MAKALAH

KAPITA SELEKTA ENERGI II

Prinsip Absorbsi

by

Arry Wahyudi

140310100018

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS PADJADJARAN

JATINANGOR

2013

Tinjauan TeoriPada tahun 1938, Brunauer1 dikategorikan adsorpsi gas pada padatan dibagi menjadi

lima jenis dari isoterm. "Isoterm" mengacu pada volume gas teradsorpsi pada permukaan

padat sebagai fungsi tekanan untuk suhu tertentu, gas, dan bahan padat.

Menurut klasifikasi Brunauer, sebuah tipe I isoterm, yang ditandai dengan Gambar.

3.1, berlaku untuk adsorpsi gas dalam padatan mikroporous. pada tekanan tinggi, jumlah

terserap menjadi asymptotic dengan tekanan. pada suhu tinggi, jumlah teradsorpsi menurun.

Pada tekanan rendah, volume besar gas menyerap atau mendesorpsi dengan perubahan kecil

tekanan. Akibatnya, titik untuk diperhatikan dari Gambar. 3.1 adalah bahwa pada pengabaian

dari coalbed methane (CBM) baik pada tekanan reservoir rendah, faktor pemulihan akan

sangat tergantung pada seberapa jauh penarikan dalam hasil waduk.

Tipe I isoterm erat menggambarkan adsorpsi / desorpsi perilaku metana di atas bara,

dan model telah berlaku tanpa kecuali. Persamaan Langmuir ada sesuai data adsorpsi metana

batubara dan digunakan eksklusif dalam proses CBM untuk menggambarkan tipe I kurva.

Modelnya seperti close fit dari data adsorpsi seluruh batubara yang menggunakan persamaan

Langmuir adalah universal dalam industri. Selanjutnya, kesederhanaan menarik.

Seperti tekanan di coalseams meningkat dengan kedalaman atau dengan hidrostatik air,

kapasitas batubara untuk menyerap lebih banyak metana yang membaik. Hal ini juga

dijelaskan bahwa kandungan gas pada batubara yang mungkin telah ditetapkan sebelumnya

dan tekanan rendah atau lebih tinggi dalam waktu yang tidak di tentukan dan kedalaman saat

ini mungkin meragukan dalam memperkirakan kandungan gas.

1.2 Langmuir Isoterm

Yang paling umum digunakan untuk menggambarkan persamaan adsorpsi gas pada

padatan adalah bahwa Langmuir, yang mengembangkan teori dalam 1.918,2 The assumptions

utama untuk menurunkan persamaan adalah sebagai berikut:

• Satu molekul gas teradsorpsi di bagian adsorpsi tunggal.

• Sebuah molekul teradsorpsi tidak mempengaruhi molekul di bagian yang lain

• Bagian yang bisa dibedakan oleh molekul gas.

• Adsorpsi adalah pada permukaan terbuka, dan tidak ada resistensi terhadap akses gas ke

bagian adsorpsi.

Asumsi permukaan yang terbuka adalah salah satu yang merepotkan dalam teori

Langmuir karena aliran mikropori yang mengarah ke rongga di batubara mungkin ribuan

diameter molekul besar dan hanya beberapa diameter molekul lebar. Oleh karena itu,

adsorbat tidak memiliki akses yang tidak terbatas ke situs adsorpsi, yang jauh dari yang

terdiri dari permukaan terbuka. Perkembangan dari persamaan Langmuir mengungkapkan

bagaimana asumsi yang salah masih melayani fenomena yang benar.

Pada kesetimbangan untuk temperatur tertentu, tingkat molekul gas yang terserap

meninggalkan bagian adsorpsi yang akan menyamai tingkatan ke bagian adsorpsi, agak mirip

dengan penguapan dari permukaan air cair. Keadaan ekuilibrium dapat digambarkan jika kita

membiarkan

r = laju adsorpsi dan desorpsi dari cakupan monolayer lengkap pada suhu konstan

θ = fraksi situs ditutupi atau sebagian kecil dari cakupan monolayer

P = tekanan

Untuk kasus desorpsi dalam bara api, atau dengan analogi penguapan dari gratis permukaan

air,

rθ = tingkat molekul gas yang meninggalkan bagian adsorpsi,

Sebaliknya, terhadap adsorpsi atau atas kondensasi dengan analogi,

k (1-θ) P = tingkat molekul gas melampirkan ke situs adsorpsi

dimana

k = konstanta kesetimbangan adsorpsi

Artinya, jumlah molekul menuju permukaan ditemukan sebanding dengan tekanan, dan k

merupakan konstanta kesetimbangan. Perhatikan bahwa k mungkin berasal dari teori kinetik

gas dan, dengan demikian, berkaitan fraksi molekul menyamakan adsorpsi dan desorpsi tarif

pada kondisi ekuilibrium dalam Pers 1.3

rθ = k(1 - θ )P (3.1)

Mengatur ulang Persamaan. 3.1 memberikan suhu subjek fraksi bagian tertutup, θ, dalam

Pers. 3.2

θ = ( k/r )P / 1+( k/r )P (3.2)

dimana

V = volume gas yang teradsorpsi per unit berat padat pada tekanan, P

Vmax = maksimum kapasitas volumetrik monolayer per satuan berat padat

Sekarang, karena k / r akan konstan pada suhu tertentu, misalkan B melambangkan

konstan untuk mewakili k / r dalam Pers. 3.3.

V = V max BP/1+BP (3.3)

kemudian, mendekati situs adsorpsi pada suhu tertentu.

Persamaan. 3.3 adalah persamaan Langmuir. Konstanta B adalah konstanta Langmuir, atau

timbal balik dari tekanan Langmuir, PL. PL didefinisikan sebagai tekanan yang memberikan

kandungan gas sama dengan satu-setengah dari kapasitas monolayer. Persamaan dapat

berasal termodinamika atau dari teori kinetik gas.

Pada tekanan rendah dicapai di laboratorium tetapi sulit untuk mencapai dalam

coalseam di lapangan, (1 + BP) ≈ 1 dan Persamaan. 3,3 mengurangi juga dengan sebuah garis

lurus yang melewati dan melalui asal pada grafik volume teradsorpsi juga tekanan.

Wilayah ini disebut sebagai hukum Henry region dan diberikan oleh Persamaan. 3.4.

V = V max BP (3.4)

Kita menyadari bahwa desorpsi gas meningkat pesat karena tekanan yang diturunkan

di atas bara di wilayah hukum Henry. Untuk penurunan tekanan yang diberikan, banyak gas

yang berkembang pada tekanan-tekanan rendah dari pada tekanan yang lebih tinggi di mana

Produksi CBM biasanya dimulai.

Sebuah batas praktis ada untuk menurunkan jumlah tekanan terhadap coalseam untuk

mengambil keuntungan dari fakta ini, tapi itu layak untuk mencapai hasil yang sama dengan

mengurangi tekanan parsial gas metana ke dalam wilayah hukum Henry, misalnya, dengan

menyuntikkan nitrogen ke dalam reservoir

Dalam Pers. 3.4, VmaxB adalah konstan, dan persamaan dapat ditulis sebagai

dimana

Konstan hukum CH = Henry

V = V max BP (3.4)

V = C P

Lereng curam dari Tipe I kurva dalam Gambar. 3.1 dimana itu linear pada tekanan rendah

akan mencerminkan lapisan monomolecular adsorbat pada permukaan padat dari micropores

menurut model Langmuir dan asumsi.

Hal ini terlihat dari persamaan Langmuir bahwa pada tekanan tinggi, ketika BP / (1 +

BP) ≈ 1, maka V = Vmax, semua situs adsorpsi menjadi hasil cakupan penuh dan maksimal.

Persamaan. 3.3, persamaan Langmuir, dapat digunakan untuk membangun isoterm metana

serapan pada batu bara sebagai tekanan bervariasi sambil menjaga temperatur konstan, jalan

yang mirip dengan produksi CBM. Model ini telah ditemukan agar sesuai dengan adsorpsi

karakteristik coalseams pada tekanan dan temperatur yang berkaitan dengan proses CBM.

Oleh karena itu, dengan data laboratorium pada suhu dan tekanan reservoir yang sama atau

kurang dari awal tekanan reservoir, yang dihasilkan Langmuir isoterm dapat diekstrapolasi ke

kandungan gas maksimum lebih tinggi dari pada tekanan diuji. Lebih penting lagi, Model

memberikan panduan untuk isi gas batubara setiap saat dan tekanan menurun sementara dari

hasil produksi.

