクに入れ、真空脱気し、吸着タンクの残量を測定し、吸着タンクにメタンを充填または放出し、吸着タンク内の圧力を平衡にし、一部のガスが吸着され、一部のガスは遊離状態で残量の中にあり、充填（放出）されたメタンの体積が知られており、残量の遊離体積、すなわち吸着体積を差し引く。このような測定を繰り返し、各圧力段の平衡圧力と吸着体積量を得て、接続すると吸着等温線となる。圧力が低から高へメタンガスを充填する方法で試験すると、吸着等温線が得られる、逆に、圧力が高から低へメタンガスを放出する方法で試験した場合、脱着等温線が得られる。吸着と脱着の等温線は高圧状態では可逆的であり、両者の1つを測定し、応用上は等価である。

三、測定装置

実験装置の構成を図に示す。

主な部品と仕様は次のとおりです。

1、ガス増圧ポンプ

メタンを加圧し、試験圧力を高めるために使用します。加圧ポンプ圧力40 MPa、流量20 L/h、防爆モーターを採用している。電気接点圧力計を用いてポンプ出口圧力を制御し、設定圧力まで自動的にポンプ保護を停止する。

2、増圧タンク

ピストン式構造で、水でガスを抜く方法でメタンをガス貯蔵タンクに加圧し、繰り返し加圧することができる。増圧タンクの容積は2000 ml、圧力は60 MPaである。

3、ガス貯蔵タンク

高圧メタンガスを貯蔵するために、ガス貯蔵タンクの容積は2000 ml、圧力は60 MPaである。

4、メタンガス高圧調圧弁

型番44-1100、入口圧力10000 PSI、出口圧力50-6000 PSI調整可能。

5、ヘリウム調圧弁

入口圧力は16 MPa、出口圧力は0〜4 MPaで調整可能である。

6、増圧タンク、ガス貯蔵タンク圧力計

レンジ60 MPa、精度1.5級。増圧タンク、ガス貯蔵タンクの圧力の測定に用いられる。

7、空気入れタンク

容積210 ml前後（基準値）、圧力50 MPa。

8、キャニスタ

容積90 ml前後（基準値）、圧力50 MPa。

9、標定室

ガス充填タンクの体積のための基準、基準方法：Boseの法則。

10、恒温浴槽

モデル：ZC-10,温度制御範囲：室温-95℃、温度制御精度：±0.1℃。

11、空気入りタンク、吸着タンクの圧力測定

圧力トランスミッタを用いて空気入りタンク、吸着タンクの圧力を測定し、圧力トランスミッタの距離は60 MPaである。

12、真空ユニット

ルーツ真空ポンプユニット、ルーツポンプモデルを採用：ZJ-30，ロータポンプ型式：2 XZ-4 C、

真空計型番：ZD-52T。

13、天秤

モデル：BSA224S,レンジ220 g、精度0.1 g。

14、真空乾燥箱

モデル：ZK-2020，温度制御範囲：50-150℃、精度±1℃

15、データ自動収集処理システム

コンピュータ、データ収集ボード、データ収集処理ソフトウェアから構成される。

四、安全

計器の安全操作は操作者の人身安全と計器の正常な使用寿命に関連し、メーカーは操作者に以下のポイントに注意するよう注意する：

*計器の各種計器とコンピュータは正確な電源入力を保証しなければならず、自動定圧保護装置を備えなければならない。

*機器各部は良好な接地を保証します。

*フロー管合流各部の圧力は設計圧力より高くなく、特に各種測定計器の距離より高くてはならず、ガス加圧を使用する時は特に注意しなければならない。

*計器のバルブは手動で操作するように設計されており、試験手順に従って試験フローの流れを事前に設計してください。どのバルブの操作ミスも試験全体の失敗を招く可能性があります。

五、据付

機器は出荷時にすべて取り付けられ、実際のテストを経ている。包装輸送を容易にするために、計器は異なる部分に分けて包装されており、設置時にはフローチャートをよく参照してください。

設置作業は工場側の技術者とユーザーが共同で行うこともでき、ユーザーが機器をさらに熟知し、今後の日常的なメンテナンスを容易にすることができる。