탄베드 메탄 추출

Coalbed methane extraction

탄베드 메탄 추출법(CBM 추출법)은 석탄 퇴적물에서 메탄을 추출하는 방법이다. 석탄층 메탄(CBM)은 지하 탄광에서 석탄의 안전한 생산을 제한하는 요인 중 하나이다. 발전, 난방, 화학 산업 등 여러 분야에서 활용할 수 있는 고품질 에너지의 한 형태이기도 하다. 따라서 CBM 추출은 석탄층 조성의 안전성을 높이기 위한 목적으로 추출에 앞서, 활용될 수 있는 유용한 에너지 자원으로서 수행된다.[1]

기본 원리

고체 석탄 행렬로 흡착된 메탄은 석탄 심이 감압되면 방출될 것이다. 메탄은 석탄 심에 우물을 뚫어 추출할 수도 있다. 우물에서 물을 퍼올려 수압을 낮추는 게 목표다. 압력이 감소하면 메탄은 석탄에서 탈착하여 우물을 타고 수면으로 올라오는 기체로 흐르게 된다. 그리고 나서 메탄은 압축되어 시장에 공급된다.

목표는 메탄을 수로에 넣는 것을 피하되 우물 뒤편(캐스팅)을 압축기 스테이션으로 흐르게 하는 것이다. 물을 빼는 동안 수심이 너무 낮게 퍼지면 메탄은 튜브를 타고 수로로 올라가 우물이 "가시가 많이" 될 수 있다. 메탄은 표면의 물 가스 분리기에서 회수될 수 있지만, 물과 가스를 펌핑하는 것은 비효율적이고 펌프 마모와 고장을 일으킬 수 있다.

CBM 추출 구역

수만 개의 메탄 우물이 뚫렸고, 와이오밍 북동부와 남동 몬타나주의 파우더 리버 유역, 현재 인도 웨스트벵골-라니군지, 파나가르 등에 CBM을 추출하기 위한 도로, 파이프라인, 압축기 등의 광범위한 지원 시설이 설치되었다. 현재 미국에서 생산되는 천연가스(메탄)의 7%는 CBM 추출에서 나온다. 석탄층 저장소에서 나오는 메탄은 경제적으로 회수할 수 있지만, 물의 처리는 환경적인 우려 사항이다.

레탐 모스의 중앙 스코틀랜드에도 유적지가 있다.[citation needed]

석탄의 대부분의 가스는 유기물의 내부 표면에 저장된다. 석탄은 내부 표면적이 넓기 때문에 기존 가스 저장소의 암석 부피보다 6~7배 많은 가스를 저장한다. 가스 함량은 일반적으로 석탄층, 석탄층 매장 깊이, 저수지 압력에 따라 증가한다. 석탄층 내의 골절 또는 갈라진 틈은 대개 물로 채워진다. 더 깊은 석탄층에는 물이 적게 들어 있지만, 그 물은 더 많은 식염수를 함유하고 있다. 석탄층으로부터 물을 제거하면 압력이 감소하고 메탄이 방출된다. 많은 양의 물, 때로는 염분이 있는 브린이 석탄층 메탄 우물에서 생산된다. 생산 초기에는 가장 많은 수량이 생산된다. 브라인 처리는 경제적 메탄 생산의 주요 비용 요인이다. 신선한 물은 표면으로 배출될 수 있지만, 보통 브린은 주입된 브린의 염도가 숙주암의 혼수액보다 낮은 깊이에서 암석에 주입된다. 잠재적으로 살 수 있는 고체 잔류물의 회수를 위한 물의 증발은 높은 증발률을 가진 지역에서 가능할 수 있다.[2]