Untuk menentukan Langmuir konstan B, dan kapasitas monolayer, Vmax,

Persamaan.3.3 dapat disusun kembali. Ketika konstanta yang diperoleh secara empiris

diketahui, Seluruh isoterm dapat direkonstruksi.

Dengan demikian, sebidang P / V vs P memberikan garis lurus dengan intercept dari

1/VmaxB dan kemiringan 1/Vmax. Umumnya, data CBM akan diplot sebagai unit tekanan

dan volume unit standar kaki kubik per ton batubara (scf / ton). Semua itu di lakukan dengan

mengumpulkan data di laboratorium dari tekanan eksperimental sampai ke reservoir tekanan,

dua konstanta Langmuir dapat ditentukan dan kurva akurat diekstrapolasi untuk tekanan yang

lebih tinggi atau lebih rendah.

Sebagai contoh, Persamaan. 3.5 digunakan untuk mengevaluasi karakteristik serap

dari bagian cameo di lembah Piceance dari Colorado.6 Tabel 3.1 menyajikan adsorpsi data

Rakop dan Bell untuk inti diekstraksi dari Cameo di kedalaman 5,612.5-5,614.5 ft Setelah

ekstraksi, batubara itu yang digunakan untuk menghasilkan isoterm di laboratorium.

(Setelah Rakop dan Bell)

Tekanan Isi gas (scf / ton)

100 66

413 207

1016 306

1917 378

Tabel 3.1-CH4 Adsorpsi Batubara Cameo

Data yang sesuai dalam Tabel 3.2 merupakan desorpsi metana dari batubara yang sama.

Adsorpsi dan desorpsi data diplot sebagai P / V vs P pada Gambar. 3.2 untuk mengevaluasi

konstanta Langmuir dan mendirikan isoterm lengkap

(Setelah Rakop dan Bell)

Tekanan (psia) Gas Content (scf / ton)

1513 364

1014 328

767 287

417 215

211 143

163 118

113 88

63 53

12 0

Gambar. Koefisien 3,2 Langmuir batubara Cameo, Piceance basin.6

Sebuah garis lurus sesuai dengan data pada Gambar. 3.2, yang menunjukkan

penerapan dari Model Langmuir untuk adsorpsi dan desorpsi metana batubara di Cameo.

Sebuah efek histeresis sedikit juga terbukti sebagai bidang desorpsi dan adsorpsi data sedikit

keluar. Secara teoritis, beberapa hysteresis bisa terjadi di adsorpsi dan desorpsi dari padatan

mikroporous, tetapi perbedaan kecil dari adsorpsi dan desorpsi kurva juga dapat

menunjukkan kesalahan kecil di laboratorium Teknik.

Meskipun sederhana pada prinsipnya, pihak untuk mengumpulkan data sangat sensitif

terhadap kebocoran kecil dan pemantauan tekanan. Dari Gambar. 3.2, konstanta B ditemukan

menjadi 0,00157 psia-1. Vmax ditemukan menjadi 504 scf / ton untuk adsorpsi, yang akan

menjadi kapasitas monolayer molekul Cameo batubara yang memiliki kandungan gas

maksimum yang diharapkan jika batubara itu harus jenuh dengan metana pada tekanan tinggi.

Koefisien ini kemudian digunakan dalam persamaan Langmuir untuk membangun

menyelesaikan isoterm Gambar. 3.3. Dengan superposisi pada data laboratorium, dekat

fit ditunjukkan.

Gambar. 3.3-Cameo adsorpsi isoterm (dari sampel 100 mesh di 167 ° F, dari basis kering).

1.3 Persamaan Methane Terserap dan Perilaku Cair

Persamaan. 3,4 untuk adsorpsi metana pada konsentrasi rendah dari adsorbat adalah

counterpart hukum Henry untuk solusi cair yang ideal, yang berlaku di rendah konsentrasi zat

terlarut. Kesamaan ini tidak insidental, dan persamaan lain gas yang terserap dengan cairan

menjadi jelas selama adsorpsi pada padatan mikroporous jelas.

Paradoksnya, model persamaan Langmuir cbm isoterm sangat baik meskipun ada

anomali dari asumsi dalam pengembangan persamaan untuk padatan mikroporous. Meskipun

kegagalan beberapa asumsi untuk memenuhi kondisi di micropores batubara, persamaan yang

dihasilkan telah terbukti berlaku.

Fisik adsorpsi pada padatan mikro (seperti dalam kasus metana batu bara) Hasil dari

gaya van der Waals yang antara adsorbat dan permukaan padat serta juga seperti antara

molekul adsorbat. Kekuatan antara padat dan gas adalah kuat. Medan energi yang menarik

molekul gas ke permukaan memperpanjang jumlah dari permukaan padat.

Dalam kasus mikropori kapiler dengan diameter hanya molekul adsorbat dalam

ketebalan, medan energi ini tidak kuat untuk menciptakan kekuatan yang cukup untuk

menyerap lapisan multimolecular bukan lapisan monomolecular. Oleh karena itu, meskipun

persamaan Langmuir didasarkan pada asumsi cakupan monomolecular, bidang energi tidak

kuat dalam micropores menciptakan kekuatan yang kuat pada molekul lapisan atas yang

mendekati gaya pada monolayers dari permukaan padat terbuka.

Dengan demikian, asumsi Langmuir memberikan hasil yang tepat. Sebuah kemasan

metana molekul dalam kapiler terjadi, dan molekul teradsorpsi digabungkan bersama oleh

orang-orang van der Waals sebagai dalam cairan. Dalam kasus seperti itu, metana di kapiler

mirip dengan cairan. Bagian-tekanan yang lebih tinggi dari Tipe Iisoterm mewakili mengisi

pori-pori.

Data untuk adsorpsi metana menunjukkan bahwa gas yang terserap harus seperti

cairan di saturasi. Jika tidak, volume metana terserap oleh batubara begitu besar untuk

mengharuskan setiap atom karbon batu bara yang akan terkena sebagai adsorpsi situs untuk

satu molekul metana untuk semua metana untuk ditampung. Penjelasan yang masuk akal

adalah bahwa metana dikemas cair seperti di pori mikro dan kapiler.

Setelah desorpsi, tingkat deta semen molekul metana dari Permukaan interior

micropores cepat, tapi adsorbat melintasi dari pori pembukaan berkali-kali lebih lambat.

lorong mikropori ini mungkin 100-1000 diameter molekul metana panjangnya, dibandingkan

dengan diameter rata-rata lorong-lorong dari 8 Å dan relatif terhadap diameter molekul

metana dari 4,1 Å.

Gerakan metana di sepanjang lorong ini adalah dengan difusi, permukaandifusi, difusi

massal, dan kombinasi dari mekanisme tiga difusi. difusi mengacu pada gerakan molekul gas

melalui kapiler ketika dinding dekat dari pada jalan bebas rata-rata metana molekul, sehingga

molekul menyerang dinding bukan bertabrakan. Permukaan difusi mengacu pada gerakan

sepanjang dinding kapiler dari teradsorpsi pada permukaan.

Massal difusi difusi dengan gradien konsentrasi dari gas metana desorbed antara

dinding lanjut selain dari jalan bebas rata-rata. Sejak fisik adsorpsi dengan gaya van der

Waals ini mirip dengan gaya tarik menarik dalam cairan, gas tidak mudah membentuk cairan

juga tidak banyak terserap. Misalnya, helium memiliki adsorpsi signifikan pada batu bara,

dan juga yang paling sulit dari gas untuk mencairkan.Seperti cairan, tekanan uap metana

teradsorpsi pada batubara terkait dengan suhu dengan persamaan Clapeyron, Persamaan. 3.6.

lnP = - Δhad/RT +C

dimana

Pv = tekanan parsial atas fase teradsorpsi cairan seperti

T = suhu absolut

R = universal yang gas konstan

ΔHad = panas adsorpsi

C = konstanta integrasi

Sebuah panas adsorpsi dikaitkan dengan adsorpsi metana, lainnya hidrokarbon,

karbon dioksida, atau nitrogen ke permukaan batubara. Panas adsorpsi adalah besarnya lebih

besar daripada panas penguapan dari adsorbat sebagai liquid karena pada van der Waals yang

antara gas dan padat permukaan adsorpsi biasanya lebih kuat dari daya tarik molekul dalam

cairan.

