Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Badania układu węgiel-gaz na prostopadłościennych i ziarnowych próbkach węgla kamiennego

Ceglarska-Stefańska G., Czerw K., Ziętek J.

Karbo

|

2008

|

Nr 2

77-81

PL

Tradycyjne pomiary sorpcyjne na ziarnowych próbkach węgla kamiennego nie odzwierciedlają przebiegu procesów sorpcyjnych w warunkach złożowych, gdyż proces przygotowania frakcji ziarnowych w znaczącym stopniu zmienia naturalną strukturę porowatą węgla. Celem niniejszego opracowania jest prześledzenie wpływu wielkości próbek węgla na ich pojemność sorpcyjną względem CO2 i CH4 oraz analiza zmian wymiarów prostopadłościennych próbek węgla towarzyszących ich odgazowaniu oraz samym procesom sorpcyjnym. Próbki prostopadłościenne posiadają większą pojemność magazynową względem CH4 i CO2 niż próbki ziarnowe pochodzące z tej samej macierzystej próbki węgla. Z przebiegu kinetyki desorpcji mieszaniny gazów CH4 i CO2 na prostopadłościennej próbce wynika, że część gazu została uwięziona w porowatej strukturze węgla. Eksperymenty prowadzone na prostopadłościennych próbkach węgla umożliwiają lepsze odwzorowanie warunków złożowych w skali laboratoryjnej poprzez zachowanie naturalnej struktury porowatej i składu macerałowego węgla oraz możliwość równoczesnego prowadzenia pomiarów sorpcyjnych i dylatometrycznych.

EN

The data obtained from traditional sorption studies on coal powders and grain size fractions are not representative with respect to coalbed conditions because preparing samples of defined fractional grain size seriously modifies the natural porous structure of the coal samples. Therefore the aim of this study was to observe the influence of the size of the coal samples on CH4and CO2 sorption capacities as the basic components of mine gases and to analyse the dimensional changes of the parallelepiped coal samples which occurred during sorption/desorption of gases. The parallelepiped samples has higher CO2 and CH4 storage capacities than the grain size fractions obtained from one maternal sample, due to the presence of free gas in large size pores. CO2 and CH4 mixture desorption kinetic on parallelepiped coal sample shows that a portion of gas stays bound in the coal porous structure. Experiments conducted on parallelepiped samples enable a better correspondence with in situ conditions by preserving the natural porous structure and maceral composition of coal and make it possible to monitor simultaneously both sorption/desorption and dilatation processes.

2

Sorption of pure components and mixtures CO2 and CH4 on hard coals

Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K., Wolszczak J.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2008

