Isotermas de Laboratorios

Isotermas por la Regasificación de Carbón y Otras Muestras Carbonosas

Sigra realiza isotermas de absorción derivadas de laboratorios en muestras de carbón que utilizan gases puros (normalmente metano y a veces dióxido de carbono u otro gas si está presente). El cliente puede proporcionar la muestra o, de manera más normal, Sigra conforma una muestra que represente la veta a partir del núcleo suministrado como parte del proceso de medición de contenido de gas.

Esta muestra se tritura, se determina el contenido de humedad y la muestra pesada se coloca en un recipiente a presión que se evacúa brevemente y luego se llena con el gas de prueba a una presión mayor que la presión del yacimiento. Se deja que la presión alcance el equilibrio y luego se libera el gas y se mide su volumen. Este proceso se continúa hasta llegar casi a la presión atmosférica. Después se puede repetir el proceso para un tipo de gas diferente. Por último, se utiliza helio de forma similar para determinar el volumen muerto en el recipiente de presión. Luego se abre el recipiente y se toma una submuestra para determinar la humedad y realizar el análisis inmediato – ver más abajo.

La isoterma se analiza en términos de las constantes de Langmuir y de otras constantes logarítmicas en una masa total y sobre una base libre de cenizas.

Ecuaciones de Isotermas

Sigra presenta informes de isotermas en función del comportamiento medido, un ajuste del modelo de isoterma de Langmuir (ecuación 1) y un ajuste logarítmico (ecuación 2) con una estimación de error basada en la diferencia entre el comportamiento modelado y el ajustado. Los comportamientos de adsorción del carbón se pueden expresar mejor algunas veces mediante el uso de uno u otro modelo. Los informes se proporcionan tal como se recibieron y libres de materia mineral.

La ecuación logarítmica puede mostrar de forma muy clara un cambio en la característica de absorción a una determinada presión, mientras que esto no puede deducirse utilizando el método de Langmuir.

Ejemplo de la Curva de la Isoterma
Ajuste de la Regresión de Langmuir

 

2a
Ejemplo de la Curva de la Isoterma
Ajuste de la Regresión de Langmuir
Isoterma de Mezcla de Gases Generada Utilizando la Teoría de la Solución Adsorbida ideal a Partir de Isotermas de Componentes

 

Isotermas de Mezcla de Gases

Cuando sea necesario, Sigra puede calcular la isoterma de adsorción mixta de componentes de gas individuales. Este cálculo se basa en la teoría de la solución adsorbida ideal.

Dutta A. 2009. Multicomponent Gas Diffusion and Adsorption in Coals for Enhanced Methane Recovery. Tesis de Maestría, Universidad de Stanford.

Isotermas de Adsorción Nativas

Las isotermas de adsorción nativas se derivan del núcleo que se desorbe inmediatamente después de la recuperación utilizando la mezcla de gas in situ. Por lo tanto, evitan los problemas asociados con las isotermas de recombinación matemática derivadas de múltiples tipos de gas.

El proceso consiste en tomar el núcleo directamente de la vasija del núcleo y colocarlo en un recipiente de presión lleno de agua. Luego se sella el recipiente y se deja que la presión alcance el equilibrio. A continuación, se libera una pequeña cantidad de fluido (agua y gas) y se mide su volumen antes de volver a sellar y dejar que la presión alcance el equilibrio otra vez. Este proceso se repite varias veces hasta que se alcanza una presión cercana a la atmosférica. Se obtienen muestras de gas para el análisis de la composición. Luego se abre el recipiente, se mide la masa de carbón, el volumen y el agua residual y se tritura el carbón para proporcionar un volumen Q3. Normalmente se toman muestras para determinar la humedad, el carbonato y el análisis inmediato.

La determinación de una isoterma de adsorción nativa es un proceso lento. Las muestras de mezclas de gases pueden tardar meses en desorberse adecuadamente. También cabe señalar que debido a la pérdida inicial de gas, la isoterma nativa no alcanzará la presión completa de adsorción del yacimiento.

Sigra recomienda que se realicen pruebas de isotermas de adsorción nativas para todos los casos de gases de composición mixta. El proceso permite un control sobre la combinación de las isotermas de laboratorio obtenidas utilizando la teoría de la solución adsorbida ideal.

Leave a Reply