煤的甲烷吸附测定方法(高压容量法)
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煤吸附甲烷能力的影响因素研究进展页数:4
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温度对煤吸附甲烷的影响实验
温度对煤吸附甲烷的影响实验蔺亚兵;马东民;刘钰辉;马薇;贾雪梅【摘要】为了研究温度对煤吸附甲烷的影响，实验测定了不同温度下煤对甲烷的吸附等温线，并对实验数据进行了拟合，同时对覆盖度与压力、温度、吸附量以及孔隙类型的关系进行了分析。
结果表明：随着温度的增高，饱和吸附量和吸附速率明显降低，并且含气量与覆盖度呈正相关关系；同一压力下，随着温度升高，覆盖度降低；相对覆盖度概念可以解释高温覆盖度高而吸附量小于低温阶段的现象；结合孔隙度和液氮分析结果发现，随着温度的增高，小孔和微孔的吸附能力强于中孔和大孔；甲烷在煤上的等量吸附热随吸附量的增大而增大，但无规律可循，且由Clausius-Clapeyron 方程预测出的等温吸附曲线与实测值有偏差，表明煤表面能量的不均匀性和表面离子的复杂性。
%10.3969/j.issn.1001-1986.2012.06.006【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】5页(P24-28)【关键词】温度;煤;甲烷;吸附;覆盖度;吸附热;吸附等温线【作者】蔺亚兵;马东民;刘钰辉;马薇;贾雪梅【作者单位】陕西省煤田地质局勘察研究院,陕西西安 710054;西安科技大学,陕西西安 710054;中煤科工集团西安研究院,陕西西安 710054;西安科技大学,陕西西安 710054;西安科技大学,陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】P618.11温度和压力是影响煤吸附特征的主要物理参数，在较低温度和压力区，压力对煤吸附量的影响大于温度的影响，随着温度和压力的增加，煤吸附甲烷量增大，在较高温度和压力区，温度对煤吸附能力的影响大于压力的影响，煤吸附甲烷量减少[1]。
然而,吸附过程是一个放热过程，不同煤级或同一煤级的煤在不同的温度有着不同的吸附特征[2]。
为了研究不同温度对煤吸附甲烷的影响，本文以AST-2000型大样量煤层气吸附/解吸仿真实验装置为依托，通过对不同煤样进行变温吸附实验研究，着重从覆盖度和等量吸附热角度探讨煤的吸附特性；同时，由于不同温度下的吸附等温线是过程模拟和设计所必要的，本文运用Clausius-Clapeyron 方程计算得到的等量吸附热来预测不同温度下煤对甲烷的吸附等温线，并与文献数据进行比较，对预测结果进行探讨。
煤炭相关标准(国标、部标)
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9222-2008 湿型铸造用煤粉。
《变压吸附法富集低浓度煤层气中甲烷的工艺与过程研究》
《变压吸附法富集低浓度煤层气中甲烷的工艺与过程研究》一、引言随着能源需求的不断增长和环保意识的提高，低浓度煤层气作为一种可再生能源逐渐受到重视。
煤层气主要由甲烷组成，其高效开采和利用对于缓解能源压力和减少温室气体排放具有重要意义。
然而，低浓度煤层气中甲烷的分离和富集是一个技术挑战。
变压吸附法作为一种有效的气体分离技术，具有操作简单、投资成本低、能耗小等优点，因此在煤层气甲烷富集中得到了广泛应用。
本文将详细研究变压吸附法富集低浓度煤层气中甲烷的工艺与过程。
二、变压吸附法原理及特点变压吸附法是一种基于气体组分在吸附剂上吸附能力的差异来实现气体分离的技术。
其原理是利用不同组分在吸附剂上的吸附能力随压力变化而变化的特性，通过改变压力来实现组分的分离。
变压吸附法具有以下特点：1. 操作简单：工艺流程简单，设备投资少，操作维护方便。
2. 分离效率高：能有效地将低浓度气体中的有用组分进行富集。
3. 灵活性好：可根据不同气体组分的性质调整操作条件，实现多种气体的分离。
4. 能耗低：相比其他气体分离技术，变压吸附法的能耗较低。
三、工艺流程变压吸附法富集低浓度煤层气中甲烷的工艺流程主要包括预处理、吸附和解吸三个阶段。
1. 预处理阶段：将原始煤层气进行除尘、脱水等预处理，以去除气体中的杂质，提高吸附效果。
2. 吸附阶段：将预处理后的气体在一定的压力下通过吸附剂床层，甲烷等有用组分被吸附在吸附剂上，而其他组分则通过床层排出。
3. 解吸阶段：降低吸附剂床层的压力，使已吸附的甲烷从吸附剂上解吸出来，实现甲烷的富集。
解吸后的气体可进行循环利用或排放。
四、过程研究1. 吸附剂的选择与优化：选择合适的吸附剂是变压吸附法的关键。
常用的吸附剂包括活性炭、分子筛等。
通过实验研究不同吸附剂对甲烷的吸附性能，以及在不同操作条件下的吸附效果，从而选择最佳的吸附剂。
2. 操作条件的优化：操作条件如压力、温度、流速等对变压吸附法的效果有重要影响。
煤岩吸附高压甲烷的实验与模型研究
石油科学通报 2020 年 3 月 第 5 卷第 1 期：78-92
煤岩吸附高压甲烷的实验与模型研究
曾泉树1,2，高清春1,2，汪志明1,2*
1 中国石油大学 ( 北京 ) 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249 2 中国石油大学 ( 北京 ) 石油工程教育部重点实验室，北京 102249 * 通信作者, wellcompletion@
