Одним из возможных вариантов применения попутного нефтяного газа является использование его для топлива в электростанциях. В данной статье рассматривается изменение метанового числа попутного нефтяного газа при высоких давлении и температуре.
Ключевые слова: попутный нефтяной газ, метановое число.
Октановое число (метановое) у газа, используемого в газогенераторах, выше, чем у бензина или метана. Для бензина применяют термин октановое число, если же топливом является газ, применяют термин метановое число. Например, если у газа метановое число равно 100, то состав газа 100 % метан. Если у газа говорят, что метановое число его 90, то 10 % в составе газа это водород (либо другие газы) у которого метановое число равно 0.
Метановое число — показатель, характеризующий детонационную стойкость газообразного топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для двигателей внутреннего сгорания. Число равно содержанию (в процентах по объёму) метана в его смеси с водородом, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний [1].
Метановое число имеет нижний предел, ниже которого при эксплуатации газопоршневой электростанции не обеспечивается требуемая мощность. При эксплуатации двигателей с выбранной степенью сжатия, и изменении метанового индекса в пределах выше требуемых значений, происходит автоматическая подстройка параметров установки, что обеспечивает номинальную мощность установки. Двигатели могут работать на газе с низким метановым числом (снижение номинальной мощности незначительно, что после перенастройки дает возможность эксплуатировать газопоршневой электростанции) [2,3]. Для обеспечения бесперебойной работы электростанции необходимо, чтобы метановое число было не ниже 52.
Был определён состав газа после первой ступени сепарации. На основании полученных данных, были сделаны расчеты метанового числа и низшей теплоты сгорания для газа, отделяемого на первой ступени сепарации установка подготовки нефти и направляемого на питание газопоршневой электростанции. Расчеты выполнены в программе «AVL Methane Calculator» фирмы «Cummins» [4]. Результаты представлены в таблицах 1–3.
Таблица 1
Результаты расчета метанового числа
|
Компоненты |
Вынгапуровское |
Р=1,2 МПа Т=45⁰С |
Р=1,2МПа Т=40⁰С |
Р=1,2МПа Т=35 ⁰С |
Р=1,2МПа Т=30⁰С |
|
N2 |
0,04 |
0,0083 |
0,0086 |
0,0080 |
0,0092 |
|
СО2 |
0,34 |
0,0010 |
0,0010 |
0,0007 |
0,0010 |
|
CH4 |
27,75 |
0,6577 |
0,6780 |
0,6793 |
0,7181 |
|
C2H6 |
6,8 |
0,1377 |
0,1298 |
0,1359 |
0,1289 |
|
C3H8 |
11,82 |
0,1140 |
0,1044 |
0,0994 |
0,0843 |
|
и — C4H10 |
3,14 |
0,0233 |
0,0211 |
0,0213 |
0,0170 |
|
н — C4H10 |
5,71 |
0,0337 |
0,0302 |
0,0303 |
0,0236 |
|
и — C5H12 |
2,27 |
0,0050 |
0,0043 |
0,0042 |
0,0030 |
|
н — C5H12 |
2,57 |
0,0045 |
0,0038 |
0,0036 |
0,0026 |
|
С6+ |
39,56 |
0,0238 |
0,0193 |
0,0178 |
0,0126 |
|
метановое число |
- |
43,6 |
45,3 |
47,1 |
49,1 |
Таблица 2
Результаты расчета метанового числа
|
Компоненты |
Вынгапуровское |
Р=1,1МПа Т=45⁰С |
Р=1,1МПа Т=40⁰С |
Р=1,1МПа Т=35⁰С |
Р=1,1МПа Т=30⁰С |
|
N2 |
0,04 |
0,0081 |
0,0084 |
0,0087 |
0,0090 |
|
СО2 |
0,34 |
0,0009 |
0,0010 |
0,0010 |
0,0010 |
|
CH4 |
27,75 |
0,6439 |
0,6645 |
0,6850 |
0,7055 |
|
C2H6 |
6,8 |
0,1296 |
0,1305 |
0,1309 |
0,1306 |
|
C3H8 |
11,82 |
0,1201 |
0,1106 |
0,1007 |
0,0903 |
|
и — C4H10 |
3,14 |
0,0248 |
0,0227 |
0,0205 |
0,0184 |
|
н — C4H10 |
5,71 |
0,0363 |
0,0326 |
0,0290 |
0,0257 |
|
и — C5H12 |
2,27 |
0,0055 |
0,0047 |
0,0040 |
0,0033 |
|
н — C5H12 |
2,57 |
0,0049 |
0,0041 |
0,0035 |
0,0029 |
|
С6+ |
39,56 |
0,0263 |
0,0214 |
0,0173 |
0,0139 |
|
метановое число |
- |
42,3 |
44,2 |
46 |
48 |
Таблица 3
Результаты расчета метанового числа
|
Компоненты |
Вынгапуровское |
Р=1МПа Т=45⁰С |
Р=1 МПа Т=40⁰С |
Р=1 МПа Т=35⁰С |
Р=1 МПа Т=30⁰С |
|
N2 |
0,04 |
0,0079 |
0,0082 |
0,0085 |
0,0088 |
|
СО2 |
0,34 |
0,0009 |
0,0010 |
0,0010 |
0,0010 |
|
CH4 |
27,75 |
0,6287 |
0,6496 |
0,6705 |
0,6914 |
|
C2H6 |
6,8 |
0,1296 |
0,1310 |
0,1318 |
0,1320 |
|
C3H8 |
11,82 |
0,1266 |
0,1174 |
0,1074 |
0,0969 |
|
и — C4H10 |
3,14 |
0,0265 |
0,0243 |
0,0221 |
0,0199 |
|
н — C4H10 |
5,71 |
0,0392 |
0,0353 |
0,0316 |
0,0280 |
|
и — C5H12 |
2,27 |
0,0061 |
0,0052 |
0,0044 |
0,0037 |
|
н — C5H12 |
2,57 |
0,0055 |
0,0046 |
0,0038 |
0,0032 |
|
С6+ |
39,56 |
0,0295 |
0,0239 |
0,0194 |
0,0156 |
|
метановое число |
- |
41,1 |
42,9 |
44,8 |
46,8 |
Для наглядного представления полученных данных был построен график, изображённый на рисунках 1 и 2.
Рис. 1. Зависимость метанового числа от температуры и давления
Рис. 2. Зависимость метанового числа от давлении и температуры
Вывод. Принимая во внимание приведённые выше результаты, были выведены близкие к оптимальным условия работы газопоршневой электростанции, а именно 1,2 МПа и 30°С.
Литература:
- https://gau.com.ua/2017/04/15/газогенераторный-газ-и-мощность-двиг/
- Тарасов М. Ю., Иванов С. С. «Подготовка нефтяного газа для питания газо-поршневых электростанций//Нефтяное хозяйство». — 2009. — № 2. — C. 46–49.
- Иванов С. С., Тарасов. М.Ю. «Требования к подготовке растворенного газа для питания газопоршневых двигателей // Нефтяное хозяйство». — 2011. — № 1. — С. 102–105.
- С. А. Леонтьев, М. В.Умеренков, Л. М. Кочетков «Определение оптимальных условий сепарации при подготовке попутного нефтяного газа». — 2012 — № 2 с. 57–59