|

T. 24, z. 4/1

123-131

EN

The paper compiles the results of laboratory tests conducted to highlight the various aspects related to CO2 sequestration in coal seams. It is therefore worthwhile to gather the information available on the interactions of CO2 with coals and the effects of CO2 on coals' properties in order to attempt a prediction of the long-term effects of sequestration. Underground storage of CO2 allows for emission reduction, awaiting the development of other sources of energy. CO2 can be stored in deep and permeable rocks isolated by overlying impermeable rock strata. In order to predict the CO2 storage capacity of a candidate coal seam and to model its long-term stability, physical properties of the coals must be known accurately. Thus, the sorption isotherms of CO2 on coal need to be treated carefully in order to obtain the desired information. The experiments were run on a low-rank coal samples (VM 33.4%) in the form of plates 15 x 15 x 5 mm. The experiments were conducted following the standard volumetric method at the temperature 298K, using the volumetric method. Tested sorbates were pure gases: CO2 and CH4 and their mixtures in variable proportions. The considered pressure range was 0-4MPa. Sorption data and chromatographic analyses of gas mixture released during desorption reveal a clear dependence between the actual proportions of the mixture in the ampoule and the composition of desorbed gas. Low concentration of CO2 in the initial mixture causes the desorbed gas mixture to be enriched in CH4, evidencing a preferential sorption of CO2. The factor controlling the selective sorption of gases is the microstructure of coal types in the sample, as they display various porosity and swelling rate due to the presence of gases in the porous structure. Strong and specific interactions were observed between the sorbate and pores as well as stresses due to the swelling of the coal matrix, so their influence on the gas transport processes must be accounted for whilst modelling the gas storage and methane recovery operations.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych ukazujących znaczenie wielu czynników związanych z sekwestracją CO2 w pokładach węgla. Są to istotne informacje, umożliwiające uzyskanie danych dotyczących interakcji CO2 z węglem i prognozowanie ewentualnych skutków długoterminowego izolowania CO2. Podziemne magazynowanie CO2, umożliwia ograniczenie jego emisji, oczekując na rozwój alternatywnych źródeł energii. CO2 może być magazynowany w głębokich i przepuszczalnych pokładach, odizolowanych poprzez przykrywające, nieprzepuszczalne warstwy skalne. W celu prognozowania długookresowego magazynowania oraz biorąc pod uwagę długookresową stabilność takiego układu, niezbędne jest dokładne poznanie fizycznych własciwości węgli. W tym celu należy dokładnie przeanalizować izotermy sorpcji, które dostarczają pożądanych w tym celu informacji. Eksperymenty zostały przeprowadzone na niskouwęglonym węglu (VM 33.4%), wyciętym z bryły macierzystej w formie płytek o wymiarach 15 x 15 x 5 mm. Pomiary przeprowadzono standardową metodą objętościową w temperaturze 298K. Zastosowane sorbaty to pojedyncze gazy: CO2 i CH4 oraz ich mieszanina w zmiennych proporcjach. Badania wykonano w zakresie ciśnień od 0-4 MPa. Dane sorpcyjne oraz analiza chromatograficzna desorbowanego gazu przedstawiają istotną zależność między faktycznym składem mieszaniny w ampułce a kompozycją odbieranego gazu. Niska zawartość ditlenku węgla w wyjściowej mieszaninie świadczy o wzbogaceniu desorbowanego gazu w CH4, co potwierdza uprzywilejowaną sorpcję CO2. Czynnikiem kontrolującym selektywną sorpcję gazów jest mikroporowata struktura oraz typ węgla, odznaczający się różną porowatością oraz rozszerzalnością, spowodowaną obecnością gazów w strukturze porowatej. Zaobserwowano silne i określone interakcje między sorbatem a porami, jak również naprężenia wywołane rozszerzalnością matrycy węgla, których wpływ na procesy transportu gazu musi być brany pod uwagę podczas modelowania składowania gazu i procesów odzyskiwania metanu.

3

Rozwój odkształceń węgla kamiennego w procesach sorpcyjno-desorpcyjnych

Ceglarska-Stefańska G., Majewska Z., Majewski S., Ziętek J., Czerw K.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2007

|

T. 23, z. 3s

41-50

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań sorpcyjnych i dylatometrycznych wykonanych na blokowych próbkach węgla kamiennego (20 x 20 x 40 mm). Powszechnie znane jest zjawisko pęcznienia/kontrakcji węgli towarzyszące procesom sorpcyjnym gazów (CO2, CH4). Te zmiany objętościowe np. w trakcie sekwestracji CO2 w utworach węglonośnych mogą wpływać na zmiany ich przepuszczalności. Koncepcja pracy opiera się na założeniu, że badania prowadzone na kawałkowych próbkach, w porównaniu z badaniami na próbkach ziarnowych, mogą dostarczyć informacji istotnych dla pełniejszego poznania zachowania się CO2 w procesie jego sekwestracji. Uzyskane wyniki wskazują, że na oddziaływania węgiel-gaz ma wpływ naturalna porowatość węgla wynikająca z jego składu maceralnego. W przypadku kawałkowych prób gaz wolny zgromadzony w pęknięciach i szczelinach węgla odpowiedzialny jest za skurcz próbki, który utrudnia dyfuzję do i z porów sorpcyjnych.

EN

The paper reports results of experiments concerning the sorption/desorption processes accompanied by dilatation measurements conducted on block samples of coal (20 x 20 x 40 mm). Swelling/shrinkage of coal which occurs during sorption of gases (CO2, CH4) is a well-known phenomenon. Those changes of the external dimensions, for example during CO2 sequestration in geological strata containing coal, may lead to changes in its permeability. The concept of this study was based on the assumption that experiments conducted on lump samples, in comparison with those performed on grain size fractions, may reveal significant informations to provide a better understanding of CO2 behavior during sequestration process. Results of the experiments show that natural porosity of coal, which results from its maceral composition, has an influence on interactions between coal and gases. In case of lump samples free gas stored in coal cleats and cracks is responsible for a sample contraction and at the same time makes the diffusion into and out of pores more difficult.

4

Badania układu węgiel-gaz w aspekcie pozyskiwania metanu i sekwestracji CO2

Ceglarska-Stefańska G., Nodzeński A., Hołda S.