收稿日期: 2019-06-03 国家自然科学基金青年科学基金(51804317) 和国家自然科学基金面上项目(51974333) 联合资助
摘要 吸附是甲烷在煤层中的最主要赋存方式，约占 80%~90%。随开发进行，吸附态甲烷不断解吸，并将导致 煤岩基质收缩，表现为裂隙的张开和渗透率的改善。基于气体等温吸附仪，开展了不同盆地典型煤样对甲烷的 吸附能力测试，分析了甲烷吸附量随温度、压力和煤样工业分析指标的变化规律。认为吸附量随温度增加单调 递减，随压力增加先增大后略有降低，在 12~15 MPa 左右存在极大值。认为固定碳是煤样吸附甲烷的主要成分， 水分显著降低了煤样对甲烷的吸附能力。理论方面，对简化局部密度 (SLD) 理论中的流体状态方程和流固势能 函数进行了评价、优选，结合测试数据确定了模型中的特征参数，有效表征了甲烷在煤样上的吸附特征。结合 煤样的工业分析结果，建立了狭缝宽度、固固相互作用势能参数、表面积随煤样工业分析指标的变化关系式， 拟合误差分别为 3.9%、7.7% 和 10.4%。利用工业分析指标的吸附特征参数表征值计算了甲烷在活性炭上的吸附 量，与实验数据的平均相对误差均小于 10%，实现了 SLD 理论的推广应用。
©2016—2020 中国石油大学 ( 北京 ) 清华大学出版社有限公司
Abstract Coalbed methane (CBM) is mainly adsorbed within the coal matrix, accounting for 80%~90% of the total reserves. The adsorbed methane will desorb as CBM recovery processes, and the matrix will shrink, showing up as the opening of cleats and the improvement of cleat permeability. Based on gas adsorption isotherms, methane adsorption tests were conducted on several coal samples from different basins, and the influences of temperature, pressure, and proximate analysis results on adsorption capacity were further analyzed. The results show that the adsorption will decrease with temperature. The adsorption will first increase then decrease with pressure, and the maximum adsorption occurs at a pressure of around 10 MPa. In addition, fixed carbon is the effective component adsorbing methane, on the contrary, equibrilium water content will reduce the adsorption. The equation of state and potential energy function were evaluated to obtain the optimal simplified local density (SLD) theory, wherein three parameters should be determined by fitting the experimental results. The SLD theory can describe the methane
煤岩吸附高压甲烷的实验与模型研究
曾泉树1,2，高清春1,2，汪志明1,2*
1 中国石油大学 ( 北京 ) 油气资源与探测国家重点实验室，北京 102249 2 中国石油大学 ( 北京 ) 石油工程教育部重点实验室，北京 102249 * 通信作者, wellcompletion@
收稿日期: 2019-06-03 国家自然科学基金青年科学基金(51804317) 和国家自然科学基金面上项目(51974333) 联合资助
摘要 吸附是甲烷在煤层中的最主要赋存方式，约占 80%~90%。随开发进行，吸附态甲烷不断解吸，并将导致 煤岩基质收缩，表现为裂隙的张开和渗透率的改善。基于气体等温吸附仪，开展了不同盆地典型煤样对甲烷的 吸附能力测试，分析了甲烷吸附量随温度、压力和煤样工业分析指标的变化规律。认为吸附量随温度增加单调 递减，随压力增加先增大后略有降低，在 12~15 MPa 左右存在极大值。认为固定碳是煤样吸附甲烷的主要成分， 水分显著降低了煤样对甲烷的吸附能力。理论方面，对简化局部密度 (SLD) 理论中的流体状态方程和流固势能 函数进行了评价、优选，结合测试数据确定了模型中的特征参数，有效表征了甲烷在煤样上的吸附特征。结合 煤样的工业分析结果，建立了狭缝宽度、固固相互作用势能参数、表面积随煤样工业分析指标的变化关系式， 拟合误差分别为 3.9%、7.7% 和 10.4%。利用工业分析指标的吸附特征参数表征值计算了甲烷在活性炭上的吸附 量，与实验数据的平均相对误差均小于 10%，实现了 SLD 理论的推广应用。