Tidak seperti adsorben lain, seperti saringan molekul, batubara tidak memiliki selektif

adsorpsi untuk air sehingga tidak ada panas dari penguapan berhubungan dengan air yang

masuk ke dalam aplikasi adsorpsi karbon aktif atau bara. Oleh karena itu, dengan

merencanakan logaritma natural tekanan agar bisa melawan kebalikan dari absolut suhu pada

tingkat yang sama cakupan permukaan oleh gas metana, garis lurus harus menghasilkan

dengan yang panas adsorpsi dapat dihitung dari lereng.

dimana

PV1, Pv2 = keseimbangan tekanan dalam fase gas

T1, T2 = suhu mutlak pada kesetimbangan

ΔHad = panas adsorpsi, mempertahankan jumlah konstan teradsorpsi

R = universal yang gas konstan

Adsorpsi gas batubara adalah eksotermik, tetapi panas adsorpsi terkait dengan metana

batu bara kecil. Panas adsorpsi etana pada batubara akan lebih besar dibandingkan dengan

metana, dan nilai ΔHad akan terus meningkat hingga homolog series. panas yang

berhubungan dengan adsorpsi atau desorpsi akan pergi ke menaikkan atau menurunkan suhu

adsorben, Namun tak terlihat, di coalseams.

Absorpsi dan desorpsi jalur dipamerkan oleh adsorbates yang mengisi kapiler padatan

mikroporous sebagai pseudoliquid. Adsorpsi adalah lapis demi lapis di kapiler, di mana

lapisan akhir membuat permukaan a kontinum dan meniskus yang terbentuk dekat Vmax

menurunkan tekanan uap. Setelah itu, ketika pertama peningkatan metana dalam keadaan

jenuh desorbs, itu harus mengalami tekanan lebih rendah dari kenaikan terakhir adsorpsi,

yang menyebabkan beberapa menjadi di isoterm. Efek ini mirip dengan menurunkan tekanan

uap di atas meniskus cairan dalam kapiler (Fig.3.4).

Ketika beberapa lapisan molekul gas pak ke kapiler oleh kekuatan Tidak kuat dalam

bidang energi, tekanan besar yang diberikan pada dinding, sehingga matriks swelling.

adsorbates, seperti CO2 kuat dimiliki oleh permukaan batubara, yang lebih mudah diserap

dan akan menciptakan lebih banyak pembengkakan dari matriks batubara dari metana atau

nitrogen. Efek besar cukup signifikan dengan adsorpsi dan desorpsi metana untuk

mempengaruhi permeabilitas coalseam tersebut.

3.1.4 Diperpanjang Langmuir Isoterm

Metana adsorpsi pada batubara sebagai komponen tunggal dijelaskan secara memuaskan

untuk CBM bekerja dengan Langmuir isoterm. Dalam prakteknya, bagaimanapun,

multikomponen gas mendesorpsi dari batubara selain metana. Dalam sebuah studi oleh

Scott10 dari 1.400 CBM sumur di cekungan besar dari Amerika Serikat, komposisi rata-rata

gas yang dihasilkan ditemukan menjadi sebagai berikut:

(1) CH4 = 93%,

(2) C2H6 + = 3%;

(3) CO2 = 3%, dan

(4) N2 = 1%.

Sumur individu sesekali menunjukkan nilai ekstrim dari fraksi karbon dioksida, terutama di

San Juan dan cekungan Piceance, di mana sekitar 40% CO2 telah direkam dalam kasus-kasus

yang terisolasi. Isi nitrogen maksimum berkisar 7,5-11,2% pada San Juan, Black Warrior,

Powder River, dan Cherokee basins. nilai minimum dari kedua komponen adalah nol.

Jika gas produksi coalbed mengandung CO2 pada awalnya, ada peningkatan

berikutnya dalam isi CO2 dan penurunan CH4 . biaya terlalu tinggi cadangan metana bisa

menjadi konsekuensi dari tidak akuntansi untuk tren produksi CO2. Karbon dioksida dan

nitrogen yang lebih rendah baik nilai kalor yang dihasilkan Dari lapisan batubara gas dan

pemulihan atas metana. Juga, teradsorpsi hidrokarbon gas berat dari metana batu bara

mempengaruhi keakuratan cadangan metana dan perhitungan. Terutama, itu adalah karbon

dioksida dan nitrogen yang bersaing dengan metana untuk situs adsorpsi. Karbon dioksida

memiliki afinitas yang kuat untuk batubara permukaan dibandingkan metana, dan nitrogen

kurang mudah diserap dibandingkan metana.

Model Langmuir telah diperpanjang untuk memperhitungkan adsorpsi gas beberapa

komponen dalam mixture.9, 12 diperpanjang Langmuir isoterm diwakili oleh

Vi = Volume gas komponen i teradsorpsi per satuan berat padat pada tekanan parsial, Pi

Vmax, i = monolayer volumetrik kapasitas komponen i per unit berat

padat, scf / ton

dimana

Vi = Volume gas komponen i teradsorpsi per satuan berat padat pada tekanan parsial, Pi

Vmax, i = monolayer volumetrik kapasitas komponen i per unit berat padat, scf / ton

n = jumlah komponen gas j dalam campuran

Bj = timbal balik tekanan Langmuir komponen j

Dalam derivation dari Pers. 3.8, secara implisit diasumsikan bahwa Kapasitas

monolayer volumetrik, Vmax, i, adalah sama untuk setiap spesies molekul, i. Untuk asumsi

menjadi benar, semua komponen gas harus memiliki akses yang sama terhadap situs adsorpsi

dalam micropores dari batubara. Oleh karena itu, diperpanjang oleh Langmuir isoterm untuk

menggambarkan multikomponen adsorpsi gas dalam batubara akan diharapkan lebih dalam

kesalahan untuk komponen gas dengan sangat beragam molekul diameter.

Tabel 3.3 memberikan diameter molekul gas menjadi perhatian di operasi CBM.

Sebuah perbandingan metana, karbon dioksida, dan nitrogen diameter molekul menunjukkan

akses ke micropores serupa dan daerah permukaan untuk yang ketiga utama komponen gas

batubara. Tidak untuk setiap faktor bentuk, karbon dioksida diameter molekul hanya sekitar

17% lebih besar dari diameter metana, menunjukkan validitas dari persamaan Langmuir

diperpanjang untuk gas lapisan batu bara.

Harpalani menemukan kesepakatan yang baik dari Pers. 3,8 dengan eksperimental

adsorpsi Data dari karbon dioksida dan campuran gas metana biner teradsorpsi pada bubuk

Batubara Fruitland. Hanya 4% kesalahan ditunjukkan dengan menggunakan persamaan.

Deo dan coworkers digunakan hubungan Langmuir diperpanjang dalam komputer model

simulasi untuk memprediksi profil komposisi metana pada lubang sumur dalam memproduksi

serta fungsi waktu berdimensi. Perhatikan penurunan fraksi metana dengan waktu pada

Gambar. 3,5 yang dihasilkan dari simulasi mereka.

Waktu dimensi di tunjukkan

dimana

t = waktu, detik

kf = permeabilitas coalseam, m2

P = tekanan dalam coalseam, atm

L = panjang total reservoir, m

μ = viskositas gas yang dihasilkan, atm-sec

φ = porositas coalbed

Sebagai industri CBM matang, produksi gas nonhydrocarbon dan alkana berat dari

metana akan meningkat, sehingga lebih penting untuk menggunakan isoterm model untuk

campuran gas multikomponen. Langmuir isoterm adalah memuaskan akurat untuk memenuhi

kebutuhan, dan juga menyelesaikan masalah kompleks prosedural laboratorium untuk

mendirikan isoterm dari campuran gas.

3.1.5 Penggunaan Industri adsorben

Karbon aktif mungkin memiliki area permukaan 1 sq mi / 5 lb karbon, yang beberapa

ratus kali lebih besar dari arang adsorbents. karbon aktif atau arang telah lama digunakan

dalam masker gas dan untuk pemulihan pelarut dan fraksinasi gas campuran.

Karbon aktif sedang dipelajari sebagai alat untuk menyimpan gas alam di relatif

rendah tekanan untuk digunakan sebagai bahan bakar alternatif kendaraan. Tipe kurva

adsorpsi I karakteristik sejumlah besar gas teradsorpsi pada karbon aktif di tekanan rendah

akan bermanfaat bagi penyimpanan gas on-board pada kendaraan. Hal ini menyajikan

keuntungan (seperti keamanan dan penyimpanan bertekanan rendah) atas tekanan tinggi gas

alam terkompresi.

