04.10.2024

Температура замерзания природного газа: Как замерзают газопроводы с природным газом

Содержание

Как замерзают газопроводы с природным газом

вопрос:
Может ли газ замёрзнуть и почему?

Газа может и не быть — в мороз

Может ли природный газ замёрзнуть и почему?
Имеете в виду, что при природной зимней температуре?
И интересует не столько замерзание газа, а его подача потребителям?

«Природный газ состоит из углеводородов-газов — метана на 80-100% и углеводородов-гомологов метана:
этан (C2H6), пропан, бутан (C4h20),
а из неуглеводородных вещества:
вода (в виде пара), водород, сероводород (h3S), диоксид углерода (СО2), азот (N2), гелий (Не).»
Какой газ подается в жилые дома и котельные

Как замерзает природный газ низкого давления

Природный газ низкого давления — после ГРП, газораспределительного пункта (регуляторные подстанции) — это газ с давлением для потребителей, давление — около 130 мм водного столба, максимальная норма давления — 300 мм водного столба.

В трубопроводах низкого давления замерзание газа маловероятно (замерзание бутановой составляющей), скорее это обыкновенные ледяные пробки. Природный газ содержит воду, природный газ от мошенников содержит много воды. Дело не столько в «разбавлении» газа, а в отсутствии хлопот-затрат на осушку газа.

Газ идет по изогнутым трубам, с запорной арматурой и прочим «негладкостям». Хоть поток и давление небольшие, но всё равно поток газа неоднородный — где-то теплее, где-то холоднее. И происходит процесс конденсации воды, как запотевание-замерзание окон. Чем ниже температура и выше влажность, тем корочка льда толще. И в один непрекрасный момент стенки льда сходятся — газопровод закупорен льдом.

Для предотвращения скопления воды-конденсата устанавливают сборники конденсата. Конденсат в виде воды-жидкости — это понятно, но как газовики «воюют» со льдом в газопроводе? Очень просто: расплавляют.

Опасность закупорки льдом возрастает когда газа не хватает. Нестабильный и слабый поток («то потухнет, то погаснет») действует как отсутствие ветра — бельё не сохнет!

Читайте также:
Счётчик природного газа и состав газа, калорийность

Как замерзает природный газ высокого давления

В магистральных газопроводах влажный газ действительно «замерзает» — образуются гидраты. Не только метан образует метангидрат (гидрат метана), но и C2H6, C3H8, C4h20 и т.д.

Гидраты газов — это физикохимическое явление, похожее на лёд 🙂 Для образования гидратов газа нужна вода, давление, низкая температура.

Для предотвращения отложений гидрата трубопроводы теплоизолируют, потогревают, а самое главное — осушают природный газ.

 
27дек2012

может ли замерзнуть газ в баллоне и как это предотвратить

Одна из самых распространенных проблем газового оборудования, которое работает на смешанном пропане и бутане – образование инея на поверхности газового баллона. Это свидетельствует о том, что газ внутри металлической емкости замерзает. Данная проблема способствует некорректной работе газового оборудования или полному прекращению подачи газа из баллона.

Так почему газовый баллон покрывается инеем и как можно избежать этой проблемы? В данной статье собрана исчерпывающая информация о причинах образования инея и способах его предотвращения, на основе чего вы сможете обеспечить правильную работу вашего оборудования.

Содержание статьи:

Причины образования инея на баллоне

Постараемся разобраться, почему происходит так, что замерзает газ в баллоне, находящемся на улице, при понижении температуры воздуха.

Так, для начала нужно понять, что охлаждение частиц происходит при интенсивном высвобождении газа из баллона. Поскольку газ внутри емкости закачивается под давлением, он сконцентрирован в жидком состоянии. Вследствие этого происходит частичное замерзание жидкого газа во время его высвобождения.

Как известно, примерно на 80%. Это делается из соображений безопасной эксплуатации газового оборудования. Поскольку газ имеет свойство расширяться, это может привести к тому, что от избыточного давления баллон разорвёт. Расширение газа внутри баллона происходит от его нагревания независимо от источника тепла. Процесс расширения начинается даже при воздействии прямых солнечных лучей или другого нагревательного элемента.

Причина #1 — низкая температура воздуха

Исходя из практики использования баллонов, оптимальная температура при которой оборудование будет нормально работать составляет примерно 10 градусов, а при снижении этой отметки, начинаются проблемы с подачей газа в систему.

Если ваше оборудование находится в помещении с отоплением, тогда не стоит обращать внимание на эти показатели. Также не стоит беспокоиться о том, что ваш газовый баллон замерзнет и выйдет из строя, если оставить его в помещении без отопления в зимнюю пору года. Зимняя температура слишком маленькая, чтобы полностью заморозить топливо.

Чтобы газовый баллон не замерзал, температура воздуха не должна быть ниже чем 10-15 градусов, для этого необходимо перенести оборудование в более теплое место или установить электрический обогреватель

Причина #2 — высокое содержание бутана

А сейчас разберемся, может ли замерзнуть газ, который находится внутри баллона, и как это предотвратить. Так, чтобы обеспечить правильную работу газовых приборов, необходимо соблюдать правильное соотношение пропана и бутана. Правильные пропорции помогут достичь максимального потребления топлива и корректной работы приборов при отрицательной температуре окружающей среды.

Пропорции топлива летом

Как уже было сказано раньше, температура замерзания бутана, отличается от граничной температуры замерзания пропана. Путём практических исследований были выведены оптимальные пропорции для работы оборудования зимой и летом.

Для теплого времени года, топливо смешивается в таких пропорциях:

  • Пропан – 40 %;
  • Бутан 60 %.

Такое соотношение считается наиболее эффективным для потребления. Стоит отметить, что этот вариант имеет более низкую стоимость, чем топливо с «зимней» пропорцией.

Зимние пропорции топлива

Для использования газовых баллонов зимой пропорции будут другими, а именно:

  • Пропан – 60 %;
  • Бутан – 40 %.

В некоторых случаях количество пропана может достигать 80 процентов. Но, исходя из того, что пропан стоит дороже, чем бутан, итоговая цена на топливо также будет выше.

Пропан и бутан заправляют в газовые баллоны на специальных заправках, которые оборудованы цистернами наполненными газом нужной пропорции для оптимального использования в определенное время года

Подробнее о видах газовых смесей в баллонах мы рассказывали в .

Температура замерзания газа

Теперь поговорим о том, при какой же температуре обычно замерзает газ в баллоне.

А температура полного замерзания этих компонентов разная:

  • Пропан замерзает при температуре -188 градусов;
  • Бутан замерзает при температуре – 138 градусов.

Поэтому в летнее время года пропан в баллон заправляют в меньшем количестве, чем бутан. Очень часто, недобросовестные компании заправляют емкости «летним» вариантом концентрации, так как цена пропана дешевле, чем стоимость бутана.

Основная причина образования инея на газовом баллоне – физические свойства молекул газа внутри емкости, которые при интенсивном высвобождении охлаждаются и приводят к обмерзанию металлической поверхности

Вследствие этого емкость с газом быстро замерзает, если оборудование установлено в неотапливаемом помещении, и подача газа прекращается.

Причина #3 — повышенное потребление газа

Но всё же, почему емкость покрывается инеем только в том месте, где газ находится в жидком состоянии? Низкая температура окружающей среды – не единственная причина обмерзания. Как известно, газовая плита, камин или другое оборудование, которое работает от газового баллона, функционирует при преобразовании газа из жидкого состояния в парообразный вид.

Есть два варианта преобразования газа, а именно:

  • нагревание топлива;
  • естественное испарение.

В этом случае все частицы с мощной кинетической энергией стремительно направляются в верхнюю часть емкости и отделяются от частиц в жидком состоянии с меньшим кинетическим потенциалом.

Газ, который пребывает в жидком состоянии внутри баллона, всегда находится внизу, а паровая часть стремится вверх. Таким образом и осуществляется высвобождение топлива и подача его в газовую плиту или другое оборудование

В связи с такими условиями жидкое топливо начинает терять температуру. Из этого следует, что при повышении потребления газа понижается температура его жидкого состояния. Проще говоря, чем больше топлива потребляет оборудование, тем быстрее будет замерзать газовый баллон.

По мере охлаждения частиц понижается способность самостоятельного испарения сжиженного газа. Отсюда следует, чем холоднее будут частицы, тем медленнее будет испаряться газ. При этом оборудование начинает работать с перебоями или вовсе перестаёт функционировать.

Действия при обмерзании емкости

Если вы заметили, что ваше оборудование стало работать с перебоями, тогда стоит обратить внимание на поверхность газового баллона. Скорее всего она покрылась инеем. Чтобы возобновить корректное функционирование оборудования, необходимо создать оптимальные для этого условия. Если этого не сделать вовремя, тогда газовый прибор может полностью перестать работать.

Первым делом необходимо определить, по какой причине происходит обмерзание. Если это связано с погодными условиями, тогда нужно создать оптимальный температурный режим для емкости, о том, как это сделать, будет написано дальше.

Если же охлаждение происходит по причине интенсивного потребления газа, тогда нужно сократить расход. Сделать это можно, установив дополнительный баллон, можно несколько. В зависимости от количества потребления топлива. Подключение нескольких баллонов осуществляется при помощи специальной объединяющей .

Для подключения нескольких баллонов в газовую систему, используют специальную металлическую рампу, к которой подсоединяют определенное количество баллонов с газом, на рампе установлен клапан и манометр

В рампе должны быть установлены клапан для компенсации давления и манометр, чтобы контролировать уровень топлива в объединенной системе.

Как правильно отогреть газовый баллон?

А сейчас рассмотрим, как обеспечить правильную работу газового оборудования при низкой температуре воздуха, и что можно сделать, чтобы газ не замерзал. Для решения этого вопроса, есть несколько вариантов.

В первую очередь, попробуйте перенести газовый баллон в теплое помещение, через некоторое время иней с поверхности постепенно испарится, а внутри баллона образуются условия, необходимые для преобразования сжиженного газа в парообразное состояние. После этого, подача газа будет восстановлена, и газовый прибор можно будет использовать по назначению.

Но, если  перенести оборудование не представляется возможным, тогда необходимо обогреть ёмкость на месте, чтобы газ внутри не охлаждался. Очень часто, владельцы газовых приборов прибегают к прогреванию баллона путём прямого воздействия огня. Такие действия выполнять категорически запрещено, так как это способствует быстрому преобразованию газа в парообразное состояние, соответственно давление в емкости стремительно растёт и может .

Чтобы уменьшить вероятность охлаждения топлива, можно утеплить баллон специальными материалами, которые предотвращают проникновение холода. Но такой способ подходит при небольших температурных изменениях окружающей среды.

Для того чтобы предотвратить обмерзание газового баллона, можно утеплить емкость специальным материалом с термо-регулирующей основой, но при этом нельзя создавать эффект термоса

Если же на улице более холодная температура, тогда можно воспользоваться специальным обогревательным оборудованием. Электрический обогреватель способен не только отогреть газовый баллон, но и обеспечить постоянную температуру, при которой прибор будет выполнять свои функции с наибольшей эффективностью.

Таким образом, сокращается расход топлива до 30 процентов.

Соблюдение техники безопасности

Очень важно соблюдать основные , чтобы предотвратить трагические последствия. Работа с газовым оборудованием является чрезвычайно опасной, поэтому не рекомендуется самостоятельно подключать или изменять конструктивные элементы оборудования.

При неправильном использовании газового оборудования, может произойти взрыв баллона, что в большинстве случаев приводит к сильному пожару с трагическими последствиями

Прежде чем или предпринять какие-то действия по его ремонту, лучше всего обратиться к специалистам по газовому оборудованию. При неправильном обращении с газовыми установками, или при нарушении эксплуатационных условий, газовый баллон может взорваться и привести к возгоранию.

На сегодняшний день зафиксировано очень много трагических случаев, в том числе и со смертельным исходом. Поэтому настоятельно рекомендуем, ответственно относится к выполнению работ, связанных с газом, а также во время пользования оборудованием.

Выводы и полезное видео по теме

Посмотрите видео, чтобы наглядно увидеть, почему обмерзает газовый прибор. Здесь вы также увидите, какой обогреватель использовать для поддержания оптимальной температуры газа внутри баллона.

Теперь мы знаем основные причины, по которым может обмерзать газовый баллон. Если вы заметили, что ваш газовый баллон покрыт инеем, значит необходимо принять меры по устранению данной проблемы. В противном случае оборудование не сможет правильно функционировать, или вовсе перестанет работать, так как охлажденный газ перестает испаряться.

Чтобы обеспечить нормальную работу высвобождения молекул газа, необходимо создать нормальные эксплуатационные условия (повысить температуру воздуха). Если такой возможности нет, тогда можно использовать специальный утеплитель для баллона, или установить обогревательный прибор.

Вы пользуетесь баллонным газом в быту? Расскажите, как вы справляетесь с проблемой его обмерзания, добавляйте полезные рекомендации по методам утепления баллона, принимайте участие в обсуждении – форма для комментариев расположена ниже.

