Российские исследователи просчитали, как взаимодействуют друг с другом метан и этан в широком диапазоне температуры и давления, что позволит подобрать оптимальные условия для переработки природного газа и выделения его основных компонентов. Об этом сообщил Центр научной коммуникации МФТИ.
«Ученые из МФТИ, ОИВТ РАН и ВШЭ методом молекулярной динамики смоделировали свойства системы метан — этан. Численное решение моделей было выполнено на суперкомпьютерах при условиях, экономически выгодных для переработки природного газа. Полученные данные найдут применение при проведении работ по разделению газовых смесей, в частности природного газа, методом глубокого охлаждения», — говорится в сообщении.
К такому выводу пришла группа российских физиков под руководством ведущего научного сотрудника НИУ ВШЭ (Москва) Василия Писарева при максимально детальном теоретическом изучении того, как взаимодействуют метан и этан в жидкой и газообразной формах в условиях, при которых обычно осуществляется переработка природного газа.
Обычно для разделения на компоненты промышленники охлаждают природный газ до температуры минус 35−45 градусов Цельсия и сжимают его до 34−39 атмосфер. Это приводит к образованию жидких форм метана, этана и прочих составляющих газа, которые можно отделить друг от друга, опираясь на различия в температуре их кипения и другие физические свойствах. Для повышения эффективности этого процесса нужно понимать, как именно меняются свойства газообразных и жидких форм этих веществ, а также их смесей при изменении температуры и давления.
Для получения подобных сведений российские физики создали компьютерную модель смеси метан — этан, при помощи которой они просчитали, как меняется равновесие между парообразными и жидкими формами этих газов, а также свойства границы между фазами веществ. Для этого исследователи применили методы молекулярной динамики и математические подходы, позволяющие избавиться от погрешностей, которые связаны с обычно используемыми в таких расчетах допущениями.
Комбинация этих методов позволила физикам максимально точно определить, как давление влияет на поверхностное натяжение, плотность, толщину пограничного слоя между жидкостью и газом и другие ключевые физические параметры смеси из метана и этана. Результаты этих расчетов помогут промышленникам подобрать оптимальные условия для разделения метана и этана, а также снизить расходы энергии на этот процесс, подытожили ученые, сообщает ТАСС.
Природный газ представляет собой ценный энергоресурс и сырье для производства большого перечня органических соединений. Состав природного газа определяется его месторождением, однако при этом он на 70−99% состоит из метана. Также в нем присутствуют этан, пропан и небольшое количество благородных газов, сероводорода и неорганических веществ, некоторые из которых имеют большую ценность для промышленности.