Interactions between CH 4 and CO2 gas mixtures and hard coal in the context of potential sequestration of carbon dioxide in underground sites in Poland

• Autorzy: Zarębska K. , Baran P. , Czerw K. , Czuma N. , Zabierowski P.

Warianty tytułu

PL

Analiza oddziaływań mieszaniny gazów CH4 i CO2 z węglem kamiennym w aspekcie możliwości podziemnego składowania ditlenku węgla w regionie Polski

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of this study is to find the relationship between the low-pressure sorption of the gas mixture CO2 and CH4 and properties of coal in the context of geological conditions in the coalbed. These aspects give us a better insight into the interactions between gas mixtures and coal, enabling us to forecast the long-term effects of CO2 storage. In the light of the length of the process and stability of such systems, it is required that physical properties of coal be identified first. A great deal of information can be obtained from sorption isotherms, relating to physico-chemical properties of the sorbent. Test results reveal the relationship between the coal rank and vitrinite reflectance and the sorption capacity of investigated coals.

PL

Celem pracy było znalezienie powiązań między przebiegiem procesu niskociśnieniowej sorpcji mieszaniny gazów CO2 i CH4, a właściwościami węgla kamiennego, w odniesieniu do konkretnych warunków geologiczno złożowych. Informacje te są istotne zarówno ze względu na możliwość uzyskania danych dotyczących oddziaływania mieszaniny gazów z węglem, jak również prognozowanie ewentualnych skutków długoterminowego składowania CO2. Uwzględniając długotrwałość procesu oraz stabilność takiego układu niezbędne jest dokładne poznanie fizycznych właściwości węgli. W tym celu pożądanych istotnych informacji dostarczają izotermy sorpcji, w połączeniu z właściwościami fizykochemicznymi sorbentu. Analiza uzyskanych wyników pozwoliła na wykazanie zależności wpływu stopnia uwęglenia i współczynnika odbicia światła witrynitu na wartość chłonności sorpcyjnej badanych węgli.

Słowa kluczowe

EN

sequestration; sorption; gas mixture; coal

PL

sekwestracja; sorpcja; mieszanina gazów; węgiel

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 19, nr 3
• Strony: 55--60
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Zarębska K.

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

autor

Baran P.

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

autor

Czerw K.

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

autor

Czuma N.

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

autor

Zabierowski P.

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

Bibliografia

• Baran P., Broś M., Nodzeński A., 2010. Studies on CO2 sorption on hard coal in the near-critical area with regard to the aspect of sequestration. Archives of Mining Sciences 55, 59-68.
• Busch A., Kroos B.M., Gensterblum Y., van Bergen F., Pagnier H.J.M., 2003. High pressure adsorption of methane, carbon dioxide and their mixtures on coals with a special focus on the preferential sorption behaviour. Journal of Geochemical Exploration 78-79, 671-674.
• Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K., 2001. CO2 and CH4 displacement sorption in medium rank grade coal under low gas pressure. Archives of Mining Sciences 46, 37-46.
• Clarkson C.R., Bustin R.M., 2000. Binary gas adsorption/desorption isotherms: effect of moisture and coal composition upon carbon dioxide selectivity over methane. International Journal of Coal Geology 42, 241-271.
• Cui X., Bustin M., Dipple G.M., 2004. Selective transport of CO2, CH4 and N2 in coal: insights from modeling of experimental gas adsorption data. Fuel 83, 293-303.
• Dutka B., Kudasik M., Pokryszka Z., Skoczylas N., Topolnicki J., Wierzbicki M., 2013: Balance of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette Fuel Processing Technology. Volume 106, pp.: 95-101
• Garnier, Ch., Finqueneisel, G., Zimny, T., Pokryszka, Z., Lafortune S., Défossez, P.D.C., Gaucher, E.C., 2011. Selection of coals of different maturities for CO2 Storage by modeling of CH4 and CO2 adsorption isotherms. International Journal of Coal Geology 87, 1, 80-86.
• Gruszkiewicz M.S., Naney M.T., Blenoce J.G., Cole D.R., Pashin J.C., Carroll R.E., 2009. Adsorption kinetics of CO2, CH4 and their equimolar mixture on coal from the Black Warrior Basin, West-central Alabama. International Journal of Coal Geology 77, 23-33.
• 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.
• Majewska Z., Ziętek J., 2007. Changes of acoustic emission and strain in hard coal during gas sorption-desorption cycles. International Journal of Coal Geology 70, 305-312.
• Mastalerz M., Gluskoter H., Rupp J., 2004. Carbon dioxide and methane sorption in high volatile bituminous coals from Indiana, USA. International Journal of Coal Geology 60, 43– 55.
• Pan Z., Connell L.D., 2012. Modelling permeability for coal reservoirs: A review of analytical models and testing data. International Journal of Coal Geology 92, 1-44.
• Rodrigues C.F., de Sousa M.J.L., 2002. The measurement of coal porosity with different gases. International Journal of Coal Geology 48, 245-251.
• Skoczylas N., 2016: Fast evaluation of the coalbed methane content of coal viewed as an element in improving safety conditions of mining operations. Mineral Resources Management 32, 2, 5–30.
• Wierzbicki M. 2013: Changes in the sorption/diffusion kinetics of a coal-methane system caused by different temperatures and pressures. Mineral Resources Management 29, 4, 155-168.
• Wierzbicki M., 2017: The impact of stress affecting a coal sample upon the change of sorption of carbon dioxide, Mineral Resources Management, 4,
• Yu H., Zhou L., Guo W., Cheng J., Hu Q., 2008. Predictions of the adsorption equilibrium of methane/carbon dioxide binary gas on coals Rusing Langmuir and ideal adsorber solution theory under feed gas conditions. International Journal of Coal Geology 73, 115-129.
• Zarębska K., Ceglarska-Stefańska G., 2008. The change In effective stress associated with swelling during carbon dioxide sequestration on natural gas recovery. International Journal of Coal Geology 74, 167-174.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).