Wpływ sorpcji CO2 na zmianę struktury węgla kamiennego w aspekcie badań sejsmoakustycznych i dylatometrycznych

Majewska, Z.; Majewski, S.; Ziętek, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wpływ sorpcji CO2 na zmianę struktury węgla kamiennego w aspekcie badań sejsmoakustycznych i dylatometrycznych

Autorzy

Majewska Z. , Majewski S. , Ziętek J.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://min-pan.krakow.pl/wydawnictwo/czasopisma/technika-poszukiwan-geologicznych-geotermia-zrownowazony-rozwoj-2/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Structural rearrangement of hard coal induced by sorption of CO2 from an aspect of acoustic emission and strain measurements

Języki publikacji

Abstrakty

W pracy przedstawiono wyniki równoczesnych pomiarów emisji akustycznej (AE) i odkształceń węgla kamiennego poddanego cyklicznym procesom sorpcji gazu (CO2, CH4). Badania prowadzono na cylindrycznych próbkach węgla antracytowego (średnica 22mm, wysokość 44mm). Przeprowadzono dwa eksperymenty - w pierwszym, węgiel poddany był trzem kolejnym cyklom sorpcji CH4 , natomiast w drugim teście użyto CO2 jako sorbatu w środkowym cyklu, podczas gdy w cyklach 1 i 3 zastosowano CH4 . Przebieg zmian AE oraz odkształceń objętościowych w obu eksperymentach mogą wskazywać, że każdy z cykli sorpcji gazu odbywał się na tym samym węglu, ale o nieco innej strukturze. Prawdopodobnie, wzajemne oddziaływania cząsteczek sorbatu z matrycą węglową w następujących po sobie cyklach, a także proces odgazowywania węgla przed następnym cyklem sorpcji, spowodowały istotne zmiany w strukturze węgla manifestujące się z kolei zmianami w charakterze i wielkości generowanej AE i odkształceń. Przebudowa struktury węgla zachodzi pod wpływem sorpcji obu użytych sorbatów, ale dla CH4 manifestuje się znacznie słabiej, niż ma to miejsce w przypadku sorpcji CO2.

Paper presents results of simultaneous measurements of acoustic emission (AE) and volumetric strain performed on high-rank coal subjected to cyclic sorption of gas (CO2 /CH4). The coal was exposed to sorbate, degassed, and then exposed to sorbate a second time, degassed, and subjected to gas sorption for a third time. Two experiments were conducted. The first comprised three subsequent cycles of CH4 while the other one also included three cycles of gas sorption but during the middle cycle the coal sample was exposed to the sorption of CO2 instead of CH4. Comparison of AE and volumetric strain changes observed during the two experiments showed that the coal underwent a physical structure rearrangement.

Słowa kluczowe

węgiel kamienny sorpcja ditlenku węgla sorpcja metanu emisja akustyczna odkształcenia

hard coal sorption of CO2/CH4 acoustic emission strain

Wydawca

Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN

Czasopismo

Technika Poszukiwań Geologicznych

Rocznik

2007

Tom

R. 46, nr 2

Strony

159--164

Opis fizyczny

Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Majewska Z.

autor

Majewski S.

autor

Ziętek J.

Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30, majewska@geol.agh.edu.pl