Почему обмерзает газовый баллон и перестает поступать газ? —

Одна из самых распространенных проблем газового оборудования, которое работает на смешанном пропане и бутане – образование инея на поверхности газового баллона. Это свидетельствует о том, что газ внутри металлической емкости замерзает. Данная проблема способствует некорректной работе газового оборудования или полному прекращению подачи газа из баллона.

Причины образования инея на баллоне

Постараемся разобраться, почему происходит так, что замерзает газ в баллоне, находящемся на улице, при понижении температуры воздуха. Так, для начала нужно понять, что охлаждение частиц происходит при интенсивном высвобождении газа из баллона. Поскольку газ внутри емкости закачивается под давлением, он сконцентрирован в жидком состоянии. Вследствие этого происходит частичное замерзание жидкого газа во время его высвобождения.

Причина первая — низкая температура воздуха

Исходя из практики использования баллонов, оптимальная температура при которой оборудование будет нормально работать составляет примерно 10 градусов, а при снижении этой отметки, начинаются проблемы с подачей газа в систему.

Если ваше оборудование находится в помещении с отоплением, тогда не стоит обращать внимание на эти показатели. Также не стоит беспокоиться о том, что ваш газовый баллон замерзнет и выйдет из строя, если оставить его в помещении без отопления в зимнюю пору года. Зимняя температура слишком маленькая, чтобы полностью заморозить топливо.

Причина вторая — высокое содержание бутана

А сейчас разберемся, может ли замерзнуть газ, который находится внутри баллона, и как это предотвратить. Так, чтобы обеспечить правильную работу газовых приборов, необходимо соблюдать правильное соотношение пропана и бутана. Правильные пропорции помогут достичь максимального потребления топлива и корректной работы приборов при отрицательной температуре окружающей среды.

Пропорции топлива летом

Как уже было сказано раньше, температура замерзания бутана, отличается от граничной температуры замерзания пропана. Путём практических исследований были выведены оптимальные пропорции для работы оборудования зимой и летом.

Для теплого времени года, топливо смешивается в таких пропорциях:

  • Пропан – 40 %;
  • Бутан 60 %.

Такое соотношение считается наиболее эффективным для потребления. Стоит отметить, что этот вариант имеет более низкую стоимость, чем топливо с «зимней» пропорцией.

Зимние пропорции топлива

Для использования газовых баллонов зимой пропорции будут другими, а именно:

  • Пропан – 60 %;
  • Бутан – 40 %.

В некоторых случаях количество пропана может достигать 80 процентов. Но, исходя из того, что пропан стоит дороже, чем бутан, итоговая цена на топливо также будет выше.

Причина третья — повышенное потребление газа

Но всё же, почему емкость покрывается инеем только в том месте, где газ находится в жидком состоянии? Низкая температура окружающей среды – не единственная причина обмерзания. Как известно, газовая плита, камин или другое оборудование, которое работает от газового баллона, функционирует при преобразовании газа из жидкого состояния в парообразный вид.

Есть два варианта преобразования газа, а именно:

  • нагревание топлива;
  • естественное испарение.

В этом случае все частицы с мощной кинетической энергией стремительно направляются в верхнюю часть емкости и отделяются от частиц в жидком состоянии с меньшим кинетическим потенциалом.

Газ, который пребывает в жидком состоянии внутри баллона, всегда находится внизу, а паровая часть стремится вверх. Таким образом и осуществляется высвобождение топлива и подача его в газовую плиту или другое оборудование

В связи с такими условиями жидкое топливо начинает терять температуру. Из этого следует, что при повышении потребления газа понижается температура его жидкого состояния. Проще говоря, чем больше топлива потребляет оборудование, тем быстрее будет замерзать газовый баллон.

По мере охлаждения частиц понижается способность самостоятельного испарения сжиженного газа. Отсюда следует, чем холоднее будут частицы, тем медленнее будет испаряться газ. При этом оборудование начинает работать с перебоями или вовсе перестаёт функционировать.

Действия при обмерзании емкости

Если вы заметили, что ваше оборудование стало работать с перебоями, тогда стоит обратить внимание на поверхность газового баллона. Скорее всего она покрылась инеем. Чтобы возобновить корректное функционирование оборудования, необходимо создать оптимальные для этого условия. Если этого не сделать вовремя, тогда газовый прибор может полностью перестать работать.

Первым делом необходимо определить, по какой причине происходит обмерзание. Если это связано с погодными условиями, тогда нужно создать оптимальный температурный режим для емкости, о том, как это сделать, будет написано дальше.

Если же охлаждение происходит по причине интенсивного потребления газа, тогда нужно сократить расход. Сделать это можно, установив дополнительный баллон, можно несколько. В зависимости от количества потребления топлива. Подключение нескольких баллонов осуществляется при помощи специальной объединяющей .

Как правильно отогреть газовый баллон?

А сейчас рассмотрим, как обеспечить правильную работу газового оборудования при низкой температуре воздуха, и что можно сделать, чтобы газ не замерзал. Для решения этого вопроса, есть несколько вариантов.

В первую очередь, попробуйте перенести газовый баллон в теплое помещение, через некоторое время иней с поверхности постепенно испарится, а внутри баллона образуются условия, необходимые для преобразования сжиженного газа в парообразное состояние. После этого, подача газа будет восстановлена, и газовый прибор можно будет использовать по назначению.

Но, если  перенести оборудование не представляется возможным, тогда необходимо обогреть ёмкость на месте, чтобы газ внутри не охлаждался. Очень часто, владельцы газовых приборов прибегают к прогреванию баллона путём прямого воздействия огня. Такие действия выполнять категорически запрещено, так как это способствует быстрому преобразованию газа в парообразное состояние, соответственно давление в емкости стремительно растёт и может .

Чтобы уменьшить вероятность охлаждения топлива, можно утеплить баллон специальными материалами, которые предотвращают проникновение холода. Но такой способ подходит при небольших температурных изменениях окружающей среды.

Для того чтобы предотвратить обмерзание газового баллона, можно утеплить емкость специальным материалом с термо-регулирующей основой, но при этом нельзя создавать эффект термоса

Если же на улице более холодная температура, тогда можно воспользоваться специальным обогревательным оборудованием. Электрический обогреватель способен не только отогреть газовый баллон, но и обеспечить постоянную температуру, при которой прибор будет выполнять свои функции с наибольшей эффективностью.

Таким образом, сокращается расход топлива до 30 процентов.

Температура плавления газов

Температура плавления газов.

 

 

Температура плавления газов при атмосферном давлении 1 атм.

 

Температура плавления газов:

Температура плавления (обычно совпадает с температурой кристаллизации) — температура, при которой твёрдое кристаллическое тело совершает переход в жидкое состояние и наоборот. При температуре плавления вещество может находиться как в жидком, так и в твёрдом состоянии. При подведении дополнительного тепла вещество перейдёт в жидкое состояние, а температура не будет изменяться, пока всё вещество в рассматриваемой системе не расплавится. При отведении лишнего тепла (охлаждении) вещество будет переходить в твёрдое состояние (застывать), и, пока оно не застынет полностью, его температура не изменится.

Ниже в таблице приводится температура плавления газов при атмосферном давлении 1 атм.

ГазыТемпература плавления , °С
Азот-209,86
Аммиак-77,73
Аргон-189,35
Ацетилен-80,8
Бромистый водород (бромоводород)-86,9
Бутадиен-108,9
Бутан (нормальный, н-бутан)-138,4
Водород-259,19
Воздух-213
Гелий (при 1 атм.)при нормальном атмосферном давлении не переходит в твердое состояние
Гелий (при 2,5 МПа)-272,2
Диоксид хлора (ClO2)-59
Изобутан-159,6
Кислород-218,35
Криптон-157,37
Ксенон-111,85
Метан-182,49
Неон-248,6
Неопентан-16,55
Озон-197,2
Оксид азота (I) (азота закись, веселящий газ)-90,7
Оксид азота (II) (азота моноокись, азота монооксид, азота окись)-163,7
Оксид серы (IV) (диоксид серы, двуокись серы, сернистый газ, сернистый ангидрид)-75,5
Пропан-187,6
Пропилен (пропен)-185,25
Радон-71,15
Сероводород (сернистый водород, сульфид водорода, дигидросульфид)-85,6
Угарный газ (монооксид углерода, оксид углерода (II),

Вечная мерзлота — Permafrost — qaz.wiki

Обрушение склона многолетнемерзлого грунта с обнажением линз льда .

Вечная мерзлота — это грунт, который постоянно остается ниже 0 ° C (32 ° F) в течение двух или более лет, расположенный на суше или под океаном . Вечная мерзлота не обязательно должна быть первым слоем на земле. Он может находиться на глубине от дюйма до нескольких миль под поверхностью Земли. Некоторые из наиболее распространенных участков вечной мерзлоты находятся в Северном полушарии. Почти четверть Северного полушария покрыта вечной мерзлотой, включая 85% Аляски , Гренландии , Канады и Сибири . Он также может располагаться на вершинах гор в Южном полушарии . Вечная мерзлота часто встречается в грунтовом льду, но может присутствовать и в непористых коренных породах. Вечная мерзлота формируется из льда, содержащего различные типы почвы, песка и породы в сочетании.

Изучение и классификация вечной мерзлоты

«В отличие от сравнительно небольшого количества сообщений о мерзлых грунтах в Северной Америке до Второй мировой войны , обширная литература по инженерным аспектам вечной мерзлоты была доступна на русском языке. Начиная с 1942 года Симон Уильям Мюллер углубился в соответствующую русскую литературу, которой владеет Библиотека Конгресса и геологическая библиотека службы США , чтобы он был в состоянии предоставить правительству руководство по полевому инженерному и техническому отчет о вечной мерзлоте к 1943″ году, год , в котором он ввел термин как сокращение постоянно мерзлого грунта. Первоначально классифицированный (как Армия США. Управление начальника инженеров, Стратегическое инженерное исследование , № 62, 1943), в 1947 году был опубликован пересмотренный отчет, который считается первым североамериканским трактатом по этому вопросу.

Степень

Красные линии: сезонные экстремальные температуры (пунктирные = средние).

Вечная мерзлота — это почва , горная порода или отложения, которые замерзают более двух лет подряд. В областях, не покрытых льдом, он существует под слоем почвы, породы или наносов, который ежегодно замерзает и оттаивает и называется «активным слоем». На практике это означает, что вечная мерзлота возникает при средней годовой температуре −2 ° C (28,4 ° F) или ниже. Толщина активного слоя меняется в зависимости от сезона, но составляет от 0,3 до 4 метров (мелководье вдоль арктического побережья; глубоко в южной части Сибири и на Цинхай-Тибетском плато ). Распространенность вечной мерзлоты зависит от климата: сегодня в Северном полушарии 24% свободной ото льда площади суши, эквивалентной 19 миллионам квадратных километров, более или менее подвержены влиянию вечной мерзлоты. Немного более половины этой площади покрыто сплошной вечной мерзлотой, около 20 процентов — прерывистой вечной мерзлотой и чуть менее 30 процентов — спорадической вечной мерзлотой. Большая часть этой территории находится в Сибири, северной Канаде, Аляске и Гренландии. Под активным слоем годовые колебания температуры вечной мерзлоты с глубиной становятся меньше. Наибольшая глубина вечной мерзлоты возникает там, где геотермальное тепло поддерживает температуру выше нуля. Выше этого нижнего предела может находиться вечная мерзлота с постоянной годовой температурой — «изотермическая вечная мерзлота».

Непрерывность покрытия

Вечная мерзлота обычно образуется в любом климате, где средняя годовая температура воздуха ниже точки замерзания воды . Исключения составляют влажные бореальные леса, например, в Северной Скандинавии и северо-восточной части европейской части России к западу от Урала , где снег действует как изолирующее одеяло. Исключение могут быть и ледниковые районы. Поскольку все ледники нагреваются у своего основания за счет геотермального тепла, ледники умеренного климата , которые повсюду близки к температуре плавления под давлением , могут иметь жидкую воду на границе с землей и, следовательно, не иметь подстилающей вечной мерзлоты. «Ископаемые» аномалии холода в геотермическом градиенте в районах, где в плейстоцене образовалась глубокая вечная мерзлота, сохраняются на глубине до нескольких сотен метров. Об этом свидетельствуют измерения температуры в скважинах в Северной Америке и Европе.

Прерывистая вечная мерзлота

Подземная температура меняется от сезона к сезону меньше, чем температура воздуха, при этом среднегодовая температура имеет тенденцию к увеличению с глубиной в результате геотермального градиента земной коры. Таким образом, если среднегодовая температура воздуха лишь немного ниже 0 ° C (32 ° F), вечная мерзлота будет формироваться только в защищенных местах — обычно с северной или южной стороной (в северном и южном полушариях соответственно) — создавая прерывистую вечную мерзлоту. . Обычно вечная мерзлота остается прерывистой в климате, где средняя годовая температура поверхности почвы составляет от –5 до 0 ° C (23–32 ° F). Во влажных зимних районах, упомянутых выше, может не быть даже прерывистой вечной мерзлоты до -2 ° C (28 ° F). Прерывистая вечная мерзлота часто подразделяется на обширную прерывистую вечную мерзлоту , где вечная мерзлота покрывает от 50 до 90 процентов ландшафта и обычно находится в районах со средней годовой температурой от -2 до -4 ° C (28-25 ° F), и спорадическая. вечная мерзлота , где покров вечной мерзлоты составляет менее 50 процентов ландшафта и обычно возникает при средней годовой температуре от 0 до −2 ° C (от 32 до 28 ° F). В почвоведении зона спорадической вечной мерзлоты обозначается сокращенно СЗЗ, а обширная зона прерывистой вечной мерзлоты — ЗПЗ . Исключения случаются в необледеневшей Сибири и на Аляске, где нынешняя глубина вечной мерзлоты является следствием климатических условий в ледниковые периоды, когда зимы были на 11 ° C (20 ° F) холоднее, чем сегодня.

