Oddziaływanie fizykochemiczne dwutlenku węgla ze środowiskiem centrów magazynowania

• Autorzy: Nodzeński A. , Hołda S.

Warianty tytułu

EN

Physicochemical interaction of carbon dioxide with environment of storage centres

• Konferencja: Zagadnienia surowców energetycznych i energii w gospodarce krajowej (17 ; 05-08.10.2003 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Centra magazynowania dwutlenku węgla zlokalizowane w wyeksploatowanych zbiornikach gazu ziemnego i ropy naftowej charakteryzują się dużą porowatością i szczelinowatością. Magazynowanie dwutlenku węgla na dużych głębokościach może być realizowane przy ciśnieniach nadkrytycznych ze względu na występujące tam nadkrytyczne temperatury. W pracy przedstawiono możliwość tworzenia się układu dwufazowego: sprężonego gazu i fazy zaadsorbowanej, której gęstość jest zbliżona do gęstości cieczy, a w przypadku silnego oddziaływania cząsteczek gazu z powierzchnią ciała stałego gęstość fazy adsorpcyjnej może być nawet wyższa. W procesie magazynowania istotne znaczenie ma rozpuszczalność dwutlenku węgla w wodzie a w szczególności w wodzie zasolonej. Ponieważ jest to ważne zagadnienie przeprowadzono szereg badań eksperymentalnych rozpuszczalności CO2 w wodzie czystej i zasolonej. Rozpuszczalność dwutlenku węgla wzrasta przy wzroście ciśnienia i maleje przy wzroście siły jonowej roztworu. Dla ciśnień poniżej 100 barów rozpuszczalność zmniejsza się ze wzrostem temperatury, natomiast dla wyższych ciśnień krzywa zależności rozpuszczalności od ciśnienia wykazuje minimum. Omówiono warunki sprzyjające efektywnemu magazynowaniu dwutlenku węgla.

EN

The storage capacity of depleted oil and gas reservoirs depends on numerous factors, such as volume, porosity, permeability, and reservoir temperature and pressure. Storage centres of carbon dioxide localised in depleted oil and gas reservoirs characterise a big porosity and volume of fissures. Porosity system is relevant for gas content and for gas flow behaviour in reservoir. Sequestration of carbon dioxide in deep reservoirs will be realised under supercritical conditions. Possibility formation of two-phase system: compressed gas and adsorbate is presented in this paper. The adsorbate density is similar to density of liquid. Supercritical gas in adsorbed state could be regarded as a sort of superheated liquid. The strong attraction to a surface causes adsorbed molecules to attain much higher density than that of a normal liquid. Under these conditions, adsorbed molecules are so compressed that they repel each other. The solubility of carbon dioxide in pure water and in aqueous NaCl solutions is relevant for carbon dioxide sequestration process. Because of its importance, many experimental studies have been carried on the solubility of CO2 in pure water and in aqueous NaCl solutions. The solubility of carbon dioxide increases with the increase of pressure and decreases with the increase of ionic strength. However, CO2 solubility varies irregularly with temperature. At medium pressures (<100 bar) CO2 solubility decreases gradually with temperature. At higher pressures (>100 bar), CO2 solubility decreases with temperature at first, and then it increases with temperature. The conditions of effective sequestration of carbon dioxide are discussed in the paper.

Słowa kluczowe

PL

dwutlenek węgla; faza nadkrytyczna; porowatość; adsorpcja CO2; rozpuszczalność CO2

EN

carbon dioxide; supercritical phase; porosity; CO2 adsorption; CO2 solubility

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2003
• Tom: T. 6, spec. [2]
• Strony: 357--366
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., il.

