[发明专利]多孔材料孔隙内多组分气体含气量测量方法及装置

说明书

本发明提供多孔材料孔隙内多组分气体含气量测量方法及装置，多组分气体包括含氢气体组分和不含氢气体组分，测量方法包括：向盛有多孔材料的样品段内注入多组分气体；待样品段内多孔材料对多组分气体的吸附达到吸附平衡后，注入样品段的多组分气体形成被吸附至多孔材料孔隙内的非自由态部分和未被多孔材料吸附的自由态部分；获取注入样品段的多组分气体中各组分的量、自由态部分中各组分含量的比例，并通过核磁共振横向弛豫测试获取自由态部分中的含氢气体组分的核磁共振横向弛豫波峰峰面积；基于测定结果确定多组分气体中各组分被吸附至多孔材料孔隙中的量。本发明能够在多种气体共存条件下定量测定各组分的竞争吸附性能。

技术领域

本发明涉及多孔材料孔隙内气体含气量的测量，具体涉及一种多孔材料孔隙内多组分气体含气量测量方法及装置。

背景技术

对纳米多孔材料中孔隙内含气量的测定是评价多孔材料吸附性能的重要基础，而对于由至少两种气体组成的多组分气体，其中的各组分在多孔材料孔隙内的吸附状态不同，多孔材料的壁面对各组分吸附性能的强弱不同，导致多组分气体中各组分在多孔材料孔隙内的含气量不同，存在竞争吸附状态。准确测量多组分气体中的各组分在多孔材料孔隙内的含气量，将有助于定量评价固体材料(多孔材料)对不同气体的吸附性能的强弱，在地下资源开发、气体分离、燃料电池等领域有巨大的应用前景。

以地下非常规天然气的开发为例，以页岩气、煤层气为代表的非常规天然气中，甲烷是其主要成分，而与常规天然气不同的是，甲烷赋存在页岩、煤等固体物质的纳米孔隙之中，并且由于壁面的吸附作用使固体物质存在大量吸附气。在开发页岩气或煤层气的过程中，二氧化碳增产是一种有效的途径，主要是借助二氧化碳在有机质壁面上强于甲烷的吸附能力，通过二氧化碳置换被吸附在孔隙内的甲烷，以达到天然气增产的目的，在此过程中，如何定量评价不同条件下甲烷和二氧化碳在孔隙内的竞争吸附性能是制定有效开发方案的基础。

目前，主要是通过体积法、重量法测定不同气体之间的竞争吸附性能，在比较竞争吸附性能时，一般是直接测定单个气体的吸附曲线，再比较不同气体的吸附曲线，从而判断多孔材料对各气体的吸附能力，现有测定方法不能测定多组分气体共存情况下多孔材料对各组分的吸附能力，不能准确判定实际应用时各气体之间的竞争吸附性能。

发明内容

本发明提供一种一种多孔材料孔隙内多组分气体含气量测量方法及装置，能够在多种气体共存条件下测定多孔材料对其中各组分的吸附能力，有效克服现有技术存在的缺陷。

本发明的一方面，提供一种多孔材料孔隙内多组分气体含气量测量方法，多组分气体包括含氢气体组分和不含氢气体组分，采用包括样品段的测量装置进行测量，测量方法包括：向盛有多孔材料的样品段内注入多组分气体；待样品段内多孔材料对多组分气体的吸附达到吸附平衡后，注入样品段的多组分气体形成被吸附至多孔材料孔隙内的非自由态部分和未被多孔材料吸附的自由态部分；获取注入样品段的多组分气体中各组分的量、自由态部分中各组分含量的比例，并通过核磁共振横向弛豫测试获取自由态部分中的含氢气体组分的核磁共振横向弛豫波峰峰面积；基于核磁共振横向弛豫波峰峰面积与自由态的含氢气体组分的量的函数关系，确定自由态部分中的含氢气体组分的量；以自由态部分中的含氢气体组分的量、自由态部分中各组分含量的比例计算确定自由态部分中各组分的量；以注入样品段的多组分气体中各组分的量、自由态部分中各组分的量计算确定非自由态部分中各组分的量。