[发明专利]一种模块化煤岩吸附解吸性能评价装置及方法

权利要求书

1.一种模块化煤岩吸附解吸性能评价装置，其特征在于，所述模块化煤岩吸附解吸性能评价装置采用模块化设计，包括气源系统、温控系统、标准室、样品室、压力采集系统、抽真空系统、回压控制系统和气体计量系统；

气源系统，用于提供不同压力不同类型的测试气体；

温度控制系统，用于模拟不同的煤层温度；

标准室、样品室和压力采集系统构成了吸附解吸装置的核心模块，标准室为缓冲注入压力和平衡吸附解吸过程的标准气体容器；样品室为样品的装填装置，不同的样品室可装填煤粉或煤岩岩心；压力采集系统用于测定实验过程中样品室、标准室以及系统的压力值；

抽真空系统，用于对吸附解吸系统进行抽真空处理，以保证测量结果的精确性；

回压控制系统，用于控制降压解吸过程的压力，测量煤岩的吸附解吸特性与压力的关系；

气体计量系统，用于测量解吸过程中排出的气量。

2.如权利要求1所述模块化煤岩吸附解吸性能评价装置，其特征在于，所述气源系统提供不同的测试气体，包括氮气、甲烷和二氧化碳。

3.如权利要求1所述模块化煤岩吸附解吸性能评价装置，其特征在于，所述温度控制系统的可调温度范围为0～200℃。

4.一种模块化煤岩吸附性能评价方法，其特征在于，该吸附性能评价过程包括：

(1)煤岩经破碎、粉碎、过筛、烘干、配样、压实过程制成实验用煤样；或采用原煤样品； 

(2)检查装置的气密性，然后利用真空泵对煤岩模型进行抽真空处理；

(3)通过气源系统向标准室中注入实验气体至初始实验压力；

(4)连通标准室与样品室，使气体在煤岩样品中充分吸附，记录稳定时的压力值为平衡压力；

(5)提高标准室的压力，重复步骤(4)，得到一系列平衡压力值。

5.如权利要求4所述的模块化煤岩吸附性能评价方法，其特征在于，煤岩吸附评价方法及计算公式如下：

根据真实气体状态方程，在吸附平衡时，气体的吸附体积为：

第n次吸附平衡压力点p(n)对应的甲烷吸附体积为：

吸附量公式：

Q_a(n)＝V_a(n)/M。

6.一种模块化煤岩解吸性能评价方法，其特征在于，该解吸性能评价过程包括： 

步骤1，检查装置气密性并对系统进行抽真空处理； 

步骤2，当吸附实验达到最高实验压力点时，从标准室中排放出一定量气体并记录标准室的压力值； 

步骤3，连通标准室与样品室，使饱和吸附的煤岩样品进行解吸，待解吸达到平衡时读取平衡压力； 

步骤4，从标准室中再排放出一定量气体，记录标准室的压力值； 

步骤5，再次连通标准室与样品室，使饱和吸附的煤岩样品进行解吸，待解吸达到平衡时读取平衡压力； 

步骤6，重复步骤4～5，直至设定的最低解吸压力。 

7.如权利要求7所述的模块化煤岩解吸性能评价方法，其特征在于，解 吸平衡时的解吸体积为：

第n次解吸平衡压力点p(n)对应的甲烷解吸体积为：

解吸量公式：

Q_d(n)＝V_d(n)/M

采用Langmuir公式拟合吸附参数为：