[发明专利]一种测定气化试验中气相产物各成分体积分数的方法

权利要求书

1.一种测定气化试验中气相产物各成分体积分数的方法，其特征在于：对于甲烷在超临界水中的转化实验，首先预估该气化反应生成气相产物的气体成分，选择其中的CH₄、H₂、CO、CO₂及O₂五种气体作为待测气体；

其次，预估五种气体体积分数数量级对比相应便携式检测仪的量程，H₂、CO、CO₂、O₂的体积分数分别处于复合便携式检测仪H₂-CO的量程0-1000ppm，CO₂-O₂的量程范围：CO₂量程0-5％、O₂量程0-30％之内，CH₄的体积分数处于单一CH₄便携式检测仪的量程范围0-4％之外；对于H₂、CO、CO₂、O₂，能直接根据便携式检测仪的测定结果计算气相产物中四种气体的体积分数；对于CH₄，则将气相产物和空气按比例进行稀释，使CH₄的体积分数处于CH₄单一便携式检测仪的量程范围之内，然后使用该检测仪检测出气相产物稀释后CH₄的体积分数，再通过气相产物稀释后CH₄的体积分数和稀释比例计算，得出原气相产物中CH₄的气体体积分数；

所述测定气化试验中气相产物各成分体积分数的方法，包括以下步骤：

步骤1.准备实验仪器

准备真空气样袋、单一及复合便携式检测仪、连接导管及注射器；

步骤2.气化实验及收集气相产物

在超临界水-煤-瓦斯耦合气液化实验系统中进行甲烷在超临界水中的转化实验，将两个真空气样袋分别标记为第一气样袋、第二气样袋，抽真空1h后用止水夹密封；使用第一气样袋连接实验系统的排气导管收集反应气相产物，收集后使用止水夹密封第一气样袋；

步骤3.预估反应气相产物的气体成分

甲烷在超临界水中的转化实验包括以下反应过程：

CH₄+H₂O＝CO+3H₂(△H＝205.8kJ/mol)

CO+H₂O＝CO₂+H₂(△H＝-41.2kJ/mol)

CH₄+2H₂O＝CO₂+4H₂

CH₄+CO₂＝2CO+2H₂

CH₄+3CO₂＝4CO+2H₂O

CH₄＝C+2H₂

2CO＝C+CO₂

CO+H₂＝C+H₂O

CO₂+2H₂＝C+2H₂O

CH₄+2CO＝3C+2H₂O

CH₄+CO＝2C+2H₂O

由反应过程可知，预估超临界水与甲烷的气相产物主要有：H₂、CO、CO₂、CH₄；

其中CO₂属于空气成分的一种，为测定在实验和集气过程中空气混入造成的误差，选择O₂作为一种参照气体，根据O₂在实验环境中及在气相产物中的体积分数变化，测定并计算未混入空气时其余四种气体在气相产物中的体积分数，故将H₂、CO、CO₂、CH₄、O₂作为待测气体；

步骤4.确定稀释比例

需先多次实验确定大致比例范围，再按照该比例范围多次用空气稀释气相产物后，再对处理气进行该待测气体体积分数的测定；根据该气体体积分数是否处于对应便携式检测仪量程的30％-70％，确定待测气体的稀释比例；

步骤5.测定H₂、CO、CO₂、O₂气体及CH₄处理气体积分数

选择H₂-CO的量程为0-1000ppm、CO₂-O₂的CO₂量程为0-5％、O₂量程为0-30％的复合便携式检测仪及CH₄的量程为0-4％的单一便携式检测仪作为检测装置；对于体积分数处于便携式检测仪量程之内的H₂、CO、CO₂、O₂，直接用复合便携式检测仪测定气体体积分数；

步骤6.计算气体体积分数

根据待测气体体积分数是否处于对应便携式检测仪的量程范围内，分为直接测定气体体积分数和加入空气稀释后再测定气体体积分数两种测定方法，分别对应不同的计算方法。