Ενεργειακζσ Σεχνολογίεσ

Transcript

1 Ενεργειακζσ Σεχνολογίεσ Ιδιότητεσ Φυςικοφ Αερίου

2 Κοιτάςματα Φυςικοφ Αερίου Κάκε κοίταςμα φυςικοφ αερίου περιζχει και βαρφτερουσ υδρογονάνκρακεσ ςε υγρι μορφι, οι οποίοι κατά τθν εξόρυξθ ςυλλζγονται για να αποτελζςουν τα λεγόμενα υγρά φυςικοφ αερίου (Natural Gas Liquid, NGL) τα οποία είναι εμπορικά εκμεταλλεφςιμα. Αντιςτοίχωσ, τα περιςςότερα κοιτάςματα πετρελαίου περιζχουν και φυςικό αζριο, το οποίο ονομάηεται ςυνοδό αζριο (associated gas), ςυνικωσ κακισ ποιότθτασ, λόγω υψθλισ περιεκτικότθτασ ςε κείο. Το αζριο αυτό υπόκειται ςε ειδικι επεξεργαςία κακαριςμοφ ϊςτε να γίνει αξιοποιιςιμο. Τα ςυνοδά φυςικά αζρια ονομάηονται και όξινα αζρια (λόγω κείου) ςε αντιδιαςτολι με τα φυςικά αζρια των αμιγϊν κοιταςμάτων, ("γλυκά" αζρια). Μετά τθν εξόρυξι του από το κοίταςμα, το φυςικό αζριο υπόκειται ςε μία ςειρά διεργαςιϊν (αφαίρεςθ ςωματιδίων, αποκείωςθ, αφαίρεςθ των βαρφτερων υδρογονανκράκων, διικθςθ, απομάκρυνςθ υγραςίασ, κακϊσ και άλλεσ διεργαςίεσ ανάλογα με τθ ςφςταςθ ι τθ ςυμφωνία πϊλθςθσ) και κατόπιν ςυμπίεςθ ι υγροποίθςθ για τθ μεταφορά του ςτθν τελικι κατανάλωςθ.

3 υςτατικά Φυςικοφ Αερίου Φυςικό Αζριο Ελαφροί Υδρογονάνκρακεσ C 1 C 4 Βαρφτεροι Υδρογονάνκρακεσ C 5 + "Όξινα" Συςτατικά H 2 S, CO2 Αδρανι Συςτατικά N 2, He Μεκάνιο CH 4 C 1 Αικάνιο C 2 H 6 C 2 Προπάνιο C 3 H 8 C 3 Βουτάνιο C 4 H 10 C 4 Πεντάνιο C 5 H 12 C 5 Βαρφτεροι Υδρογονάνκρακεσ C N H 2N+2 C 5+ Άηωτο Ήλιο N He Διοξείδιο του Άνκρακα CO 2 Υδρόκειο H 2 S

4 Περιεκτικότητα Φυςικοφ Αερίου ςτα υςτατικά του υςτατικό Υδρογονάνκρακεσ Μοριακό Κλάςμα Μεκάνιο Αικάνιο Προπάνιο κ-βουτάνιο Ιςοβουτάνιο κ- Πεντάνιο Ιςοπεντάνιο Εξάνιο Επτάνιο και βαρφτεροι υδρογονάνκρακεσ Μθ Υδρογονάνκρακεσ Άηωτο Διοξείδιο του Άνκρακα Υδρόκειο Ήλιο

5 φςταςη Κοιταςμάτων Φυςικοφ Αερίου υςτατικό Προζλευςη Ολλανδία Groningen Νορβηγία, Ekofisk Γερμανία Söhlingen Ινδονηςία Arun ΗΠΑ Panhandle Texas Γερμανία Wustrow Γερμανία Süd- Oldenburg Π. οβ. Ζνωςη Tenguiz Καναδάσ Bearberry CH 4, % κ.ό C 2 H 6, % κ.ό C 3 H 8, % κ.ό C 4 H 10, % κ.ό C 5 +, % κ.ό g/m 3 C N 2, % κ.ό CO 2, % κ.ό H 2 S, % κ.ό. 10 ppm 100 ppm S τοιχειακό, g/m S Οργανικό, ppm He, % κ.ό Hg, mg/m