Сплошная вечная мерзлота

При средней годовой температуре поверхности почвы ниже -5 ° C (23 ° F) влияние аспекта никогда не может быть достаточным для таяния вечной мерзлоты, и формируется зона сплошной вечной мерзлоты (сокращенно CPZ ). Линия сплошной вечной мерзлоты в северном полушарии представляет собой самую южную границу , где земля покрыта сплошной вечной мерзлотой или ледниковым льдом. Линия сплошной вечной мерзлоты меняется по всему миру к северу или югу из-за региональных климатических изменений. В южном полушарии большая часть эквивалентной линии попала бы в Южный океан, если бы там была суша. Большая часть антарктического континента покрыта ледниками, под которыми большая часть ландшафта подвержена базальному таянию . Открытая земля Антарктиды в значительной степени покрыта вечной мерзлотой, некоторые из которых подвержены потеплению и таянию вдоль береговой линии.

Альпийская вечная мерзлота

Вечная мерзлота в Альпах встречается на возвышенностях с достаточно низкими средними температурами, чтобы поддерживать вечно мерзлую почву; большая часть альпийской вечной мерзлоты прерывистая. Оценки общей площади альпийской вечной мерзлоты различаются. Бокхайм и Манро объединили три источника и составили сводные оценки по регионам на общую сумму 3 560 000 км 2 (1 370 000 кв. Миль).

Альпийская вечная мерзлота в Андах не нанесена на карту. Его протяженность была смоделирована для оценки количества воды, связанной в этих областях. В 2009 году исследователь с Аляски обнаружил вечную мерзлоту на высоте 4700 м (15 400 футов) на самой высокой вершине Африки, горе Килиманджаро , примерно в 3 ° к югу от экватора.

Подводная вечная мерзлота

Подводная вечная мерзлота встречается под морским дном и существует на континентальных шельфах полярных регионов. Эти области сформировались во время последнего ледникового периода, когда большая часть воды Земли была связана ледяными щитами на суше и когда уровень моря был низким. Когда ледяные щиты таяли, чтобы снова стать морской водой, вечная мерзлота превратилась в затопленные шельфы в относительно теплых и соленых граничных условиях по сравнению с вечной мерзлотой на поверхности. Следовательно, вечная мерзлота под водой существует в условиях, которые приводят к ее уменьшению. По словам Остеркампа, подводная вечная мерзлота является одним из факторов «проектирования, строительства и эксплуатации прибрежных сооружений, сооружений на морском дне, искусственных островов, подводных трубопроводов и скважин, пробуренных для разведки и добычи». Он также местами содержит газовые гидраты, которые являются «потенциально обильным источником энергии», но также могут дестабилизировать по мере того, как подводная вечная мерзлота нагревается и оттаивает, производя большое количество метана, который является мощным парниковым газом.

Проявления

Время, необходимое для того, чтобы вечная мерзлота достигла глубины в заливе Прудо, Аляска
Время (год)Глубина вечной мерзлоты
14,44 м (14,6 футов)
35079,9 м (262 футов)
3500219,3 м (719 футов)
35 000461,4 м (1514 футов)
100 000567,8 м (1863 футов)
225 000626,5 м (2055 футов)
775 000687,7 м (2256 футов)

Базовая глубина

Вечная мерзлота простирается до базовой глубины, где геотермальное тепло от Земли и средняя годовая температура на поверхности достигают равновесной температуры 0 ° C. Глубина основания вечной мерзлоты достигает 1493 м (4898 футов) в северных бассейнах рек Лена и Яна в Сибири . Геотермальный градиент является скоростью повышения температуры относительно увеличения глубины в земном интерьере «ы. Вдали от границ тектонических плит она составляет около 25–30 ° C / км (124–139 ​​° F / миль) у поверхности в большей части мира. Он изменяется в зависимости от теплопроводности геологического материала и меньше для вечной мерзлоты в почве, чем для коренных пород.

Расчеты показывают, что время, необходимое для образования глубокой вечной мерзлоты под заливом Прудо-Бей, Аляска, составило более полумиллиона лет. Это растянулось на несколько ледниковых и межледниковых циклов плейстоцена и предполагает, что нынешний климат Прудо-Бей, вероятно, значительно теплее, чем в среднем за тот период. Такое потепление за последние 15 000 лет является общепринятым. Таблица справа показывает, что первые сто метров вечной мерзлоты формируются относительно быстро, но более глубокие уровни занимают все больше времени.

Массивный грунтовый лед

Массивный голубой грунт на северном берегу острова Гершель, Юкон, Канада.

Когда содержание льда в вечной мерзлоте превышает 250 процентов (от льда до сухой почвы по массе), она классифицируется как массивный лед. Массивные ледяные тела могут различаться по составу во всех мыслимых градациях от ледяной грязи до чистого льда. Массивные ледяные пласты имеют минимальную толщину не менее 2 м и короткий диаметр не менее 10 м. Первые зарегистрированные североамериканские наблюдения были сделаны европейскими учеными в Каннинг-Ривер, Аляска, в 1919 году. В русской литературе упоминаются более ранние даты 1735 и 1739 годов во время Великой Северной экспедиции П. Лассиниуса и Х. П. Лаптев соответственно. Две категории массивных грунтовых льдов — это погребенный поверхностный лед и внутриосадочный лед (также называемый конституционным льдом ).

Погребенный поверхностный лед может образовываться из снега, замерзшего озера или морского льда, наледи (выброшенного на берег речного льда) и — вероятно, наиболее распространенного — погребенного ледникового льда.

Внутриседиментарный лед образуется в результате замерзания грунтовых вод на месте, и в нем преобладает сегрегационный лед, который возникает в результате кристаллизационной дифференциации, происходящей во время замерзания влажных отложений, сопровождаемой миграцией воды к фронту замерзания.

Внутриседиментарный или конституционный лед широко наблюдается и изучается по всей Канаде, а также включает интрузивный и нагнетательный лед.

Кроме того, клинья льда — отдельный тип грунтового льда — образуют узнаваемые узорчатые полигоны земли или тундры. Ледяные клинья образуются в ранее существовавшем геологическом субстрате и впервые были описаны в 1919 году.

Несколько типов массивного грунтового льда, в том числе ледяные клинья и внутриосадочный лед в стене утеса в результате регрессивного оттаивания, расположенного на южном побережье остр

Температура — Temperature — qaz.wiki

Физическая величина, выражающая тепло и холод

Температура

Два термометра показывают температуру в градусах Цельсия и Фаренгейта.

Общие символы

Т
Единица СИK

Прочие единицы

° C , ° F , ° R
Интенсивный ?да

Производные от
других величин

пVпр{\ displaystyle {\ frac {pV} {nR}}}, dqrevdS{\ displaystyle {\ frac {dq _ {\ text {rev}}} {dS}}}
РазмерΘ

Среднесуточные колебания температуры тела человека

Температура — это физическая величина, которая выражает тепло и холод. Это проявление тепловой энергии , присутствующей во всей материи, которая является источником возникновения тепла , потока энергии, когда одно тело контактирует с другим, более холодным.

Температура измеряется с помощью термометра . Термометры калибруются по различным температурным шкалам, которые исторически использовали различные контрольные точки и термометрические вещества для определения. Наиболее распространенными шкалами являются шкала Цельсия (ранее называемая градусом Цельсия , обозначаемая ° C), шкала Фаренгейта (обозначаемая ° F) и шкала Кельвина (обозначается K), последняя из которых преимущественно используется в научных целях по соглашениям Международная система единиц (СИ).

Самая низкая теоретическая температура — это абсолютный ноль , при котором тепловая энергия не может быть извлечена из тела. Экспериментально к этому можно подойти только очень близко, но не достичь, что признается в третьем законе термодинамики .

Температура важна во всех областях естествознания , включая физику , химию , науки о Земле , астрономию , медицину , биологию , экологию и географию, а также в большинстве аспектов повседневной жизни.

Последствия

С температурой связаны многие физические процессы, например:

  • физические свойства материалов, включая фазу ( твердая , жидкая , газообразная или плазменная ), плотность , растворимость , давление пара , электропроводность ,
  • скорость и степень протекания химических реакций ,
  • количество и свойства теплового излучения, испускаемого поверхностью объекта, и
  • скорость звука , которая является функцией квадратного корня абсолютной температуры.

Весы

Температурные шкалы различаются двумя способами: точка, выбранная как ноль градусов, и величина инкрементальных единиц или градусов на шкале.

Обычно используемые весы

Шкала Цельсия (° C) используется для обычных измерений температуры в большинстве стран мира. Это эмпирическая шкала, разработанная историческим прогрессом, приведшим к ее нулевой отметке.0 ° C определяется точкой замерзания воды, а дополнительные градусы определяются таким образом, чтобы100 ° C — точка кипения воды при атмосферном давлении на уровне моря. Из-за 100-градусного интервала ее назвали шкалой Цельсия. После стандартизации кельвина в Международной системе единиц, он был впоследствии переопределен в терминах эквивалентных точек привязки по шкале Кельвина, и поэтому приращение температуры на один градус Цельсия совпадает с приращением на один градус Кельвина, хотя они отличаются аддитивным смещением примерно 273,15.

В Соединенных Штатах обычно используется шкала Фаренгейта , по которой вода замерзает на32 ° F и закипает при212 ° F при атмосферном давлении на уровне моря.

Полный ноль

При абсолютном нуле температуры из материи нельзя больше выделять энергию в виде тепла, что выражено в третьем законе термодинамики . При этой температуре вещество не содержит макроскопической тепловой энергии, но все же имеет квантово-механическую нулевую энергию, как это предсказано принципом неопределенности . Это не входит в определение абсолютной температуры. Экспериментально к абсолютному нулю можно приблизиться только очень близко, но никогда не может быть достигнуто на самом деле. Если бы можно было охладить систему до абсолютного нуля, все классическое движение ее частиц прекратилось бы, и они были бы в полном покое в этом классическом смысле. Абсолютный ноль, определяемый как0 K , примерно равно−273,15 ° C , или-459,67 ° F .

Абсолютные весы

Ссылаясь на постоянной Больцмана , к распределению Максвелла-Больцмана и Больцмана статистического механического определения по энтропии , в отличие от определения Гиббса, для независимого перемещения микроскопических частиц, не обращая внимания межчастичного потенциальную энергию, по международному соглашению, шкала температуры определяется и считается абсолютным, потому что он не зависит от характеристик конкретных термометрических веществ и механизмов термометра. Помимо абсолютного нуля, у него нет эталонной температуры. Она известна как шкала Кельвина , широко используемая в науке и технике. Кельвин (слово пишется со строчной буквы k) — это единица измерения температуры в Международной системе единиц (СИ). Температура тела в его собственном состоянии термодинамического равновесия всегда положительна относительно абсолютного нуля .

Помимо международно согласованной шкалы Кельвина, существует также термодинамическая шкала температуры , изобретенная Кельвином, также с числовым нулем при абсолютном нуле температуры, но непосредственно относящаяся к чисто макроскопическим термодинамическим концепциям, включая макроскопическую энтропию , хотя с микроскопической точки зрения относящаяся к Гиббсовское статистико-механическое определение энтропии для канонического ансамбля , которое учитывает межчастичную потенциальную энергию, а также независимое движение частиц, так что оно может учитывать измерения температур вблизи абсолютного нуля. Эта шкала имеет эталонную температуру в

Мир природного газа — Новости и аналитика природного газа и СПГ

  • Новости природного газа и СПГ

    • Перейти к новости природного газа и СПГ
    • Последние новости
    • Covid-19
    • Новости СПГ
    • Водород
    • бесплатно
    • Перспективы глобального газа
    • Новости трубопроводов
    • Безопасность поставок
    • Газовая инфраструктура
    • Газ для питания
    • Газ транспортный
    • Углерод
    • Возобновляемые источники энергии
    • Новости рынка
    • Корпоративные новости
    • Политика
    • Технологии
  • По регионам

    • Перейти по региону
    • Африка
    • Америка
    • Азия / Океания
    • Европа
  • Премиум-контент

    • Перейти к премиум-контенту
    • Статьи журнала NGW
    • Статьи о переходе газа
    • Сжатые изделия СПГ
    • NGW Интервью
  • Журналы

    • Перейти в журналы
    • NGW Magazine, последний выпуск
    • Gas Transitions Последний выпуск
    • LNG Condensed Последний выпуск
  • Специальные отчеты

    • Перейти к специальным отчетам
    • Канадские газовые диалоги — 2019
    • LNG Canada: новый курс для нации
    • Всемирная газовая конференция 2018
    • Разбирая метан
  • Подкаст
  • NGW TV
  • Газовые диалоги

    • Перейти к газовым диалогам
    • Канадские газовые диалоги — 2020
    • Прошедшие газовые диалоги
  • Насчет нас

    • Перейти к О нас
    • Редакционная группа
    • Консультативный совет
    • Продажи и взаимодействие
    • Наши партнеры
    • Условия использования
    • Политика конфиденциальности и использования файлов cookie
    • Свяжитесь с нами

ВОЙТИ В СИСТЕМУ
рекламируйте с нами>
ПОДПИСЫВАТЬСЯ

Точки замерзания и кипения

Поскольку точка замерзания чистой воды составляет 0 ° C, раствор сахарозы замерзает при –0.68 ° С.

