Su gazı. Yanıcı gazın sudan uzaklaştırılması

SU GAZI, kok fırını gazı, 1000°'nin üzerindeki bir sıcaklıkta aşırı ısıtılmış su buharının içinden geçirilmesiyle koktan elde edilen ve az miktarda CO 2, H 2 O, CH karışımı ile yaklaşık olarak eşit hacimlerde CO ve H 2'den oluşan bir gazdır. 4 ve N 2.

Teori. Su buharı sıcak kömürün (kok) üzerinden geçirildiğinde, sudaki oksijen nedeniyle kömür oksitlenir. Oksidasyona bağlı olarak aşağıdaki denklemlerden birine göre ilerleyebilir. Düşük sıcaklıklarda (500-600°):

Yüksek sıcaklıklarda (1000° ve üzeri):

Denklemler (1) ve (2) şunu verir:

Son denklem, sıcaklık arttıkça reaksiyonun giderek daha fazla sağa doğru ilerlediğini, ancak reaksiyon ürününün her zaman dört gazın tamamının karışımından oluşacağını göstermektedir. Oranları denklemle belirlenir:

burada p, karışımdaki karşılık gelen gazın kısmi basıncıdır ve İLE- denge sabiti. Denklem (4) denir su gazı denge denklemi. İLE basınca bağlı değildir, ancak artan sıcaklıkla güçlü bir şekilde artar. Hahn deneysel olarak belirlendi İLEçeşitli sıcaklıklar için:

Teoriye göre yaklaşık 2800° sıcaklıkta İLE en yüksek değere ulaşır - 6,25; ancak bu reaksiyonun yüksek endotermikliği nedeniyle, jeneratördeki sıcaklık hızla düşer, bu da CO2 içeriğinde bir artışa, CO ve H2 içeriğinde bir düşüşe ve gazın kalorifik değerinde bir azalmaya neden olur. Su buharını 2200°'ye kadar aşırı ısıtarak jeneratördeki sıcaklığın düşmesini önlemek mümkün olabilir ki bu teknik olarak mümkün değildir. Bu nedenle jeneratördeki sıcaklık, sıcak hava kullanılarak yeniden sağlanır. Bunu yapmak için, buhar girişini durdurun ve aynı zamanda kok ile jeneratör gazı oluşturan havayı üflemeye başlayın.

Hikaye . Su buharının sıcak kömür üzerindeki etkisi Felice Fontana (1780) tarafından keşfedilmiştir. Naftalin-karbonlu su gazı ilk kez Dublin'de Donovan tarafından aydınlatma amacıyla kullanıldı (1830). 1849'da Zhilard, sıcaklığı yeniden sağlamak için jeneratörden hava üflemeyi kullandı. Kirkham (1852) jeneratörün tasarımını geliştirdi ve atık gazların ısısını buhar üretmek için kullandı. Su gazı ilk kez 1855 civarında Fransa'da (Narbonne), 1860 civarında Almanya'da, 1870 civarında ise İngiltere ve ABD'de kentsel aydınlatmada kullanılmaya başlandı. 1898'de Delvik ve Fleischer, hava patlamasının gücünü artırıp yakıt katmanının yüksekliğini azaltarak sıcak patlamanın süresini kısalttı. 900'lü yıllarda jeneratör şarjının alt katmanının sinterlenmesini önlemek için hareketli ızgaraların kullanımına ilişkin deneyler başladı. Strache (1906) sözde elde etmek için bir yöntem önerdi. çift su gazı kok yerine kömür kullanılmasına izin veriliyor. Delvik-Fleischer Topluluğu (1912) aşağıdakiler için bir jeneratör inşa etti: üçlü su gazı Bu, kullanılan kömürden birincil katran elde edilmesini mümkün kılar. Şu anda farklı ülkelerde jeneratörlerin kontrolünün otomatize edilmesi ve güçlerinin artırılmasına yönelik çalışmalar sürüyor.

Su gazının sınıflandırılması. Saf su gazının yanı sıra ayrıca karbonatlı su gazı ve zaten adı geçen ikili ve üçlü su gazı. İkincisi esas olarak Almanya'da üretilir ve aynı zamanda denir. kömür su gazları(Kohlenwassergase). Yarı su gazı da su gazı olarak sınıflandırılmalıdır.

Su gazı üretimi. Sıradan su gazı üretmek için bir cihazın diyagramı Şekil 1'de gösterilmektedir. 1.

Jeneratör 1, dahili şamot astarlı bir demir mahfazadan oluşur. Alt kısmında bir ızgara var. Sabit ızgaralar düzdür; hareketli olanlar, cürufun sinterlenmesini en iyi şekilde önleyen, yukarı doğru dışbükey, eğimli bir koni şeklinde inşa edilmiştir. Küçük jeneratörler ızgarasız, şamot ocaklı olarak üretilir ve saatte 1000 m3'ün üzerinde gaz kapasitesine sahip jeneratörler her zaman hareketli bir ızgarayla donatılmıştır. Izgaranın üstünde cürufu gidermek için hava geçirmez şekilde kapatılmış kapılar vardır ve altında külü çıkarmak için aynı kapılar vardır.

Borular 2 kül tablasına yerleştirilmiştir; sıcak püskürtme için hava, alt buhar püskürtme için buhar sağlar ve üst buhar püskürtmeden gazı dışarı atar. Jeneratörün üst kısmında şunlar bulunur: kendinden sızdırmaz bir yükleme kapağı, üst patlamadan buhar getiren boru 3 ve alt buhar püskürtmeden gelen gaz için çıkış boruları. Jeneratörün boyutuna bağlı olarak kok tabakasının yüksekliği 1,4 ila 2,5 m arasında değişmektedir, metalurjik kok ile gaz koktan biraz daha yüksektir. Yükleme 30-60 dakika içerisinde gerçekleşir. Buhar, ya özellikle dirençli bir malzemeyle (thermofix) kaplı kızdırıcılara su enjekte edilerek ya da büyük tesislerde genellikle sıcak hava gazlarıyla ısıtılan özel bir buhar kazanından elde edilir. Büyük tesislerde, eşit etki sağlamak için, buhar aynı anda alttan ve üstten verilir. 300-600 mm su kolonu basıncı altındaki hava, üfleyiciler tarafından boru hattı 5 üzerinden üflenir. Buhar motorları veya periyodik olarak çalışan elektrik motorları tarafından çalıştırılırlar. Sıcak püskürtmenin süresi 3/4 ila 2 dakika arasında, buhar püskürtmenin süresi ise 4 ila 8 dakika arasında değişmektedir. Bir patlamadan diğerine geçerken ilgili boru hatları vanalarla kapatılır. Hataları önlemek için, strok değişiminin kontrolü tek bir mekanizmada (4) yoğunlaşmıştır ve en son kurulumlarda bu otomatik olarak yapılmaktadır. Küçük tesislerdeki sıcak hava gazları, vana 8 aracılığıyla bacaya 9 verilir ve büyük tesislerde, kızdırıcılarda ilave hava ile yakılır ve jeneratöre hizmet veren buhar kazanlarını ısıtmak için kullanılır. Mekanik sürüklenme, özel toz ayırıcılar (6) kullanılarak toz toplayıcılarda (7) birikir veya soğumanın gerçekleştiği kok ile doldurulmuş sütunlarda tutulur. Reçineyi ayırmak için su gazı hidrolikten (10) geçirilir ve boru hattı (13) aracılığıyla gaz tankına girer. Hidroliğe su sağlamak için boru hattı 12 kullanılır.Hidrolikteki reçine rezervuar 11'de toplanır.Teorik olarak 1 kg karbon ve 1,5 kg su buharı 4 m3 su gazı vermelidir (0° ve 760 mm'ye düşürülür) Hg), yani 1 m3 su gazı elde etmek için 0,25 kg karbon ve 0,375 kg su buharı gerekir. Pratik su gazı verimleri ve buhar tüketimi, kokun karbon içeriğine ve tesis tasarımına bağlı olarak değişmektedir. Cüruftaki sıcak hava püskürtme ve mekanik sürüklenme sırasındaki karbon kayıpları nedeniyle kokta bulunan 1 kg karbon başına su gazı verimi ortalama 2,2 m3'e düşürülür ve 2,8 m3'ü aşmaz. Buharın eksik ayrışması nedeniyle 1 m3 gaz başına tüketimi 0,6 ila 1,0 kg arasında değişmektedir. Üfleyicilerin enerji tüketimi 10 ila 30 Wh arasında değişmektedir ve soğutma ve yıkama için su tüketimi, her şeyi 1 m3 su gazı başına sayarak 5 ila 10 litre arasında değişmektedir. Su gazı üretiminin ısı dengesini karakterize etmek için iki bilimsel kurum tarafından yürütülen testlerin sonuçları kullanılabilir (Tablo 1).