Gospodarka Surowcami Mineralnymi

|

2007

|

T. 23, z. 3s

51-59

PL

Od szeregu lat zajmujemy się badaniami układu węgiel-gaz w aspekcie zagadnień wyrzutowości, pozyskiwania metanu i emisji gazów cieplarnianych. Badania sorpcyjne w układzie węgiel-gazy kopalniane, prowadzone w warunkach zbliżonych do warunków in situ, wskazują na większe powinowactwo węgli względem CO2. W konsekwencji wprowadzony do utworów węglonośnych dwutlenek węgla będzie nie tylko sorbowany, ale również będzie wypierał zgromadzony w nich metan. W prezentowanych badaniach przedstawiono izotermy sorpcji wyznaczane w szerokim zakresie ciśnień i temperatur. Badania sorpcji mieszanin CO2 i CH4 doprowadziły do wykrycia inwersji selektywności tych gazów dla węgli o różnym stopniu metamorfizmu.

EN

From the many of years we are dealing with the research on the system coal-gas in the aspect of outburst problems, of methane recovery and emission of greenhouse gasses. Investigations of sorption in the coal-mine gasses system, led in conditions moved close for conditions in situ, are pointing at the bigger affinity coal with CO2 account. In consequence the carbon dioxide inserted into carboniferous beds will not only be sorbed, but will also be supplanting methane gathered in them. In presented investigations the isotherms of sorption were presented appointed in a wide range of pressures and temperatures. Tests of sorption CO2 and CH4 mixtures led the selectivity of these gasses, for detecting the inversion for coal about the different degree of the metamorphism.

5

Sorpcja CO2 i CH4 na nisko-uwęglonych węglach z KWK Brzeszcze

Ceglarska-Stefańska G., Zarębska K.

Karbo

|

2006

|

Nr 1

31-34

PL

Pokłady węgla uważa się za specyficzne zbiorniki gazów kopalnianych, a z punktu widzenia litotypów i morfologii traktuje się je jako układy heterogeniczne. W związku z intensyfikacją prac nad sekwestracją CO2 w pokładach węglowych, zrozumiały jest wzrost zainteresowania gromadzeniem gazu w różnych litotypach. Dlatego w niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań sorpcji CO2 i CH4 w przedziale ciśnień gazów 0-4 MPa, na czterech węglach pobranych z jednej kopalni KWK Brzeszcze, o bliskiej zawartości Cdaf (81-84%), ale różniących się zawartością grup macerałów. Badania sorpcyjne przeprowadzono metodą objętościową w temperaturze 298 K. Wyniki badań wskazują na znaczny wpływ szczególnie macerałów grupy liptynitu oraz zawartości materii ilastej na pojemność sorpcyjną węgla oraz szybkość tych procesów.

EN

Coals seams are regarded as specific reservoirs of mine gases, and from the standpoint of rock type and morphology they are treated as heterogeneous systems. As the research on sequestration of CO2 in coal seams is now intensified, the potentials of gas storing in rocks are explored. This study summarises the sorption data from experiments of CO2 and CH4 sorption on four coals from the colliery Brzeszcze, in the pressure range 0-4 MPa. All coals had the Cdaf contents 81-84 %, though they differed in the maceral contents. Sorption experiments were conducted by the volumetric method, at the temperature 298 K. Experimental data reveal that maceral groups of liptynite and the contents of clay matter control the sorptive capacity of coal and the rate of the sorption process.

6

Displacement sorption of CO2 and CH4 on low rank hard coal, within a low gas pressure range

Ceglarska-Stefańska G., Zarębska Katarzyna, Aleksandrowicz K.

Archives of Mining Sciences

|

2002

|

Vol. 47, nr 2

157-173

EN

The study of the sorption/desorption kinetics and equilibrium states of single CO2 and CH4 gases, mutually displacing an earlier sorbed one, as well as the studies of coal dilatation/contraction accompanying the sorption processes under low gas pressures are presented in this paper. The aim of the work was to find the correlation between the properties of the hard coal and the progress of the process of methane liberation. Based on the results obtained it seems worth stressing that there exists a need to carry out parallel sorption/dilatation investigations during structural studies of hard coals. Moreover, the results of the sorption investigations may be used for the analysis of the stress in exploited rock masses.