©2016—2020 中国石油大学 ( 北京 ) 清华大学出版社有限公司
Abstract Coalbed methane (CBM) is mainly adsorbed within the coal matrix, accounting for 80%~90% of the total reserves. The adsorbed methane will desorb as CBM recovery processes, and the matrix will shrink, showing up as the opening of cleats and the improvement of cleat permeability. Based on gas adsorption isotherms, methane adsorption tests were conducted on several coal samples from different basins, and the influences of temperature, pressure, and proximate analysis results on adsorption capacity were further analyzed. The results show that the adsorption will decrease with temperature. The adsorption will first increase then decrease with pressure, and the maximum adsorption occurs at a pressure of around 10 MPa. In addition, fixed carbon is the effective component adsorbing methane, on the contrary, equibrilium water content will reduce the adsorption. The equation of state and potential energy function were evaluated to obtain the optimal simplified local density (SLD) theory, wherein three parameters should be determined by fitting the experimental results. The SLD theory can describe the methane
安全工程实验4.4煤的吸附常数测定
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一、实验目的
• 了解煤的吸附常数的测定原理及实验设备 • 掌握煤的吸附常数测定方法和数据处理手段
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二、实验原理
• 1、实验原理
煤体中大量的微孔表面具有表面能，当气体与内表面拭 接触时，分子的作用力使甲烷气体分子在表面上浓集，称为 吸附。气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过程；气体分 子复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少 ，为脱附过程，表面上气体分子维持一定数量，吸附速率和 脱附速率相等，为吸附平衡。煤对甲烷的吸附为物理吸附。
GB/T211、GB/T212测定水分（Mad）、灰分（Ad，Aad）、挥发分（ Vdaf）和真密度TRD20等；
（3）将盛煤样的称量皿放入干燥箱，恒温到100℃，保持到1h取出，放 入干燥器内冷却；
（4）称煤样和称量皿总质量G1，将煤样装满吸附罐，再称剩余煤样和称 量皿质量G2，则吸附罐中的煤样质量G为：G=G1-G2。
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三、仪器设备
WY-98A型吸附常数测定仪
煤炭科学研究总院抚顺分院
1-电源开关；2-上盖；3-壳体；4-搅拌电机；5-温度传感器；6-加热器； 7-注水口；8-恒温槽；9-放水阀； 10-煤样罐
吸附常数测定仪外观及主机结构示意图
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三、仪器设备
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五、实验数据处理
打印预览
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• 1、实验原理
