Zmiany kinetyki procesów sorpcji/dyfuzji w układzie węgiel-metan wywołane zmianami temperatury i ciśnienia

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów kinetyki adsorpcji metanu na węglu wykonane metodą grawimetryczną. Rejestracja czasowych zmian sorpcji metanu na węglu oraz wykorzystanie uniporowego modelu dyfuzji pozwoliło na wyznaczenie współczynników dyfuzji metanu na węglu w temperaturach od 291 K do 331 K i przy ciśnieniach do 1,7 MPa. Wyniki pokazują, że wartość współczynnika dyfuzji rośnie ze wzrostem temperatury. Zależność pomiędzy temperaturą a współczynnikiem dyfuzji wydaje się być liniowa. Badania desorpcji wykonane w warunkach takich jak pomiar sorpcji pokazały, że przy niższych ciśnieniach sorpcja jest procesem przebiegającym szybciej. Różnice w kinetykach zanikają przy ciśnieniu około 1,3 MPa. Wartość współczynnika dyfuzji zależna jest również od ciśnienia równowagowego, co wskazuje, że współczynnik ten nie jest stałą materiałową układu węgiel-gaz. W pracy przypomniano również rozważania Timofeewa na temat współczynnika dyfuzji. Autor ten wiąże współczynnik dyfuzji z liniową izotermą Henry’ego. Wyniki pokazują, że współczynnik dyfuzji według koncepcji Timofeewa charakteryzuje się mniejszą zmiennością wywołaną zmianami ciśnienia w porównaniu z koncepcją Crank’a. W temperaturach powyżej 311 K współczynnik dyfuzji według Timofeewa wydaje się być niezależny od ciśnienia.This paper presents the results of studies into the kinetic adsorption properties of methane on coal (effective diffusion coefficient) using the gravimetric method. The measurements of the time waveforms of methane sorption on coal and the use of the unipore model of diffusion allowed to determine the diffusion coefficients at different temperatures in the range of 291 K to 331 K and pressures up to 1.7MPa. This study have shown that the diffusion coefficient increases with increasing temperature. The relationship between the diffusion coefficient and the temperature of the coal-methane system appears to be linear. The value of the diffusion coefficient of Crank’s solution is also affected by methane pressure, which shows that the diffusion coefficient is not a material constant. This analysis also references Timofeev’s discussion on the diffusion coefficient, and analyzes the relationship between the coefficient of diffusion and the Henry’s isotherm coefficient. Examination has shown that the Timofeev’s diffusion coefficients is characterized by less variability when compared to the diffusion coefficients according to Crank’s solution. At temperatures above 311 K, the diffusion coefficients by Timofeev seem to be independent of the pressure