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań kinetyki i statyki procesów sorpcji: pojedynczych gazów CO2 i CH4, przy zmianie kolejności sorbowanych gazów oraz rozszerzania/kontrakcji węgli towarzyszącym procesom sorpcyjnym w zakresie niskich ciśnień gazów. Celem pracy jest znalezienie powiązań pomiędzy właściwościami węgli kamiennych a przebiegiem procesu uwalniania metanu. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono konieczność prowadzenia równolegle badań sorpcyjno-dylatomctrycznych w przypadku badań strukturalnych węgli kamiennych oraz wykorzystania wyników badań sorpcyjnych do analizy naprężeń w górotworze podczas eksploatacji górniczej.

7

CO2 and CH4 displacement sorption in medium. Rank grade cqal under lqw gas pressure

Ceglarska-Stefańska G., Zarebska K.

Archives of Mining Sciences

|

2001

|

Vol. 46, nr 1

37-46

EN

The paper presents a study of the sorption /desorption kinetics and equilibrium states with displacement of sorbate gases, as well as the dilatation/ contraction of coal accompanying the sorption processes under low pressures of the gases. In order to find a correlation between the properties of hard coal and the process of methane liberation in the course of time. Based on the results obtained it seems worth stressing that there exists a need to carry out parallel sorption dilatation studies as part of the structural study of hard coal.

PL

W prezentowanej pracy przedstawiono wyniki badań kinetyki i statyki procesów sorpcji CO2 i CH4, przy zmianie kolejności sorbowanych gazów oraz rozszerzania/kontrakcji węgli towarzyszącym procesom sorpcyjnym w zakresie niskich ciśnień gazów. Celem pracy jest znalezienie powiązań pomiędzy właściwościami węgli kamiennych, a przebiegiem procesu uwalniania metanu. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono konieczność prowadzenia równolegle badań sorpcyjno-dylatometrycznych w przypadku badań strukturalnych węgli kamiennych.

8

Kinetyka sorpcji CO2 i CH4 na koncentratach macerałów wyizolowanych z węgli kamiennych o niskim stopniu metamorfizmu

Ceglarska-Stefańska G.

Archives of Mining Sciences

|

1998

|

nr 2

277-291

PL

Analizując właściwości węgli kamiennych jako specyficznych kolektorów gazów trudno nie uwzględnić wpływu składu petrograficznego na ich zdolność do deponowania sorbatów. Realizację problemu przeprowadzono przez porównanie wyników badań kinetyki sorpcji CO2 i CH4 na koncentratach egzynitu wyizolowanych z węgli niskouwęglonych z analogicznymi wynikami uzyskanymi dla próbek węgli pokładowych, z których zostały odpowiednie koncentraty wyizolowane. Empirycznie stwierdzono znacznie wyższą pojemność sorpcyjną względem CO2 i wyższą szybkość procesu sorbcji węgli pokładowych od odpowiednich koncentratów. Przebieg krzywych kinetyk sorpcji CO2 oraz szybkość procesu, wskazują na adsorpcyjno- absorpcyjny charakter oddziaływań substancja węglowa -CO2.Dodatkowym argumentem za tego typu oddziaływaniem może być przechodzenie przez pewne maksimum parametru dyfuzyjnego De/R2. Takich zależności nie stwierdzono dla CH4 jako sorbatu. Przebieg krzywych kinetyk sorpcji CH4 i maksymalne wartości sorpcji pozwalają na przyjęcie sugestii, że sferyczna cząsteczka CH4 w badanym zakresie ciśnień gazu ulega przede wszystkim adsorpcji fizycznej. Zaobserwowano, żę wzrost stopnia metamorfizmu składników petrograficznych znacznie wpływa na szybkość sorpcji CH4.

EN

An analysis of the properties of hard coals acting as specific collectors of gases must take into account the influence of the coals' petrographic compositions on their ability to deposit sorbates. This problem was addressed by comparing CO2 and CH4 sorption kinetic data obtained for exinite concentrates isolated from low rank coals with those obtained for the bed coals' samples, from which the respective exinites were isolated. A significantly higher CO2 sorption capacity and higher sorption rate were observed for bed coals than for the respective concentrates. The course of CO2 sorption kinetics and the rate of this process are an indication of the adsorptive- absorptive nature of interactions between the coal substance and CO2. An additional argument for such an interaction may be the maximum of the diffusion parameter De/R2. No such correlations were found for methane sorption. The course of methane sorption kinetics and the maximal sorption values support the hypothesis that the spherical methane molecule is predominantly physically adsorbed. It was found that an increase in the metamorphism of the petrographic component greatly influences the rate of methane sorption.