Wpływ wilgoci na pojemność sorpcyjną węgla kamiennego względem CH4 i CO2

• Autorzy: Kudasik Mateusz , Pajdak Anna , Skoczylas Norbert , Braga Letícia Teixeira Palla

Warianty tytułu

EN

The effect of moisture on the sorption capacity of hard coal relative to CH4 and CO2

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy wykonano badania wpływu wilgoci na właściwości sorpcyjne węgla kamiennego względem metanu i dwutlenku węgla. Zgodnie z literaturą wilgoć obecna w węglu znacznie ogranicza zdolność sorpcji gazów, w tym w większym stopniu ma to miejsce w przypadku CH4, niż CO2. Zaprezentowane w artykule badania obejmowały analizy próbek węgla z kopalni „Sobieski”, rozdrobnionego do klasy ziarnowej 0,20-0,25 mm. Badania przeprowadzono w warunkach izotermicznych i izobarycznych za pomocą autorskiego urządzenia wolumetrycznego – sorpcjomatu manometrycznego. Wyniki badan wykazały, że wilgoć ogranicza sorpcję CH4 i CO2 w podobnym stopniu. Największy spadek pojemności sorpcyjnej odnotowano pomiędzy próbkami suchymi, a zawierającymi odpowiednio 2.8% wilgoci (dla CH4 jako adsorbatu) oraz 2.5% (dla CO2). Przy dalszym nasycaniu próbek parą wodną, odnotowane spadki pojemności sorpcyjnej były na niższym poziomie.

EN

In the paper the results of the influence of moisture on the sorption properties of hard coal in relation to methane and carbon dioxide were presented. According to the literature, moisture present significantly reduces the sorption capacity of coal to gases, including to a greater extent CH4 than CO2. The research presented in the article included analyses of coal samples from the “Sobieski” mine, crushed to grain class 0.20-0.25 mm. The research was carried out under isothermal and isobaric conditions with the use of an original volumetric device – manometric sorption analyser. The results showed that moisture limits the sorption of coal to CH4 and CO2 to a similar degree. The greatest decrease in sorption capacity was recorded between dry samples and wet samples containing 2.8% moisture (for CH4 as adsorbate) and 2.5% (for CO2) respectively. With further saturation of the samples with water vapour, the recorded decrease in sorption capacity were at a lower level.

Słowa kluczowe

PL

sorpcja; węgiel kamienny; wilgoć; metan; dwutlenek węgla

EN

sorption; hard coal; moisture; methane; carbon dioxide

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 21, nr 1-4
• Strony: 83--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kudasik Mateusz

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Pajdak Anna

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Skoczylas Norbert

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

autor

Braga Letícia Teixeira Palla

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN, ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Busch A., Gensterblum Y., Kroos B.M., Littke R., 2004: Methane and carbon dioxide adsorption-diffusion experiments on coal: upscaling and modeling. International Journal of Coal Geology 60, 151-168.
• Chen M., Cheng Y., Li H., Wang L., Jin K., Dong J., 2018: Impact of inherent moisture on the methane adsorption characteristics of coals with various degrees of metamorphism. Journal of Natural Gas Science and Engineering 55, 312-320.
• Crosdale P.J., Moore T.A., Mares T.E., 2008: Influence of moisture content and temperature on methane adsorption isotherm analysis for coals from a low-rank. biogenically-sourced gas reservoir. International Journal of Coal Geology 76, 166-174.
• Day S., Sakurovs R., Weir S., 2008: Supercritical gas sorption on moist coals. International Journal of Coal Geology 74 (3-4), 203-214.
• Gensterblum Y., Merkel A., Busch A., Krooss B.M., 2013: High-pressure CH4 and CO2 sorption isotherms as a function of coal maturity and the influence of moisture. International Journal of Coal Geology 118, 45-57.
• Kelemen S.R., Kwiatek L.M., 2009: Physical properties of selected block Argonne Premium bituminous coal related to CO2, CH4, and N2 adsorption. International Journal of Coal Geology 77, 2-9.
• Kreiner K., Żyła M., 2006: Binary character of surface of coal. Górnictwo i Geoinżynieria 30 (2), 19-34.
• Krooss B.M., van Bergen F., Gensterblum Y., Siemons N., Pagnier H.J.M., David P., 2002: High-pressure methane and carbon dioxide adsorption on dry and moisture-equilibrated Pennsylvanian coals. International Journal of Coal Geology 51, 69-92.
• Kudasik M., Skoczylas N., Pajdak A., 2017: The repeatability of sorption processes occurring in the coal-methane system during multiple measurement series. Energies 10, 5, 661.
• Kudasik M., 2016: The manometric sorptomat – an innovative volumetric instrument for sorption measurements performed under isobaric conditions. Measurement Science and Technology 27 (3), 035903.
• Langmuir I., 1918: The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum. Journal of the American Chemical Society 40, 1361-1403.
• Levy J.H., Day S.J., Killingley J.S., 1997: Methane capacities of Bowen Basin coals related to coal properties. Fuel 76 (9), 813-819.
• Meng Y., Li Z., 2016: Experimental study on diffusion property of methane gas in coal and its infl uencing factors. Fuel 185, 219-228.
• Pajdak A., Kudasik M., Skoczylas N., Wierzbicki M., Teixeira Palla Braga L., 2019: Studies on the competitive sorption of CO2 and CH4 on hard coal. International Journal of Greenhouse Gas Control 90, 102789.
• Pan Z., Connell L., Camilleri M., Connelly L., 2010: Effects of matrix moisture on gas diff usion and flow in coal. Fuel 89, 11, 3207-3217.
• Švábová M., Weishauptová Z., Přibyl O., 2012: The effect of moisture on the sorption process of CO2 on coal. Fuel 92 (1), 187-196.
• Wang K., Zang J., Feng Y., Wu Y., 2014: Effects of moi sture on diffusion kinetics in Chinese coals during methane desorption. Journal of Natural Gas Science and Engineering 21, 1005-1014.
• Wang L., Chen E., Liu S., Cheng Y., Cheng L., Chen M., Guo H., 2017: Experimental study on the effect of inherent moisture on hard coal adsorption-desorption characteristics. Adsorption 23 (5), 723-742.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).