[发明专利]微波辐射激励煤岩气吸附解吸特性实验装置及方法有效

专利信息
申请号: 201610220754.7 申请日: 2016-04-11
公开(公告)号: CN105738578B 公开(公告)日: 2017-06-23
发明(设计)人: 王志军;宋文婷;马小童;李宁;单远程 申请(专利权)人: 河南理工大学
主分类号: G01N33/00 分类号: G01N33/00
代理公司: 郑州科维专利代理有限公司41102 代理人: 项丽丽
地址: 454003 河南*** 国省代码: 河南;41
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摘要:
搜索关键词: 微波 辐射 激励 煤岩气 吸附 解吸 特性 实验 装置 方法
【权利要求书】:

1.一种微波辐射激励煤岩气吸附解吸特性的实验装置,其特征是:包括石英玻璃吸附解吸瓶、微波炉、高压储气罐及集气量筒,所述石英玻璃吸附解吸瓶放置在微波炉中,瓶体内装有煤岩样,石英玻璃吸附解吸瓶进气口分三路分别与高压储气罐、集气量筒及 真空泵连接,在高压储气罐供气管路上安装有减压阀、气体流量计、压力表及截止阀一,在集气量筒放气管路上安装有截止阀二,在真空泵抽气管路上安装有真空计及截止阀三;热电偶感温端插入到石英玻璃吸附解吸瓶瓶体内,热电偶经数据传输线与温度数显调节仪相连,温度数显调节仪连接交流接触器,所述石英玻璃吸附解吸瓶包括瓶体,石英玻璃长鼻瓶盖以及安装在石英玻璃吸附解吸瓶进气口的石英玻璃导气细管,所述石英玻璃长鼻瓶盖下端设置有“U”型长鼻管,长鼻管插入到瓶体煤岩样内,长鼻管上侧开口,热电偶感温端插入到“U”型长鼻管内,所述石英玻璃长鼻瓶盖上端沿瓶体上沿设置有环形卡槽,所述瓶体上沿卡固在卡槽内,在热电偶末端加一滤波电容。

2.根据权利要求1所述的微波辐射激励煤岩气吸附解吸特性的实验装置,其特征是:所述石英玻璃吸附解吸瓶瓶体厚度保证能承受5MPa的压力,耐温不低于500℃。

3.一种利用如权利要求1所述实验装置的微波辐射激励煤岩气吸附解吸特性的实验方法,其特征是:该方法包括以下步骤:

步骤一,制备试样:采集新鲜煤岩样进行严密封装后送至实验室,将新鲜煤岩样粉碎、筛分出需要粒径的煤岩样;将筛分出的煤岩样烘干后,放置到石英玻璃吸附解吸瓶中;

步骤二,线路连接:将石英玻璃长鼻瓶盖盖到盛装煤岩样的石英玻璃吸附解吸瓶上,同时用密封胶进行密封,并通过卡槽卡紧瓶体,将石英玻璃吸附解吸瓶放入到微波炉中,然后将石英玻璃吸附解吸瓶进气口分三路分别与高压储气罐、集气量筒及真空泵相连,在高压储气罐供气管路上安装减压阀、气体流量计、压力表及截止阀一,在集气量筒放气管路上安装截止阀二,在真空泵抽气管路上安装真空计及截止阀三,再将热电偶感温端插入石英玻璃长鼻瓶盖中,通过数据传输线将热电偶与温度数显调节仪相连,然后将温度数显调节仪与交流接触器相连,实现由温度控制微波炉的开关;

步骤三:检查装置气密性:用N2检查装置的气密性,确保系统连接可靠;

步骤四:真空脱气:关闭截止阀一和截止阀二,打开截止阀三,启动真空泵,进行脱气,观察与真空泵相连接的真空计,当真空压力降至设定值时,继续抽真空4~6h后,关闭截止阀三,停止脱气;

步骤五:吸附实验:脱气后,打开截止阀一,开启高压储气罐,开始向石英玻璃吸附解吸瓶瓶内充入甲烷,由气体流量计记录进气量,依据实验顺序待瓶内压力依次达到设定压力时,停止充气,由于瓶内煤岩样吸附,瓶内压力降低,继续充气使瓶内压力至原设定压力,如此反复操作,直至压力表连续2~4小时读数不变且煤岩样吸附时间大于8h,则认为吸附已达到平衡;

步骤六:做无微波辐射的常规解吸实验:石英玻璃吸附解吸瓶内达到吸附平衡后,关闭截止阀一,打开截止阀二,开始放气,先让排气端与大气接通排出石英玻璃吸附解吸瓶中游离的部分甲烷气体,然后连接集气量筒,开始解析测试,测试刚开始时,每隔一定时间读一次数,一段时间后随着解析时间的延长,气体解吸量减小,读数间隔时间适当延长,直至无气体输出,解吸过程结束;

步骤七:做微波辐射激励解吸实验:首先重新进行步骤五的吸附实验,吸附平衡后关闭截止阀一,将微波炉插头插入电源插座通电,调节温度数显调节仪到规定温度范围,调节最高温度不超过400℃,依据实验顺序依次调整微波炉到设定输出功率,启动微波炉,同时打开截止阀二,开始放气;先让排气端与大气接通排出石英玻璃吸附解吸瓶中游离的部分甲烷气体,然后连接集气量筒,开始解析测试,测定刚开始时,每隔一定时间读一次数,一段时间后随着解析时间的延长,气体解吸量减小,读数间隔时间适当延长,直至无气体输出,解吸过程结束,同时记录温度的变化;

步骤八:实验结束:关闭微波炉,切断电源,关闭高压储气罐总阀门;

步骤九:实验数据整理及分析:根据解吸试验数据,得到实验过程中解吸量及解吸速度,与常规解吸实验对比分析微波辐射激励作用下煤岩气吸附解吸规律。

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