Adsorben molecular sieve dan adsorben padat lainnya digunakan untuk mengeringkan

gas atau aliran cairan dalam industri.. Siklus regenerasi dicapai oleh Teknik-teknik berikut

digunakan secara tunggal atau kombinasi:

(1) Menurunkan tekanan total

(2) Peningkatan suhu

(3) Menggusur adsorbat dengan spesies afinitas yang lebih besar

(4) Menurunkan tekanan parsial, atau

(5) Bahan desorbed menyapu pergi dengan mengalir aliran gas dari bahan yang tidak

menyerap.

Dengan analogi dengan regenerasi adsorben industri, proses CBM menurunkan

tekanan total pada suhu konstan untuk menghapus metana. Pemulihan metana dari coalbeds

juga oleh yang lain berasal dari regenerasi adsorben sebelumnya dan teknik hanya dibatasi

oleh kepraktisan proses.

3.2 Isoterm Konstruksi

Sebuah isoterm menyajikan hubungan kapasitas serap batubara untuk metana sebagai

fungsi dari tekanan pada suhu konstan, dan dengan demikian adalah isoterm diplot sebagai

scf / ton volume metana teradsorpsi vs psia tekanan. Isoterm yang diperlukan untuk

memperkirakan cadangan metana di properti batubara dan untuk memperkirakan ultimate

recovery pada faktor pemulihan. Pada setiap titik dalam proses produksi, tekanan reservoir

lazim dapat berhubungan dengan kandungan gas saat ini dengan cara isoterm.

Pada suhu pembentukan konstan, hubungan-tekanan kandungan gas akan dipengaruhi

oleh peringkat batubara, mineral isi soal batubara, dan tempat tidur kelembaban. Karena

variabilitas parameter ini di lapangan, beberapa sampel inti diperlukan untuk mendirikan

perwakilan isoterm adsorpsi

Isoterm didirikan di laboratorium menggunakan sampel hancur (partikel yang akan

melewati 60-jala screen14) batubara untuk mempersingkat transfer massa waktu selama

adsorpsi / desorpsi. The crushed coal mengurangi waktu pengujian secara signifikan

mempengaruhi data adsorpsi untuk isoterm. Tambahan eksternal daerah permukaan partikel

yang lebih kecil dibuat dengan menghancurkan kenaikan permukaan total daerah sampel

dengan hanya 0,1% sampai 0,3% .14 Untuk mengumpulkan data untuk isoterm, metana

bergantian ditambahkan dan dihapus dari sel yang berisi Batubara yang hancur dan tekanan

berkorelasi dengan material balance untuk setiap langkah tambahan.

Sebuah analisis proksimat dari sampel batubara asli memberikan kadar air dan abu

yang dapat digunakan untuk memperbaiki data adsorpsi ke kering, bebas abu (daf) secara

standar. Gravimetri, kromatografi, metode volumetrik atau dapat digunakan untuk mengukur

adsorpsi gas dan desorpsi pada batubara, tetapi metode volumetrik umum digunakan.

Volumetrik Prosedur mengukur tekanan dan volume referensi dan sel pengujian yang

diadakan pada suhu konstan (hukum Boyle) dan byang berisi batubara granulized. Skema

proses laboratorium dasar untuk mendirikan isoterm diberikan pada Gambar. 3.6....

dapat dimodifikasi untuk mengumpulkan data di samping itu untuk mendirikan sebuah

isoterm untuk komponen murni. Misalnya, Greaves dan coworkers15 dimodifikasi ke gas

sampel dari sel pengujian dalam menentukan isoterm dari campuran gas multikomponen.

Kalluri16 digunakan backpressure yang regulator dan gas meteran hilir sel uji dalam

studi perpindahan teradsorpsi metana dengan nitrogen atau karbon dioksida. Sebuah deskripsi

singkat dari Prosedur adalah sebagai berikut:

1. The uji sel diisi dengan batubara hancur.

2. Sebuah analisis proksimat batubara diperoleh.

3. Sebuah porosimeter helium digunakan untuk menetapkan volume mati garis, sel tes, dan

ruang pori bebas dalam sampel, helium tepat karena tidak terserap oleh batubara.

4. Sel referensi bertekanan dengan jumlah meteran gas metana dari pompa merkuri

perpindahan positif atau diangkat ke tekanan yang lebih tinggi dari sel uji.

5. Sejumlah penambahan metana adalah input ke sampel batubara dalam sel tes, dan tekanan

awal dan akhir dari kedua sel dicatat.

Tekanan stabilisasi dalam sel uji mungkin memerlukan 4 sampai 8 jam, dan pengukuran

tekanan akurat kritis. Suhu konstan mempertahankan sel-sel pada suhu yang dikehendaki.

Metana mengisi ruang kosong dan ruang pori dari sampel batubara dalam ujian sel,

melainkan juga terserap untuk menurunkan tekanan. Penambahan metana akan berdampak

pada bagian yang ada selama rentang tekanan yang diinginkan. Dengan menggunakan

persamaan kompresibilitas standar kaki kubik metana sebagai gas bebas menempati volume

yang diketahui juga ruang pori dan ruang mati dari sel dihitung. Perbedaan antara volume

input metana dan helium gas adalah volume metana teradsorpsi pada tekanan itu.

Data desorpsi dari aparat diperoleh dengan pembalikan adsorpsi proses. Dalam

dimodifikasi, Data desorpsi diperoleh dengan menurunkan regulator tekanan balik secara

bertahap dan ukur dengan meteran gas jumlah gas dirilis. Pembahasan berikut

menggambarkan pembentukan isoterm. tabel 3.4 menyajikan data penyerapan metana batu

bara dari Jagger dari Mary Lee Kelompok batubara di cekungan. Data diplot pada Gambar.

3,7 P / V vs P, dan konstanta Langmuir dihitung dari kemiringan.

Konstanta Langmuir diketahui, seluruh isoterm dapat dibangun seperti pada Gambar.

3.8. Yang dihasilkan Isoterm adalah bentuk kurva Tipe I dijelaskan oleh Brunauer untuk

adsorpsi pada padatan mikroporous. Dengan konstanta Langmuir berasal dari Gambar. 3,7

untuk poin data laboratorium bawah 1.000 psia, kurva Gambar. 3.8 dapat data akurat

diekstrapolasi untuk tekanan yang lebih tinggi.

3.3 CH4 Retensi oleh Coalseams

Selama tahap awal proses coalification, metana dihasilkan perlahan sampai ambang

tercapai di jajaran aspal dimana kuantitasnya melebihi kapasitas serap dari micropores. Di

luar batas ini, metana tambahan generasi berfungsi sebagai kekuatan pendorong untuk

mengusir kelebihan gas ke makropori. Volume metana yang dihasilkan selama coalification

tergantung pada panggung batubara kematangan termal, serta konten maseral batubara itu.

jelas dalam Gambar. 2.22 yang rendah-peringkat batubara menghasilkan sebagian kecil dari

metana termogenik akhirnya dihasilkan selama pematangan lengkap proses dan bahwa

generasi metana produktif dimulai pada istirahat coalification dekat pencapaian hvAb.

Jumlah metana yang dihasilkan oleh batubara di tempat selama pematangan adalah

kandungan gas saat batubara di lapangan. Metana di kelebihan kapasitas serap batubara akan

telah hilang, dan batubara mungkin tidak jenuh pada tekanan reservoir arus dan temperatur.

Karena peristiwa geologi antara waktu pematangan batubara dan masa kini, saat kandungan

gas dapat mewakili kejenuhan pada tekanan rendah dari tekanan saat ini.

Jumlah metana yang dihasilkan dan disimpan dimasukkan ke dalam perspektif dengan

Gambar.3.9. Jumlah metana batubara mampu mempertahankan jauh lebih sedikit daripada

yang dihasilkan setelah coalification istirahat dekat hvAb. Hal ini terlihat pada Gambar. 3.9.

Itu antrasit batubara muda dan rendah-volatile ditunjukkan untuk mempertahankan hanya 5-

20% dari metana termogenik yang dihasilkan. (Tentu saja, itu adalah layak bahwa biogenik

metana bisa dihasilkan selama periode waktu geologi, bermigrasi ke coalbeds, dan akan

terserap oleh batubara. Hal ini juga layak bahwa metana dari termogenik sumber-sumber

non-batubara bisa bermigrasi dan terserap sama.

