一种多组分气体的吸附解析方法及装置的制造方法_4

文档序号:9303320阅读:来源:国知局
0。
[0176](6)重复步骤(2)至步骤(5),直到样品室4内的压力达到预定压力为止。
[0177] (7)计算岩石样品在样品室4的压力第j次稳定后,对多组份气体中每种气体的吸 附量。
[0178] 8)岩石样品对多组份气体发生脱附/解析作用中,当样品室4的压力达到预定值 时,计算岩石样品对多组份气体中每种气体的吸附量,具体包括以下步骤:
[0179] (1)当样品室4在步骤(7)中压力达到预定值时,关闭第四阀门14。打开第一阀 门11、第二阀门12和第三阀门13,对气体收集瓶5和参比室3进行抽真空处理,直到参比 室3内的压力为0。
[0180] (2)关闭第二阀门12,缓慢打开第四阀门14,多组份气体由样品室4等温膨胀进 入参比室3,此时样品室4内的压力降低,多组分气体发生脱附/解析作用,待压力传感器1 和压力传感器2示数稳定9不变后,分别记录此时参比室3和样品室4的压力'和P _/,关闭第四阀门14。
[0181] (3)关闭第一阀门11,打开第二阀门12和第三阀门13,参比室3的多组份气体会 进入气体收集瓶5中,利用色谱检测气体收集瓶5内多组份气体中各种气体所占多组分气 体中的比例,更换气体收集瓶5。
[0182](4)重复步骤⑴~(3),直到样品室4内的压力达到预定压力为止。
[0183] (5)计算岩石样品对多组份气体发生脱附/解析作用中,当样品室4的压力第m次 稳定后,岩石样品对多组份气体中每种气体的吸附量。
[0184] 上述实施例中,若多组分气体包括第一种气体和第二种气体两种气体(如(302和 CH4),则上述步骤7)中计算岩石样品在样品室4的压力第1次稳定后,对多组份气体中每 种气体的吸附量的过程如下:
[0185] (1)计算岩石样品在样品室4的压力第1次稳定后,对多组份气体中每种气体的吸 附量,包括以下步骤:
[0186] ①根据分压规律有:
[0187]
[0189]
[0193] 式中,P_±liu、P_ttl$分别为第一次向参比室3内注入多组份气体,当参比室 3内的压力稳定后,第一种气体和第二种气体在参比室3内的分压 ;P#$liu、分别 为参比室3和样品室4内的压力第1次稳定后,第一种气体和第二种气体在参比室3内的 分压;P样多H、P样多^2分别为参比室3和样品室4内的压力第1次稳定后,第一种气体和 第二种气体在样品室4内的分压;& ±1为气体注入系统1向参比室3内注入的多组份气体 中第一种气体与第二种气体的比例;Xl为参比室3和样品室4内的压力第1次稳定后,多组 份气体中第一种气体和第二种气体的比例。
[0194] ②根据各组分气体的物质的量守恒有:
[0195]
[0199] 式中,n^、叫气2分别为样品室4压力第1次稳定后样品室4内多组份气体中第 一种气体的物质的量和第二种气体的物质的量分别为在样品室4内的压力 为1时岩石样品吸附的多组份气体中第一种气体的体积和第二种气体的体积;n 、 n?i气2分别为在样品室4内的压力为P样多:时岩石样品吸附的多组份气体中第一种气体的 物质的量和第二种气体的物质的量参注多1、Z参多1 和z样多丨分别对应气体在压力为P#注多丨、 P#$ 1和P_ 1时的气体压缩因子。
[0200] ③联立公式(30)、公式(31)、公式(32)和公式(33),求解得到:
[0201]
[0205] (2)计算岩石样品在样品室4的压力第j次稳定后,对多组份气体中每种气体的吸 附量。包括以下步骤:
[0206] ①根据分压规律有:
[0207]
[0212]
(41J
[0213] 式中,P_ttj为第j次向参比室3内注入多组份气体,当参比室3内压力稳定后的 压力;P参多.;为参比室3和样品室4内的压力第j次稳定后,参比室3内的压力;为参 比室3和样品室4内的压力第j次稳定后,样品室4内的压力;P参多注」气i、P参多注」气2分别为 第j次向参比室3内注入多组份气体,当参比室3内的压力稳定后,第一种气体和第二种气 体在参比室3内的分压;P参多jiu、P参多」气2分别为参比室3和样品室4内的压力第j次稳定 后,第一种气体和第二种气体在参比室3内的分压分别为参比室3和样 品室4内的压力第j次稳定后,第一种气体和第二种气体在样品室4内的分压;xftj为第j 次向参比室3内注入的多组份气体中第一种气体与第二种气体的比例;\为参比室3和样 品室4内的压力第j次稳定后,多组份气体中第一种气体和第二种气体的比例。
[0214] ②当参比室3和样品室4内的压力第j次稳定后,注入样品室4内的第一种气体 的总物质的量n,%和第二种气体的总物质的量^^分别为前j次由参比室3注入样品室 4的物质的量之和,即:
[0215]
[0217] 式中,样品室4压力第j-1次稳定后样品室4内多组份气体中第一种气 体的物质的量;为第j次向参比室3内注入多组份气体,参比室3内压力稳定后 的压力;P参多为参比室3和样品室4内压力第j次稳定后参比室3内的压力;z参多注^ 丨、z参多.j气!分别对应气体在压力为P参多注j气!、P参多.j气!时的气体压缩因子;R为气体常数,常 用8. 314X/(mol?k);T为多组份气体所处温度。