Tesislerin boyutları, tabloda verilen Franke Werke fabrikasından (Bremen) elde edilen verilerle değerlendirilebilir. 2.

Bir jeneratörün bakımı için bir işçi yeterlidir. Cürufun boşaltılması ve büyük jeneratörlerde kok yüklemesi için ek personele ihtiyaç vardır. Yerleşik jeneratör türlerinin yanı sıra otomasyon ve ısının daha iyi kullanılması amacıyla yeni tipler de geliştirilmektedir.

İncir. Şekil 2, Genevilliers'deki Societe d'Eclairage, Chauffage et Force Motrice için Humphreys (Glasgow, Londra) tarafından 1926/27'de tamamlanan, çok mükemmel bir ısı kullanımıyla karbüratörlü su gazı üretimi için otomatik bir tesisi göstermektedir.

A jeneratörü, jeneratör tarafından yayılan ısının geri kazanılmasına hizmet eden, düşük basınçlı bir buhar kazanı C'ye bağlanan bir su ceketi B ile çevrelenmiştir. Sıcak hava akımında hava jeneratöre alttan girer. Yukarıdan çıkan gazlar, karbüratörün F üst kısmına girer ve burada ilave hava ile yanar ve karbüratörü ısıtır. Kızdırıcıya G alttan girerek, nihayet üst kısmında yeni bir miktar ilave hava ile yakılırlar ve çalışan kazana H girerler ve oradan toz ayırıcı J aracılığıyla baca K'ya girerler. Hem alttan hem de alttan gelen gazlar üst buhar patlaması karbüratörün üst kısmına girer, oraya verilen yağın buharlarıyla karışır ve karbürlenir. Karbüratöre gerek yoksa gazlar karbüratörü atlayarak ısı değişimi için özel bir boru aracılığıyla kazanın altına da girer. Döner bir ızgara E eklenerek cürufun sinterlenmesi azaltılır. Her jeneratörün verimliliği günde 80.000 m3 karbüratörlü gaza ulaşır; tesisin tamamının günde 600.000-800.000 m3 üretmesi gerekiyor. Bu tür üç jeneratörden oluşan bir sete, üç denetleyici işçi ve bir cürufu temizleme işçisi tarafından bakım yapılıyor.

Su gazı üretmek için kok kullanma ihtiyacı gazın dağıtımını büyük ölçüde sınırladığından Strache, özel tasarımlı jeneratörlerde kömür kullanılmasını önerdi. “Çift gaz” üretimi için Strache jeneratörü (Şekil 3), jeneratör 1'in üst kısmında kok imbiği 6 gibi bir şeyle bağlantısıdır.

Buraya yüklenen kömür, jeneratörün imbik kısmının etrafındaki halka şeklindeki boşluktan geçen sıcak havanın egzoz gazları tarafından ısıtılır. Boru 13 üzerinden kuru damıtma ürünleri, su kontrol vanası 5 ve boru 14'e girer. Sıcak hava gazları da oraya girerse, boru 14'e bağlı kontrol brülörü söner ve ardından vana direncini arttırmak gerekir. Sıcak hava akımı sırasında hava, hava kanalı 8 aracılığıyla alttan girer; sıcak hava gazları valf 2 yoluyla kızdırıcı 3'e girer, burada kanal 12 yoluyla sağlanan ek hava ile yakılır ve valf 10 yoluyla baca 11'e çıkar. Buhar püskürtme sırasında (buhar 4'ten gelir), valf 2, 9 ve 10 kapatılır. ve kızdırıcının üst kısmına su enjekte edilir. Buhar jeneratörün alt kısmına 12. kanaldan girer. Ortaya çıkan kok ürünleriyle karıştırılmış su gazı (çift gaz) jeneratörü boru 13 aracılığıyla terk eder. Hatch 7 temizlik için kullanılır Üçlü gaz, su gazının jeneratör gazı ve kullanılmış kömürün kuru damıtılmasından elde edilen ürünlerle karışımıdır.

Su gazının özellikleri. Teorik olarak su gazı eşit hacimlerde CO ve H2 karışımı olmalıdır. Böyle bir gazın (0° ve 760 mm'de) özgül ağırlığı (havaya göre) 0,52'dir; 1 m3 başına yüksek kalorifik değeri 3070 Cal'a eşittir, alt kalorifik değeri 2800 Cal'ı aşmaz; alev sıcaklığı 2160°; hava ile karışımlar %12,3 ila 66,9 su gazı içeriğinde patlar. Pratikte su gazının bileşimi ve özellikleri teorik olarak elde edilenlerden farklıdır. Çeşitli su gazı türlerinin ortalama bileşimi ve özellikleri tablo ile karakterize edilir. 3 (de-Gral'a göre).

Karbürlenmiş gazın özellikleri, karbürasyonun yöntemine ve derecesine bağlıdır. Gaz metan (%15'e kadar) ve ağır hidrokarbonlar (%10'a kadar) ile zenginleştirilmiştir; kalorifik değeri 5000 Cal/m3'e çıkar.

Su Gazı Arıtma amacına uygun olarak üretilmektedir. Aydınlatma ve teknik amaçlı gazlar, tıpkı aydınlatma gazı gibi arıtılmaktadır. Su gazı toksik özelliklere sahip olmasına rağmen aynı zamanda rengi ve kokusu olmadığından, önlem olarak içine güçlü kokulu maddelerin (merkaptanlar, karbilamin) buharları karışır. Son zamanlarda su gazının katalitik amaçlarla kullanılmasıyla bağlantılı olarak, içinde bulunan ve katalizörleri zehirleyen toksik safsızlıklardan iyice arındırılması gerekli hale gelmiştir. Bunlardan hidrojen sülfür, karbon disülfür ve karbon sülfür su gazında bulunur. Bunları ortadan kaldırmak için F. Fischer, aynı zamanda içerdikleri kükürtün izole edilmesini ve kullanılmasını mümkün kılan aşağıdaki yöntemi önermektedir. Karbon disülfür ve karbon sülfür, 350-400° sıcaklıkta (katalizöre bağlı olarak) su gazında hidrojen ile katalitik olarak indirgenir. Katalizörler: Cu, Pb, Bi, CuPb, Cr203, vb. Bu durumda, bu bileşiklerin sülfürü, aşağıdaki reaksiyona göre S'ye oksitlenen hidrojen sülfit H2S ve tuzlarını niceliksel olarak üretir:

(reaksiyon karbonatların veya bikarbonatların varlığında meydana gelir); Nikel anot üzerindeki K 4 Fe(CN) 6, %100 akım verimliliğiyle K 3 Fe(CN) 6'ya oksitlenir. Elde edilen 1 kg S için 3 kWh tüketilmektedir.

Su gazı uygulaması. Su gazı en yaygın olarak aydınlatmada kullanılmaktadır; ancak ışık vermeyen bir alevle yandığı için karbürlenir: sıcak - petrol yağları ile, soğuk - benzen, hafif yağ vb. omuz askıları ile - veya aydınlatıcı gazla karıştırılır. Sıcak karbürleme, karbürlenmiş su gazının üretilen tüm aydınlatma gazının yaklaşık %75'ini oluşturduğu ABD'de yaygındır. Hemen hemen her gaz santralinin bir su gazı santralinin bulunduğu Batı Avrupa'da su gazının kömür gazıyla karıştırılması yaygındır. Burada su gazı, üretilen toplam aydınlatma gazı miktarının %5 ila 8'ini oluşturmaktadır. Su gazı, yüksek alev sıcaklığı ve ön ısıtma imkanı nedeniyle metalurji ve cam-porselen endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Su gazı, hidrojen üretmek için ve hidrojen yerine bir dizi indirgeme işleminde kullanılır: Kalayın kurşunlanması için (Meley ve Schankenberg'e göre), NO elde edilmesi (Geyser'e göre), SO2'den S elde edilmesi (Gayzer'e göre). Teld, Zulman ve Picard'a). Son zamanlarda yapay sıvı yakıt ve sentetik metil alkol üretiminde su gazından faydalanılmaktadır. Bu bağlamda, günde 1000 tona kadar kok ve yarı kok karbonatlamak için güçlü jeneratörler (Winkler) inşa ediliyor ve burada toz yakıtı hava ve buhar patlamasının etkisi altında titreştirerek reaksiyonu hızlandıran bir yöntem kullanıyorlar.