Ilustrasi lain rendahnya persentase retensi metana oleh batubara muda diberikan pada

Gambar. 3.10, dimana data untuk konten gas Tengah Appalachian cekungan batubara di

2.000-ft kedalaman secara grafis disuperposisikan pada data untuk output metana batubara

dari peringkat ini pada umumnya. Retensi merupakan urutan besarnya kurang dalam batubara

Appalachian daripada generasi metana untuk itu rank.19, 20 Diperkirakan bahwa sebanyak

30.000 scf / ton metana bisa dihasilkan melalui peringkat antrasit.

Metana yang dihasilkan lebih dari gas ditahan hilang ke permukaan oleh:

(1) Celah

(2) Mengangkat dan mengikis yang membawa batubara lebih dekat ke permukaan di bawah

tekanan, atau

(3) Pengisian pasir yang berdekatan dan formasi karbonat melalui koneksi permeabel. Seperti

dalam kasus batubara Appalachian diilustrasikan pada Gambar.3.10, gas berlebih

dihamburkan mungkin besar. Akibatnya, gas konvensional Pada waduk telah diproduksi

dalam kedekatan coalseams di San Juan, Powder River, Appalachian, Warrior, dan cekungan

lainnya.

Sekitar 98% dari metana dipertahankan dalam coalseams akan terserap dalam

micropores dan lainnya 2% dipertahankan sebagai gas bebas atau dilarutkan dalam air massal

dalam macropores. Faktor menentukan jumlah metana teradsorpsi dalam Volume Metana,

Micropores adalah tekanan dan temperatur, tekanan historis dan suhu, rank batubara, kadar

abu, kadar air, dan kehadiran lainnya adsorbates, seperti karbon dioksida atau hidrokarbon

yang lebih berat.

Di bawah kondisi yang menguntungkan, satuan volume batubara akan berisi lebih

banyak metana daripada volume yang sama dari batu pasir reservoar konvensional. Hal ini

membuktikan kepada potensi batubara untuk cadangan besar gas alam. Kurangnya

pemahaman tentang mekanisme kompleks generasi metana dan retensi merupakan salah satu

alasan gas batubara terserap telah diabaikan sebagai sumber energi utama.

Kali ini 3,4 CH4 Konten Penentuan di Coalseams Data kandungan gas sangat penting

untuk penentuan potensi komersial dari lapangan dan analisis inti memberikan informasi

tersebut. Pengukuran kandungan gas dalam pasir konvensional atau reservoir karbonat oleh

log adalah keuntungan yang belum tersedia dalam coalseams tanpa kalibrasi luas log dari

sebelumnya pada analisis inti. Oleh karena itu, isi gas dari batubara ditentukan di

laboratorium dari inti diambil dari lapangan. Coring dan menganalisa di laboratorium untuk

gas isi coalseams yang mahal dan memakan waktu.

Nonuniformities dalam kadar abu dan batubara struktur lateral melalui lapisan

individual, serta dari jahitan untuk jahitan, memerlukan analisis yang cukup core untuk

menjadi wakil. Masalah lain adalah bahwa gas hilang selama proses pengambilan inti hanya

dapat didekati. Sebuah pilihan bahkan kurang diinginkan daripada coring untuk menentukan

kandungan gas dari coalseam adalah penggunaan stek bor, yang digunakan lebih dalam

openhole penyelesaian atau sebagai upaya terakhir dalam ketiadaan core. Dengan stek,

bahkan lebih ketidakpastian ada dalam memperkirakan gas hilang selama sampel

pengambilan karena pertanyaan tentang kedalaman yang tepat dan waktu pengambilan

fragmen batubara.

Prosedur untuk menganalisis inti untuk konten gas coalseam melibatkan ini langkah:

1. Hapus core dari coalseam dengan peralatan coring konvensional.

2. Transportasi core dalam barel inti cepat ke permukaan. Waktu transit Rekam.

3. Tempatkan core dalam tabung segera setelah mencapai permukaan.

4. Mengukur gas desorbed sebagai fungsi waktu dalam tabung tertutup pada suhu reservoir.

5. Hitung gas hilang.

6. Tentukan metana sisa dalam batubara pada tekanan atmosfer setelah menghancurkan

batubara.

7. Menganalisis kadar air, abu, dan massa batubara di tabung itu.

Akhirnya, kandungan gas inti adalah jumlah gas sisa, desorbed gas di tabung, dan

kehilangan gas. Hubungan ini diberikan oleh Persamaan. 3.10.

dimana

G = kandungan gas dari batubara dalam formasi, scf / ton

GR = gas sisa inti, scf / ton

GC = gas dirilis oleh inti dalam tabung itu, scf / ton

GL = gas hilang dari inti dalam proses coring, scf / ton

Hal ini diasumsikan bahwa semua gas yang tersisa diserap dalam batubara bawah

atmosfer Tekanan tidak boleh dianggap karena tidak akan pulih dalam praktek.

Gas sisa, GR, adalah yang akan diproduksi jika tekanan atmosfer dicapai pada pembukaan

pori. Dengan peremukan batubara, gradien tekanan dalam aliran metana secara efektif

dihilangkan, dan tekanan atmosfer didirikan untuk

G = G + G + G (3.10)

yang micropores inti. Northern Appalachian bara telah lama penyerapan kali. (Difusi dari

metana melalui sampel tersebut panjang.) Oleh karena itu, mereka Appalachian bara

memiliki kandungan gas sisa yang tinggi yang mungkin ditemukan untuk menjadi seperti

sebanyak 50% setelah menghancurkan. Sebaliknya, batubara dengan waktu penyerapan

pendek mungkin hanya memiliki 5% metana tersisa di inti setelah beberapa jam, 22

kandungan gas residunya rendah. The US Bureau of Mines (USBM) menentukan 100 hari

sebagai maksimum waktu untuk memungkinkan desorpsi gas di tabung, setelah batubara gas

hancur dan sisa ditentukan.

Gas desorbed, GC, adalah gas yang dikumpulkan dari seluruh inti dalam tabung pada

jahitan suhu dan tekanan atmosfer selama beberapa hari atau minggu ini dikendalikan

lingkungan tabung itu. Suhu selama desorpsi inti dalam tabung harus disimpan di reservoir

itu untuk memberikan penilaian yang akurat gas ke akan desorbed dari coalseam tersebut.

Mengangkat suhu di atas formasi suhu atau penurun tekanan di bawah tekanan atmosfer tidak

diperbolehkan, Oleh karena itu cara untuk mempersingkat waktu desorpsi tabung; akurat

pengukuran hasil isi gas.

Pengaruh suhu pada jumlah teradsorpsi metana batubara dapat dilihat pada Gambar.

3.11. Sampel batubara dari Pittsburgh utara Appalachian basin dari data tersebut. Perhatikan

penurunan terserap metana dari peningkatan temperatures. Hilang gas, GL, mengacu ke gas

desorbed dari inti dari waktu inti adalah diekstrak dari formasi ke waktu inti ditempatkan

dalam tabung dan disegel. Gas yang hilang sebagai inti diambil ke permukaan adalah jumlah

yang tidak diketahui.

Kebutuhan untuk meminimalkan waktu transfer jelas, tetapi kesulitan dalam

standardisasi waktu prosedural di lapangan dapat segera menduga. Kompensasi untuk gas

hilang dibuat dengan mencatat waktu transfer inti dan menggunakan tingkat desorpsi tabung

awal sebagai tingkat yang sama kehilangan selama transfer inti waktu. Akibatnya, bara

dengan penyerapan lebih pendek kali akan memiliki lebih banyak gas hilang untuk yang ke

account.

Menurut Pers. 3.11, gas desorpsi kuantitas harus linear dengan kuadrat akar waktu jika

mekanisme aliran gas difusi dikontrol. Yang ditemukan menjadi kasus ketika kedua V / Vf

<0,5 dan konsentrasi permukaan gas pada pori-pori Pintu masuk adalah constant.

dimana

Vt = total volume gas yang terserap

V = volume gas yang terserap setiap saat, t

D = koefisien difusi

t = waktu

rp = radius partikel

Oleh karena itu, gas hilang diperkirakan dengan ekstrapolasi sebidang V / Vf vs t1 / 2 dari

waktu inti dimasukkan ke dalam tabung untuk waktu awal ketika inti adalah diekstrak.

