Российские ученые создали модель оптимальной переработки природного газа
Ученые из МФТИ, ОИВТ РАН и ВШЭ провели сложное исследование, которое позволило построить модель для выбора технологии переработки природного газа. Она значительно ускорит и удешевит подготовительные работы во время изучения месторождения и оценки его перспектив с точки зрения добычи углеводородов.
Природный газ является важным энергетическим ресурсом. Однако условия его добычи сильно различаются в зависимости от окружающей среды и состава смеси, которая содержится в его составе. Чаще всего от 70% до 99% объема занимает метан, другими ключевыми компонентами становятся этан и пропан. Иногда присутствуют неорганические элементы, такие как углекислый газ, сероводород, азот и другие.
Поэтому при добыче важнейшей задачей становится разделение компонентов в смеси. Чаще всего для этого используют глубокое охлаждение. Поскольку разные вещества имеют неодинаковые температуры кипения, при остывании или повышении давления они по очереди переходят в жидкую фазу, и на этой стадии их можно разделить.
Но существуют ограничения, связанные с использованием оборудования и условиями переработки. Не всегда тот или иной подход экономически целесообразен. Чтобы выбрать оптимальную процедуру, проводят лабораторные эксперименты, что достаточно долго и дорого делать.
Авторы нового проекта заменили эти исследования на математические и компьютерные модели с высокой прогностической точностью. Они основаны на методах молекулярной динамике, в работе использовалась смесь метана с этаном. В результате удалось получить свойства межфазных границ двух компонентов при разных параметрах давления и температуры.
Модель оценивает движение отдельных молекул в смеси. Поэтому для просчета использовались суперкомпьютеры, которые могут обрабатывать большой объем данных. В частности, ученым удалось описать процесс самопроизвольного обогащения метаном раздела жидкой и газообразной фазы. Исследователи получили формулу, которая может применяться без учета модели идеального газа, содержащей много допущений, вносящих ошибки в результаты.
Полученные численные решения можно использовать в работах по разделению газовых смесей, в том числе природного газа методом глубокого охлаждения.
Ранее мы рассказывали, что в России создали долговечные мембраны для фильтрации воды.