Аналогичным свойством растворов является точка кипения, превышающая . Раствор кипит при несколько более высокой температуре, чем чистый растворитель. Изменение точки кипения рассчитывается по формуле

, где K b — молярная константа точки кипения, а m — концентрация растворенного вещества, выраженная в моляльности. Данные о температуре кипения для некоторых растворителей представлены в таблице 1.

Обратите внимание, что изменение температуры замерзания или кипения зависит исключительно от природы растворителя, а не от идентичности растворенного вещества .

Одно из ценных применений этих соотношений — определение молекулярной массы различных растворенных веществ. В качестве примера выполните такой расчет, чтобы найти молекулярную массу органического соединения сантоновой кислоты, которое растворяется в бензоле или хлороформе. Раствор 50 граммов сантоновой кислоты в 300 граммах бензола кипит при 81,91 ° C. Ссылаясь на таблицу

81,91 ° C — 80,2 ° C = 1,71 ° C = Δ T b

Изменив уравнение точки кипения для определения моляльности и подставив константу молярной точки кипения из таблицы 1, можно получить молярность раствора:

Эта концентрация представляет собой количество молей на килограмм бензола, но в растворе использовалось только 300 граммов растворителя.Сантоновая кислота в молях находится следующим образом:

0,3 кг × 0,676 моль / кг = 0,203 моль

, а молекулярная масса рассчитана как

Точка кипения раствора была использована для определения того, что сантоновая кислота имеет молекулярную массу приблизительно 246. Вы также можете найти это значение, используя точку замерзания раствора.

В двух предыдущих примерах сахароза и сантоновая кислота существовали в растворе в виде молекул, а не диссоциировали на ионы.В последнем случае требуется полная моляльность всех ионных частиц. Рассчитайте общую ионную моляльность раствора 50,0 граммов бромида алюминия (AlBr 3 ) в 700 граммах воды. Поскольку вес AlBr 3 по формуле в граммах составляет

26,98 + 3 (79,90) = 266,68 г / моль

количество AlBr 3 в растворе

Концентрация раствора по отношению к AlBr 3 формульных единиц составляет

Однако каждая формульная единица соли дает один ион Al 3+ и три иона Br :

AlBr 3 ( s ) → Al 3+ ( водн. ) + 3Br ( водн. )

Итак, концентрации ионов равны

Al 3+ = 0.268 моль

Br = 3 (0,268) = 0,804 моль

Al 3+ + Br = 1,072 моль

Общая концентрация ионов в четыре раза больше, чем у соли. При расчете изменения точки замерзания или кипения необходимо использовать концентрацию всех частиц растворенного вещества, независимо от того, являются ли они молекулами или ионами. Концентрация ионов в этом растворе AlBr 3 составляет 1,072 моль, и эту моляльность можно использовать для расчета Δ T f и Δ T b .

  • Вычислите температуру кипения раствора 10 граммов хлорида натрия в 200 граммах воды.
  • Раствор 100 граммов бруцина в 1 кг хлороформа замерзает при –64,69 ° C. Каков молекулярный вес бруцина?

Глубокая защита: кибербезопасность в газовой и нефтяной промышленности

Перейти к основному содержанию

  • Дом
  • Около
  • Членство
  • Карьера в API
  • Главный экономист
  • Контакт
  • Поиск
  • Меню
  • Природный газ и нефть

    • Меню
    • Обзор природного газа и нефти
    • Wells к потребителю

      • Природный газ и нефть
      • Колодцы к Потребителю
      • Разведка и добыча

        • Скважины потребителю
        • Разведка и добыча
        • На берегу
        • Офшор
        • Гидроразрыв
        • Натуральный газ
        • Нефтяные пески
        • Горючий сланец
        • Арктика / Аляска
      • Транспортировка нефти и природного газа

        • Скважины потребителю
        • Транспортировка нефти и природного газа
        • Нефтяные танкеры
        • Трубопроводы
        • Система отслеживания стратегических данных трубопроводов (PSDTS)
        • Железнодорожный транспорт
      • Топливо и переработка

        • Скважины потребителю
        • Топливо и нефтепереработка
        • НПЗ
        • Топлива

    • Информация для потребителей

      • Природный газ и нефть
      • Информация для потребителей
      • Налоги на моторное топливо

        • Информация для потребителей
        • Налоги на моторное топливо
        • Налог на дизельное топливо
        • Налог на бензин
      • Потребительские ресурсы

        • Информация для потребителей
        • Потребительские ресурсы
        • Часто задаваемые вопросы о СТО
        • Безопасность на насосе
        • Безопасное копание вокруг инженерных сетей
        • Факты об энергоэффективности
        • Разумно расходуйте энергию дома
        • Безопасность угарного газа
      • В классе

        • Информация для потребителей
        • в классе
        • Ресурсы для онлайн-образования
        • Энергетические ресурсы

    • API Energy Excellence
    • Энергетические праймеры

      • Природный газ и нефть
      • Энергетические грунтовки
      • Власть Америки в прошлом — невозможно
      • Энергия и сообщества
      • Заработок в перспективе
      • Энергия и налоги
      • Аляска — состояние энергетики
      • Что такое гидроразрыв?

        • Энергетические грунтовки
        • Что такое гидроразрыв?
        • Почему так важен гидроразрыв для природного газа?
        • В чем разница между удалением сточных вод и гидроразрывом?
        • Какие химические вещества используются при гидроразрыве пласта?
        • Каковы альтернативы снижению эффективности гидроразрыва пласта?
        • Я слышал, что гидроразрыв пласта связан с раком.Это правда?
        • Сколько воды используется для гидроразрыва пласта?
        • Как защищаются грунтовые воды во время гидроразрыва пласта?
        • Вызывает ли гидроразрыв водопроводных кранов возгорание?
        • Сколько рабочих мест создано в нефтегазовой отрасли?
        • Вызывает ли гидроразрыв землетрясений?
        • Что такое мифы о ГРП?
        • Природный газ — альтернативная энергия
        • Каковы претензии активистов по борьбе с гидроразрывом?
        • Что EPA говорит о загрязнении воды?
        • Открытие природных ресурсов Америки
      • Факты о NAAQS
      • Американская энергия — это американский прогресс
      • Изменение климата и энергия
      • Energy Works for America
      • Экспорт СПГ
      • Разблокировка оффшорной энергетики Америки

        • Энергетические грунтовки
        • Открытие оффшорной энергетики Америки
        • Оффшорная энергия, которая нам нужна
        • Когда вы ищете ресурсы, вы их находите
        • Сейсмические исследования: зачем и как
        • Морские сейсмические исследования: безопасность, наука и исследования
        • Стандарты безопасности и технологий на море
      • Стандарт возобновляемого топлива
      • U.S. Экспорт сырой нефти
      • Что случилось с ценами на бензин
      • Рынки сырой нефти и нефтепродуктов
      • Рынки природного газа
    • Окружающая среда

      • Природный газ и нефть
      • Окружающая среда
      • Экологические принципы
      • Чистый воздух

        • Окружающая среда
        • Чистый воздух
        • Озон
        • Твердые частицы
        • Другие стандарты воздуха
        • Токсичные вещества в воздухе
        • Разрешения на воздух
      • Чистая вода

        • Окружающая среда
        • Чистая вода
        • Качество поверхностных вод
        • Исследование почвы и подземных вод
        • Исключения из водоносного горизонта
        • Сохранение воды
        • Предотвращение разливов нефти и реагирование на них
        • Группы чистой воды
      • Изменение климата
      • Энергоэффективность и переработка
      • Экологические показатели

        • Окружающая среда
        • Экологические характеристики
        • Корпоративная отчетность
        • Охрана окружающей среды
        • Рекомендуемые методы освещения

    • Здоровье и безопасность

      • Природный газ и нефть
      • Здоровье и безопасность
      • Ресурсы по безопасности рабочего и рабочего места

        • Здоровье и безопасность
        • Ресурсы по безопасности рабочего и рабочего места
        • Правила API, по которым нужно жить
        • Стандарты безопасности и гигиены труда API
        • Возможности обучения нефтяников и газовиков
        • Руководство по планированию пандемии API
      • Безопасность при разведке и добыче

        • Здоровье и безопасность
        • Безопасность разведки и добычи
        • Береговая безопасность
        • Безопасность на море
      • Безопасность при транспортировке

        • Здоровье и безопасность
        • Безопасность на транспорте
        • Безопасность трубопроводов
        • Железнодорожная безопасность
        • Готовность к разливам нефти и аварийное реагирование
      • НПЗ и безопасность предприятий

        • Здоровье и безопасность
        • Безопасность нефтеперерабатывающих и заводских предприятий
        • Стандарты противопожарной защиты
        • Профессиональная безопасность
        • Безопасность процесса
      • Потребительская безопасность
      • Защита общественного здоровья

        • Здоровье и безопасность
        • Защита общественного здоровья
        • Управление продуктом
      • Измерение повышения безопасности
  • Продукция и Услуги

    • Меню
    • Обзор глобальных отраслевых услуг (GIS)
    • Стандарты и оценки
    • Стандарты

      • Продукты и услуги
      • Стандарты
      • Важные Stds.Анонсы
      • Приобрести стандарты API и программное обеспечение
      • План стандартов
      • Комитеты по стандартам
    • Оценка производственной безопасности на площадке

      • Продукты и услуги
      • Оценка производственной безопасности на площадке
      • Запросить оценку PSSAP
    • Программа оценки трубопроводов SMS

      • Продукты и услуги
      • Программа оценки SMS для трубопроводов
      • Запросить оценку
    • Программа свидетелей API

      • Продукты и услуги
      • Программа свидетелей API
      • 19Б Перфоратор
    • Центр морской безопасности (COS)
    • Статистика

      • Продукты и услуги
      • Статистика
      • Еженедельный статистический бюллетень API
      • Ежемесячный статистический отчет API
      • Обзор экономики отрасли API
    • Индивидуальная сертификация и обучение
    • Индивидуальный сертификат.Программы (ПМС)

      • Продукты и услуги
      • Индивидуальный сертификат. Программы (ICP)
      • Расписания и сборы
      • Шаг 1. Сертификаты
      • Шаг 2: Подать заявку
      • Шаг 3. Запланировать экзамены
      • Политики
      • Найдите инспектора
      • Важные ссылки ICP
    • Обучение

      • Продукты и услуги
      • Обучение
      • Онлайн-обучение
      • Календарь обучения под руководством инструктора

    • События
    • События

      • Продукты и услуги
      • События
      • Календарь

    • Узнать больше
    • Справочники по сертификации
    • Представители по всему миру
    • Получить цитату
    • Сертификаты качества
    • Монограмма API и APIQR

      • Продукты и услуги
      • Монограмма API и APIQR
      • Советы и обновления
      • Применить / обновить / изменить
      • Составной список API
      • Важно — Предупреждение о мошенничестве
    • Моторное масло (EOLCS)

      • Продукты и услуги
      • Моторное масло (EOLCS)
      • Заявка и сборы
      • Каталог лицензиатов
      • Несанкционированное использование знаков API
      • Категории / классификации

        • Моторное масло (EOLCS)
        • Категории / классификации
        • Категории масел
        • Последние категории масел
        • Последние классификации масел
      • Документы
    • Жидкость для выхлопных газов дизелей (DEF)

      • Продукты и услуги
      • Жидкость для выхлопных газов дизельного двигателя (DEF)
      • Заявка и сборы
      • Каталог лицензиатов
      • Локатор DEF
    • Моторное масло имеет значение (MOM)
  • Политика и проблемы

    • Меню
    • American Energy

    • Американские вакансии

ПРОГНОЗ ЗАМЕРЗАНИЯ СО2

1 ПРОГНОЗЫ ЗАМЕРЗАНИЯ КОГДА Представлено на 8-м ежегодном съезде Ассоциации переработчиков газа 10 марта 003 г. Сан-Антонио, Техас Тим Эггеман, Ph.D, P.E. Стив Чафин Ривер Сити Инжиниринг, Инк. Лоуренс, Канзас Консультации инженеров-технологов для газовой промышленности

2 ПРОГНОЗЫ ЗАМЕРЗАНИЯ СО2 Тим Эггеман и Стив Чафин Ривер Сити Инжиниринг, Инк. Лоуренс, Канзас, США РЕЗЮМЕ Двуокись углерода (CO) и ее потенциал замерзания могут быть ограничивающим фактором при проектировании и эксплуатации газовой установки.Уровни CO в исходном сырье могут существенно повлиять на экономику и риски проекта, так как они могут диктовать тип используемого процесса извлечения, максимально достижимое извлечение ШФЛУ и / или количество требуемых аминов. Обычный подход к предотвращению условий замерзания CO использует термодинамику для прогнозирования температур замерзания в ключевых точках в рамках данной схемы обработки. Затем используется минимальный температурный запас безопасности, чтобы избежать условий замерзания CO. Мы обнаружили, что ненадежные прогнозы температуры замерзания CO делаются несколькими коммерческими симуляторами процесса, обычно используемыми переработчиками газа.Это вызвало появление обзора литературы, представленного здесь. В целом мы обнаружили, что существующие экспериментальные данные адекватны и что термодинамические модели, основанные как на уравнении состояния, так и на коэффициенте активности, могут использоваться для точного прогнозирования температур замерзания CO. Однако в предыдущей работе не было адекватного рассмотрения того, как правильно применять эти модели в моделировании процесса. Неправильная формулировка расчетов замерзания CO была причиной ненадежных прогнозов, сделанных коммерческими симуляторами процесса.В этой статье мы покажем, как правильно сформулировать термодинамические расчеты, используемые для прогнозирования образования твердых частиц CO. Будут обсуждены процедуры для теплообменников, расширителей и колонн. Распространенных ошибок (сходимость к ложным корням, сходимость к физически значимым, но бесполезным решениям, несходимость численных алгоритмов, неправильная формулировка температурных запасов и т. Д.) Можно избежать с помощью этих процедур.