Penelitian laboratorium menunjukkan bahwa perhitungan gas hilang dengan

ekstrapolasi dapat memberikan 20-50% di bawah estimasi gas yang sebenarnya. Ekstrapolasi

memiliki kesalahan kurang untuk inti dari dangkal, waduk tekanan rendah daripada lapisan

yang lebih dalam karena lebih akurat dalam memperkirakan lebih pendek kali pengambilan.

Demikian juga, kesalahan kurang untuk bara kali penyerapan panjang.

Salah satu faktor rumit dalam penentuan isi gas dari tabung tes adalah kurangnya

prosedur standar. Olszewski dan McLennan menyelidiki pengaruh kurangnya prosedur

standar dengan memiliki laboratorium yang berbeda menganalisis core yang sama dari basin

Appalachian baik dan kemudian membandingkan hasilnya. Analisis isi gas tidak konsisten.

Ketimpangan besar dalam gas isi dilaporkan oleh laboratorium yang berbeda dalam tes

tabung untuk alasan berikut:

• Kurangnya dokumentasi pada kondisi pengambilan inti.

• Data yang tidak memadai segera setelah menempatkan inti dalam tabung (yang diperlukan

untuk eksplorasi gas yang hilang).

• Suhu yang tidak memadai kontrol pada tabung itu.

• pelaporan yang tidak konsisten pada kering, basis bebas abu.

Kesalahan dalam estimasi hilang-gas dapat dihilangkan dengan tekanan inti barel yang

disegel inti dipotong dalam kompartemen kedap gas pada tekanan waduk. Meridian reports

segera membungkus laras dengan pemanasan tape dan isolasi diikuti dengan pemanasan

sampai suhu waduk ketika dibawa ke permukaan. Kandungan gas kemudian diukur

konvensional. Keuntungan dari yang prosedur lebih akurat harus ditimbang terhadap biaya-

biaya tambahan.

3.5 The Isoterm untuk Pemulihan Prediksi

Adsorpsi metana di atas bara mengikuti Tipe I kurva Brunauer, dan Data cocok

dengan model matematika Langmuir seperti yang digambarkan oleh Gambar. 3.12. setelah

isoterm telah didirikan, hal itu dapat digunakan untuk mengikuti kemajuan CBM tersebut

kemudian memproses dan untuk memperkirakan pemulihan persentase. Sebagai contoh,

asumsikan para isoterm

Gambar. 3.12 telah dihasilkan di laboratorium dari sampel crushed coal.

Jika Pi pada Gambar. 3.12 adalah tekanan pada coalseam awalnya, Tekanan harus dikurangi

oleh dewatering sampai tekanan saturasi Ps, tercapai pada isoterm. Selanjutnya hasil

dewatering untuk tekanan ditinggalkan, Pa, di mana itu adalah tidak lagi ekonomis untuk

lebih mengurangi menekan dan menghasilkan metana. Sayangnya, Pa jatuh pada bagian

curam kurva di mana penurunan tekanan tambahan kecil melibatkan Volume terbesar

inkremental dari produksi metana. Persentase pemulihan kemudian diberikan oleh

Persamaan. 3.12.

R = (V s - V a )/ V s x 100 (3.12)

dimana

R = recovery%

Va = kadar metana batubara di ditinggalkan, scf / ton

Vs = jenuh kandungan gas setelah dewatering awal, scf / ton

Sehubungan dengan Gambar. 3.12, orang dapat berspekulasi tentang kemungkinan

penyebab Kondisi jenuh: kedalaman suhu, tekanan, dan penguburan mungkin telah berubah

dari waktu ke waktu geologi menyebabkan anomali tak jenuh jelas. Sebagai contoh, suhu

mungkin lebih tinggi pada waktu sebelumnya. Penjelasan lain dari Kondisi undersaturated

adalah kesalahan dalam penentuan kandungan gas dari batu bara .

3.6 Model dari micropores

3.6.1 Geometri Pori

The mikropori geometri dan dimensi yang penting dalam menentukan tingkat difusi

metana dari situs adsorpsi dan dalam menentukan kapasitas micropores. Sebuah model

jaringan mikropori sangat membantu dalam memvisualisasikan mekanisme penyerapan dan

transportasi massal metana dari jaringan micropores 'ke cleat. Wawasan mikropori geometri

diberikan dari studi permukaan spesifik bidang bara peringkat LVB dilaporkan oleh Gregg

dan Pope. Jumlah nitrogen teradsorpsi pada bara di laboratorium mereka di hangat 183 ° K

lebih besar dari pada dingin 197 ° K untuk bara sekitar 90% kandungan karbon tetap.

Meningkatkan adsorpsi dengan suhu yang lebih tinggi menunjukkan pembukaan pori terbatas

oleh suhu yang lebih rendah yang memerlukan energi aktivasi adsorbat untuk masuk jika

diameter molekul yang hanya sedikit kurang dari diameter pori.

Bukaan pori terbatas dalam batubara dibuktikan oleh preferensi adsorpsi untuk lebih

kecil dioksida molekul karbon selama lebih molecule. butana Juga akses yang lebih mudah

molekul datar daripada yang bercabang dengan berat molekul yang sama menunjukkan port

celah masuk. Celah geometri konsisten dengan seperti pelat struktur cluster aromatik yang

merupakan batubara peringkat tinggi yang paling pentingnya proses CBM.

Smith dan Williams melaporkan mekanisme yang berbeda untuk difusi metana dan

helium dalam batubara antrasit. Difusi massal mendominasi dengan metana. difusi

mendominasi dengan helium. Ini menandakan lorong-lorong kecil dari metana dapat

menembus tetapi di mana bergerak helium lebih kecil melalui lubang dinding ruang lebih

kecil daripada berarti jalan bebas. Sebuah model yang menjelaskan perilaku ini diberikan

pada Gambar. 2.23. Perhatikan dalam sketsa bahwa molekul adsorbat harus terlebih dahulu

melewati lorong terbatas untuk mencapai ruang yang lebih besar. Jika diameter molekul

hanya sedikit lebih kecil dari diameter pori tenggorokan, molekul adsorbat harus memiliki

energi aktivasi untuk masuk. Bagian dalam pori-pori yang mikropori jaringan dapat saling

berhubungan melalui konstriksi tambahan yang tidak seragam ukuran yang sama.

3.6.2 Karbon Molekul saringan

Beberapa wawasan ke dalam struktur pori-pori batubara diberikan oleh difusi dalam

karbon molekul sieves. Dengan menyampaikan pembukaan leher sekitar 5 Å untuk pori-pori

di karbon, pemisahan kinetik gas dapat dibuat dengan membuat difusi ke dalam pori-pori dari

satu molekul gas lebih cepat daripada komponen lain dari campuran gas yang mengalir

dengan wajah padat. Pada tahun 1977, dilaporkan Kamishita sebuah teknik untuk mengontrol

ukuran tenggorokan pori saringan molekul karbon retak metana pada 855 ° C di pori-pori

yang hangus lignite. Akibatnya, dengan produk saringan molekul karbon, nitrogen dapat

dipisahkan dari oksigen di udara dan CH4 dari CO2 (Gambar 3.13).

Penyesuaian terkendali ukuran pori tenggorokan di saringan dan efek yang dihasilkan

pada spesies molekul difusi menunjukkan pentingnya konstriksi ini memiliki di CBM difusi

dan selektivitas pori.

Dengan analogi dari saringan molekul karbon dengan batubara, matriks

pembengkakan pembengkakan / kontraksi terjadi di micropores batubara dengan adsorpsi /

desorpsi metana atau lainnya adsorbates, seperti CO2. Hasilnya mungkin ada beberapa

penyumbatan lorong-lorong untuk spesies molekul lebih besar dari metana. Dengan perluasan

dari analogi, generasi selama coalification hidrokarbon berat daripada metana mungkin

sebagian blok pintu masuk ke pori-pori besar untuk memberikan lubang kecil. Dengan

mekanisme yang sama, beberapa pori mikro kecil dapat membatasi bagian dari metana

sendiri. Efek ayakan molekul membantu menjelaskan mengapa parafin memblokir pintu

masuk pori

bara dalam satu bagian dari San Juan baskom. Hal ini juga menambah pemahaman

tentang bagaimana komponen polimer dari cairan rekah bisa memblokir mikropori yang lebih

besar bukaannya.

