Pomiary kinetyki procesów sorpcyjnych zachodzących w układzie węgiel-metan przy wykorzystaniu różnych narzędzi badawczych

• Autorzy: Kudasik, M.

Warianty tytułu

EN

Measurements of the sorption kinetics in the coal-methane system using various research tools

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Kinetyka procesów sorpcyjnych zachodzących w układzie węgiel-metan opisywana jest głównie za pomocą efektywnego współczynnika dyfuzji De. W polskich laboratoriach badawczych współczynnik dyfuzji wyznaczany jest zwykle na urządzeniu grawimetryczno-sorpcyjnym IGA, poprzez analizę zmian masy próbki węglowej wywołanych procesami sorpcyjnymi. W niniejszej pracy autor zaprezentował wyniki badań porównawczych kinetyk procesów sorpcyjnych przeprowadzone za pomocą dwu autorskich urządzeń w zestawieniu z wynikami uzyskanymi na urządzeniu referencyjnym jakim był układ IGA. Pomiary polegały na nasycaniu próbek węglowych metanem od próżni do ciśnienia 1bar. Na podstawie zarejestrowanych, na każdym urządzeniu, przebiegów czasowych zmian pojemności sorpcyjnej wyznaczono efektywne współczynniki dyfuzji próbek węgla posługując się modelem uniporowym dyfuzji. Dokonano zestawienia statystycznego uzyskanych wyników, wraz z próbą wyjaśnienia rozbieżności uzyskanych wyników.

EN

The kinetics of sorption processes in the coal-methane systems is expressed mostly by the effective diffusion coefficient De. In Polish laboratories the effective diffusion coefficient is usually determined by the IGA gravimetric system, dedicated for sorption measurements based on the analysis of changes of the coal sample’s mass as a consequence of sorption processes. The author summarises the results of sorption kinetics measurements obtained with two devices designed by the author, compare with the results obtained with the reference device (the IGA system). Coal samples used in the tests were saturated with methane, starting from the vacuum up to pressure 1 bar. The sorption capacity changes of coals, registered by each device, were then used to determine the effective diffusion coefficients of the coal samples, recalling the uniporous diffusion model. The results were subjected to statistical analysis.

Słowa kluczowe

PL

współczynnik dyfuzji efektywny; kinetyka sorpcji; węgiel

EN

effective diffusion coefficient; sorption kinetics; coal

• Czasopismo: Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 15, no. 3-4
• Strony: 15--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kudasik, M.

• Instytut Mechaniki Górotworu PAN; ul. Reymonta 27, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Airey E.M., 1968. Gas emission from broken coal. An experimental and theoretical investigation. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, Vol. 5, Iss. 6, p. 475-494.
• Benham M.J., Ross D.K., 1989. Experimental determination of absorption-desorption isotherms by computer controlled gravimetric analysis. Zeitschrift für Physikalische Chemie, Vol. 163, p. 25-32.
• Crank J., 1975. The Mathematics of diffusion, 2nd ed. Oxford.
• Gawor M., 1993. Sorpcja i dyfuzja gazów. Archiwum Górnictwa, Vol. 38, Iss. 3, p. 217-261.
• Kawęcka J., 1988. Sorpcja gazów i par a właściwości polskich węgli kamiennych jako układów dyspersyjnych. Zeszyty Naukowe AGH, Chemia, z. 8.
• Kudasik M., Skoczylas N., Topolnicki J., Wierzbicki M., 2011. Wyznaczanie efektywnego współczynnika dyfuzji za pomocą nowatorskiego układu do pomiarów akumulacji i uwalniania gazów z próbek węglowych. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, t. 13, nr 1-4, s. 37-44.
• Kudasik M., Topolnicki J., 2010. Masowy przepływomierz kapilarny do badań kinetyki uwalniania zasorbowanego gazu. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, t. 12, nr 1-4, s. 27-33.
• Kudasik M., 2012. Sorpcjomat krokowy – nowatorska aparatura do pomiarów sorpcyjnych w warunkach stałego ciśnienia gazu. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, t. 14, nr 1-4, s. 33-43.
• Pillalamarry M., Harpalani S., LiuGas S., 2011. Diffusion behavior of coal and its impact on production from coalbed methane reservoirs. International Journal of Coal Geology, Vol. 86, p. 342-348.
• Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 28 czerwca 2002 r. w sprawie bezpieczeństwa i higieny pracy, prowadzenia ruchu oraz specjalistycznego zabezpieczenia przeciwpożarowego w podziemnych zakładach górniczych (Dz. U. Nr 139, poz. 1169).
• Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 14 czerwca 2002 r. w sprawie zagrożeń naturalnych w zakładach górniczych (Dz. U. Nr 94, poz. 841, z 2003 r. Nr 181, poz. 1777 oraz z 2004 r. Nr 219, poz. 2227).
• Timofi ejew D.P., 1967. Adsprptionskinetik. Lipsk VEB.
• Wierzbicki M., Skoczylas N., 2010. Wybrane sposoby określania efektywnego współczynnika dyfuzji na podstawie przebiegów kinetyki nasycania/uwalniania gazu z próbki węglowej. Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN, t. 12, nr 1-4, s. 43-50.
• Xiaojun C., Chikatamarala L., Bustin R.M., 2004. Implications of volumetric swelling/shrinkage of coal in sequestration of acid gases. International Coal bed methane symposium, paper No. 435, Tuscaloosa, Alabama USA, 22 p.