3 ОСОБЕННОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЗАМЕРЗАНИЯ СО2 Недавно с компанией River City Engineering был заключен контракт на оказание услуг по технологическому проектированию во время реконструкции существующего газового завода для извлечения дополнительного количества этана.Для этой конкретной реконструкции общая экономика проекта была чрезвычайно чувствительна к достижимым уровням извлечения этана. Более того, возможное добавление очистки поступающего газа амином для удаления CO серьезно поставило бы под угрозу жизнеспособность всего проекта. Таким образом, нашей целью было достичь высокого извлечения этана, несмотря на возможные ограничения, связанные с замораживанием CO в технологическом оборудовании. Газ, перерабатываемый на рассматриваемой установке, представляет собой обедненный газ с довольно высоким соотношением CO / этан. Рассмотренный для установки процесс переохлаждения орошения показан на Рисунке 1.Этот процесс хорошо известен и широко используется в газоперерабатывающей промышленности для экономичного извлечения этана из широкого диапазона составов газа. На рисунке 1 также показаны типичные места, где в зависимости от состава газа, содержания CO и рабочих условий может произойти замерзание CO. Как правило, эти места проверяются инженером-проектировщиком на предмет возможности замораживания CO с использованием встроенных утилит моделирования процесса и данных, опубликованных в книге технических данных GPSA [1], а также из других источников.ПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ЗАМОРАЖИВАНИЕ ОСТАТКОВ ПАДООХЛАДИТЕЛЯ НА ВХОДЕ ХОЛОДА СЕПАРАТОР ДЕМЕТАНИЗАТОР ДЕМЕТАНИЗАТОРА РАСШИРЕНИЯ EPBC Рис. 1 Схема технологического процесса восстановления этана. башня деметанизатора (Таблица I). Когда для сравнения использовались другие пакеты моделирования процессов, наблюдалось отсутствие согласованности прогнозов. Обратите внимание на расхождения между прогнозами трех симуляторов процесса и данными, обычно упоминаемыми в

.

4 Справочник технических данных GPSA, рисунок [1].Подозрительные результаты были отмечены для паровых потоков и в альтернативных случаях моделирования, не связанных с проектом (Таблица I). Таблица I: Компоненты для сравнения замораживания жидкого и парообразного CO (мол.%) Лоток 1 Жидкий лоток Жидкий лоток 3 Жидкость не по проекту Пар N CO Метан Этан Пропан Кривая C Смоделированная температура FFFF Симулятор прогноза замораживания AFFFF Имитатор прогноза замораживания BFFFF Имитатор прогноза замораживания CFFFF GPSA: Рисунок F -14 F -134 F -155 F Эти несоответствия привели нас к рассмотрению более простого случая; прогноз точки замерзания для двойной системы метан-CO.Эти прогнозы можно напрямую сравнить с экспериментальными данными в отчете GPA Research Report RR-10 []. Результаты сравнения равновесия жидкость-твердое тело (LSE) показаны в таблице II и графически на рисунке. Мольная доля метана Таблица II: Сравнение бинарного замораживания метана и CO (LSE) Мольная доля CO Температура (F) GPA RR-10 Simulator A Simulator B Simulator C Максимальное абсолютное отклонение

5 Температура, F Имитатор GPA RR A Температура молярной доли CO, F Имитатор GPA RR B Температура мольной доли CO, F Имитатор GPA RR C Молярная доля CO Рисунок Сравнение прогнозов замерзания метана-CO в жидкой фазе

6 Совершенно очевидно, что три имитатора процесса не обеспечивают надежного сопоставления экспериментальных данных LSE даже для этой простой системы.Результаты оказались неожиданно плохими. Наша потребность в надежных предсказаниях жидкость-твердое тело и пар-твердое тело вызвала обзор существующих экспериментальных данных, обзор термодинамики твердого образования и разработку процедур расчета, представленных в этой статье. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ Фактически существует два режима образования твердого CO в газоперерабатывающих системах. В одном случае содержание СО в жидкости может превышать предел его растворимости, и в этом случае диоксид углерода выпадает в осадок или кристаллизуется из жидкого раствора.С другой стороны, содержание CO в паре может превышать предел растворимости, и в этом случае твердый CO образуется в результате десублимации или инея. Системы жидкость-твердое тело. Отчет об исследовании GPA RR-10 [] и Knapp et. al. [3] являются хорошими источниками для поиска многих оригинальных работ, содержащих экспериментальные данные для систем жидкость-твердое тело. Нам удалось получить исходные документы для большинства наборов данных, что позволило провести критическую оценку. Источники, содержащие только графическую информацию, были исключены из дальнейшего рассмотрения из-за ограниченной точности интерполяции.Мы также оценили степень тщательности, использованную в экспериментальных методах, и проследили иногда искаженное происхождение наборов данных, чтобы гарантировать, что все данные были определены независимо. Мы решили включить только данные, представленные в GPA RR-10, для регрессий, обсуждаемых позже. Данные, представленные в GPA RR-10, на самом деле являются компиляцией из нескольких источников [4-7]. Эти данные высокого качества. Измерения основаны на трехфазных экспериментах (пар-жидкость-твердое тело), ​​поэтому давление, при котором собирались данные, было записано.Как правило, наборы данных из других источников не фиксируют давление в системе. Давление в системе необходимо для корреляции данных при использовании подхода уравнения состояния, как обсуждается позже. Фиг. 3 представляет собой график экспериментальных данных по растворимости CO в метане. Также показаны экспериментальные данные из источников, не относящихся к [3, 8-10] приведенным в ГПА РР-10. Имеется некоторый разброс данных в районе -150 F, что представляет интерес для рассматриваемой проблемы дистилляции. К сожалению, мы не смогли разработать значимый тест термодинамической согласованности, аналогичный тем, которые используются для проверки данных VLE, ​​чтобы оправдать отбрасывание определенных наборов данных или конкретных точек данных.Экспериментальные данные для совместной бинарной системы этан [8,11,1], совместной бинарной системы пропан [8,11], совместной тройной системы метан-этан [11], совместной тройной системы метан-пропан [13], Доступны четвертичная система этан-пропан [13] и четвертичная система метан-этан-пропан [13]. Многие из этих наборов данных были собраны доктором Фредом Куратой и его аспирантами Канзасского университета. Разброс данных для этих систем был ниже, чем показанный на рисунке 3, поскольку существует меньше независимых наборов.Системы пар-твердое тело Экспериментальные данные по инея CO 2 скудны. Набор данных Pikaar [14] для двойной системы CO — метан часто отображается в литературе, например, на рис. 5-6 книги технических данных GPSA [1], но, к сожалению, эти данные никогда не публиковались за пределами диссертации Пикара. Мы не могли критически рассмотреть эту работу, так как не смогли получить копию его диссертации. Никаких других соответствующих наборов экспериментальных данных найдено не было.

7 Температура, F GPA RR-10 [, 4-7] Boyle [3] Cheung and Zander [8] Mraw et.al. [9] Sterner [10] Voss [3] NRTL Fit PR Fit Mole Fraction CO Рис. 3 — Растворимость CO в жидком метане ТЕРМОДИНАМИКА ТВЕРДОГО ОБРАЗОВАНИЯ Большинство экспериментальных данных было собрано в 1950-1970-х годах. С тех пор компьютерное программное обеспечение и термодинамические модели усовершенствовались. Большая часть термодинамического анализа в статьях, содержащих исходные экспериментальные данные, датирована. В этом разделе кратко рассматриваются некоторые современные подходы к корреляции данных. Равновесие жидкость-твердое тело (LSE) Отправной точкой при выводе любого отношения фазового равновесия является приравнивание парциальных летучестей для каждого компонента в каждой фазе.Только одно содержательное уравнение получается, если делать нормальное предположение о чистой твердой фазе CO. Затем нужно решить, использовать ли подход на основе коэффициента активности или уравнения состояния. Следующее уравнение сохраняется при равновесии при использовании модели коэффициента активности: (SS) TTT CO CO RTRTR TTp RTL ln Tp S Tp Tp ((al as) (bl bs) T) Tp (al as) T (bl bs) Tp γ x = (1) (1) + ln () T (1 ()) (1) где γ CO = коэффициент активности CO в жидкой фазе, безразмерный x CO = мольная доля CO в жидкой фазе, безразмерный

8 S L Tp = Энтропия жидкого CO в тройной точке, 7.76 кал / (гмоль K) [15] SS Tp = Энтропия твердого CO в тройной точке, кал / (гмоль K) [15] R = Газовая постоянная, кал / (гмоль K) T Tp = Температура в тройной точке для CO , K [15] T = Температура, K a L, b L = Теплоемкость жидкого CO = a L + b LT = T, T в K, cp в кал / (гмоль K) [16] a S, b S = Теплоемкость твердого CO = a S + b ST = T, T в K, cp в кал / (гмоль K) [16] Одна интересная особенность уравнения. 1 состоит в том, что правая часть не зависит от состава, поэтому произведение γ x является постоянным при любой заданной температуре.При -150 F (17 K) γ x = CO CO CO CO Если предположить, что x CO = 0,05, тогда γ CO = 6,07, что указывает на довольно высокий уровень неидеальности жидкой фазы в интересующей области. Мы выбрали уравнение NRTL [17] для моделирования коэффициента активности, поскольку оно применимо к многокомпонентным смесям и способно справиться с ожидаемым уровнем неидеальности. Параметры бинарного взаимодействия между метаном и CO были регрессированы с использованием данных GPA RR-10 на Рисунке 3. Полученное соответствие, также показанное на Рисунке 3, дает хорошее согласие во всем диапазоне.Абсолютное значение максимального отклонения от данных GPA RR-10 составило 6 F, что намного ближе, чем любое из прогнозов симулятора, показанных ранее в Таблице II / Рисунке. Абсолютное значение максимального отклонения от дополнительных наборов данных, показанных на рисунке 3, составляло 9,4 F, что отражает более высокую степень разброса. Мы регрессировали параметры NRTL, чтобы предсказать замерзание CO жидких смесей, содержащих метан, этан и пропан. Неключевые параметры взаимодействия (например, бинарный метан / этан) были установлены путем преобразования параметров Вильсона из регрессий VLE, ​​приведенных в Im [16], в формат NRTL путем приравнивания двух моделей при бесконечном разбавлении.Полученные результаты сопоставимы с данными, показанными на рисунке 3. Эти четыре компонента (CO, метан, этан, пропан) ответственны за более чем 99% видов, присутствующих в исходной проблеме деметанизатора, суммированной ранее в таблице I. Остальные виды были нанесены на карту. в метан или пропан в зависимости от температуры кипения. Ошибка, вызванная этой аппроксимацией, должна быть довольно небольшой, но она указывает на некоторые ограничения подхода модели деятельности: 1) ограниченная точность режимов прогнозирования для генерации ключевых параметров взаимодействия с помощью UNIFAC или аналогичных средств) трудности в работе с сверхкритическими компонентами через закон Генри; 3) необходимость генерировать большое количество неключевых параметров взаимодействия.Переходя к модели уравнения состояния, в состоянии равновесия выполняется следующее уравнение: x CO V CO Solid RT Sat () ˆ L Sat Sat PP CO φ P = P φ e Solid () CO CO Solid CO где x CO L φ ˆ CO PP Sat CO Solid Sat φ CO CO Solid = мольная доля CO в жидкой фазе, безразмерный = коэффициент парциальной летучести жидкой фазы для CO, безразмерный = давление в системе, кПа = давление пара твердого CO при температуре системы, кПа = летучесть чистого CO пар при P Sat CO Solid V = Молярный объем твердого CO, см 3 / гмоль, безразмерный