Bibliografia

1. BUSCH A., GESTERNBLUM Y., KROSS B.M., 2003a - Methane and CO2 sorption and desorption measurements on dry Argonne premium coals: pure components and mixtures. International Journal of Coal Geology, vol. 55, pp. 205-224.
2. BUSCH A., GESTERNBLUM Y., SIEMONS N., KROSS B.M., VAN BERGEN F., PAGNIER H.J.M., DAVID P., 2003b - Investigation of preferential sorption behavior of CO2 and CH4 on coals by high pressure adsorption /desorption experiments with gas mixtures. Proceedings of the 2003 International CMB Symposium, 5-9 May, Tuscaloosa, AL.
3. CEGLARSKA-STEFAŃSKA G., ZARĘBSKA K., ALEKSANDROWICZ K., 2002a - Displacement sorption of CO2 and CH4 on low rank hard coal witin a low gas pressure range. Archives of Mining Science, vol., 47, pp. 157-173.
4. CEGLARSKA-STEFAŃSKA G., ZARĘBSKA K., 2002b - Expansion and contraction of variable rank coals during the exchange sorption of CO2 and CH4. Adsorption Science & Technology, vol. 20, nr 1, pp. 49-62.
5. GOODMAN AL, FAVORS R.N., LARSEN JW., 2006 - Argonne Coal Structure Rearrangement Caused by Sorption of CO2. Energy & Fuels, 20, 2537-2543.
6. HSIEH S.T., DUDA J.L., 1987 - Probing coal structure with organic vapor sorption. Fuels, vol. 66, pp. 170-178.
7. KARACAN C.O., 2003 - Heterogeneous sorption and swelling in confined and stressed coal during CO2 injection. Energy &Fuels, vol. 17, pp. 1595-1608.
8. KARACAN C.O., MITCHELL G.D., 2003 - Behavior and effect of different coal microlithotypes during gas transport for carbon dioxide sequestration into coal seams. International Journal of Coal Geology, vol. 53, pp. 201-217.
9. LARSEN J.W., WERNETT P.C., 1988 - Pore structure of Illinois No 6 Coal. Energy & Fuels, 2, 719.
10. LARSEN J.W., 2004 - The effects of dissolved CO2 on coal structure and properties. International Journal of Coal Geology, vol. 57, pp. 63-70.
11. LASOŃ M. (red.), 1988 - Sorpcja gazów i par a własności polskich węgli kamiennych jako układów dyspersyjnych. Część I i II, Zeszyty naukowe AGH, Chemia z. 8 i 9, Kraków.
12. MAHAJAN O.P., 1991 - CO2 Surface Area of Coals: the 25 Year Paradox. Carbon, 29, 735.
13. MAJEWSKA Z., ZIĘTEK J., 1999 - Acoustic emission generated in systems: coal -carbon dioxide and coal-methane. Archives of Mining Sciences, 44, no. 2, pp. 245-254.
14. MAJEWSKA Z., ZIĘTEK J., 2007a - Changes of acoustic emission and strain in hard coal during gas sorption-desorption cycles, International Journal of Coal Geology, 70, 4, 305-312.
15. MAJEWSKA Z., ZIĘTEK J., 2007b - Acoustic emission and sorptive deformation induced in coals of various rank by the sorption-desorption of gas, Acta Geophysica, 55, no 3.
16. OHGA K., 2002 - Fundamental test of CO2 sequestration in coal seams and CH4 displacement. Proccedings of an International Workshop on ECBM: Present Status and perspective of CO2 sequestration in coal seams, Tokyo, Japan, September 5.
17. PRINZ D., PYCHOUT-HINTZEN W., LITTKE R., 2004 - Development of the meso- and macroporous structure of coals with rank as analysed with small angle neutron scattering and adsorption experiments, Fuel, 83, 547-556.
18. PURI R.Y.D., 1990 - Enhanced coalbed methane recovery. SPE 20732, 193-202.
19. RAO M.B., JENKINS R.G., 1987 - Molecular Dimensions and Kinetic Diameters for Diffusion for Various Species. Carbon, 25, 445.
20. REEVES S., 2002 - Field studies of enhanced methane recovery and CO2 sequestration in coal seams. World Oil, 223, 56-60.
21. YUN Y., SUUBERG E.M., 1992 - Structural changes in high-rank bituminous coals caused by solvent swelling and heat. Div. Fuel Chem. Am. Chem. Soc. Prep. Pap., pp. 856-865.
22. ZIĘTEK J., 2005 - Sejsmoakustyczna charakterystyka układu węgiel kamienny - gaz. Praca doktorska. Biblioteka Główna AGH.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPZ4-0006-0025