석탄의 가스함량 측정

석탄층 가스 함량 측정은 석탄층 메탄 자원 평가 및 회수 애플리케이션뿐만 아니라 광산 안전에도 일반적으로 사용된다. 가스 함량 결정 기법은 일반적으로 탈착 캐니스터에 밀봉된 석탄 샘플에서 방출되는 메탄의 양을 실제로 측정하는 직접 방법과 (2) 경험적 상관관계에 근거한 간접 방법 또는 실험실에서 도출된 흡착이 다른 메탄 저장 용량 데이터로 분류된다. 실험실 흡착은 지질학적 현실적인 압력 및 온도 조건에서 석탄 샘플이 측정되는 경우 이러한 샘플의 저장 용량에 대한 정보를 제공한다. 따라서 메탄 회수에 대해 예상할 수 있는 최대 가스 함량은 그러한 실험실로부터 평가될 수 있다.[3]

간접법에 의한 총 가스 함량은 마인저와 김씨가 준 경험적 공식에 근거한다. 가스의 양은 수분함량, 휘발성 함량, 습탄에 흡착된 메탄의 부피, 고정 탄소, 석탄의 두께와 온도를 이용하여 메이스너와 킴 공식에 의해 결정된다.
마인서(1984)는 메탄가스(VCH4)의 양이 휘발성 물질(daf)과 관련이 있다고 관측했다.


VCH4 = -325.6 × 로그(V.M/37.8)


석탄의 상황 가스 함량 추정은 김의 (김 1977) 방정식을 이용하여 평가할 것이다.


V = (100 -M - A) /100 × [Vw /Vd ] [K(P)N - (b × T)]
어디,
V = 흡착된 메탄가스 부피(cc/g)
M = 수분함량(%)
A = 회분 함량(%)
Vw/Vd = 1/(0.25 ×M + 1)
Vw = 젖은 석탄에 흡착된 가스 부피(cc/g)
Vd = 건조 석탄에 흡착된 가스 부피(cc/g)
K와 N의 값은 석탄의 등급에 따라 달라지며, 고정 탄소(FC) 대 휘발성 물질(VM)의 비율로 표현할 수 있다.
K = 0.8(F.C/V.M) + 5.6 어디에
FC = 고정 탄소(%)
VM = 휘발성 물질(%)
N = 석탄 성분(대부분 유연탄의 경우 N = (0.39~0.013 × K)
b =온도 변화로 인한 흡착 상수(cc/g/◦C)
T = 지열 그라데이션 × (h/ 100) + To
T = 주어진 깊이에서의 온도
To = 지면 온도
h = 깊이(m)


카롤곡선에 의한 석탄심층 메탄함유량 추정


석탄층의 메탄 함량을 측정한 부재와 석탄층 메탄우물의 생산 데이터에서 에디 곡선을 사용해 가스 함량을 추정할 수 있다. 에디 등은 깊이와 계급의 함수로서 석탄층의 최대 생산 가능한 메탄 함량을 추정하는 일련의 곡선을 만들었다.
석탄층의 메탄 함량 추정은 각 석탄 심의 평균 깊이를 깊이 축에 위치시킴으로써 에디 곡선으로부터 결정된다. 정상 선은 깊이 축(피트)에서 위로 확장되어 특정 석탄 순위 곡선을 교차한다. 곡선의 점에서 선은 정상으로 손실 및 탈착된 가스 축(cm3/gm)까지 연장된다. 선과 축의 교차점은 석탄 심의 추정 메탄 함량이다.

재분석의 해석

재는 박토 개발 중 점토, 실트, 모래의 해양적 또는 충적적 퇴적물에서 파생된 클라스틱 입력의 중요한 지표다. 바깥쪽 회분 함량은 지표면 아래 샘플의 회분 함량보다 적은 것으로 보인다. 아웃크롭 샘플의 회분 함량이 낮은 것은 석탄 침전물이 샘플 다운딥보다 해양의 영향으로부터 더 멀리 떨어져 있기 때문일 수 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ Lennon, Linda (19 August 2020). "Coalbed Methane". All Things Cretaceous. Science Education Resource Center, Carleton College, Minnesota, USA. Archived from the original on 22 November 2019. Retrieved 21 August 2020.
  2. ^ 웨이백 기계에 보관된 탄베드 메탄 2006-09-18
  3. ^ "Investigation of Enhanced Coal Bed Methane (ECBM) Processes - Gravimetric Adsorption Measurements under Realistic Conditions". Archived from the original on 2014-04-23. Retrieved 2013-07-24.