3,7 Batubara Serapan Spesies Molekuler Lain

3.7.1 Pembengkakan Matrix Batubara

Adsorpsi pada membengkak bara matriks. Adsorpsi CO2 dilaporkan untuk

menciptakan matriks pembengkakan coals sampai sebatas suatu strain linier rata-rata 1,255 ×

10-5 psi-1 di bara dari Metropolitan Colliery, New South Wales, Australia. Batubara dari

Hokkaido dengan strain linier rata-rata 8,621 × 10-7 psi-1 adalah reported membengkak jauh

lebih sedikit terhadap adsorpsi metana. Meskipun CO2 memiliki efek lebih pembengkakan

diucapkan pada matriks batubara, desorpsi volume besar metana selama produksi menyusut

matriks cukup untuk meningkatkan permeabilitas coalseam tersebut.

Matrix menyusut pada desorpsi meningkatkan permeabilitas batubara sebagai

produksi hasil metana, menyusut dari matriks meningkatkan lebar cleat dan mengurangi

resistensi mengalir di cleat, terutama pada tekanan ujung bawah adsorpsi isoterm dimana

volume yang lebih besar dari metana yang desorbed untuk diberikan peningkatan tekanan

berkurang.

3.7.2 Hidrokarbon yang lebih berat

Ukuran pori yang lebih besar dari tren lignit dengan ukuran mikropori kecil antrasit sebagai

coalification berlangsung. Juga mempertimbangkan bahwa metana adsorpsi mencapai

minimum dekat jajaran batubara LVB total kandungan karbon 90% (Gambar

3.14) .Hidrokarbon dihasilkan dalam proses coalification dan selanjutnya mereka

pemblokiran tenggorokan pori dapat menjelaskan bagian dari serapan penurunan metana pada

peringkat rendah-volatile bituminous batubara, selanjutnya kondisi panas bumi pada batubara

(terutama suhu sangat tinggi) dapat membersihkan sumbatan sebagai peringkat meningkat

menjadi antrasit

Levine melaporkan bahwa dua bara peringkat hvAb dari pembentukan Fruitland dari utara

San Juan baskom berbeda dalam deposito lilin hidrokarbon (Tabel 3.5) Inti dengan konstituen

lilin memberikan luas permukaan diukur lebih rendah CO2 adsorpsi dan desorpsi gas jauh

lebih rendah. Produksi dari hidrokarbon yang lebih berat selama coalification jelas terjadi

pada tahap hvAb dalam batubara lilin, mungkin menghalangi pintu masuk pori sampel lilin,

sehingga membatasi bagian dalam pori-pori untuk kelembaban, karbon dioksida, dan metana.

Juan baskom dengan tingkat ekonomis. Produktivitas dipulihkan dalam satu kasus, Namun,

dengan menyuntikkan mikroba ke dalam sumur. Mikroba yang diumpankan pada parafin di

mikropori dan dibersihkan mereka untuk pengesahan metana.

The Fruitland bara San Juan baskom kaya liptinite (exinite), yang maseral terdiri dari

persentase yang lebih tinggi dari hidrogen dan aliphatic. Itu parafin, minyak, dan alkana lebih

berat dari metana yang telah diproduksi dijumlah moderat dalam baskom berasal dari para

liptinite di bara dari bagian selatan cekungan. Setiap gas basah yang dihasilkan dalam

coalification dikenakan degradasi lebih lanjut untuk metana dengan meningkatnya

kematangan termal. Contoh dari hal ini adalah 99 +% CH4 gas kering di lebih termal matang

bagian utara cekungan. Metana kering juga dapat merupakan hasil dari aksi bakteri pada

aliphatic tinggi-berat.

Bakteri masuk ke dalam coalseams dari utara San Juan baskom dengan perairan

meteorik pada singkapan batu bara. Tabel 3.5-Waxy Efek Konstituante pada Penyerapan Dua

hvAb Fruitland Coals

Contoh 1 Contoh 2

Contoh Depth (ft) 2.989 3.068 RO2MAX (%) 0,94 1,03 C15 + di Ekstrak (ppm) 6.853

12.061 kemudian Hidrokarbon Jenuh di Ekstrak (% wt) 8,1 24,0 Equilibrium Moisture (%

wt) 2,16 0,95 CO2 Luas Permukaan (m2/gm) 122,7 61.75 Desorbed Gas (cm3/gm) 21,5 12,7

3.7.3 Karbon Dioksida dan Nitrogen Karbon dioksida diserap lebih istimewa metana batu

bara. Karena CO2 afinitas ke permukaan padat lebih besar dari CH4, tingkat desorpsi

peningkatan CO2 akan menghasilkan sebagai penghapusan air bebas menurunkan reservoir

tekanan dan sebagai metana kurang mudah teradsorpsi menghabiskannya. Sebuah hasil efek

kromatografi selama aliran gas di coalseam karena dari afinitas yang berbeda metana,

nitrogen, karbon dioksida, dan etana.

Data dari adsorpsi campuran metana-karbon dioksida di Utara Appalachian batubara

diberikan pada Gambar. 3.15. Perhatikan bahwa secara substansial lebih murni karbon

dioksida bisa terserap oleh batubara dari metana murni. Gas dari bara Fruitland dari San Juan

baskom berbeda dalam komposisi dicekungan dengan beberapa gas yang dihasilkan menjadi

99% metana. Beberapa bara di baskom mungkin berisi sebanyak 13% karbon dioksida,

sedangkan etana atau nitrogen juga dapat hadir. Ayers mempelajari lebih dari 280 sumur

CBM dalam pembentukan Fruitland ke mengetahui variasi komposisi gas dan membangun

distribusi patterns. Akibatnya, ini cekungan banyak dipelajari memiliki karakterisasi terbaik

gas komposisi dan distribusi. Gas yang bisa dibedakan di bagian selatan dari cekungan

mengenai asal dalam pembentukan Digambarkan Cliffs atau Fruitland batupasir atau

batubara. Isi CO2 tinggi terjadi di bara hvAb.

Secara signifikan, wilayah overpressured dari San Juan memiliki lebih besar keberadaan

CO2. Bakteri memasuki perairan meteorik pada tinggi elevasi singkapan di utara

menghasilkan CO2 dari bahan organik ditemui pada perusahaan down-dip perjalanan.

Karbon dioksida kemudian diserap oleh batubara menjadi dirilis pada tekanan reduction dari

proses CBM.

3.8 Pengaruh Ash dan Kelembaban pada CH4 Adsorpsi

Isi Gas coalseam yang dipengaruhi oleh kadar abu dan uap air dalam batubara

matriks. Kehadiran baik abu atau kelembaban mengurangi jumlah metana yang dapat

dipertahankan. Sebuah volume besar air teradsorpsi ada di lignit dan cepat, penurunan

mantap kelembaban ini dengan pematangan batu bara adalah baik indikator peringkat di

bawah peringkat-coals.

Pentingnya air terikat di micropores adalah untuk mengurangi ruang adsorpsi untuk

metana meskipun air terikat tidak menghambat pergerakan metana melalui micropores.

Namun, kelembaban lebih kuat diserap ke permukaan mikropori dari komponen udara atau

metana, dan bengkak dari matriks dapat diharapkan pada kelembaban adsorpsi dalam coal.

kering

Penurunan kandungan gas dari batubara Appalachian karena kelembaban jelas dalam

Gambar. 3.16. Sebuah konten kelembaban tidur meningkat mengurangi kadar metana sama

sekali tekanan bagi para bara Pittsburgh Greene County.

Kadar abu batubara, diambil sebagai wakil dari bahan mineral batu bara sebagai

ditentukan oleh analisis proksimat, berkorelasi dengan kemampuan batubara itu untuk

menyerap metana. Isi metana batubara menurun secara linear dengan abu konten. Gambar.

3.17 menunjukkan pentingnya mengoreksi massa sampel batubara untuk abu content dari

sudut pandang kapasitas potensi gas dari batubara. Ini di samping efek merusak bahwa abu

telah di kemampuan fracturing batubara.

Referensi

1. Brunauer, S., Emmett, PH, dan Teller, E.: "Adsorpsi Gas di Multimolecular Layers,

"J. Am. Chem. Soc. (1938) 60, 309.

2. Langmuir, J.: "The Adsorpsi Gas pada Permukaan Pesawat Kaca, Mika, dan

Platinum, "Am. Chem. Soc (1918). 40, 1361.