煤体中大量的微孔表面具有表面能，当气体与内表面拭 接触时，分子的作用力使甲烷气体分子在表面上浓集，称为 吸附。气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过程；气体分 子复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少 ，为脱附过程，表面上气体分子维持一定数量，吸附速率和 脱附速率相等，为吸附平衡。煤对甲烷的吸附为物理吸附。
GB/T211、GB/T212测定水分（Mad）、灰分（Ad，Aad）、挥发分（ Vdaf）和真密度TRD20等；
（3）将盛煤样的称量皿放入干燥箱，恒温到100℃，保持到1h取出，放 入干燥器内冷却；
（4）称煤样和称量皿总质量G1，将煤样装满吸附罐，再称剩余煤样和称 量皿质量G2，则吸附罐中的煤样质量G为：G=G1-G2。
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煤岩中甲烷等温吸附量测定 干燥基容量法
煤岩中甲烷等温吸附量测定干燥基容量法煤层气是指在煤岩孔隙中富集的天然气，其主要成分是甲烷（CH4）。
对于煤层气资源的有效开发和利用，准确测定煤岩中甲烷的吸附量是非常重要的。
干燥基容量法是一种常用的测定煤岩中甲烷等温吸附量的方法。
本文将介绍干燥基容量法的原理、实验步骤和应用。
干燥基容量法是基于饱和吸附等温线的测定方法，其原理是利用气体在一定温度下对固体表面发生吸附现象。
在测定中，首先将煤样进行粉碎和干燥处理，以去除煤样中的水分。
然后将干燥后的煤样与一定体积的甲烷气体接触，使之在一定压力下进行吸附。
通过测量吸附后气体中甲烷的体积或质量变化，可以得到煤岩中甲烷的吸附量。
实验步骤如下：1.煤样处理：将煤样进行粉碎、筛分和干燥处理。
一般情况下，将煤样粉碎至目标颗粒度范围内，然后进行干燥处理，通常在60℃左右的恒温箱中进行。
2.吸附装置搭建：将干燥后的煤样放入吸附装置中，将甲烷气体通入，使之与煤样发生接触。
吸附装置通常由一系列密封管道、压力计、温度计和流量计组成。
3.吸附平衡：在一定的温度和压力下，使煤样与甲烷气体接触一段时间，使其达到吸附平衡。
通常情况下，吸附时间为几小时到几天不等。
4.吸附量测定：吸附平衡后，通过测量吸附前后气体中甲烷的体积或质量变化，计算吸附量。
其中吸附前后气体的体积或质量变化可以通过密封系统和流量计等装置进行实时监测。
干燥基容量法可以应用于煤岩中甲烷等温吸附量的测定，其具有以下优点：1.简单易行：干燥基容量法的实验步骤相对简单，使用常规实验设备即可进行。
2.准确可靠：该方法可以充分考虑煤岩中的吸附特性，测试结果相对准确可靠。
3.适用范围广：干燥基容量法可适用于不同类型的煤岩样品，且可以与其他方法相互验证，提高测试精度。
干燥基容量法在煤层气资源开发中具有广泛的应用价值：1.煤层气勘探：通过测定煤岩中甲烷的吸附量，可以评估和预测煤层气资源的储量和分布情况，为煤层气勘探提供重要依据。
2.气藏特性研究：通过测定不同煤岩样品中甲烷的吸附量，可以研究其吸附特性、吸附机制和气-煤相互作用规律，深入了解煤层气气藏的特性。
《朱家店矿突出煤层甲烷吸附-解吸特性研究》
《朱家店矿突出煤层甲烷吸附-解吸特性研究》篇一朱家店矿突出煤层甲烷吸附-解吸特性研究一、引言随着煤炭开采的深入，煤层气（特别是甲烷）的吸附与解吸特性对于矿井安全生产的重要性日益凸显。
朱家店矿作为国内知名的煤炭产区，其突出煤层的甲烷吸附/解吸特性研究具有重要的实践意义和理论价值。
本研究旨在通过实验和分析，探究朱家店矿突出煤层甲烷的吸附与解吸特性，以期为煤矿安全生产和煤层气开发提供科学依据。
二、研究区域与样品采集本研究区域选在朱家店矿的突出煤层区域。
在研究区域内，我们按照不同的煤层深度和地质条件，采集了多个煤样。
这些煤样在实验室经过处理后，用于后续的吸附/解吸实验。
三、实验方法与步骤1. 实验方法：本实验采用等温吸附和解吸法，通过控制温度和压力，测定煤样对甲烷的吸附和解吸量。
2. 实验步骤：(1) 将处理好的煤样置于吸附装置中，控制温度和压力，进行等温吸附实验，记录甲烷吸附量。
(2) 将吸附后的煤样置于解吸装置中，逐渐降低压力，记录甲烷解吸量。
(3) 重复(3) 实验的持续时间和数据分析等过程，我们需要不断地检测甲烷的吸附与解吸量，并在一段时间后进行分析。
首先，对每次的实验结果进行细致的分析和整理，并得出数据图表。
然后，通过对比和分析这些数据，我们可以得出朱家店矿突出煤层甲烷的吸附与解吸特性的规律和特点。
四、结果与讨论根据我们的实验结果，我们发现朱家店矿突出煤层的甲烷吸附与解吸特性受煤质、温度和压力等多重因素影响。
在特定的温度和压力条件下，煤样对甲烷的吸附和解吸量呈现出一定的规律性。
这些结果对于理解煤层气的赋存规律、预测矿井瓦斯灾害以及煤层气开发具有重要的参考价值。
五、结论本研究通过实验和分析，探究了朱家店矿突出煤层甲烷的吸附与解吸特性。
研究结果表明，这些特性受多种因素影响，呈现出一定的规律性。
这些结果对于煤矿安全生产和煤层气开发具有重要的指导意义。
六、致谢感谢朱家店矿的支持与协助，感谢实验室的同学们在实验过程中的帮助。
两种方法测定煤对甲烷的吸附量的对比分析
两种方法测定煤对甲烷的吸附量的对比分析
丛秀枝;张兴华;曲晓明
【期刊名称】《煤矿安全》
【年(卷),期】2008(039)011
【摘要】介绍了采用两种方法测定煤对甲烷的吸附量,通过对结果进行比较分析,得出了采用不同方法测定结果不同的原因,从而为测定实验选择更为可靠的测定方法提供了科学依据.