6 φςταςη Ρωςικοφ και Αλγερινοφ Φυςικοφ Αερίου υςτατικό Ιδιότητα Ρωςικό Φυςικό Αζριο Αλγερινό Φυςικό Αζριο Ελάχιςτο (%) Μζγιςτο (%) Ελάχιςτο (%) Μζγιςτο (%) CH C 2 H C 3 H κ-c 4 H ι-c 4 H C 5 H CO N O H 2 S 5 mg/m mg/m 3 S, Μερκαπτανϊν 15 mg/m mg/m 3 S, Ολικό 60 mg/m 3 30 mg/m 3 Δείκτθσ Wobbe Σθμείο Δρόςου Υδρογονανκράκων 0 C Σθμείο Δρόςου Νεροφ -8 C Ανϊτερθ Θερμογόνοσ Δφναμθ 8600 kcal/m kcal/m kcal/m kcal/m 3

7 Ιδιότητεσ Φυςικοφ Αερίου Φυςικζσ Ιδιότθτεσ Μοριακό Βάροσ Στακμιςμζνοσ Μζςοσ Όροσ: Πυκνότθτα Στακμιςμζνοσ Μζςοσ Όροσ: Σχετικι Πυκνότθτα: Καταςτατικι Εξίςωςθ: Αρχι Αντιςτοίχων Καταςτάςεων Ψευδοανθγμζνθ Πίεςθ: Ψευδοανθγμζνθ Θερμοκραςία: M r d p V r r G A y M i y i r i z R T p pr p y p pc T Tr, Tpc yi Tc i T c i, pc i ci

8 Ιδιότητεσ υςτατικών Φυςικοφ Αερίου υςτατικό Μοριακό Βάροσ M kg/kmol Μοριακόσ Όγκοσ V m 3 /kmol Πυκνότητα ρ kg/m 3 χετική Πυκνότητα d (Αζρασ = 1) Μεκάνιο 16,043 22,360 0,7175 0,5549 Αικάνιο 30,069 22,191 1,355 1,048 Προπάνιο 44,096 21,928 2,011 1,555 κ-βουτάνιο 58,123 21,461 2,708 2,094 Ιςοβουτάνιο 58,123 21,550 2,697 2,086 κ-πεντάνιο 72,150 * 20,90 * 3,452 * 2,670 * Ιςοπεντάνιο 72,150 * 21,06 * 3,426 * 2,650 * κ-εξάνιο 86,177 * 20,10 * 4,29 * 3,315 * κ-επτάνιο 100,203 * 18,3 * 5,48 * 4,235 * Άηωτο 28, ,403 1,2504 0,9671 Διοξείδιο του Άνκρακα 44, ,261 1,9770 1,5290 Υδρόκειο 34,076 22,192 1,5355 1,1875 Ήλιο 4, ,426 0, ,1380 * Υγρό ςε κανονικζσ ςυνκικεσ.

9 Κρίςιμεσ Ιδιότητεσ υςτατικών Φυςικοφ Αερίου υςτατικό Κρίςιμη Πίεςη p c MPa Κρίςιμη Θερμοκραςία T c C Κρίςιμοσ Όγκοσ V c 10 3 m 3 /kg Κρίςιμη Πυκνότητα ρ c kg/m 3 Μεκάνιο 4,60 82,55 6, Αικάνιο 4,88 32,25 4, Προπάνιο 4,24 96,65 4, κ-βουτάνιο 3,80 152,05 4, Ιςοβουτάνιο 3,65 134,95 4, κ-πεντάνιο 3,37 196,45 4, Ιςοπεντάνιο 3,38 187,25 4, κ-εξάνιο 2,97 234,25 4, κ-επτάνιο 2,73 267,05 4, Άηωτο 3,39 146,95 3, Διοξείδιο του Άνκρακα 7,38 31,05 2, Υδρόκειο 8,94 100,05 2, Ήλιο 0, ,96 14, ,9

10 Ιδιότητεσ Φυςικοφ Αερίου Ιδιότθτεσ Καφςθσ Θερμογόνοσ Δφναμθ Στακμιςμζνοσ Μζςοσ Όροσ: Ανϊτερθ Θερμογόνοσ Δφναμθ Κατϊτερθ Θερμογόνοσ Δφναμθ Δείκτθσ Wobbe HV W y HV G, N i G, Ni GN, HV GN, d Όρια Αναφλεξιμότθτασ Στον Αζρα: 4,5 15,0% Σθμείο Δρόςου Νεροφ Θερμοκραςία Συμπφκνωςθσ Υδρατμϊν Υδρογονανκράκων Θερμοκραςία Συμπφκνωςθσ Βαρφτερων Υδρογονανκράκων