3. Daniels, F. dan Alberty, RA: Kimia Fisika, John Wiley & Sons, Inc, New York

(1957) 524.

4. Gregg, S.J. dan Sing, KSW: Adsorpsi, Luas Permukaan dan Porositas, Akademik

Press, London dan New York (1967) 197.

5. Yang, RT: Gas Pemisahan dengan Proses Adsorpsi, Butterworth Penerbit,Boston

(1987) 14.

6. Rakop K.C. dan Bell, GJ: "Metana adsorpsi / desorpsi isoterm untuk Cameo

Coalseam Jauh Seam Nah, Piceance Basin, Colorado, "laporan akhir, Terra Tek, Inc,

REI (Juli 1986) 30.

7. DE Boer, JH: The dinamis Karakter Adsorpsi, Clarendon Press, Oxford (1953) 55.

Insinyur

8. Chemical 'Handbook, edisi ketiga, JH Perry (ed.), McGraw-Hill Book Company, Inc,

New York (1950) 301.

9. Ruthven, DM: Prinsip Adsorpsi Adsorpsi dan Proses, John Wiley & Sons, New York

(1984) 433.

10. Scott, AR: "Komposisi dan Asal Gas Batubara dari Dipilih Cekungan di Amerika

Serikat, "Proc., Internasional coalbed methane Simposium,Vol. Aku, Birmingham,

Alabama (Mei 1993) 207-222.

11. Deo, MD, Whitney, EM, dan Bodily, DM: "Sebuah Model multikomponen untuk

Coalbed Gas Drainase, "Proc., Internasional coalbed methane Simposium,

Vol. Aku, Birmingham, Alabama (Mei 1993) 223-232.

12. Harpalani, S. dan Pariti, UM: "Studi Batubara Penyerapan isoterm Menggunakan

Multikomponen Gas Campuran, "Proc., Internasional coalbed methane Simposium,

Vol. Aku, Birmingham, Alabama (Mei 1993) 151-160.

13. Shreve, RN: Kimia Proses Industri, edisi kedua, McGraw-Hill Book Company, Inc,

New York (1956) 163.

14. Mavor, MJ, Owen, LB, dan Pratt, TJ: "Pengukuran dan Evaluasi Batubara Penyerapan

Isoterm data, "kertas SPE 20.728 Konferensi Teknis Tahunan dan Pameran Society

of Petroleum Insinyur, New Orleans, Louisiana, 23-26 September.

15. Greaves, KH, Owen, LB, McLennan, JD, dan Olszewski, A.: "Multi-Komponen

Gas adsorpsi-Desorpsi Perilaku Batubara, "Proc., Internasional

Coalbed metan Simposium, Vol. Aku, Birmingham, Alabama (Mei 1993)

197-205.

16. Kalluri, V.: "Peningkatan Pemulihan Metana dari Coalbeds," tesis MS,

Mississippi State University, Starkville, Mississippi (Mei 1994).

17. Tissot, B.P. dan Welte, DH: Formasi Minyak dan Kejadian, kedua

edisi, Springer-Verlag, New York (1984) 497.

18. Jüntgen, H. dan Karweil, J.: "Gas Pembentukan dan Penyimpanan Gas di Anthracite

Lapisan batubara, Bagian I dan Bagian II, "Minyak dan Batubara Petrokimia Gas

(1966) 19, 251-258 dan 339-344.

19. Hunt, A.M. dan Steele, DJ: coalbed Pengembangan Teknologi Metana di

Appalachian Basin, GRI 90/0288 laporan topikal, Kontrak Nomor

5089-214-1783 (Januari 1991).

19. Das, BM, Nikols, DJ, Das, AU, dan Hucka, VJ: "Faktor-faktor yang Mempengaruhi

Tingkat

dan Total Volume Metana Desorpsi dari Coalbeds, "Buku Panduan

Rocky Mountain Asosiasi Ahli Geologi Jatuh Konferensi dan Lapangan

Trip, Glenwood Springs, Colorado (September 1991) 69-76.

20. Gray, I.: "Teknik Reservoir di Coalseams: Part 1-Proses Fisik

Gas Penyimpanan dan Mutasi Coalseams, "SPE Reservoir Rekayasa

(Februari 1987) 28-34.

21. Hunt, A.M. dan Steele, DJ: "Pengembangan Metana Batubara di Appalachian

Basin, "Review Triwulanan Metana dari Coalseams Teknologi

(Juli 1991) 8, No 4, 10-19.

22. Olszewski, A.J. dan Schraufnagel, RA: "Pengembangan Evaluasi Formasi

Teknologi untuk Pembangunan Metana Batubara, "Review Triwulanan

Metana dari Coalseams Teknologi (Oktober 1992) 10, No 2, 27-35.

23. Kim, AG: "Memperkirakan Metana Isi Bitumen Coalbeds dari Adsorpsi

Data, "US Bureau of Mines rept. Investigasi 8245 (1977)

24. Smith, D.M. dan Williams, FL: "Efek difusi dalam Pemulihan

Metana dari Coalbeds, "SPEJ (Oktober 1984) 529-535.

25. Olszewski, AJ: "Pengembangan Teknologi Formasi Evaluasi

Lapisan batubara Pembangunan Metana, "Review Triwulanan Metana dari

Coalseams Teknologi (Juli 1992) 10, No 1, 27.

26. Bent, PW, Radford, SR, dan Eaton, NG: "Panaskan Cores untuk Mengukur Gas

Lebih baik, "Pet. Eng. Int. (Oktober 1991) 46-55.

27. Gregg, S.J. dan Paus, M.I.: Bahan Bakar (1959) 38, 501.

28. Zwietering, P. dan van Krevelen, DW: Bahan Bakar (1954) 33, 331.

29. Kamishita, M., Mahajan, O.P., dan Walder, P.L. Jr: Bahan Bakar (1977) 56, 444.

30. Carrubba, R.V. et al:. AIChE gejala. Ser. (1984) 80, No 233, 76.

31. Hargraves, AJ: "ledakan Sesaat Batubara dan Gas Bumi," Disertasi,

U. of Sydney, Sydney, Australia (1963).

32. Gray, I.: "Studi Luar Negeri Jepang Metana Praktek Drainase Gas dan

Kunjungan ke Pusat Penelitian Batubara, Juni-Agustus 1980, "Industri Batubara

Penelitian Laboratorium Ltd, Sydney, melaporkan tidak ada.

33. Moffat, DH dan Weale, KE: "Serapan oleh Metana Batubara di Tekanan Tinggi,"

Bahan Bakar (1955) 34, 449-462.

34.Levine, JR: "Dampak Minyak Dibentuk Selama coalification pada Generasi

dan Penyimpanan Gas Bumi dalam Sistem Reservoir Batubara, "Proc., coalbed

Metana Simposium, Tuscaloosa, Alabama (Mei 1991) 307-315.

35. Scott, A.R. dan Kaiser, WR: "Hubungan antara Basin Hidrologi dan Fruitland

Gas Komposisi, San Juan Basin, Colorado dan New Mexico, "Kuartalan

Review Metana dari Coalseams Teknologi (November 1991) 9,

No 1, 10-17.

36. Ayers, W.B. Jr: "Evaluasi Geologi Parameter Produksi Kritis untuk

Sumber Metana Batubara, "Review Triwulanan Metana dari

Coalseams Teknologi (Februari 1991) 8, No 2, 27-33.

37. Berkowitz, N.: Sebuah Pengantar Teknologi Batubara, Academic Press, New

York (1979)

38. Reznik, AA, Dabbous, MK, Fulton, PF, dan Taber, JJ: "Relatif Air-Air

Studi permeabilitas Pittsburgh dan Pocahontas Batubara, "SPEJ (Desember

1974) 14, No 6, 556-562.

39.Olague, N.E. dan Smith, DM: "Difusi Gas Batubara di Amerika," Bahan Bakar

(November 1989) 68, 1381.

40.Dabbous, MK, Reznik, AA, Taber, JJ, dan Fulton, PF: "The Permeabilitas

Batubara ke Gas dan Air, "SPEJ (Desember 1974) 14, No 6, 563-572.

41.Close, JC dan Erwin, TM: "Signifikansi dan Penetapan Gas

Isi data sebagai Terkait coalbed metan Reservoir Evaluasi dan

Implikasi produksi, "Proc., Coalbed metan Simposium, Tuscaloosa,

Alabama (April 1989) 37-55.