[0218] ③根据多组分气体中第一种气体和第二种气体的物质的量守恒有:
[0219]
[0222]
(47)
[0223] 式中,V吸』气丨、V吸』气2分别为在样品室4内的压力为P样多』时岩石样品吸附的多组 份气体中第一种气体的体积和第二种气体的体积;nm、11^2分别为在样品室4内的压 力为P;mj时岩石样品吸附的多组份气体中第一种气体的物质的量和第二种气体的物质的 M;2样多j气1、2样多j气2分别对应气体在压力为P样多j气1、P样多j气2时的气体压缩因子;P气1、 P$分别为第一种气体和第二种气体的密度;Mu、]\^2分别为第一种气体和第二种气体的 摩尔质量。
[0224] ④联立公式(44)、公式(45)、公式(46)和公式(47),求解得到:
[0225]
[0227] 上述实施例中,若多组分气体包括第一种气体和第二种气体两种气体(如03 2和 CH4),则上述步骤8)岩石样品对多组份气体发生脱附/解析作用中,当样品室4的压力第m 次稳定后,计算岩石样品对多组份气体中每种气体的吸附量的过程如下:
[0228] ①在样品室4压力第m次稳定后,根据样品室4内多组份气体中每种气体的物质 的量守丨旦有: rn??<5i
[0231] 式中,n]+l^2分别为样品室4在岩石样品对多组份气体发生脱附/解析作 用中压力第m次稳定后样品室4内多组份气体中第一种气体和第二种气体的物质的量;P# 多~气/、P样多~气/分别为在岩石样品对多组份气体发生脱附/解析作用中参比室3和 样品室4压力第k次稳定后参比室3和样品室4中第一种气体的分压;P#^+n^2'、P#$ ]+" 分别为在岩石样品对多组份气体发生脱附/解析作用中参比室3和样品室4压力第k次稳定后参比室3和样品室4中第二种气体的分压;z#$j+niu'、z#$j+niu'、z#$ j+nit2'、 2样多j+m气2分力U对应气体在压力为P参多j+m气1、P样多j+m气1、P参多j+m气2、P样多j+m气2时的 气体压缩因子;'分别为在岩石样品对多组份气体发生脱附/解析作用 中样品室4压力第k次稳定后,岩石样品吸附的多组份气体中第一种气体和第二种气体的 物质的量。
[0232]其中,
[0233]
[0238] 上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都 是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除 在本发明的保护范围之外。
【主权项】
1. 一种多组分气体的吸附解析方法,包括以下步骤: 1) 设置多组分气体的吸附解析装置,其包括气体注入系统、真空栗、参比室、样品室、气 体收集瓶、第一压力传感器、第二压力传感器和温度传感器;位于气体注入系统与真空栗的 输出端气体管道上设置有第一阀门; 位于参比室进气口的气体管道上设置有第二阀门;气体收集瓶输出端的气体管道上设 置有第三阀门;位于参比室与样品室之间的气体管道上设置有第四阀门; 2) 对多组分气体的吸附解析装置进行抽真空操作,使得参比室和样品室内的压力为 〇 ; 3) 确定参比室的容积¥#和样品室的容积% ; 4) 将岩石样品放入样品室内,确定岩石样品的体积Vg; 5) 通过气体注入系统向参比室和样品室中注入单组份气体,使得样品室内的压力达到 预定值,确定此时岩石样品对单组份气体的吸附量; 6) 使单组份气体缓慢流出多组分气体的吸附解析装置,样品室中的岩石样品对单组份 气体发生解析作用,当样品室内的压力达到预定值时,确定此时岩石样品对单组份气体的 吸附量; 7) 对多组分气体的吸附解析装置进行抽真空操作,使得参比室和样品室内的压力为 〇 ; 8) 通过气体注入系统向参比室和样品室中注入多组份气体,使得样品室内的压力达到 预定值,确定此时岩石样品对多组份气体中每种气体的吸附量; 9) 岩石样品对多组份气体发生解析作用,当样品室的压力达到预定值时,计算岩石样 品对多组份气体中每种气体的吸附量。2. 如权利要求1所述的一种多组分气体的吸附解析方法,其特征在于:所述步骤3)中 确定参比室的容积V#和样品室的容积%,包括以下步骤: (1) 打开第一阀门和第二阀门,关闭第三阀门和第四阀门,通过气体注入系统向参比室 内注入氦气,当参比室内的压力稳定后,停止注入氦气,关闭第二阀门,记录参比室内的压 力P参; (2) 打开第四阀门,参比室内的氦气进入样品室中,当参比室和样品室内的压力稳定 后,记录参比室内的压力P参'和样品室内的压力?样; (3) 根据物质平衡原理和气体状态方程PV=znRT,其中P为气体压力,V为气体体积, z为气体在压力为P时的气体压缩因子,n为气体物质的量,R为气体常数,常用8. 314J/ (mol?k),T为气体所处温度,得到公式:⑴ 其中,V#为参比室的容积,%为样品室的容积,z#、z# '和印分别对应气体在压力为P
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