Jedno stručno pitanjce za kemičare

[okicizepa]

Pozdrav!
Molio bih pomoć oko preračunavanja metana iz m3 u kg, odn. tone.
Naime, imam smjesu prirodnog plina od 35000 m3 pri čemu je udio metana 56%, odn metana ima oko 19600 m3. Za temperaturu uzimam prosječnu temperaturu 17 C, ali tlak mi je problem pa trebam pomoć. Sustav izvlači plin iz otpada (tamo plin nastaje raspadanjem otpada) i u sustavu je podtlak od 100mbara. Pretpostavljam kako je na jednoj strani standardni atmosferski tlak, a na drugom kraju podtlak 100 mbara. Što uzeti za vrijednost tlaka?

Na netu sam našao hrpu kalkulatora koji su mi automatski izračunali da je to između 13,9 i 14,5 tona metana. Napominjem kako mi ne treba preciznost na dvije decimale - dovoljno je da je negdje u ovom rangu.
Stranica Gradske plinare Zagreb navodi formulu m = gustoća x volumen pri čemu navode kako je gustoća metana oko 0,707 kg/m3 po čemu bi onda ispalo 13,85 t što mi je ok.

Kolega je računao po plinskoj jednadžbi i dobio je oko 0,14 t što je za dva decimalna mjesta manje. U njegovoj računici našao sam grešku kako je računao sa tlakom od 10 mbara, a ne 100 mbara, po čemu bi krajnji rezultat bio 1,4 t što je jako daleko od 14 t....

Tko je u pravu? Može li se plinska jednadžba (jednadžba stanja idealnog plina) koristiti u ovom slučaju? Govorim o pV=nRT Negdje sam čitao kako se ona ne primjenjuje na realne slučajeve, ali opet da je tolika razlika između izračuna....

Može li netko pomoći i izračunati koliko bi to zapravo bilo?

Unaprijed zahvalan.

[Garofeeder]

Kubik kila x 56%, ergo~20 tona metana i neces se zajebat ... Osim kad ti to osine, onda mozes racunati sa 100 tona TNT-a

[okicizepa]

Garofeeder kaže:

Kubik kila x 56%, ergo~20 tona metana i neces se zajebat ... Osim kad ti to osine, onda mozes racunati sa 100 tona TNT-a

išao sam na još jednu varijantu... obzirom da je u sustavu podtlak od 115 mbar, izračunao sam apsolutni tlak (atmosferski - podtlak) koji je ispao 885 mbar ili 0.885 bar.
Na netu sam našao gustoću metana za 17 C i tlak od 0.885 bara = 0.5896 kg/m3
Nakon toga sam pomnožio gustoću i volumen od 19600 m3 te dobio 11,5 tona...

Da li je to u redu?

[LowWord206]

Kako si dosao do te brojke od 35,000m3? Nisam strucnjak, ali koliko se sjecam fizike iz srednje skole pretpostavljam da masa ovisi gdje se plin nalazi tj pod kojim je tlakom i temperaturom. Ako je u podtlacnom dijelu, onda je manja, ako nije, onda je veca. Dakle trebao bi valjda znati podjelu volumena po dijelovima sustava. Pretpostavljam da i plinovi imaju razlicitu stlacivost pa trebas naci kolika je za tvoju smjesu da bi mogao izracunati masu.

[okicizepa]

LowWord206 kaže:

Kako si dosao do te brojke od 35,000m3? Nisam strucnjak, ali koliko se sjecam fizike iz srednje skole pretpostavljam da masa ovisi gdje se plin nalazi tj pod kojim je tlakom i temperaturom. Ako je u podtlacnom dijelu, onda je manja, ako nije, onda je veca. Dakle trebao bi valjda znati podjelu volumena po dijelovima sustava. Pretpostavljam da i plinovi imaju razlicitu stlacivost pa trebas naci kolika je za tvoju smjesu da bi mogao izracunati masu.

