Wpływ stopnia metamorfizmu węgli kamiennych na sorpcję i desorpcję etanu

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

Warianty tytułu

EN

Influence of Metamorphism Degree of Hard Coals on Sorption and Desorption of Ethane

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Etan, obok innych węglowodorów: etenu, propanu, propenu, jest składnikiem powietrza kopalnianego. Najczęściej towarzyszy metanowi obecnemu w złożach węgla kamiennego. Wzrost stężenia etanu w atmosferze kopalni jest wynikiem wydzielania się tego węglowodoru ze złoża węglowego wraz ze wzrostem temperatury spowodowanej procesami samozagrzewania węgli. W pracy przeanalizowano zdolności sorpcyjne węgli kamiennych w odniesieniu do etanu, podano wyniki objętości sorbowanego etanu w zależności od procentowej zawartości pierwiastka węgla, tlenu, porowatości ogólnej oraz powierzchni właściwej wyznaczonej z sorpcji azotu i ditlenku węgla. Największe ilości etanu sorbują węgle niskouwęglone o dużej zawartości tlenu, wilgoci, porowatości ogólnej oraz o zwiększonych wartościach powierzchni właściwych. Węgle średniouwęglone o mniejszej porowatości ogólnej sorbują wyraźnie mniejsze ilości etanu. Węgle te mają zwartą budowę oraz bardziej apolarny charakter, spowodowany warstwą węglowodorów łańcuchowych otaczającą aromatyczny polimer węglowy. Przeprowadzono również pomiary izoterm desorpcji etanu wykazując nieodwracalny charakter adsorpcji. Izotermy desorpcji nie zbiegają się z izotermami adsorpcji tworząc otwartą pętlę histerezy. Pozostające w węglu ilości nie-desorbującego się etanu są znaczne i mogą być traktowane jako łatwopalny składnik złoża węgla.

EN

Ethane, among other hydrocarbon compounds such as ethene propane or propene, is present in coal mine air. In many cases ethane accompanies the methane that is present within deposits of coal. The increase of the concentration of ethane in mine atmosphere can be the result of the evolution of this hydrocarbon from a coal seam due to the increasing temperature during spontaneous heating of coal. In this study the sorption capacity of ethane on coals was analyzed. The volumes of ethane sorbed are related to the carbon content in coal matter, its total porosity and specific surface area determined on the basis of nitrogen and carbon dioxide sorption. The largest amounts of ethane are adsorbed by low-rank coals with high content of oxygen and moisture and having high total porosity as well as increased values of the specific area. Medium rank coals, of lower total porosity, absorb smaller amounts of ethane - these coals are more compact and have more nonpolar character, due to a layer of hydrocarbon chains surrounding aromatic polymers of carbon. The desorption of ethane isotherms obtained during additional tests demonstrated that ethane adsorption is irreversible - the desorption isotherms do not coincide with the adsorption ones, thus creating open hysteresis loops. The amounts of ethane not desorbing and remaining inside the coal matter can be significant and may be treated as a flammable component within coal deposits.

Słowa kluczowe

PL

węgiel kamienny; sorpcja; etan

EN

hard coal; sorption; ethane

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 3
• Strony: 134--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cygankiewicz J.

autor

Żyła M.

autor

Dudzińska A.

• Główny Instytut Górnictwa, Katowice,

Bibliografia

• 1. Żyła M., Krzyżanowski A., Wpływ aromatycznej struktury węgli kamiennych na sorpcję par benzenu i jego alkilowych pochodnych. Karbo-Energochemia-Ekologia, 2000, nr 11, s. 354.
• 2. Marzec A., Towards an understanding of the coal structure: a review. Fuel Processing Technology, 2002, t. 77-78, s. 25.
• 3. Żyła M., Krainer K., The effect of hard coal comminution on the sorption of vapours of polar and apolar substances. Archives of Mining Sciences, 1993 t. 38, nr 1, s. 41.
• 4. Krzyżanowski A., Żyła M., Characteristics of water, methanol and benzene vapours sorption properties of selected metamorphic types of hard coal. Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 2007, t. 23, nr 4, s. 139.
• 5. Żyła M., Badania nad związkiem między sorpcyjnymi własnościami węgli kamiennych a ich chemiczną naturą. Praca doktorska, AGH Kraków, 1963.
• 6. Cygankiewicz J., About determination of susceptibility of coals to spontaneous combustion using an adiabatic test method. Archives of Mining Sciences, 2000, t. 45, nr 2, s. 247.
• 7. Wacławik J., Cygankiewicz J., Branny M., Niektóre zagadnienia pożarów endogenicznych. Wyd. Szkoła eksploatacji podziemne PAN Kraków, 2000.
• 8. Sawicki T., Samozapalenie węgla w zwale jako przyczyn pożarów. Karbo, 2004, t. 49, nr 1, s. 56.
• 9. Ihnatowicz A., Lasoń M., Żyła M., Effect of treatment with pyridine and alcoholic caustic potash solution on chemical and sorption properties of coal. Fuel, 1962, t. 61, s. 313.
• 10. Wystemp E., Endogeniczne efekty energetyczne poprzedzające proces samozagrzewania węgla. (Endogenous effects with energy release preceding the process of coal self-heating). Proceedings of the seminar: „Fighting fire hazards in coal mines - theory and practice The XXX Days of Technology Rybnik 27.10.2004 Published by WGiG of the Silesian University of Technology Gliwice, 2004, s. 139.
• 11. Kulesza S., Zmiany powierzchniowej przewodności elektrycznej diamentu CVD spowodowane chemisorpcją wodoru. Karbo, 2003, t. 48, nr 2, s. 18.