9 R = Газовая постоянная, 8314 (кПа см 3) / (гмоль K) T = Температура, K Давление пара и молярный объем твердого CO были регрессированы из данных в [15].Любое уравнение состояния может использоваться для расчета требуемых летучести. Мы выбрали стандартную форму уравнения Пенга-Робинсона [18,19], поскольку оно широко используется для моделирования систем переработки природного газа. Параметры двоичного взаимодействия для всех неключевых пар были установлены на их значения, полученные из регрессий VLE. Параметры взаимодействия на основе VLE также могут использоваться с парами CO, что обеспечивает удивительную точность. Однако мы обнаружили несколько лучшую производительность, когда параметры взаимодействия для пар CO регрессировали из экспериментальных данных.На рисунке 3 сравниваются предсказания подобранной модели Пенга-Робинсона (PR) для двойной системы CO-метан с экспериментальными данными и предсказаниями модели NRTL. Модель Пенга-Робинсона имеет точность, сравнимую с точностью модели NRTL в области -150 F, но точность падает в других областях. Параметр бинарного взаимодействия CO -метан нужно было изменить всего на ~ 13% от значения, используемого для расчетов VLE. Откровенно говоря, мы были весьма удивлены способностью уравнения состояния Пенга-Робинсона точно моделировать эту систему, учитывая высокую степень неидеальности.В то время как подход с использованием уравнения состояния имеет то преимущество, что обеспечивает согласованную теоретическую основу, которую легче распространить на новые ситуации, детали требуемых численных процедур более сложны. Например, когда используется кубическое уравнение состояния Пенга-Робинсона, нужно найти корни: 3 3 z (1 B) z + (A 3B B) z (AB BB) = 0 (3) где z — неизвестная сжимаемость, а A и B — действительные константы, построенные из правил перемешивания. Полученная сжимаемость затем вставляется в соответствующее уравнение летучести, а затем в уравнение.решается корнем, чтобы найти условия (T, P и состав), при которых начинает образовываться твердый CO. Есть до трех реальных корней для уравнения. 3. Возникает соблазн решить уравнение. 3 аналитически с использованием правила Кардана. Однако правило Кардана может давать бессмысленные результаты, поскольку оно чувствительно к ошибкам округления при определенных условиях [0]. Press et. al. [1] обсуждают численные методы нахождения корней многочленов. Мы обнаружили, что методы, основанные на собственных значениях, работают хорошо и точно обеспечивают все три корня, действительные или комплексные.Важно инициализировать вычисление корней для уравнения. с разумным предположением. Уравнение 3 может иметь только один действительный корень, и если первоначальное предположение далеки от цели, результирующая сжимаемость может соответствовать сжимаемости пара, а не жидкой фазы, и в этом случае расчет нахождения корня сведется к бессмысленному ответу. К сожалению, эмпирические методы определения корня для вспышек VLE, ​​такие как метод Poling [], не всегда хорошо работают с рассматриваемыми здесь жидкостными и парообразными вспышками.Мы обнаружили, что лучший способ избежать этой ловушки — использовать консервативный метод численного решения корней, такой как ложное положение, в котором корень всегда заключен в квадратные скобки, и инициализировать вычисление результатом сходимого решения для формулировки NRTL.

10 Равновесие пар-твердое тело (VSE) Модели уравнений состояния лучше всего использовать для этого типа систем, поскольку они легко обеспечивают требуемые условия.Соответствующие равновесные соотношения: y CO V CO Solid RT Sat () ˆV Sat Sat PP CO φ P = P φ e Solid (4) CO CO Solid CO и где y CO V φ ˆ CO PP Sat CO Solid Sat φ CO TT Tp (5) = мольная доля CO в паровой фазе, безразмерная = коэффициент парциальной летучести CO для паровой фазы, безразмерная = давление в системе, kpa = давление пара твердого CO при температуре системы, kpa = летучесть чистого пара CO при P Sat CO Solid, безразмерный VCO Solid = Молярный объем твердого CO, см 3 / гмоль R = Газовая постоянная, 8314 (кПа см 3) / (гмоль K) T = Температура, KT = Температура тройной точки для CO, K [15] Tp Eq .4 получено путем приравнивания частичных летучестей; Уравнение 5 просто говорится, что твердое тело должно быть стабильным в случае его образования. Довольно часто учебники по термодинамике забывают упомянуть уравнение. 5. Мы обнаружили несколько случаев, когда твердые тела были предсказаны по формуле. 4, но температура была слишком высокой для стабильного твердого вещества. Как и в случае жидко-твердого вещества, для оценки летучести можно использовать любое уравнение состояния. Мы снова выбрали стандартную версию уравнения Пенга-Робинсона. На этот раз из-за отсутствия данных для параметров бинарного взаимодействия по умолчанию были выбраны значения, используемые для вычислений VLE.Рисунок 4 показывает, что предсказания достаточно хорошо согласуются с экспериментальными данными по метан-кобинарной системе, полученными из Pikaar [14]. Дальнейшее улучшение путем регрессии данных не преследовалось, так как экспериментальные значения должны были быть интерполированы из графика второго поколения, а не из исходных данных. Численные методы, используемые для решения уравнения. 4 для условий (T, P, состав), при которых происходит обледенение, в основном такие же, как те, которые используются для решения отношения LSE, приведенного в уравнении. Чтобы избежать ловушки, связанной с неправильно оцененной летучестью, мы снова рекомендуем использовать консервативный поиск корней. метод, такой как ложное положение, но на этот раз вычисление может быть инициализировано с результатом сходящегося решения уравнения.4 в предположении идеальности (т. Е. Летучесть и экспоненциальный фактор Пойнтинга в уравнении 4 установлены равными единице).

11 F -94 F -11 F -130 F -148 F -184 F PR w / VLE kij Давление, фунт / кв.дюйм y Ch5 Рис. термодинамика для прогнозирования температур замерзания в ключевых точках в рамках заданной схемы обработки.Затем используется минимальный температурный запас безопасности, чтобы гарантировать, что условия замерзания CO можно избежать за счет обеспечения адекватной гибкости эксплуатации и учета неопределенности в прогнозе точки замерзания. Мы определяем температурный запас прочности как разницу температур между рабочей температурой и температурой, при которой может произойти замерзание при данном фазовом составе и давлении в системе. Механизмом замораживания может быть кристаллизация из жидкости или инея из пара в зависимости от типа работы установки.Поскольку понимание механизма замораживания является полезной информацией, рекомендуется указать, является ли кристаллизация или инея ограничивающим фактором. Обратите внимание, что наше определение температурного запаса прочности зависит от постоянства фазового состава. Утилита замораживания CO, по крайней мере, в одном коммерческом симуляторе процесса предоставляется в виде универсального средства проверки потока. Проблема здесь в том, что утилита будет выполнять вычисления VLE flash при поиске ближайшей точки замерзания, которая изменяет фазовый состав, если одна из них находится в или около двух фаз (т.е.е. пар + жидкость) область. Это не только сбивает с толку вопрос о том, как определить температурный запас безопасности, но, как мы увидим, вводит возможность множественных точек замерзания и является источником большей части противоречивых результатов для этого конкретного симулятора. В следующих нескольких подразделах подробно описано, как адаптировать термодинамические расчеты к характеристикам конкретных операций агрегата. В нашем анализе используется термодинамика с объемной жидкостью

12 свойств для прогнозирования замерзания CO.У этого подхода есть несколько ограничений. Например, профили температуры, которые возникают в пограничном слое при прохождении жидкости над поверхностями теплообмена, игнорируются. Возможно, что замерзание могло произойти в пограничном слое, но не в объеме жидкости. Второе ограничение состоит в том, что термодинамика не рассматривает кинетику зарождения и роста твердого CO. Возможно, можно будет эксплуатировать оборудование в режимах, в которых замораживание CO термодинамически возможно, но кинетика препятствует замораживанию CO.В качестве третьего класса примеров ограничений, фактические условия в рамках работы блока не могут быть точно описаны равновесной термодинамикой. Два случая, один для расширителей и один для столбцов, обсуждаются позже. Если эти вопросы вызывают озабоченность, требуется более подробный анализ, выходящий за рамки данной статьи. Теплообменники Все теплообменники, будь то пластинчатые или другие конструкции, имеют по крайней мере один проход с горячей стороны и один проход с холодной стороны. Чтобы упростить обсуждение, мы проиллюстрируем расчет замерзания CO для жидкости, охлаждаемой на горячей стороне теплообменника.По аналогии следует анализ холодной стороны. Если подача горячей стороны представляет собой пар, который не конденсируется внутри теплообменника, то достаточно выполнить расчет VSE, чтобы проверить выход пара на предмет замерзания. Аналогичным образом, если подача горячей стороны является жидкостью, то нужно только выполнить расчет LSE, чтобы проверить выходную жидкость на предмет замерзания. Ситуация усложняется, если поток горячей стороны конденсируется внутри теплообменника. В этом случае необходимо пройти путь температуры / состава конденсирующейся жидкости, выполняя расчет замораживания LSE на каждом приращении.Чтобы понять, почему это так, рассмотрим гипотетический пример, показанный на рисунке 5. Горячее сырье входит в виде насыщенного пара (точка A). По мере охлаждения более тяжелые компоненты предпочтительно конденсируются, создавая изменяющийся состав жидкой фазы вдоль прохода теплообменника. Поскольку CO тяжелее метана, он имеет тенденцию концентрироваться в жидкой фазе, и можно достичь точки, в которой растворимость жидкости будет превышена, и CO может замерзнуть и потенциально забить теплообменник, как показано в точке B на рисунке 5.Забудьте на мгновение, что CO может замерзнуть, и продолжайте охлаждение потока. В конце концов, достаточное количество метана сконденсируется, и растворимость CO в жидкости увеличится до точки, при которой весь CO может снова удерживаться в жидкой фазе без замерзания, как это показано в точке C на рисунке 5. Если продолжать охлаждение этого потока, паровая фаза полностью конденсируется (точка D). Дальнейшее охлаждение в конечном итоге приведет к повторному превышению растворимости жидкости (точка E), где CO может снова замерзнуть. Этот пример показывает, что внутри прохода теплообменника может возникать несколько точек замерзания, когда технологическая жидкость претерпевает фазовый переход пар-жидкость.В этом конкретном случае простой просмотр условий на выходе приведет к правильному решению проблемы замерзания. Однако, если бы пример был изменен таким образом, чтобы выпуск горячей стороны происходил между точками C и E, можно было бы упустить потенциальную проблему замерзания, глядя только на состояние выпуска. Этой ловушки можно избежать с помощью обсуждаемого здесь метода инкремента. Пример на рисунке 5 также объясняет противоречивые результаты коммерческого симулятора процесса, который предоставляет прогнозы замерзания CO с помощью универсального средства проверки.Этот симулятор выполняет вычисления VLE flash по всему потоку при поиске ближайшей точки замораживания. В этом случае все три точки замерзания (точки B, C и E на рисунке 5) являются термодинамически обоснованными прогнозами температуры замерзания CO. Решение, данное этим симулятором, зависит от внутренних деталей первоначального предположения и метода поиска корня, используемого симулятором. Как обсуждалось ранее, этой ловушки можно избежать, используя подпрограммы прогнозирования зависания, которые настроены для конкретной операции модуля и не проводят вычисления флэш-памяти VLE при поиске точки зависания.

13 Холод в горячем В горячем в условиях T = -96 F, P = 300 psia Расход = 1000 фунт-моль / ч y CO = 0,04 y Метан = 0,85 y Этан = 0,11 A -10 Температура, FB -150 EDC -160 Горячий композит Кривая Кривая замерзания LSE, 000 1 000 000 1,500 000 000 000 500 000 3 000 000 3 500 000 4 000 000 Тепловой поток, БТЕ / ч Рисунок 5 — Профиль теплообменника с несколькими расширителями точек замерзания Процедуры для прогнозирования точек замерзания CO в расширителях аналогичны тем, которые используются для теплообменников.Если в расширителе нет изменения фазы, то можно просто выполнить расчет VSE в условиях на выходе, чтобы проверить замерзание. Если внутри расширителя происходит конденсация, можно выполнить дополнительный анализ давления, проверяя замерзание с помощью расчета LSE в каждой точке, где существует жидкость. Предостережение: в реальных условиях эксплуатации, когда ожидается конденсация жидкости, детандеры не подчиняются (внутренне) равновесной термодинамике. Скорость иногда может быть довольно высокой. Времени пребывани может быть недостаточно, чтобы действительно установить парожидкостное равновесие в любой заданной точке, кроме выхода.Образование твердого СО также может быть кинетически ограничено в этих условиях. Если этот вопрос вызывает беспокойство, следует провести более подробный анализ и консультации с поставщиками расширителей. Столбцы Методология прогнозирования замерзания CO внутри столбцов остается такой же, как и для любого другого оборудования, работающего со смешанной жидкой и паровой фазами. Оценка подхода к замораживанию CO требует тщательного анализа и зависит от типа рассматриваемой колонки (т. Е. С насадкой или с тарелками).