80'lerde Geçtiğimiz yüzyılda su gazına “geleceğin yakıtı” deniyordu, ancak daha sonra bir takım aşılmaz zorluklar nedeniyle ona olan ilgi azaldı. Son yıllarda su gazı üretiminde en düşük tenörlü (tozlu, yüksek küllü) hammaddelerin hem yakıt olarak hem de kimyasal reaksiyonlarda amaca uygun olarak kullanılabilmesi imkanı nedeniyle su gazına olan ilgi yeniden canlanmıştır.

ENERJİ GAZI OLARAK SU GAZI

Mühendis N.G. Kuznetsov, "Motor" No. 3, 1911

Demir işleme (kaynak), cam (ergitme) ve aydınlatma teknolojisi (şehir aydınlatması, ısıtma, gazlı mutfak) gibi birçok endüstride yaygınlaşan su gazı, güç tahriki olarak yakaladığı başarıyı hala yakalayamamış. bekleniyordu. Ne yazık ki, bunun suçu su gazına değil, bu gazın kullanımıyla ilgili bazı önemli zorluklar nedeniyle onu arka plana iten ısı motoru fabrikalarına düşüyor. Bu sayede aydınlatma için gaz fabrikalarının bulunduğu yerlerde fabrika motorlarını gaz şebekesine bağlamanın imkansız olduğu, ancak çalışmaya uyarlanmadıkları için benzinle çalıştırılmaları gerektiği bir durum ortaya çıktı. su gazı.

Avusturyalı mühendis K. Reitmaier birkaç yıl önce mevcut tasarımlara sahip gaz motorlarını su gazıyla çalışacak şekilde uyarlamayı başardı, ancak bu yöndeki önceki başarısızlıkların nedenini açıklamadan ve mühendis Reitmaier tarafından geliştirilen yöntemi açıklamaya geçmeden önce, öncelikle bunun üzerinde durmalıyız. Su gazının özellikleri.

İkincisi, bir emme jeneratöründe buhar ve hava karışımının bir sıcak yakıt tabakasından geçirilmesi gibi, su buharının bir jeneratördeki bir sıcak kok tabakasından geçirilmesiyle oluşturulur. Bu durumda yalnızca buhar üretilir ve ikincisi ayrışır ve karbon monoksit oluşur.

Açığa çıkan hidrojen ve karbon monoksitin karışımı su gazını oluşturur. 12 kg kok için buharın oksijen ve hidrojene ayrışması yaklaşık 57.560 kalori gerektirdiğinden, kimyasal reaksiyona ısı emilimi eşlik eder. Bu nedenle ısı kaybı 28970 kalori olarak ifade edilir ve bu, gaz oluşumundaki (buhar geçişi) periyodik kesintiler ve jeneratörün yeni üflenmesiyle telafi edilir. Pratikte üfleme iki dakika, gaz periyodu ise 6 dakika sürer.
Patlatma süresi boyunca kok kolonunda çok büyük miktarda ısı biriktirme kabiliyeti ile karakterize edilen su gazı jeneratörü aşağıdaki tasarıma sahiptir. Kok, sanki açık bir kutudaymış gibi jeneratörün içinde bulunur ve üflenen hava her taraftan içeri girerek neredeyse tam bir yanma sağlar. Bu, havanın jeneratöre yalnızca bir parçaya (bir boru aracılığıyla) girmesi ve diğer kısmının jeneratör mahfazasına girmesi, orada halka şeklinde bir kanalda dağıtılması ve ancak bundan sonra ızgaradan içeri girmesiyle elde edilir. karbon monoksitin yanarak karbondioksite dönüştüğü kok tabakası. Yanmanın tamlık derecesi, üfleme süresi boyunca bacaya açılan bir açıklıktan salınan yanma ürünlerinin bileşimi ile gösterilir: CO2 - %17,2; CO - %5,5; O- %0,4; N - dinlenme.

Bu analizden elde edilen verilere dayanarak her 12 kg kok için jeneratörde biriken ısı miktarı hesaplanır. Bu sadece 98.818 kaloriye denk geliyor.

Yanma ürünleri 600°C sıcaklıkta ayrıldığı için 21.012 kaloriyi de beraberlerinde götürürler.

Jeneratörde 98818 - 21012 = 77806 kalori kalırken, gaz oluşumu sırasındaki kayıp 12 kg karbon başına 28970 kaloridir. Böylece bu kayıp fazlasıyla karşılanır ve bu da pratikte çok kısa bir üfleme süresi (3/4 - 1 dakika) ve uzun bir gaz üretim süresi (yaklaşık 7 dakika) ile sonuçlanır.

Jeneratörden çıkan gazın yine de arıtılması gerekiyor çünkü kükürtün yanı sıra kül ve silika da içeriyor. İkincisi, jeneratörün ve boru hatlarının duvarlarında ince beyaz bir toz halinde biriktirilir. Bu silika, kok külünde bulunan hidrojen silikanın oksidasyonundan oluşur.

Katı çökeltilerin ve hidrojen sülfürün gazdan uzaklaştırılması kesinlikle gereklidir. Gazın bu maddelerden tam olarak arıtılmaması, silindirlerin ve pistonların sıkılığını hızla kaybetmesine, bunun sonucunda sıkıştırma döneminde gaz kaybına, dolum derecesinin azalmasına ve dolayısıyla motor gücünün azalmasına neden olur. Bir yandan silindir içindeki hidrojen sülfürün yanması sonucu oluşan sülfürik asidin silindir ve pistonun duvarları üzerindeki aşındırıcı etkisinin etkisi altında, diğer yandan toz halindeki silika ile karıştırılarak sızdırmazlık kaybı meydana gelir. yağ, silindirlerin duvarlarını aşındıran bir tür zımpara oluşturur.

Kükürt ve silikanın giderilmesi için uygun şekilde donatılmış bir gaz tesisatında iki arıtıcı gerekir; biri hidrojen sülfiti absorbe etmek için demir oksit hidratla, diğeri ise silika parçacıklarını yakalamak için ağaç talaşlarıyla doldurulmuştur. Ayrıca gaz, arıtıcılara girmeden önce bir yıkayıcıda yıkanır, burada külden arındırılır ve soğutulur. Gaz, arıtıcılardan tanka, oradan da motora yönlendirilir. Arıtmaların içerikleri 5-6 haftada bir güncellenmelidir; Ayrıca gazın içindeki kükürt ve silikanın varlığı açısından daha sık test edilmesi gerekir.
Bunun için aşağıdaki cihaz kullanılır. Gaz, bir güta-perka tüpü vasıtasıyla kendisine beslenir ve saatte 50 litre gaz geçirecek şekilde ayarlanmış bir regülatörden geçer, bir cam tüpten geçerek dereceli silindirle donatılmış bir brülörde yanar. Cam tüp, kurşun asetat (kurşun şekeri) ile nemlendirilmiş bir kağıt şerit içerir. Gaz hidrojen sülfit içeriyorsa, ikincisi kağıdı kahverengiye veya siyaha dönüştürür. Gazdaki silikanın varlığı, bir silindirin üzerinde tutulan sıradan bir demir levha (teneke) parçası kullanılarak tespit edilir; siyah metal yüzeyinde beyaz bir noktanın görülmesi silisik asitin varlığını gösterir. Gazda bu elementlerin tespit edilmesi durumunda arıtıcıların yeni reaktiflerle doldurulması gerektiğini söylemeye gerek yok.
Su gazına atfedilen diğer bir dezavantaj ise erken salgınlara neden olmasıdır. Elektrikli ateşleme kullanıldığında bu elbette olmaz, ancak tüple ateşlemede bu dezavantaj oldukça düzenli olarak ortaya çıkar. Bu, jeneratör gazıyla karşılaştırıldığında su gazındaki yüksek hidrojen içeriğiyle açıklanmaktadır. Sıkıştırılmış gaz karışımı daha sonra tüpün sıcak kısmına ulaştığından, akkor tüpü kısaltarak veya lambayı tüpün ucuna yaklaştırarak erken yanıp sönmeler ortadan kaldırılır; veya lambayı tüpün ucuna yakın bir yere yerleştirin.
Su gazıyla çalışan motorun termal verimliliğini ve işletme maliyetini göstermeye devam ediyor. Bilindiği gibi termal verimlilik aşağıdaki formülle belirlenir:

ve gerçek verimlilik, termal eşdeğer Q = 1 litre başına 624 kaloriden türetilir. kuvvetin ısı birimlerinin gerçek tüketimine bölümü.