11 Πίεςθ Ιδιότητεσ Φυςικοφ Αερίου Διάγραμμα Φάςεων Συςτιματοσ Υδρογονανκράκων Περιοχι Μίασ Φάςθσ Υγρό Σθμείο Μζγιςτθσ Πίεςθσ C p Αζριο Κρίςιμο Σθμείο C Ανάδρομθ (Παλλίνδρομθ) Συμπφκνωςθ 100% Διφαςικι Περιοχι Υγρό + Αζριο Σθμείο Μζγιςτθσ Θερμοκραςίασ C T 95% 20% 10% 5% 0% Θερμοκραςία

12 Πίεζη (kpa) ημεία Δρόςου Φυςικοφ Αερίου 9000 Σημείο Δρόζοσ Νερού Σημείο Δρόζοσ Υδρογονανθράκων Νερό και Υγροί Υδρογονάνθρακες ζηο Αέριο Υγροί Υδρογονάνθρακες ζηο Αέριο Αέριο Μόνο Θερμοκραζία ( C)

13 Ιδιότητεσ Καφςησ υςτατικών Φυςικοφ Αερίου υςτατικό Θερμογόνοσ Δφναμη MJ/m 3 Δείκτησ Wobbe MJ/m 3 Ανϊτερθ Κατϊτερθ Ανϊτεροσ Κατϊτεροσ Μεκάνιο 39,819 35,883 53,454 48,171 Αικάνιο 70,293 64,345 68,664 62,854 Προπάνιο 101,242 93,215 81,189 74,752 κ-βουτάνιο 134, ,810 92,643 85,559 Ιςοβουτάνιο 133, ,910 92,169 85,100 κ-πεντάνιο 169,19 * 156,56 * 103,543 95,813 Ιςοπεντάνιο 156,56 * 154,99 * 102,913 95,154 κ-εξάνιο 208,70 * 208,70 * 114, ,211 κ-επτάνιο 193,38 * 193,38 * 128, ,534 Υδρόκειο 25,336 23,353 23,250 21,430 * Υγρό ςε κανονικζσ ςυνκικεσ.

14 Κατάταξη Αερίων Καυςίμων με το Δείκτη Wobbe Υπάρχουν τρεισ "οικογζνειεσ" αερίων καυςίμων, που κατατάςςονται ανάλογα με το Δείκτθ Wobbe. Οικογζνεια 1: Τεχνθτά αζρια (αζριο κωκερίασ, αζριο πόλθσ) Δείκτθσ Wobbe 23,0 28,1 MJ/Nm 3 Οικογζνεια 2: Φυςικά αζρια Φτωχά φυςικά αζρια Δείκτθσ Wobbe 37,8 46,8 MJ/Nm 3 Πλοφςια Φυςικά αζρια Δείκτθσ Wobbe 46,1 56,5 MJ/Nm 3 Οικογζνεια 3: Υγραζρια Δείκτθσ Wobbe 73,5 87,5 MJ/Nm 3 Τα αζρια κάκε οικογζνειασ χαρακτθρίηονται ωσ εναλλάξιμα

15 Τδρίτεσ Αερίου Παγόμορφα ςτερεά που αποτελοφνται από νερό και υδρογονάνκρακεσ O ςχθματιςμόσ τουσ ευνοείται ςε υψθλι πίεςθ και χαμθλι κερμοκραςία Κατάςταςθ Μεταφοράσ και Αποκικευςθσ Θερμοκραςία Διατιρθςθσ Υδρίτεσ Αερίου (NGH) Στερεό -20 C Υγροποιθμζνο Φυςικό Αζριο (LNG) Υγρό -162 C Πυκνότθτα 0,85-0,95 0,42-0,47 Περιεχόμενο ςε 1 m 3 Φυςικό Αζριο: 170 Nm 3 Φυςικό Αζριο: 600 Νερό: 0,8 m 3 Nm 3 Μόρια Αερίου Μόρια Νεροφ