Twórcy

autor

Nodzeński A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii

autor

Hołda S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Paliw i Energii

Bibliografia

• [1] ARANOVICH G.L., DONOHUE M.D., 2001 — Surface compression in adsorption systems. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 187-88, s.95-108.
• [2] CHODYNIECKA L., GABZDYL W., KAPUŚCIŃSKI T., 1993 — Mineralogia i petrografia dla górników. Śląskie Wyd. Techn., Katowice, s.71-73.
• [3] CZAPLIŃSKI A. 1965 — Sorpcja dwutlenku węgla przy wysokich ciśnieniach na kilku węglach Dolnośląskiego Zagłębia Węglowego. Arch.Górn., 10, 239-245.
• [4] DUAN Z., SUN R., 2003 — An improved model calculating CO2 solubility in pure water and aqueous NaC1 solutions from 273 to 533 K and from O to 2000 bar. Chemical Geology 193, 257-271.
• [5] DUBININ M.M., 1960— The potential theory of adsorption of gases and vapours for adsorbents with energetically nonuniform surfaces. Chem. Rev. 60(2), S. 235-241.
• [6] DUBININ M.M. 1972 — Adsorpcija i poristost. Moskwa, Izdatielstwo WKA.
• [7] ELLIS A.J., GOLDING R.M., 1963 — The solubility of carbon dioxideabove 100°C in water at in sodium chloride solutions. Am. J. Sci. 261, 47-60.
• [8] ELLIS A.J., 1959 — The solubility of carbon dioxide in water at high temperature. Am. J. Sci. 257, 217-234.
• [9] FRANKLIN R.E., 1948 — A note on the true density, chemical composition, and structure of coals and carbonised coals. Fuel, 27, 46-52.
• [10] HENDRIKS C.A, BLOK K., 1993 — Underground storage of carbon dioxide. Energy Conyers Mgmt, 34, s. 949-957.
• [11] HOLLOWAY S, SAVAGE D., 1993 — The potential for aquifer disposal of carbon dioxide in the UK. Energy Conyers Mgmt, 34, s. 925-932.
• [12] MAHAJAN 0.P., 1982 — Coal Porosity, w R.A.Meyers (Ed.), Coal Structure, Academic Press, New York-London 1982, s. 51 — 86.
• [13] MAL1NIN S.D., 1959 — The system water—carbon dioxide and high temperatures and pressures. Geokhimiya (3) 292-306.
• [14] MANECKI A., SKOWROŃSKI A., 1988 — Oznaczanie gęstości minerałów i skal. [W:] Metody badań minerałów i skal, red. Bolewski A., Żabiński W., Wyd. Geologiczne, Warszawa 1988, s. 48-56.
• [15] MENON PG., 1968 — Adsorption at high pressures. Chem. Rev., 60(3), 277-294.
• [16] NODZEŃSKI A., HOLDA S., 1996 — Carbon dioxide sorption on hard coals over wide range of pressure values. Arch. of Mining Sci., 41, nr 1, s. 93-103.
• [17] OściK J., 1979 — Adsorpcja. PWN, Warszawa, s. 15-17.
• [18] OZAWA S., KUSUMI S., OGINO Y., 1976 — Physical adsorption of gases at high pressure. J.Colloid Interface Sci., 56(1), s. 83-91.
• [19] RUMPF B., NICOLAISEN H., OCAL C., MAURER G., 1994 — Solubility of carbon dioxide in aqueous solutions of sodium chloride: experimental results and correlation. J. Solution Chem. 23 (3) 431-448.
• [20] SIHVONEN M., JARVENPAA E., HIETANIEMI V., HUOPALAHTI R., 1999 — Advances in supercritical carbon dioxide technologies. Trends in Food Sci. & Technol., 10, s. 2170-222.
• [21] SINO K.S.W. (red.), 1985 — Reporting Physisorption Data for Gas/Solid Systems. Pure and Appl. Chem., 57, No 4, s. 603-619.
• [22] VAN POOLEN L.J., HOLCOMB C.D., 1999 — Critical temperatures, pressures and densities for the Mixtures CO2-C3H8, CO2-nC4H 1 O, C2H6-C3118, and C3H8-nC4Hio. Fluid Phase Equilibria 165, s. 157-168.