【总页数】3页(P87-89)
【作者】丛秀枝;张兴华;曲晓明
【作者单位】煤炭科学研究总院,抚顺分院,辽宁,抚顺,113122;煤炭科学研究总院,抚顺分院,辽宁,抚顺,113122;煤炭科学研究总院,抚顺分院,辽宁,抚顺,113122
【正文语种】中文
【中图分类】TD712+.2
【相关文献】
1.用脱气仪测定煤对甲烷吸附量的新方法 [J], 缑发现;贾翠芝;杨昌光;陈金堂
2.固定碳对煤的孔结构和甲烷吸附量的影响 [J], 郝世雄;王承洋;江成发
3.络合物形成法测定捕收剂在煤表面吸附量的研究 [J], 韩春龙;徐岩
4.中煤级煤甲烷饱和吸附量的数值模拟计算 [J], 张学梅;马青华;郝静远;李东
5.甲烷分子在煤大分子骨架内吸附量子动力学研究 [J], 杨华平;李明;炎正馨
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北京中慧天诚科技有限公司煤矿瓦斯吸附常数测定仪说明书
WY-98WY-98A A吸附常数测定仪技术文件一、用途联系人：张先生第页QQ:1176842673WY-98A 吸附常数测定仪（以下简称仪器）主要用于煤矿瓦斯含量测定过程中测定煤对瓦斯的吸附常数（a,b 值）。
然后即可利用井下实际测定的瓦斯压力，计算煤层吨煤瓦斯含量。
该仪器采用美国的传感器技术，计算机监测，计算机全自动控制充气阀门和操作程序，测量过程和结果符合中华人民共和国煤炭工业标准MT/T752-1997《煤甲烷吸附量测定方法》,是一种可自动存储、打印测量结果和吸附等温线的智能化测定仪。
二、工作原理煤体中大量的微孔表面具有表面能，当气体与内表面拭接触时，分子的作用力使甲烷气体分子在表面上浓集，称为吸附。
气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过程；气体分子复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少，为脱附过程，表面上气体分子维持一定数量，吸附速率和脱附速率相等，为吸附平衡。
煤对甲烷的吸附为物理吸附。
当吸附剂和吸附质特定时，吸附量与压力和温度呈函数关系，即：X=f(T,P)(1)当温度恒定时：X=f(P)T (2)式（2）称为吸附等温线，在高压状态下煤对甲烷的吸附符合朗格缪尔（Langmuir）方程：(3)bp abpX +=1式中：T—温度，℃；p—压力，Mp a ;X—p 压力下吸附量，cm 3/g;b—吸附常数，bMP a -1。
高压容量法测定煤的甲烷吸附量的方法是：将处理好的干燥煤样，装入吸附罐，真空脱气，测定吸附罐的体积，向吸附罐中充入一定体积的甲烷，使吸附罐内的压力达到平衡，部分气体被吸附，部分气体仍以游离状态处于剩余体积之中，已知充入甲烷体积，扣除剩余体积内的游离体积，即为吸附体积，连接起来即为吸附等温线。
三、仪器的软、硬件组成WY-98A 型吸附常数测定仪主要由计算机、仪器主机、真空泵、真空计及附属电缆、管件等组成。
由仪器主机内的传感器将压力、温度转变成电压信号传送给计算机内的数据采集卡，然后由计算机软件进行计算、分析和存储，并对整个过程进行监控。
煤层气吸附解吸试验
（5）在试验压力范围内应至少均匀选取7个试验点。
按（1）-（3）依次降压直到吸附罐内甲烷压力接近
于吸附过程测定时第一点的平衡压力，从而得到各压
力点的脱附气量，而最后一点吸附量为：
式中：Va' ---补偿吸附量，cm3；
Va'
p01
Vi' pi'
pi' ---加压吸附第一点的平衡压力，MPa； p01---降压吸附时最后一点平衡压力，MPa；
Vm
Vmb
吸附常数为： 1
Vm S
，
b
S