14 Общие вопросы моделирования Прежде чем обсуждать более конкретные вопросы замораживания CO, необходимо сделать быстрый обзор моделирования колонки. Операции с колоннами в общих пакетах моделирования процессов специально предназначены для выполнения поэтапных расчетов баланса материалов и энергии. Эти расчеты основаны на теоретических стадиях колонки. Обычно инженер-конструктор применяет эффективность тарелки к фактическому количеству тарелок, чтобы определить количество этапов теоретического моделирования для новой или существующей колонны.Фактическая эффективность тарелки при работе колонны может зависеть от ряда конструктивных, эксплуатационных и / или механических факторов. Аналогичная аналогия (через насадку HETP) может быть применена к насадочным колоннам, хотя они по своей сути не являются ступенчатыми, поскольку паровая и жидкая фазы находятся в непрерывном контакте друг с другом, когда они движутся вверх и вниз, соответственно, через насадку. Исследования чувствительности, характеризующие производительность колонны (т.е. температуру, нагрузки компонентов и т. Д.) В зависимости от изменяющихся рабочих параметров установки (например,грамм. количество теоретических лотков для моделирования, нестандартный расход / давление / температура / состав и т. д.) имеют первостепенное значение. Это особенно верно, учитывая, что расчеты замораживания CO (и подход к замораживанию) зависят от давления, температуры и состава. Эти исследования чувствительности можно использовать для изучения и оценки самых широких операционных регионов, чтобы определить наиболее критические точки, вызывающие беспокойство. Предостережение: операции с колоннами в большинстве симуляторов процесса позволяют пользователю задавать эффективность лотков, чтобы можно было смоделировать фактическое количество лотков.Симуляторы также позволяют пользователю определять эффективность конкретных компонентов для конкретной колонны. Использование эффективности тарелки или компонентов в моделировании колонны может иногда приводить к 1) неравновесным условиям (пары тарелок без точки росы / жидкостные тарелки без точки пузырька) или) потокам пара тарелки точки росы / точке пузырька жидкости тарелки, где отдельные расчетные температуры фаз не соответствуют температурам соответствующих ступеней. Поскольку это приводит к ошибке, использование любого из этих значений эффективности не рекомендуется при анализе замораживания CO в колонке.Для представленных здесь методов прогнозирования настоятельно рекомендуется моделирование теоретических лотков. Прогнозирование уровня жидкости в лотке Процедуры расчета замораживания CO в жидкой фазе одинаковы для насадочных и лотковых колонок. Для каждой ступени в столбце температурный запас безопасности рассчитывается путем сравнения температуры ступени с температурой замерзания CO, предсказанной расчетом LSE с использованием любого уравнения. 1 или. Прогнозирование паров в лотке Процедуры расчета замораживания CO в паровой фазе незначительно различаются в зависимости от того, рассматривается ли колонна с насадкой или тарелками.Для каждой ступени в насадочной колонне температурный запас безопасности рассчитывается путем сравнения температуры ступени с температурой замерзания CO, предсказанной расчетом VSE с использованием уравнения. 4 и 5. Замерзание паровой фазы в насадочной колонне можно уменьшить промывкой твердого СО стекающей жидкостью. Определение окончательной судьбы этого твердого CO, однажды образовавшегося, выходит за рамки данной статьи. Методы этой статьи только показывают, как избежать ситуаций, в которых в первую очередь образуется твердое тело.Процедура для тарельчатой ​​колонны выполняется аналогичным образом, однако температурный запас безопасности для каждой ступени рассчитывается путем сравнения температуры тарелки, указанной выше, с температурой замерзания CO, предсказанной расчетом VSE. Напомним, что пока пар находится в равновесии со своей жидкостью на тарелке, пар будет контактировать с более холодной тарелкой наверху. Любое охлаждение пара выше точки равновесия пар-твердое тело может привести к десублимации твердого CO на холодную нижнюю поверхность тарелки выше.Плач, вспенивание, унос и т. Д. Могут смыть твердый CO с нижней части

.

15 лоток выше, но опять же анализ окончательной судьбы СО и оценка возможности закупорки в этой ситуации выходит за рамки данной статьи. Решенная проблема Наша первоначальная проблема с колонкой является хорошим примером того, как пики концентрации CO могут возникать в деметанизаторе газовой установки при правильных обстоятельствах.Как видно на рисунке 6, особенно для жидкой фазы, внутри колонны наблюдается пик концентрации из-за относительной летучести диоксида углерода (по отношению к метану и этану). Такое поведение объясняется переработкой газа уникального состава при умеренных уровнях извлечения этана. Обратите внимание, что резкие изменения концентрации СО в жидкой тарелке наблюдаются при умеренных изменениях температуры тарелки. Построив соответствующий критерий и термодинамические расчеты для замораживания CO, мы применили наш метод прогнозирования к моделированию этой колонки.Наши прогнозируемые температуры замерзания, как показано на рисунках 6 и 7, указывают на серьезную проблему с предлагаемой конструкцией. Мы признаем, что результаты замораживания CO на трех имитаторах процесса, представленных ранее в таблице I, качественно дают тот же вывод. Однако в этом конкретном случае необходимо было изменить схему процесса и снизить уровень извлечения этана, чтобы сохранить разумные пределы замерзания CO. Полагаться на ненадежные возможности прогнозирования симуляторов процесса было совершенно неприемлемо.Достижение максимального извлечения этана без замерзания было критически важным для жизнеспособности проекта. 8%% 6% Температура лотка -135 мол.% CO 5% 4% 3% Жидкий состав Температура замерзания пара Температура замерзания жидкости Смоделированная температура лотка, F% 1% Состав пара -155 Лоток 0 обозначает орошающую жидкость из переохладителя 0% Моделирование (теоретическое ) Номер лотка Рисунок 6 Профили лотка, верхняя секция деметанизатора

16 Рисунок 7 — Прогнозы замерзания CO, верхняя часть деметанизатора Ниже приведены результаты нашего анализа VSE для неконтролируемого потока пара, ранее показанного в Таблице I: Таблица III: Сравнение замерзания паров CO, имитатор прогнозирования замерзания Симулятор прогнозирования замерзания B Симулятор прогнозирования замерзания C GPSA: Рисунок этой работы FFF -155 FF Отсутствие критически проанализированных экспериментальных данных о парах и твердых телах затрудняет определение наилучшего прогноза.Прогнозы, сделанные GPSA Figure и методами, описанными в этой статье, качественно совпадают, в то время как прогнозы, сделанные симулятором A, B и C, выглядят сильно отклоняющимися.

17 РАСШИРЕНИЕ МОДЕЛИ Чтобы проверить наши прогнозы замерзания, мы проверили их на соответствие фактическим данным, полученным на различных действующих предприятиях. На основе этих рабочих данных мы построили имитационные модели для нескольких различных заводов, которые работали очень близко (или, к сожалению, в) своих известных точек замерзания CO.Эти заводы работают с сильно различающейся насыщенностью газа и имеют уровни извлечения этана в диапазоне 70-98%. Результаты сравнения представлены в таблице IV. Прогнозируемые температуры замерзания достаточно хорошо согласуются с наблюдаемыми температурами замерзания растений для всех четырех объектов. Таблица IV: Сравнение фактического замораживания завода и этой работы. Наблюдаемая температура замораживания завода * Прогнозируемая температура замораживания (эта работа) Предельные критерии замораживания Абсолютный завод № F F 4.5 F LSE -14. F F 1. F VSE F F 0.4 F VSE F F 0,8 F LSE * Представленные смоделированные значения ВЫВОДЫ Ненадежные прогнозы температуры замерзания CO делаются несколькими коммерческими симуляторами процессов, обычно используемыми в газовых процессорах. Наша потребность в надежных прогнозах вызвала обзор существующих экспериментальных данных, обзор термодинамики твердого образования и разработку процедур расчета, представленных в этой статье. Наши термодинамические модели способны предсказывать точку замерзания жидкого и твердого CO для двоичных данных метана в GPA RR-10 [] с точностью до ±.6 F, но неопределенность возрастает до ± 9,4 F при рассмотрении данных из дополнительных источников. Точность наших моделей намного лучше, чем точность испытанных имитаторов коммерческих процессов. Что касается проблемы столбца, представленной здесь, следует отметить, что рисунок из книги технических данных GPSA [1] обеспечивает адекватный прогноз замерзания CO между жидкостью и твердым веществом для рассматриваемой системы. Жидкие составы лотков очень близки к совместной бинарной системе метана. Каждый из них почти полностью состоит из метана, небольшого количества этана и CO.Конечно, эта цифра построена на базовых двоичных данных о замораживании метана, которые она представляет. Ожидается, что его точность для других жидких систем с более высокими уровнями неметановых и некомпонентных компонентов снизится. Прогнозы замерзания CO в парообразном твердом состоянии, сделанные GPSA Figure и методами данной статьи, качественно совпадают. Однако из-за отсутствия критически проанализированных экспериментальных данных по паровому твердому веществу трудно судить, какой прогноз является лучшим. Точность любого из них оказывается намного лучше, чем точность испытанных имитаторов коммерческих процессов.Мы также представили процедуры для анализа замораживания CO в нескольких типичных операциях установки. Распространенных ошибок можно избежать за счет тщательного определения температурного запаса прочности и адаптации термодинамических расчетов к потребностям конкретной операции установки. Мы включили эти процедуры в настраиваемые надстройки для симуляторов коммерческих процессов.

18 БЛАГОДАРНОСТИ Авторы выражают благодарность ConocoPhillips, без которой эта работа была бы невозможна.Мы также хотели бы поблагодарить наших коллег из River City Engineering за комментарии, предложения, сбор и компиляцию данных во время разработки этого документа. Дополнительную помощь оказали Дэн Хаббард из HPT, Inc. и Джули Ховат из Университета Канзаса (лаборатория термодинамики Кураты). ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Сборник технических данных, одиннадцатое издание, Ассоциация поставщиков газопереработчиков, Талса, Курата, Ф., Растворимость твердого диоксида углерода в чистых легких углеводородах и смесях легких углеводородов, Отчет об исследовании RR-10, Ассоциация переработчиков газа, Талса, Фев Кнапп, Х., Теллер, М., Лангхорст, Р., Сбор данных о равновесии твердой и жидкой фаз: бинарные системы, Chemistry Data Series Vol. VIII, Часть I, DECHEMA, Дэвис, Дж. А., Родевальд, Н., Курата, Ф., Поведение системы метан-углекислый газ в фазе твердое тело-жидкость-пар, AIChE J., Vol. 8, № 4, стр., Брюэр, Дж., Курата, Ф., Точки замерзания бинарных смесей метана, AIChE J., Vol. 4, No. 3, p, Доннелли, Х.Г., Кац, Д.Л., «Фазовые равновесия в системе диоксид углерода-метан», Исследовательская конференция, Фазовое поведение углеводородов, Мичиганский университет, 1 июля и Доннелли, Х.Г., Кац Д. Л. Фазовые равновесия в системе двуокись углерода-метан // Инд. Chem., Vol. 46, No. 3, p, Cheung, H., Zander, E.H., Растворимость диоксида углерода и сероводорода в жидких углеводородах при криогенных температурах, Chem. Англ. Прогр. Symp. Сер., Т. 64, p, Mraw, S.C., Hwang, S.C .., Kobayashi, R., «Парожидкостное равновесие системы CH 4 -CO при низких температурах», Jour. Chem. Англ. Данные, Vol. 3, No., p, Sterner, C.J., Phase Equilibrium in CO-Methane Systems, Adv. Криог. Англ., Vol. 6, стр., Дженсен Р.Х., Курата Ф., Гетерогенное фазовое поведение твердого диоксида углерода в легких углеводородах при криогенных температурах, AIChE J., Vol. 17, No., p, March, Clark, A.M., Din, F., Равновесия между твердой, жидкой и газовой фазами при низких температурах: система диоксид углерода + этан + этилен, Disc. Общество Фарадея, Vol. 15, стр. 0-07, Им, Великобритания, Курата, Ф., Растворимость диоксида углерода в смешанных парафиновых углеводородных растворителях при криогенных температурах, Jour. Chem. Англ. Данные, Vol.17, № 1, стр. 197.