Gazın termal kapasitesi 1 kb başına 2500 kalori olduğundan. metre, alev sıcaklığı 1700°C ve baca gazı sıcaklığı yaklaşık 400°C'dir, bu durumda kuvvet başına 900 metre gaz tüketimiyle şunu elde ederiz: Ortaya çıkan eylemin termal katsayısı 0,66'ya eşittir, gerçek termal verimlilik 0,276'ya eşittir ve gerçek kullanım% 41,9'dur.

1.000 metreküp üreten 100 beygir gücündeki bir üniteyi çalıştırmanın maliyeti. Günde metre su gazı veya 300.000 metreküp. yılda metre.

250 mark karşılığında 15 vagon kokain......3750 mark
Buhar üretimi için 3 vagon kömür....…….600 mark
1 usta ve yardımcısı.................................1800 puan
Gaz arıtma ................................................... ... ......... 300 puan
Tamirat................................................. .......……..200 puan
Sermayenin ve faizinin geri ödenmesi (35.000 marktan %7).......2.450 mark
TOPLAM................................................. .. ...................................………………9100 mark
1 kübik maliyeti. m gaz......9100/300000=3.03 pfen.
1 güç saatinin maliyeti.................. 3,03x0,9 = 2,727 pfen.

Almanya'daki şehir gaz santralleri metreküp başına 10 pfenig ücret alıyor. endüstriyel amaçlı su gazı metre. Satın alınan gazı kullananlar için 1 elektrik saatinin maliyeti dolayısıyla 10x0,9 = 9 pfen olarak ifade edilecektir.
Schöneberg'de pek çok küçük ve orta ölçekli işletme, şehrin merkezi benzin istasyonundan sağlanan su gazıyla çalışıyor ve operasyonları oldukça kusursuz.

Reitmeyer'e göre su gazıyla çalışan bir motorun büyük bir geleceği var. Kentsel gelişimin gelişiminin izlediği yol, yakın gelecekte motorları su gazıyla çalıştırılacak ve dinamoları çalıştıracak gaz ve elektrik santrallerinin tek bir istasyonda birleşmesine yol açacaktır. Aydınlatma, ısıtma ve güç iletimi amacıyla aynı anda gaz ve elektrik enerjisi üreten böyle bir istasyon, aynı zamanda düşük ekipman ve işletme maliyeti avantajına da sahiptir.

(Baskıya hazırlık: mühendis D.A. Boev, 06-2006)

Fosil hidrokarbonları yakmaktan uzaklaşıp ucuz bir alternatif enerji kaynağı elde etmek birçok girişimci insanın hayali olmuştur ve olmaya devam etmektedir. Ve ev sahipleri arasında kim, evini minimum maliyetle ısıtmak için böyle bir kaynağın emrinde olmasını istemez ki? Bu kaynaklardan biri, sıradan sudan elde edilen Brown gazı olarak adlandırılan gazdır. Ancak nasıl elde edileceği ve ne kadar ucuz olduğu soruların cevapları bu materyalde bulunabilir.

Küçük bir teori

Suyun Kahverengi gaza rezonansla ayrışmasının hiçbir şekilde bir efsane olmadığı, ancak gazlı yakıtı sudan serbest bırakmak için tasarlanmış gerçek bir kimyasal süreç olduğu unutulmamalıdır. Bu gaz, adını bu teknolojiyi deneylerin ötesine taşımaya çalışan ilk mucitten alıyor. İnternette görünen bir diğer isim de patlayıcı gazdır (NNO'nun varsayımsal formülü).

Brown'un yanıcı gazı, elektrolitik reaksiyon yoluyla sudan salınan serbest hidrojen ve oksijen karışımından başka bir şey değildir.

Kimyasal formülü (H2O) çocukların bile bildiği su, tamamen oksitlenmiş hidrojendir. Bireysel olarak bu kimyasal elementler çok aktiftir, hidrojen iyi yanar ve bir enerji taşıyıcısı olarak kabul edilir ve oksijen yanmayı destekler. Bu nedenle fiyatı bir kuruş olan suyu bu kadar faydalı bileşenlere ayırmak çok popüler bir fikir haline geldi.

Sonuç olarak, çeşitli insanların çabalarıyla, gaz üretmek için bir jeneratör - bir elektrolizör - doğdu. Sürecin inceliklerine derinlemesine girmeden, yukarıda bahsedilen aparatın Brown gazını sudan, daha doğrusu oksijen ve hidrojen karışımından ayırmak için elektroliz yöntemini kullandığını belirtelim. Bunu yapmak için, bir su kabına batırılmış elektrotlardan optimum frekansta bir akım geçirilir. Ortaya çıkan gaz, su contasının altında birikir ve belirli bir basınca ulaşıldığında tüp içinden dışarı çıkar ve çeşitli amaçlarla kullanılabilir.

Brown gazı elde etmenin fizibilitesi

Yukarıda çalışma prensibi açıklanan kahverengi gaz jeneratörleri pratik uygulamasını 2 alanda bulmuştur:

otomobiller için hidrojen yakıtı üretimi;
gaz alevi işi (metallerin kaynaklanması ve lehimlenmesi).

Bir araba, harici bir elektrik kaynağı gerektirdiğinden, içinde bir elektrolizör varken hareket edemez. Standart pil uzun süre dayanmaz çünkü Kahverengi gaz üretmek için yakıtın yandığında açığa çıkardığından daha fazla enerji harcamak gerekir. Bu nedenle, otomobiller için hidrojen yakıtı konusunu ciddi şekilde geliştiren şirketler, otomobillere ayrı bir jeneratörden elde edilen yakıtla yakıt ikmali yapmak için bir plan başlattı.

Metallerin kaynaklanması ve lehimlenmesinde durum daha iyidir; Batı Avrupa'daki birçok endüstride hidrojen fenerleri kullanılmaktadır. Brown gazının yanma sıcaklığı (2235 °C), asetilenden (2620 °C) daha düşük olduğundan ve yanma ürünü su buharı olduğundan, birçok çevre güvenliği önlemi gereksiz hale gelmiştir. Bunun için kullanılan endüstriyel gaz jeneratörleri çok pahalıdır çünkü verimliliği artırmak için platin dahil nadir elementlerden yapılmış katalizörler kullanırlar.

Bir İngiliz imalat şirketinin yöneticileri, Brown gazını ayırma ve kullanmanın toplam maliyetinin, asetilenin satın alma ve teslim etme maliyetine eşit olduğunu hesapladı. Yalnızca hidrojenin yakılması daha güvenli ve daha çevre dostudur. Diğer bir husus ise üretiminin aynı hidrokarbonların yakılmasıyla üretilen elektriği tüketmesidir.

Şu anda, Brown gazıyla ısıtma son derece verimsizdir, çünkü yakıt üretimi için, yanması sırasında elde edilenden daha fazla enerji harcanmaktadır. Mevcut elektrolizörler henüz düşük maliyetle yüksek yakıt verimi sağlayamamaktadır. Bunu görmek için videoyu izlemelisiniz:

Görüntünün ikinci dakikasında hidrojen yakıcı çalışırken jeneratör cihazlarının okumaları net bir şekilde görülüyor. Gerilim 250 V, akım 14 A sırasıyla cihazın güç tüketimi 250 x 14 = 3500 W veya 3,5 kW'dır. Şimdi soru şu: Böyle bir meşale, en az 30 m2'lik bir odayı ısıtmak için suyu ısıtabilir mi? Öyle olmadığı görsel olarak bile fark ediliyor. 3,5 kW gücünde basit bir elektrikli kazan, 40 m2'ye kadar olan bir odayı kolaylıkla ısıtacaktır.

Sonuç: Brown'ın yanıcı gazı, evde ısıtma için kullanılan geleneksel elektrikli ısıtıcılarla karşılaştırılamaz. Sudan salınması için çok fazla enerji harcanır, bu da onu ısıtma için kullanmanın pratik olmadığı anlamına gelir. Hidrojeni kendiniz üretmek hobi olarak veya deney olarak yapılabilir.

Evde hidrojen nasıl alınır?

İnternette Brown gazını sudan çıkarmanıza olanak tanıyan çok çeşitli ev yapımı tesislerin çizimlerini ve diyagramlarını kolayca bulabilirsiniz. Bu konuyla ilgili bilgi çöplerini filtrelerseniz evde hidrojeni iki şekilde alabileceğiniz ortaya çıkıyor. Birincisi hazır bir elektrolizör satın almak; bunlar zaten ticari olarak mevcuttur. Sorunlardan biri fiyatlarının çok yüksek olması ve verimliliğinin bilinmemesidir.

Hidrojen jeneratörü satın alırken, bunun ısıtma açısından sizin için her derde deva olmayacağını anlamalısınız. Ekipmanın fiyatı ve tüketilen elektriğin fiyatı, suyun basit elektrikle ısıtılmasından daha yüksek olacağından, geri ödemeden söz edilmiyor.

Bir deney olarak, kendi ellerinizle az miktarda yakıt salmanıza olanak tanıyan bir Brown gaz jeneratörü yapabilirsiniz. Bir binayı ısıtmak için kullanılması pek olası değildir, ancak metali eritmek için küçük bir brülörü çalıştırmak için yeterli olabilir. Öncelikle elektrotların daldırıldığı bir su kabı olan bir elektrolizör yapmanız gerekir. Elektrotların yüzey alanı ne kadar büyük olursa kurulumun verimliliği de o kadar yüksek olur. Dielektrik bir tabana tutturulmuş isteğe bağlı boyuttaki çelik plakalar uygundur. Cihazın çalışma şeması şekilde gösterilmektedir:

Elektrotlar, reaksiyonu iyileştirmek için normal tuzun eklendiği, hava geçirmez şekilde kapatılmış bir su kabına indirilir. Kapaktan bir gaz tüpü çıkar ve su contası olan ikinci kaba girer, 2/3'ü suyla doldurulur.

Bu kaptan çıkan ikinci tüp brülöre bağlanır. Bir ototransformatör kullanarak elektrotlara voltaj sağlamak ve değerini bir multimetre ile izlemek daha iyidir. Brown mini gaz jeneratörünün kendi ellerinizle nasıl monte edileceği videoda gösterilmektedir:

Dikkat! Önemli bir kurulum performansı elde etmeyi başardıysanız, geri tepmeyi ve patlamayı önlemek için brülörün boruya bir çek valf aracılığıyla bağlanması gerekir.

Çözüm

Şu anda Brown gazını sudan üretmek için ucuz ve aynı zamanda yüksek verimli bir ekipman yok. Şu ana kadar hidrokarbonlar ısıtmada lider olmaya devam ediyor, ancak teknolojiler gelişmeye devam ediyor ve hidrojen jeneratörlerinin yakında geleneksel termal enerji kaynaklarıyla rekabet etmesi mümkün.

Gazlaştırma, katı ve bazen de sıvı yakıtın organik kısmının gaz haline dönüştürülmesi işlemidir. Ortaya çıkan jeneratör gazının ana bileşenleri CO, H2, CH4 ve ağır hidrokarbonlardır.

Gaz yakıt, birçok avantajı nedeniyle teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.

Gazlaştırma için yüksek kalorili gaz üretimi ile çeşitli düşük değerli katı yakıtlar ve bunların atıkları kullanılabilir.

Egzoz yanma ürünlerinin ısısı ile ön ısıtılması ile gazlar hafif fazla hava ile yakılabilir; Gazlar yakıldığında yüksek bir sıcaklık (1500-1900e) gelişir, bunun sonucunda fırının veya başka bir ısıtma cihazının verimliliği artar ve fırının verimliliği artar.

Merkezi bir gaz üretim istasyonundan gaz elde etmek mümkündür.

Gazları yakarken, fırınların bakım kolaylığı, brülör tasarımının basitliği ve yanma sürecini hassas bir şekilde kontrol etme yeteneği elde edilir.

Gaz haline dönüştürülen katı yakıt, içten yanmalı motorlar için iyi ve uygun maliyetli bir yakıt olarak kullanılabilir.

Ancak jeneratör gazı, yakıt olarak kullanıldığında büyük avantajlarının yanı sıra, gaz jeneratörlerinin kurulumu için ek sermaye yatırımları ve temizleme işlemi sırasında soğutulurken jeneratör haznesinden duyulur ısı kaybı gibi dezavantajlara da sahiptir.

Bununla birlikte, gazlı yakıtın çok büyük avantajları nedeniyle, geniş bir alana yerleştirilmiş çok sayıda fırın ve diğer ısıtma cihazlarına sahip tüm büyük modern fabrikaların kendi merkezi gaz üretim istasyonları vardır.

Ural metalurji tesislerinde ve SSCB'nin birçok bölgesindeki cam eritme tesislerinde gaz jeneratörü üniteleri odun yakıtıyla çalışmaktadır. Son yıllarda odun kütükleri ile çalışan otomobil ve traktörlerde gaz jeneratörü kurulumları büyük önem kazanmıştır.

Üretici gaz hava ve karışımdı, bazen de oksigazdı.

Hava gazı üretimi, sıcak yakıt tabakasından kuru hava üflenerek elde edilir. Karışık gaz, sıcak yakıt tabakasından hava ve su buharı karışımının üflenmesiyle üretilir. Su gazı, su ve hava buharının periyodik olarak su buharı veya hava beslemesi ile sıcak yakıt tabakasından geçirilmesiyle elde edilebilir. Oksijen gazı, oksijenle karıştırılmış su buharının sıcak yakıt tabakasından geçirilmesiyle üretilir.

Hava gazı. Sıcak yakıt tabakasından yoğun hava sağlandığında hava gazı elde edilir. İşlenirken çok yüksek bir sıcaklık gelişir (1400-1500°). Bu, gaz jeneratöründe cüruf oluşmasına neden olduğu ve bunun sonucunda normal çalışmasının bozulduğu için son derece istenmeyen bir durumdur.

Karışık gaz. Karışık jeneratör gazı üreten gazlaştırma yöntemi, hava gazının oluşumu sırasında elde edilen fazla ısının su buharının ayrışması için kullanılmasına izin verdiği için endüstri için en kabul edilebilir yöntemdir. Su buharı hava üflemeyle eş zamanlı olarak verilir.

Hava ve su buharı miktarı arasındaki oran deneysel olarak belirlenmiş olup, jeneratör aşırı soğumayacak ve çamur oluşturmayacak şekilde olmalıdır. Üflemeyle ortaya çıkan nem içeriği, genellikle sağlanan buhar-hava karışımının çiğlenme noktasını gösteren bir termometre ile ölçülen buhar-hava karışımının sıcaklığına göre değerlendirilir. Bu sıcaklık genellikle 38-52° arasında değişir.

Su gazı. Amonyak, metanol, sıvı yakıt ve diğer maddelerin sentezinin gelişmesiyle bağlantılı olarak su gazı yaygın olarak kullanılmaktadır. Aydınlatma veya diğer yüksek kalorili gazlarla karışım halinde kullanılır ve yakıt olarak kullanılmak üzere nüfusa sunulur.

Su gazının bileşimi temel olarak CO ve H'den oluşur; az miktarda da CO^, N2 ve CH4 bulunur.

Endüstriyel ölçekte su gazı, ısının bir gaz jeneratöründe depolanması (birinci yöntem) veya gazlaştırıcı bir buhar-gaz karışımıyla bir gaz jeneratörüne ısı sağlanması (ikinci yöntem) yoluyla üretilebilir.

Birinci yöntemi, yani ısıyı bir gaz jeneratöründe depolama yöntemini kullanarak su gazı üretme işlemi, gaz jeneratörü şaftının tabanından sıcak bir kok veya kömür tabakası yoluyla hava üflemeyi içerir; Yakıt katmanı yavaş yavaş ısınır ve ortaya çıkan gaz genellikle atmosfere salınır. Gazlaştırma bölgesindeki sıcaklık 1100-1200°'ye yükseldiği anda hava beslemesi durdurulur ve kızgın buhar yukarıdan aşağıya doğru serbest bırakılır. Sıcak bir yakıt tabakasından geçen su buharı, aşağıda belirtilen reaksiyonlara göre ayrışarak tüketiciye yönelik su gazı üretir.

Su buharının ayrışma süreci endotermik bir süreçtir; bu nedenle gaz jeneratörü şaftındaki sıcaklık giderek düşer. Sıcaklık belirli bir sınıra (800°) düştükten sonra buhar beslemesi durdurulur ve mile tekrar hava verilir. Genellikle iş, 10 dakika boyunca hava üflenecek ve ardından 5 dakika boyunca su buharı üflenecek şekilde gerçekleştirilir.

Su gazı üretmenin ikinci yöntemi, yani gazlaştırıcı bir buhar-gaz karışımıyla bir gaz jeneratörüne ısı sağlanması daha yenidir; iki şekilde gerçekleştirilebilir: ya oksijen ile su buharı karışımı ya da önceden yüksek bir sıcaklığa ısıtılan su buharı ile sirkülasyon gazı karışımı.

Su gazı üretmenin ikinci yönteminin birinciye göre avantajı, işlemin gaz jeneratörünün sabit çalışma modu ile sürekli olarak gerçekleştirilmesidir.

Yakıtın gazlaştırıldığı cihazlara gaz jeneratörleri denir.

Gazlaştırma için kullanılan yakıt kok, kömür, turba, yakacak odun vb.'dir. Yalnızca odun yakıtıyla çalışan gaz jeneratörlerini ele alacağız.

Yakıt, gaz jeneratörü miline yukarıdan girer ve ısıtılmış gaz akışına doğru aşağı inerek yavaş yavaş buhar ve gaz ürünlerine dönüştürülür.

Gaz jeneratörü şaftının dibinde (Şek. 44) ızgaranın altında, karışık gaz alırken, yukarı doğru yükselen ilk önce cüruf tabakasından (bölge) geçen hava ve su buharı sağlanır. V), bir miktar ısıtıldıkları ısı nedeniyle ve daha sonra karbonuyla reaksiyona giren bir sıcak yakıt tabakası aracılığıyla. Yanma bölgesi IV'te (oksijen bölgesinde) hem CO2 hem de CO üretilir; su buharı kısmen karbonla reaksiyona girer.

Yanma bölgesinde (oksijen bölgesi) oluşan CO2 ve daha yükseğe yükselen ve sıcak karbon yakıt tabakasından geçen ayrışmamış su buharı, CO ve H2 oluşturacak şekilde indirgenir.

CO ve H2'nin oluştuğu yakıt katmanına indirgeme bölgesi (bölge) adı verilir. III).İndirgeme bölgesinin çıkışındaki gaz akışının bileşimine CO hakimdir, ancak C02.

Hem oksijen hem de indirgeme bölgelerine genellikle gazlaştırma bölgeleri denir.

Yukarıda, kurtarma bölgesinin hemen üstünde /// bir bölge var II kuru damıtma. Bu bölgede bir salınım var

/-bölge sshkn; //-kuru damıtma bölgesi: ///-geri kazanım bölgesi:VI- Yanma bölgesi (oksijen); V-cüruf bölgesi, /-gaz jeneratörü şaftı; 2 mayın apron, 3 yükleme cihazı; -^-ızgara; 5-dönen kase; 6 hareketli kase desteği; 7 tekerlekten çekiş, 8- cüruf bıçağı; U - vida deliği; 10 çıkışlı boru; 11 -air-.pronod-, 12 - üfleme odası; 13- Alt hidrolik valf; 14 - ateşleme kapağı

Yoğunlaşamayan gazlar, asitler, alkoller, reçineler ve diğer buhar halindeki organik maddeleri içeren uçucu bir buhar-gaz karışımı.

Gaz jeneratörü şaftının üst kısmında / bölgesinde yakıt kurutulur.

Alan II kuru damıtma ve bölge BEN yakıt kurutma alanlarına yakıt hazırlama bölgeleri denir.

TEMEL GAZLAŞTIRMA REAKSİYONLARI

Oksijen bölgesinde. Karbonun oksijenle etkileşimi ile ilgili üç hipotez vardır.

1. İndirgeme hipotezi, karbon ve oksijenin etkileşimi sonucunda CO2'nin doğrudan aşağıdaki denkleme göre oluştuğunu varsayar:

TOC o "1-3" h z С - 02 = CO., ; Soru, (97)

Ayrıca, bu hipoteze göre üstteki bölgelerde CO'nun varlığı, aşağıdaki reaksiyona göre yakıttaki sıcak karbonun CO2'yi azaltmasının bir sonucu olarak değerlendirilmektedir:

CO.. C = 2СО - Q. (98)

2. Birincil CO oluşumunun hipotezi, C ve (): CO'nun etkileşimi sonucunda ilk olarak aşağıdaki denkleme göre oluştuğunu varsayar:

2С а::СО-S, (99)

Daha sonra aşağıdaki denkleme göre oksitlenebilir:

2С0--0, = 2С02 S. (100)

3. Karmaşık hipotez, önce karmaşık bir karbon-oksijen kompleksinin oluştuğunu ve ardından reaksiyonlara göre bundan CO2 ve CO'nun oluştuğunu varsayar:

L-S-^-0, = Cr0v (10!)

CxOv= mCO, lCO. (102

Üçüncü hipotez şu anda yukarıdaki hipotezler arasında en olası olanı olarak kabul edilmektedir.

Kurtarma bölgesinde. Son oksijen izlerinin kaybolduğu yerde başlar. İndirgeme bölgesinde aşağıdaki endotermik reaksiyonlar meydana gelir:

A) C'nin CO2 ile etkileşimi:

İLE CO., -- 2СО; (103)

B) su buharının sıcak karbon yakıtla etkileşimi:

Ç 211 O-CO. 2H, (104

C - !1<> C>N.. (105)

Bu son iki reaksiyonun kısmen oksijen bölgesinde meydana gelmesi mümkündür. 900°'nin üzerindeki sıcaklıklarda bu iki reaksiyondan ikincisi, 900°'nin altındaki sıcaklıklarda ise birincisi baskın olur.

İndirgeme bölgesinin yüksekliği kömür parçalarının 12-15 çapı kadar ise indirgeme işlemlerinin yeterince tamamlanması için zaman vardır.

Dolayısıyla gaz jeneratöründeki yakıt katmanının yüksekliği ana tasarım boyutudur.

GAZ DEHİDRASYONU

Bölüm XV DOĞAL GAZDAKİ SU İÇERİĞİ SICAKLIK VE BASINÇ ETKİSİ

Petrol içermeyen bir gaz sahası, suyun üzerinde bulunan bir gaz kapağıdır. Böyle bir alandan gelen gaz, su buharı ile doyurulur. Daha önce, gaz-su temasının boyutuna göre gaz alanlarının bir sınıflandırması yapılıyordu. İncirde. Şekil 62, gaz-su temas alanının %!00'üne sahip olan bir alanın diyagramını göstermektedir.

____________Zemin yüzeyi

¦gaz -U.-:;

¦’.Seviye^n^.su^ *. ’ : >’/

vahşet

İncir. 62. %100 gaz-su teması olan bir sahanın kesiti.

Gaz-su temas alanı gaz taşıyan alanın %100'ünden azsa, uzun bir jeolojik zaman boyunca Difüzyon nedeniyle tüm alanın gazı su buharı ile doyurulur.

Ayrıca sabit sıcaklıkta birim hava hacmi başına doymuş su buharı miktarının mutlak basınçla ters orantılı olduğuna inanılıyordu. Basınç ve sıcaklığın birleşik etkisi, teknik referans kitaplarında, fizik ve termodinamik derslerinde, buhar kazanları ile ilgili kitaplarda vb. mevcut tablolarda sayılarla ifade edilir.

Tablo 62 su içeriğini göstermektedir g cinsinden 1'de m g farklı sıcaklıklarda ve farklı basınçlarda su buharına doymuş hava.

Tablo 62

Sıcaklık	Basınç	1 ata	(metrik ata)

Tablo, 0 °C sıcaklıkta ve 1 metrik atmosfer mutlak basınçta, doymuş havanın 10 basınçta 4,9 g su içerdiğini göstermektedir. ata- 0,49, 50 basınçta ata -

0,098 vb. Sonuç tam bir ters orantılılıktır.

Ancak tüm tablolar tabloya benzer. 62'nin yanlış olduğu ortaya çıktı. Yalnızca düşük basınçlarla ilgili rakamlar doğrudur.

Petrol ve gaz sahalarında hava yoktur, ancak esas olarak metandan oluşan ve metanın yanı sıra çeşitli diğer hidrokarbonların yanı sıra bir miktar nitrojen ve karbondioksit içeren doğal gazlar içerirler.

Kireçtaşı oluşumlarından çıkan gazlar genellikle az miktarda hidrojen sülfür içerir. Ek olarak, petrol ve gaz içeren oluşumlarda her zaman su bulunur ve kuyulardan çıkan gazlar, buhar şeklinde bir veya daha fazla su yüzdesi içerir. Birçok kuyudan suya doymuş hidrokarbon gazları çıkıyor. Petrol ve gaz sahalarındaki gazlardaki su içeriğinin incelenmesi, sahaların doğru şekilde kullanılması için gerekli olduğu ortaya çıktı.

Atık doğal gazı taşırken ve depolarken, ondan benzin üretirken, diğer çeşitli gaz işlemleri sırasında, gazı H2S ve C02'den arındırırken, gaz boru hatlarını çalıştırırken vb., gazdaki su içeriğinin ayrıntılı ve doğru bir şekilde incelenmesi da gerekli olduğu ortaya çıktı.

Bazen gazın içerdiği su, gazı çıkarırken ve gaz boru hatlarından pompalarken büyük zorluklara neden oluyordu. Basınç azaldıkça gaz, bazen buza dönüşen ve gaz boru hatlarını, gaz sayaçlarını, basınç regülatörlerini ve diğer çeşitli cihazları tıkayan sıvı suyu soğuttu ve serbest bıraktı. Gaz boru hatlarında su bulunması durumunda, gaz boru hatlarını tıkayan hidrokarbon hidratlar ortaya çıktı.

GAZLARDA SU İÇERİĞİ ÇALIŞMALARI

1927'de E. P. Bartlett bir makale yayınladı G, Suyun hidrojen, nitrojen ve hidrojen ve nitrojen karışımı tarafından yüksek basınçlarda emilmesine ilişkin deneylerinin sonuçlarını içerir. Yüksek basınçtaki hidrojen ve nitrojenin, teknoloji ve endüstride kabul edilen tablolarda belirtilenden% 200 daha fazla miktarlarda suyu emdiği ortaya çıktı.

1939'da B. M. Laulheer ve C. F. Braysko, Pasifik Kıyısı Gaz Birliği'ne sundukları bir raporda, Kaliforniya'daki doğal gazların su içeriğine ilişkin araştırmalarının ana hatlarını çizdiler. 35'lik bir basınçta olduğu ortaya çıktı ata Gazın tablolara göre beklenenden %30 daha fazla su içerdiği,

1941'de R. Wiebe ve V. L. Gaddy, 700 ° C'ye kadar basınçlarda suyun karbondioksit (CO2) tarafından emilmesini inceledi. Ati. Yüksek basınçlarda su içeriği tablolardaki rakamların çok üzerindeydi.

Doğal gazlardaki su içeriği konusuna ilişkin ayrıntılı bir çalışma ABD Maden Bürosu tarafından üstlenildi. Bu çalışma henüz tamamlanmamıştır. Araştırmaların bir kısmı yayımlandı.

ABD Maden Bürosu'nun Teksas'ın kuzeybatısındaki Amarillo'daki helyum fabrikasında çalışmanın düzgün şekilde yapılabilmesi için doğal gazların su içeriğine ilişkin doğru verilere ihtiyaç vardı. Bu şehir, Permiyen sisteminin katmanlarında yer alan büyük Pan Handle gaz ve petrol sahasının yakınında yer almaktadır. Helyum tesisi, yaklaşık %1,7 oranında helyum içeren gazı Cliffside Dome'dan alıyor. Yüksek su içeriği, gazdan helyum salınımına büyük ölçüde müdahale etti.

Gaz işlenmeden önce suyun çıkarılması gerekiyordu. Bu tesisin mühendisleri W. M. Deaton ve E. M. Frost, laboratuvarda helyum ürettiler.

Doğal gazlar, hava ve helyumdaki su içeriği üzerine bitki araştırması.

Bu çalışmaların sonuçları 5-8 Mayıs 1941'de Dallas, Teksas'ta düzenlenen Amerikan Gaz Birliği toplantısında bildiri 3 olarak sunuldu.

Çalışmalar yeterli doğruluğa sahipti. Farklı sıcaklıklarda ve farklı basınçlarda suya doymuş üç gazın su içeriği belirlendi. Bu gazların bileşimi tabloda gösterilmiştir. 63.

Bu tabloda gaz A ana Panhandle gaz sahasından doğal gaz var, gaz İÇİNDE- Pan Handle bölgesinin Cliffside Dome'undan gelen gaz ve C - Kaliforniya doğal gazı. Lyaulkhir ve Braysko tarafından incelenmiştir.

DOĞALGAZ ÇİĞ NOKTASI

İncirde. Şekil 63, doğal gazın çiğlenme noktalarının bir diyagramını göstermektedir A farklı basınçlar için. LogP 1a, ordinat eksenleri üzerinde çizilmiştir. ve eksen üzerinde

apsis 4-, nerede T- mutlak sıcaklık.

Diyagram oluşturulduktan sonra sıcaklık sayıları apsis ekseninde karşılık gelen bölümlere karşı olağan notasyonla yazılmıştır.

Şekil 2'nin derlenmesine temel teşkil eden deneyler sırasında. Şekil 63'te çizimin her eğrisi için suyun (veya su buharının) sıcaklığı ve basıncı sabit tutuldu. Gaza su eklenmedi veya gazdan alınmadı.

Suyun molar konsantrasyonu her bir eğri için sabitti.

Tablo 63

Hacimce °/o cinsinden gazların bileşimi

	Doğal gaz
Gazın bileşenleri
Hava. . İle.....* . . .
Karbon dioksit.... . . . .
Azot............
Helyum...........
Metan............
Etan............
Propan...........
Bütan ve daha ağır hidrokarbonlar........

Ortaya çıkan diyagramların incelenmesi, düşük basınçlarda doğal gazın çiğlenme noktası eğrilerinin, su buharı basıncı tablolarından elde edilen rakamlara karşılık geldiğini gösterdi.

Yüksek basınçlarda tablolardaki rakamlardan sapmaya başlarlar, düşük basınçlarda bunlar düz çizgilerdir, artan basınçla birlikte yukarı doğru bükülürler.

Yüksek basınçlarda Boyle kanunundan sapma, gerçek veriler ile genel kabul görmüş tablolar arasındaki tutarsızlığı daha da artırır.

İncir. 63. Doğal gazın çiğlenme noktası eğrileri.

Eğrilerin üzerindeki sayılar su miktarını gösterir. G 1'de Hanım gaz

DOĞALGAZDAKİ GERÇEK SU İÇERİĞİ

Doğal gaz endüstrisi için, gazdaki su içeriğinin eğrilerinin belirli bir basınçta ve belirli bir sıcaklıkta doğrudan çizildiği bir diyagramın kullanılması daha uygundur. Böyle bir diyagram Şekil 2'de gösterilmektedir. 64. Aşağıdaki gibi inşa edilmiştir.

Apsis ekseninde bölümler -y-'ye karşılık gelir; burada T mutlaktır

sıcaklık (Kelvin). Ordinat ekseninde bölümler lg'ye karşılık gelir w, Nerede w- belirli bir gaz hacmindeki suyun ağırlığı. Diyagram oluşturulduktan sonra, apsis eksenine olağan notasyondaki (Santigrat) sıcaklık rakamları yerleştirilir.

Her eğri belirli bir sabit basınç için verilmiştir ve belirli bir basınçta mümkün olan maksimum su içeriğinin sıcaklıktan nasıl etkilendiği görülebilir.

Zo$ь/ 0 at hell dsZle/l/i/, fjj084amu ve temg/food/lure fSJS V

sh/bshch) woo 80 milyon

6001, 5000 . 4000

/6,0/8492

/2,$f*W6

9.6 NO952 6 M 924 6

6,40 7 3968

W5M5-

^ >, 60fS 492

^/, 23/4 7S36-

11,96/10952 0,8009246 8.640 73963-

0.WS5476 A 52036984

3.i6Qte*92

0 /0 20 39 40 SO 60 70 80 90 W M °f

j h8 /2,2 6,67 f,/t 444 /0 f.5,56 2/J 25,7 38,2 37,543j'C

A. Eğrilerdeki sayılar abs'i gösterir. basınç metre. ata.

6$ yüzdüm,/mesaj

80,69246

mlzt

43,1)55476

z2, ozbt

Sıcaklık ne kadar yüksek olursa gazın içerebileceği su da o kadar fazla olur. Basıncın etkisi, dikey bir çizgi boyunca, yani aynı sıcaklıktaki birkaç eğri karşılaştırılarak görülebilir. Basınç ne kadar yüksek olursa, belirli bir gazın içerebileceği su o kadar az olur. Yüksek basınçlarda ve düşük sıcaklıklarda eğriler yukarı doğru bükülmeye başladı, ancak çizimin küçük ölçeğinde bu durum diyagramda görülmüyor.

*L/ 2.8/4S32

14,0953 22/263 29,1573

AGfaewt ölçüm deliği

36.1883 adet.

0333 &0642 < 4,0553 21./263 29./373 Ş 683 43 jt 9 S"

Alın. kabarcık biz 3 mel?l ta

H 66,66903 §

& 57,665396

% 54,461763

Ts\33,6MSh IID 93S93/ M 3&434S/i

¦5 Si şşşya gizvsh

^ 23.623 №

1 J 333 D №2

<4053

22, /263 29,/573 36,1883

? ota>

İncir. Gaz kuyularından çıkan Buguruslan gazına yakın olan A doğalgazı için 64 verilmektedir. İncirde. Şekil 65, üç doğal gaz, hava ve helyumdaki su içeriğinin diyagramlarını göstermektedir. Yüksek basınçlarda gazlardaki su içeriği sıradan gazlardan farklıdır

kanunlardan ve genel kabul görmüş tablolardan yukarıya doğru. Yüksek basınçlarla ilgili olarak genel kabul görmüş tablolardaki rakamlar ne hava ne de doğal gazlar için uygun değildir.

Baskı altında 43 ata 37,8 ° C sıcaklıkta suyla doyurulmuş hava, geleneksel tablolarda belirtilenden% 15 daha fazla ve 15,56 ° C sıcaklıkta -% 24 daha fazla su içerir.

Suya doymuş doğal hidrokarbon gazları aynı koşullar altında havadan daha fazla su içerir ve farklı gazlar doymuş durumda farklı miktarlarda su içerir. Kuru hidrokarbon gazları, benzin açısından zengin gazlara göre daha az su emer.

Gazın nitrojen içeriğinin arttırılması, gazın su emme yeteneğini azaltır. Doğal gaz A 37,8°C'de 43°C'de suya doygun halde ata genel kabul görmüş tablolarda belirtilenden %25 daha fazla ve 15,56 °C sıcaklıkta %35 daha fazla su içerir.

Kaliforniya gazı C, tablolarla daha da önemli bir farklılık göstermektedir. Yalnızca helyum büyük farklılıklar yaratmaz.

Doğada, gaz veya petrol oluşumlarındaki gaz genellikle suya doyurulur, çünkü her gaz ve her petrol oluşumu su içerir ve suyla temas ettiğinde gaz er ya da geç suya doyurulur. Formasyondan kuyudan çıkarken basınç düşer ve gaz suya doymuş durumdan doymamış hale geçebilir. Basıncın düşürülmesi, gazın suyu buhar halinde tutma yeteneğini artırır.

Ancak gazın genleşmesinin neden olduğu sıcaklık düşüşü, genellikle basınçtaki azalmanın bu yararlı etkisinin üstesinden gelir ve sıvı su, gazdan çökerek hidrokarbon hidratlar oluşturabilir.

Suya doymamış gaz, örneğin kış veya ilkbahar gibi soğuk zamanlarda bir gaz boru hattından pompalanır. Gaz sıcaklığının düşürülmesi, gazı doymamış bir durumdan doymuş bir duruma değiştirebilir; Gazdan, gaz boru hattını, sayaçları, basınç regülatörlerini vb. tıkayabilecek sıvı su ve hidrokarbon hidratlar açığa çıkacaktır.

Gaz kapağından çıkan Buguruslan gazı, yukarıdaki tablolarda A gazına yakındır ve bu diyagramlar, gaza su doygunluğunu veren sıcaklık ve basıncın belirlenmesinde ve içerilebilecek su miktarlarının belirlenmesinde kılavuz olarak kullanılabilir. Farklı koşullar altında gazda.

SAHALARDA GAZ REZERVLERİNİN HESAPLANMASI

Her alanda, gelişiminin başlangıcında gaz, buhar halinde suya doyurulur. Bu su, formasyonun gözeneklerindeki hacmin bir kısmını kaplar. Hacimsel yöntemi kullanarak gaz rezervlerini hesaplarken, bu su hacmi gaz hacminden çıkarılmalıdır. Çoğu alanda, gazdaki suyun hacmi, gaz hacminin küçük bir kısmıdır* Ancak derindeki alanlarda yüksek basınçta, su, hacmin önemli bir bölümünü kaplar. Bir gazdaki buharlı su miktarını belirlemek için yukarıdaki eğriler kılavuz olarak kullanılmalıdır. Ancak benzin içeriğinin, eğrilerin verildiği gazlardan çok daha yüksek olduğu gazlar da vardır. Su içerikleri daha da yüksek olacaktır. Bu eğrilere dayanarak ve su içeriğini gazın ortalama moleküler ağırlığına orantılı olarak artırarak hesaplanması gerekir.

Tablolar ve eğriler yalnızca 43'e getirilir Ati. Daha yüksek basınçlar için bu eğriler devam ettirilebilir. Ancak ortalama molekül ağırlıklarına göre çeşitli gazlarda meydana gelen maksimum yoğunlaşma toplamı 60-91'e ulaştıklarında Ati su içeriği eğrileri keskin bir şekilde yukarı doğru bükülecek ve su içeriği artacaktır. Formasyonda “maksimum yoğuşma basıncı”nın üzerindeki basınçlarda, formasyonda sıvı halde bulunan su buharlaşarak gaza karışacaktır. Önemli bir derinlikte tüm formasyon suyu gazla karışmış buhar halinde olacaktır. Gaz-yoğuşma alanlarından gelen gaz, buhar şeklinde büyük miktarda su taşıyarak kuyulardan çıkar. Bu tür yatak, geliştirme başlamadan önce Kala yatağını içeriyordu. Çalışma sırasında basınçtaki aşırı düşüş, bu gazlı suyun çoğunu sıvı hale dönüştürdü ve ayrıca formasyonda çöken gaz yoğunlaşmaları da oluştu. Ancak henüz gelişmeden etkilenmemiş alanlar için başlangıçtaki gaz rezervlerini hesaplamalı ve bunlardan su çıkarmalıyız. Kondensatlar gaz rezervlerine dahil edilmelidir.