I
，
附量为：Va 式中：Va
--mV-'a吸附平衡压力下单位质量样品的吸附量，
cm3/g
m' ---干燥无灰基，g
2.脱附过程甲烷吸附量的测定 吸附和脱附是可逆的，试验时测试其一即可。 （1）当吸附过程中甲烷的吸附量测定结束后，将测量 瓶内充满饱和食盐水，调整平衡瓶，并记录测量瓶内 水初始体积 V1' 。 （2）慢慢打开吸附罐截止阀，放出一部分气体到测量 瓶内（放出气量不超过测量瓶组极大容积），关闭吸 附罐截止阀，10min后调整平衡瓶记录测量瓶水的体 积 V2' ，同时记录室内温度t0及大气压P0。 （3）平衡4h后，在30min内压力变化不超过0.02MPa， 即吸附罐重新达到吸附平衡，记录吸附罐内甲烷吸附 平衡压力Pi。
一.实验方法
将处理好的干燥煤样，装入吸附罐，真空脱气，测 定吸附罐的剩余体积，向吸附罐中充入或放出一定体积 甲烷，使吸附罐内压力达到平衡，部分气体被吸附，部 分气体仍以游离状态处于剩余体积之中，已知充入(放 出)的甲烷体积，扣除剩余体积的游离体积，即为吸附 体积。重复这样的测定，得到各压力段平衡压力与吸附 体积量，连接起来即为吸附等温线。当压力由低向高采 取充入甲烷气体方式测试时，得到吸附等温线；反之， 压力由高向低采取放出甲烷气体方式测试时，得到解吸 等温线。吸附和解吸等温线在高压状态下是可逆的，测 定二者之一，在应用上是等效的。
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5 测定方法 高压容量法测定煤的甲烷吸附量的方法是：将处理好的干燥煤样，装入吸附罐，真空脱气，测定吸附罐的剩余体积，向吸附罐中充入或放出一定体积甲烷，使吸附罐内压力达到平
衡，部分气体被吸附，部分气体仍以游离状态处于剩余体积之中，已知充入(放出)的甲烷体积，扣除剩余体积的游离体积，即为吸附体积。重复这样的测定，得到各压力段平衡压力 与吸附体积量，连接起来即为吸附等温线。当压力由低向高采取充入甲烷气体方式测试时，得到吸附等温线；反之，压力由高向低采取放出甲烷气体方式测试时，得到解吸等温线。 吸附和解吸等温线在高压状态下是可逆的，测定二者之一，在应用上是等效的。
能性。 GB／T 211—1996 煤的全水分的测定方法 GB／T 212—1996 煤的工业分析方法 GB／T 217—1996 煤的真相对密度测定方法
3 测定原理 煤中大量的微孔内表面具有表面能，当气体与内表面接触时，分子的作用力使甲烷或其他多种气体分子在表面上发生浓集，称为吸附。气体分子浓集的数量渐趋增多，为吸附过
煤的甲烷吸附量测定方法(高压容量法)
MT／T 752—1997 中华人民共和国煤炭工业部1997—12—30批准 1998—06—01实施
前言 本标准以国内新型结构类型的实验装置为基础，规定了传统的容量法测定煤的郎格缪(Langmuir)吸附等温线和解吸等温线方法，规定了统一的实验条件，保证高压甲烷吸附量测定 结果的可比性和准确性。 本标准的附录A、附录B、附录C和附录D都是标准的附录。 本标准由煤炭工业部科技教育司提出。 本标准由煤炭工业部煤矿安全标准化技术委员会归口。 本标准由煤炭科学研究总院抚顺分院负责起草。 本标准主要起草人：杨思敬、宁德义、刘云生。 本标准委托煤炭工业部煤炭科学研究总院抚顺分院负责解释。
中甲烷气体积，按式(19)计算放出甲烷气的标准体积。
式中：Qci——放出甲烷气的标准体积，cm3；
Qci
=
273.2VL 101.33(273.2 + t1)
(Pc
− 0.002t1
−Wp )
………………………………(19)
VL——计量管读出的气体体积，cm3； Po——室内大气压力，kPa； 0．02t1——动槽式压力计随室温t1变化的汞膨胀性的压力校正值，kPa； Wp——食盐水的饱和蒸气压，kPa，附录C。 6．3．2 吸附罐在水浴中保持4h，使吸附罐内甲烷气达到吸附平衡，读出Pi2，按式20计算出该压力段罐内剩余体积的游离甲烷量Qdi。
为吸附罐容积。如此重复3次，取其平均值。 6．1．3 充气罐体积测定
方法同6．1．2。 6．1．4 吸附罐剩余体积测定
剩余体积(Vd)指吸附罐中除纯煤体积外包括煤颗粒内孔隙、颗粒间空隙、吸附罐残余空间和通径体积的总和。剩余体积可通过真空充氦方法标定，在没有氦气的情况下，按式(8)进 行计算：
Vd = Vs −Vc ………………………………(8)
a = 1/ S ………………………………(17)
b = S / I ………………………………(18)
6．3解吸等温线测定
6．3．1 测定按6．2．6的最大平衡压力P1i开始，打开放气阀，关闭高压充气阀，使连通管形成常压。 用水准瓶将饱和食盐水量管充满食盐水，徐徐打开吸附罐阀门，放出一部分甲烷气进入量管(放出气量仍按最高压力的1／n来控制)，关闭罐阀，读出室内大气压Pc，室温t1及量管
程；气体分子复返回自由状态的气相中，表面上气体分子数量渐趋减少，为脱附过程。表面上气体分子维持一定数量，吸附速率和脱附速率相等时，为吸附平衡。 煤对甲烷的吸附为物理吸附。 当吸附剂和吸附质特定时，吸附量与压力和温度呈函数关系，即
当温度恒定时：
X = f (T，p) …………………………………(1)
X = f ( p)T ……………………………………(2)
6．3．4 当测至第n点时(最后一点)，由于6．2．3测定吸附等温线的第1个平衡压力Pl不能与测定解吸等温线的第n个点的平衡压力完全重合，且第n个点测定时吸附罐中的甲烷气不可 能全部放出，直到达到4Pa，故需采取插入法进行补偿，按吸附第1个平衡压力P1、吸附量△Q1及解吸等温线第n个平衡压力Pn求出该压力下的吸附量△Qn，同时使P1与Pn重合，即：
G = G1 − G2 …………………………………(5)
煤样可燃物质量Gr为：
Gr
=
G(100 − 100
Ad )
……………………………(6)
Ad
=
Aad
100 − M ad
………………………………(7)
式中：Ad——干燥基灰分，％； Aad——分析基灰分，％； Mad——分析基水分，％。
6．1．2 吸附罐体积测定 吸附罐体积(Vs)包括吸附罐体积和压力表、接头、阀门、连通管的通径体积之和。 校正方法是先将吸附罐连通真空系统，抽成压力为10Pa，关闭阀门，再接通标准量管。读取量管初始液面高度值，打开阀门，空气进入吸附罐，量管液面上升，液面上升体积值即
6 测定步骤 6．1 测定前准备工作 6．1．1 煤样处理
a)采集煤层全厚样品(或分层)，除去矸石，四分法缩分成1 kg，标准采样要素，装袋，备用； b)取送样的一半全部粉碎，通过0．17～0．25 mm筛网，取0．17～0．25 mm间的颗粒，称出100g，放入称量皿。其余煤样分别按GB／T 217、GB／T 211、GB／T 212测定水分 (Mad)、灰分(Ad，Aad)、挥发分(Vdaf)和真密度TRD20等； c)将盛煤样的称量皿放入干燥箱，恒温到100℃，保持1 h取出；放入干燥器内冷却； d)称煤样和称量皿总质量G1，将煤样装满吸附罐，再称剩余煤样和称量皿质量G2，则吸附罐中的煤样质量G为：
图1 实验装置示意图
a)吸附罐：容积50cm3，工作压力8MPa，耐压16MPa； b)高压截止阀：工作压力16MPa，耐压25MPa。密封处要求耐低压4MPa； c)固态压力传感器：测量范围为0～8MPa，精度为0．2％； d)饱和食盐水量管：容积500cm3，分度5cm3，带水准瓶； e)充气罐：容积为吸附罐的1．4倍，耐压16MPa； f)水浴； g)真空系统：φ20mm～40mm玻璃管，带玻璃活塞及真空硅管； h)高纯甲烷气：压力15 MPa，甲烷浓度不低于99％。 4．2 辅助设备 a)复合真空计； b)恒温器：恒温和控温0～100℃±1℃； c)多路信号调理器：压力传感器二次仪表； d)动槽式气压计； e)标准量管；容积200cm3，分度0．5cm3； f)球磨机； g)干燥箱； h)标准筛； i)精密天秤，感量0．0001 g。
ΔQn
=
Pn ΔQi P1
……………………………………………………(24)
Xi
=
ΔQi Gr
…………………………………………………(15)
式中：Vd——吸附罐内除煤实体外的全部剩余体积，cm3； t3——试验温度，℃； Gr——煤样品可燃物质量，80
6．2．6 依次重复6．2．3、6．2．4、6．2．5步骤，逐次增高试验压力，可测得，2个Qci、Qdi、△Qi及Xi值。由于充气罐向吸附罐充气为逐次充入的单值量，而充入吸附罐的总气
式(2)称为吸附等温线，在高压状态下符合郎格缪(Langmuir)方程：
式(3)变换后得一直线方程：
X = abp 1+ bp ………………………………(3)
p = p+ 1 X a ab ………………………………(4)
式中：T——温度，℃； P——压力，MPa； X——p压力下吸附量，cm3／g； a——吸附常数，当p→∞时，X＝a，即为饱和吸附量，cm3／g； b——为吸附常数，MPa-1。
每克煤压力段内的解吸量为：
ΔQi = Qci − Qdi ………………………………………………………(22)
ΔX i
=
ΔQi Gr
……………………………………………………………(23)
6．3．3 依次重复6．3．1、6．3．2步骤，逐次放出甲烷气和降低试验压力，可测得n-1个Qci，Qdi、△Qi及Xi值。
6．2．2 设定水浴温度为试验温度(30℃±1℃)。 6．2．3 打开高压充气阀和充气罐控制阀，使高压钢瓶甲烷气进入充气罐及连通管，关闭充气罐控制阀，读出充气罐压力值P1i。 6．2．4 读出Pli后，缓慢打开罐阀门，使充气罐中甲烷气进入吸附罐，待罐内压力达到设定压力时(一般在0～6MPa试验压力范围内设定测，n=7个压力间隔点数，每点约为最高压力 的1／n)，立即关闭罐阀门，读出充气罐压力P2i、室温t1。按式(10)计算充入吸附罐内的甲烷量Qci。
式中：Vs——空罐体积，cm3； Vc——纯煤体积，cm3；
Vc = G / TRD20 ……………………………(9)
TRD20——样品相对真密度，g／cm3。
6．2 吸附等温线测定
6．2．1 打开罐阀和真空抽气阀，关闭高压充气阀和放气阀。设定水浴温度为60℃±1℃，开启真空泵，进行长时间脱气，直到真空计显示压力为4Pa时，关闭真空抽气阀和各罐阀。
Qdi
=
Vd
(
P1i Z1i
−
P2i Z2i
)
273.2 (273.2 + t3) × 0.101325
……………………(20)
当采用压缩度K进行校正时，则式(20)为：
Qdi
=
Vd
(
P1i K1i
−
P2i )
1
K2i 0.101325 ……………………………………(21)
该压力段内，放出的甲烷量扣除剩余体积中甲烷压力减少的游离甲烷，得到对应压力段下的解吸量：
Vo——充气罐及连通管标准体积，cm3。
6．2．5 保持7h，使煤样充分吸附，压力达到平衡，读出平衡压力Pi，并计算出吸附罐内剩余体积的游离甲烷量Qdi，煤样吸附甲烷量△Q以及每克煤可燃物：
Qdi