19 14. Пикаар М.Дж. Исследование фазовых равновесий в системе углеводород-СО, доктор философии. Диссертация, Лондонский университет, Лондон, Англия, Октябрь, Дин, Ф., Термодинамические функции газов, Vol. 1, Баттервортс, Лондон, Im, Великобритания, Растворимость твердого диоксида углерода в некоторых парафиновых углеводородах: бинарные, тройные и четвертичные системы, Ph.D. Диссертация, Университет Канзаса, Мэй, Ренон, Х., Prausnitz, J.M., AIChE J. Vol. 14, No. 1, p, январь, Пэн, Д.Ю., Робинсон, Д. Б., Новое двухпостоянное уравнение состояния, Ind. Eng. Chem. Fund., Vol. 15, No. 1, Peng, DY, Robinson, DB, Расчет трехфазного равновесия твердое тело-жидкость-пар с использованием уравнения состояния, p, в Chao, KC, Robinson, RL, (редакторы), Equations of State in Инженерное дело и исследования, Успехи в химии, серия 18, Американское химическое общество, Вашингтон, округ Колумбия, Чжи, Ю., Ли, Х., Ошибочность аналитических корней кубических уравнений состояния в области низких температур, Равновесия в жидкой фазе, Vol.01, стр., Press, W.H., Vetterling, W.T., Teukolsky, S.A., Flannery, B.P., Численные рецепты в FORTRAN 77: The Art of Scientific Computing, nd Ed., Vol. 1, Cambridge University Press, Poling, B.E., Grens II, E.A., Prausnitz, J.M., Термодинамические свойства кубического уравнения состояния: устранение тривиальных корней и ложных производных, Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev., Vol. 0, с, 1981.

Английский словарь: естественный мир

Выучите словарь естественного мира на английском языке.

Природа, в самом широком смысле, — это природный, физический или материальный мир или вселенная…

«Природа» может относиться к явлениям физического мира, а также к жизни в целом. Изучение природы — это большая часть науки. Хотя люди являются частью природы, человеческая деятельность часто рассматривается как отдельная категория от других природных явлений.

Словарь естественного мира на английском языке

Словарь природы на английском языке — Видео

Погода, стихийные бедствия, времена года, Вселенная, космос и природный мир — Видео

Пейзажи Словарь

Большой участок скалы или горы с очень крутым склоном, часто на краю моря или реки

Район, где земля встречается с морем

Большой участок земли, покрытый деревьями

Большой участок земли, где всегда очень сухо, мало растений и много песка или камней

Площадь земли выше земли вокруг нее, как гора, но меньше

Участок земли, полностью окруженный водой

Участок низменности между двумя рядами холмов или гор, обычно с протекающей через него рекой

Густой тропический лес с множеством крупных растений, растущих очень близко друг к другу

Место, где вода из реки или ручья падает со скалы или скалы

Земля под сельское хозяйство

Участок из песка или мелких камней на берегу моря или озера

Естественный и непрерывный поток воды длинной линией через страну в море

сооружение, построенное над рекой, дорогой,…

Поле с дикой травой и цветами

Часть моря, частично окруженная изгибом суши

Большая открытая площадка с травой и деревьями, особенно в городе, где люди могут гулять, играть в игры,…

Гора с большой дырой на вершине, через которую иногда выталкивается лава

Путь, созданный специально или несколькими людьми, идущими по одной и той же земле

Словарь природных веществ

Вещество, состоящее из очень маленьких кусочков камней и минералов, образующее пляжи, и

Твердое твердое минеральное вещество

прозрачная жидкость без цвета, запаха и вкуса, выпадающая в виде дождя и используемая для питья, стирки и т. Д.

глубокая яма или ямы в земле, которые люди вырывают для удаления угля, золота, олова и т. Д.

Пустая раковина маленького морского существа

Один из нескольких видов грибов со стеблем и округлой вершиной, некоторые из которых можно есть

Очень высокое растение с ветвями и листьями, живущее много лет

Одна из плоских зеленых частей растения, соединенных со стеблем или ветвями

Очень распространенное растение с тонкими листьями, которое покрывает землю в полях и садах и часто поедается животными

Цветная или белая часть, которую растение или дерево производит перед плодами или семенами

Погодный словарь

Белая или серая масса в небе, образующаяся из очень маленьких капель воды

Большой шар горящего газа в космосе, который можно увидеть ночью как светящуюся точку в небе

Вода, капающая мелкими каплями из облаков в небе

Мощная вспышка света в небе, вызванная электричеством, за которой обычно следует гром

PPT — Презентация PowerPoint по гидратам природного газа, скачать бесплатно

  • Shell — Tsinghua Chair Professorship Natural Gas Hydrates Jakob de Swaan Arons Профессор Royal Dutch Shell Chair Химико-технологический факультет Университета Цинхуа, Пекин, Китай, 19 сентября 2006 г. Royal Dutch Shell Shell Transport and Trading Company (Британия) и Royal Dutch Petroleum Company (Нидерланды)

  • Содержание • Что такое газовые гидраты • Модели, термодинамика и фазовое поведение • Области применения • Выводы

  • Что такое газовые гидраты? Гашидрат?

  • Гашидраты Кристаллические структуры воды с полостями молекулярного размера, содержащие (вмещающие) молекулы соединений (гостя) с температурами кипения в основном ниже, а иногда и выше комнатной температуры.

  • Гостевая молекула: Гидрат, связывающий молекулу h30 Ch5, C2H6, i-C4h20, CO2, N2, O2, CHF3 Молекула воды Что такое гашидраты?

  • Структура льда: более стабильная 512 полость T = 273 KHHCHH Водородная связь молекул h3O Взаимодействие между гостями и молекулами h3O стабилизирует структуру Взаимодействие и стабильность

  • Структура II Структура I 136 молекул воды 46 молекул воды Структура H 34 молекулы воды Различные структуры газогидрата Источник: E.Д. Слоан мл., Hydrate Engineering, Bloys, B. (ред.), SPE Monograph Series, 21, Ричардсон, Техас, Вирджиния, 2000

  • O O 4 Å 4 Å N2 O2 Ch5 512 [sI] 512 [sII, sH] 5 Å 5 Å CO2 435663 [sH] 51262 [sI] C2H6 CF4 O 6 Å 6 Å C3H8 51264 [sII] 7 Å 7 Å O 51268 [sH] Ch4 8 Å 8 Å Сравните размер молекулы и полость

  • Газогидратное пламя

  • Важность • Помеха • Благо? • Разделения • Scientific

  • гидрат гидрат пар пар масло и вода масло и вода кристаллы гидрата пробка гидрата пар масло и вода Образование пробки гидрата

  • газовый гидрат газ Природа.

  • Блейк-Ридж Баренц-Зи-Зи ван Охотск Нурсе-Зи Гидрат Ридж Прудхо-Бэй Дельта Маккензи Прочее 3,780 Обнаруживает газовый гидрат: Зеебодем гидрат вечной мерзлоты 10.000 ископаемых 5.000 К.А. Квенволден, Введение в геологическое происхождение газовых гидратов, в: Газовые гидраты — значение для мировой маржинальной стабильности и изменения климата, Генриет, Ж.-П., Минерт, Дж. (Ред.), Геол. Soc. Special Publ., 137, Геологическое общество, Лондон, Великобритания, с. 9-30, 1998 Коллекторы гидратов природного газа

  • 0 0 стабильный газовый гидрат 200 200 400 400 диэпт вечная мерзлота Фазовая граница 600 600 гидратно-мисчерный градиент fasen Begrenzing Вода Глубина [м] Глубина ванны [м] 800 800 1000 1000 стабильный газовый гидрат на основе газового гидрата вода 1200 1200 отложений геотермальный градиент 1400 1400 геотермальный градиент основной газовый гидрат 1600 1600 -20-10 0 10 20 30-20-10 0 10 20 30 Температура [° C] Температура [° C] Стабильность и природные условия Океан Вечная мерзлота

  • Промышленный вопрос Природный газ Нидерландов может содержать до 14% N2.Могут ли гидраты действовать как хороший разделительный агент?

  • Научное значение Как мы увидим позже, газовые гидраты представляют собой чрезвычайно интересный пример большого семейства так называемых соединений включения, состоящих из молекул хозяина и гостя. • Вода • Мочевина • Гидрохинон

  • Вопрос Какое отношение имеет тема гидратов природного газа (NGH) к курсу углубленной химической инженерии термодинамики?

  • Ответ Имея дело с NGH, мы можем продемонстрировать силу и красоту прикладной, молекулярной и статистической термодинамики.

  • Классическая термодинамика Представляет широкие взаимосвязи между макроскопическими свойствами, но не касается количественного предсказания этих свойств. Пример Джон М. Праусниц

  • Статистическая термодинамика Стремится установить взаимосвязь между макроскопическими свойствами и межмолекулярными силами и другими молекулярными свойствами. Пример Джон М.Prausnitz

  • Молекулярная термодинамика Стремится преодолеть некоторые ограничения как классической, так и статистической термодинамики. Это инженерная наука, основанная на классической термодинамике, но опирающаяся на молекулярную физику и статистическую термодинамику ……. . В применении он редко бывает точным и имеет эмпирический вкус. Джон М. Праусниц

  • Модель Ван-дер-Ваальса — Платтиу для газообразных водорослей Эти бывшие коллеги из Shell Research International разработали замечательную модель еще в 1950-х годах, которая с тех пор претерпела множество небольших модификаций, но до сих пор остается неизменной. Скала».Johan van der Waals и Joost Platteeuw Adv. Chem. Phys. 2, 1-57 [1959]

  • Допущения для модели • Гостевые молекулы не влияют на структуру полости • Максимум одна гостевая молекула / полость • Отсутствие взаимодействия между гостевыми молекулами • Гостевая молекула может свободно вращаться в полости • Потенциал Леннарда-Джонса для взаимодействия между гостем и полостью

  • s 0 ea kB 2 0 2 Потенциал взаимодействия гость и полость u (r)

  • Межмолекулярный потенциал (1) a = радиус гость R = радиус полости r = переменное расстояние от центра полости = значение r, для которого потенциал равен 0 = потенциал при максимальном притяжении

  • Межмолекулярный потенциал (2) Наиболее успешный потенциал был предложен японским ученым Кихара.Его параметры оптимизированы на основании экспериментальных данных по равновесию гидратной фазы.

  • «Константа Ленгмюра» Эта константа может быть выражена для гостя k в полости типа i как

  • Гость k в полости i выражает долю полости типа i, занятую гостем k. В случае Ch5 летучесть приблизительно равна общему давлению P

  • Заполнение полости и принимающая вода «Langmuir» «Raoult» В случае воды Ch5: чем выше давление газа, тем выше заполняемость полости, тем стабильнее гидрат vi = количество полостей тип i

  • Аналогии Уравнения термодинамического потенциала или летучести растворенных веществ (гостей) и растворителя (хозяина) обнаруживают поразительное сходство с уравнениями для адсорбции (Ленгмюра) и растворимости (Рауль) .

  • Фазовая диаграмма воды PAABLDSCBDVT

  • Как газогидрат может «захватить» лед ниже точки плавления …… пустой… лед …… заполненный рост Давление Ch5

  • может образовываться из жидкой воды выше точки таяния …… пусто …… пусто …… лед …… вода …… заполнено Повышение давления Ch5-

  • Понижение точки замерзания (FPD) …… л …… л льда …… лед l добавить FPD-агент Метанол Этиленгликоль Соль?

  • Ингибирование гидратов Подобно тому, как FPD-агент эффективен в подавлении образования льда, он может подавлять образование гидратов …… пустая H …… …… жидкость …… …… лед …… заполненная H …… жидкость Дорогостоящая » affair »

  • Гидратные промоторы (1) Определенные молекулы, такие как тетрагидрофуран (THF), могут способствовать образованию гидратов, помогая заполнить вакансии.

  • Промоторы гидрата (2) Эти, обычно нелетучие, промоторы могут образовывать гидратную структуру, в которую могут быть включены молекулы газа, хотя их давление слишком низкое, чтобы достичь этого самостоятельно. (например, h3)

  • Решение? У меня сложилось впечатление, что в наши дни промышленность использует ингибиторы, которые не подавляют образование гидратов, но подавляют рост кристаллов гидратов, образуя своего рода «гидратное молоко», которое не блокирует работу трубопровода.«Если ты не можешь победить врага, присоединяйся к ним…»

  • Прогноз (1) В нефтегазовой отрасли любят знать, когда можно ожидать образования гидратов, особенно при температурах выше 0 ° C . Возможные фазы Гидрат H Жидкость W водная Жидкость неводная Пар V

  • Прогноз (2) Компоненты природного газа: C1 C2 C3 …… N2 CO2 …… Например: где — положение кривой HLwV-равновесия ? k = 1,2, …… N Модели, необходимые для различных фаз

  • Прогноз (3) В наши дни крупные нефтегазовые компании используют мощное программное обеспечение, позволяющее прогнозировать не только все возможные фазы гидратов. диаграммы, а также влияние ингибиторов (путем включения, например, метанола в программу расчета).

  • IHV H-Lw-V H-Lw-L Ch5 красный синий C2H6 зеленый C3H8 i-C4h20 пурпурный Условия равновесия для различных углеводородов Давление Температура [K]

  • IHV H-Lw-V H -Lw-L HLV N2 красный синий CO2 h3S пурпурный Условия равновесия для некоторых других газов Давление Температура [K]

  • h3O + Ch5 + NaCl h3O + Ch5 + MeOH Журнал концентраций Давление h3O + Ch5 H — Lw — V h3O + Ch5 + циклический органический компонент Температура Влияние солей, органических соединений

  • рециркуляция газа CO2 или воздух Разделительный напиток h3O разложение морской воды Рассол гидратообразования Применение: опреснение

  • Угроза Ch5 является гораздо более серьезным фактором парниковый эффект, чем CO2.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *