Influence of the metamorphism grade and porosity of hard coal on sorption and desorption of propane

• Autorzy: Dudzińska A. , Żyła M. , Cygankiewicz J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ stopnia metamorfizmu i porowatości węgli kamiennych na sorpcję i desorpcję propanu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this paper results of investigations of sorption of hard coal samples collected from the extracted coal seams of Polish coal mines are presented. As sorbate propane was used. Examinations were carried out in the temperature of 298 K by means of volumetric assessment with the use of apparatus ASAP 2010 of Micromeritics. On the basis of conducted examinations it has been found out that the amount of sorbed propane depend on a type of coal, its metamorphism grade, content of oxygen element, moisture and porosity of these coals. The greatest amounts of propane are sorbed by low carbonized, high-porosity coals of high content of oxygen and moisture. Sorption of relatively high amounts of propane by these coals (ca. 10 cm3/g) is a result of the influence of polar surface of coals with molecules of propane and good availability of internal microporous structure of these coals for molecules of examined sorbate. Medium and high carbonized coals sorb insignificant amounts of propane. These coals have compact structure and non-polar character of their surface, their internal porous structure is to a minor degree available for propane molecules in conditions of carried out research. Sorption of propane in this case, takes place mainly in surface pores and on the surface of coals. Moreover, measurements of desorption isotherms of propane showing irreversible character of sorption were made. Desorption isotherms do not come together with sorption isotherms forming open hysteresis loop. Amounts of non-desorbing propane remaining in the coal depend on the type of examined coal.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcji próbek węgli kamiennych pobranych z eksploatowanych pokładów węglowych polskich kopalń. Jako sorbat zastosowano propan. Badania przeprowadzono w temperaturze 298 K metodą objętościową z wykorzystaniem aparatu ASAP 2010 firmy Micromeritics. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że ilości sorbowanego propanu są zależne od rodzaju węgla, jego stopnia metamorfizmu, zawartości pierwiastka tlenu, wilgoci i porowatości tych węgli. Największe ilości propanu sorbują węgle niskouwęglone, wysokoporowate o dużej zawartości tlenu i wilgoci. Sorpcja stosunkowo dużych ilości propanu tych węgli (ok. 10 cm3/g) jest wynikiem oddziaływania polarnej powierzchni węgli z cząsteczkami propanu oraz dobrej dostępności wewnętrznej mikroporowatej struktury tych węgli dla cząsteczek badanego sorbatu. Węgle średnio i wysokouwęglone sorbują niewielkie ilości propanu. Węgle te mają zwartą budowę oraz niepolarny charakter powierzchni, ich wewnętrzna struktura porowata jest w niewielkim stopniu dostępna dla cząsteczek propanu w warunkach przeprowadzanych badań. Sorpcja propanu w tym przypadku zachodzi głównie w powierzchniowych porach i na powierzchni węgli. Przeprowadzono również pomiary izoterm desorpcji propanu wykazując nieodwracalny charakter sorpcji. Izotermy desorpcji nie zbiegają się z izotermami sorpcji tworząc otwartą pętlę histerezy. Pozostające w węglu ilości nie desorbującego się propanu są zależne od rodzaju badanego węgla.

Słowa kluczowe

EN

hard coal; propane; sorption; desorption

PL

węgiel kamienny; propan; sorpcja; desorpcja

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, no. 3
• Strony: 867--879
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dudzińska A.

• Central Mining Institute, Department of Mining Aerology, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, Poland

autor

Żyła M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Energy and Fuels, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Cygankiewicz J.

• Central Mining Institute, Department of Mining Aerology, Plac Gwarków 1, 40-166 Katowice, Poland

Bibliografia

• Bustin R.M., Clarkson C.R.,1998. Geological controls on coalbed methane reservoir capacity and gas content. International Journal of Coal Geology 38, 3-26.
• Cejka J., Zilkova N., Nachtigall P. (editors), 2005. Molecular Sieves. From Basic Research to Industrial Applications, Elsevier.
• Cygankiewicz J., Żyła M., Dudzińska A., 2012. Wpływ stopnia metamorfizmu węgli kamiennych na sorpcję i desorpcjęetanu. Karbo 3/2012.
• Czapliński A., 1994. Węgiel kamienny. Kraków, Wydawnictwa AGH.
• Jasieńko S., 1995. Chemia i fizyka węgla. Oficyna wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław.
• Kotarba M., Pękała Z., Daniel J., Więcław D., Smolarski L., 1995. Opracowanie modeli oraz bilansu generowaniai akumulacji gazów w serii węglonośnej Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Red. R. Ney i M. Kotarba. Wyd. Centrum PPGSMiE PAN, Kraków, 61.
• Kreiner K., Żyła M., 2006. Binarny charakter powierzchni węgla kamiennego. Górnictwo i Geoinżynieria 2, 19-33.
• Krzyżanowski A., Zarębska K., 2007. Sorpcja par cieczy apolarnych na węglu kamiennym o różnym składzie petrograficznym. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 23, 175-181.
• Lu P., Liao G.X., Sun J.H., Li P.D., 2004. Experimental research on index gas of the coal spontaneous at low-temperaturestage. J. Loss Prevention in the Proc. Industries 17, 243-247.
• Saghafi A., Faiz M., Roberts D., 2007. CO2 storage and gas diffusivity properties of coals from Sydney Basin, Australia. International Journal of Coal Geology 70, 240-254.
• Mc Murry J., 2000. Chemia organiczna. Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa.
• Orzechowska-Zięba A., Nodzeński A., 2008. Chłonność sorpcyjna węgla kamiennego względem węglowodorów C6 - C8. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 24, 3, 245-254.
• Wacławik J., Cygankiewicz J., Branny M., 2000. Niektóre zagadnienia pożarów endogenicznych. Biblioteka Szkoły Eksploatacji Podziemnej, Seria z Perlikiem nr 2, 33-35.
• Xiaochun X., Weishen Y., Jie L., Liwu L. 2001. Synthesis of NaA zeolite membranes from clear solution. Microporous and Mesoporous Materials 43, 299-311.
• Żyła M., Krzyżanowski A., 2000. Wpływ aromatycznej struktury węgli kamiennych na sorpcję par benzenu i jego pochodnychalkilowych, Karbo, 11, 354-357.