Konkretno, riječ je o količini iscrpljenog plina iz odlagališta otpada na Jakuševcu - postoji nekakav mjerač u plinskoj stanici. 35000 m3 je dnevna količina koja je dobivena kao prosjek crpljenja tijekom tjedna, količina varira od 34-37000 m3. Instrument bilježi i postotak plinova pri čemu je % metana 56%. On mi je jedini važan kao eksplozivni plin. Znači, riječ je o količini koja se dnevno iscrpi iz odlagališta. Kompresor stvara podtlak od 115 mbara i polako izvlači plin na turbine koje stvaraju struju.
U izračunima sam uzeo konstantnu temperaturu od 17 C

[LowWord206]

Mozda ni na jednoj strani nije atmosferski tlak. Jel na mjeracu pise kakav tlak? Ako da, ja bi onda taj koristio u izracunima.

EDIT: evo objasnjenje parcijalnih pritisaka u smjesi:

https://www.chem.wisc.edu/deptfiles/...Tx96/tx96.html

[okicizepa]

LowWord206 kaže:

Mozda ni na jednoj strani nije atmosferski tlak. Jel na mjeracu pise kakav tlak? Ako da, ja bi onda taj koristio u izracunima.

EDIT: evo objasnjenje parcijalnih pritisaka u smjesi:

https://www.chem.wisc.edu/deptfiles/...Tx96/tx96.html

Na jednoj strani ziher nije atmosferski tlak nego je kompresor koji stvara podtlak od 115 mbara. A s druge strane? Bog zna što je u odlagalištu otpada, ali ukoliko je nekakav džep u kojem je akumuliran plin, ne vjerujem da je tlak puno različitiji od atmosferskog. Sada nema očitanja sa uređaja, ali ukoliko me sjećanje ne vara, mislim da je na drugoj strani atmosferski tlak. Sutra ću pregledati papire.

[LowWord206]

Meni ispada nesto vise od 7 tona pri atmosferskom tlaku i 27C. Ali ja sam koristio parcijalni tlak i specificnu konstantu metana. Nemam pojma jel to tocno. Vjerojatno nije.

Cini mi se da ima previse nepoznanica i racunanje s plinovima nije bas intuitivno. Npr. ja sam krivo pretpostavio da plinovi imaju isti tlak u smjesi, ali razlicitu gustocu. Mozda bi bilo najbolje da uhvatis servisere stanice pa njih pitas ili kontaktiras firmu u cijem je vlasnistvu.

[okicizepa]

Podaci s papira koji sam dobio - podaci su izlistani za cijeli tjedan (ožujak ove godine) i na kraju je izračunat dnevni prosjek...

Ukupna dnevna količina plina: 35000 m3
Sastav plina: metan 56,8%, kisik 0,3%, CO2 36%, dušik 6,9%
Tlak kompresora: -115 mbara
Tlak zraka: 1007 mbara
Temperatura plina 7C (ožujak)
Temperature zraka 5C (ožujak)

To je sve što imam. Na temelju ovoga trebam izračunati koliko tona metana se iscrpi svaki dan.

[LowWord206]

Ne znam. Mozda bi mogao racunati pomocu razlike u tlakovima, ali sto ako filteri utjecu na to? Opcenito ti sustavi za 'landfill' ekstrakciju plina mogu biti dosta komplicirani koliko sam sad citao o tome. Pazi i sto kaze ovaj clanak:

This article looks at pipeline natural gas metering station design but does not address the equations and empirical data used to calculate gas flow rates and volumes for custody transfer. Nor does it cover the different standards of particular flow measuring devices, such as AGA-3 for differential pressure measurement; AGA-7 for turbine meters and vortex meters; and AGA-8 which provides equations to compute compensation factors for measured rates.

Dakle postoje razliciti standardi za mjerenje. Opet kazem, mislim da bi ti bilo najlakse da kontaktiras onoga tko radi s tom stanicom. U suprotnom neces moci biti siguran jel si dobro izracunao.

[CelMar]

okicizepa kaže:

išao sam na još jednu varijantu... obzirom da je u sustavu podtlak od 115 mbar, izračunao sam apsolutni tlak (atmosferski - podtlak) koji je ispao 885 mbar ili 0.885 bar.
Na netu sam našao gustoću metana za 17 C i tlak od 0.885 bara = 0.5896 kg/m3
Nakon toga sam pomnožio gustoću i volumen od 19600 m3 te dobio 11,5 tona...

Da li je to u redu?

Jest, mada nikad nećeš dobit točan rezultat jer to ovisi o preciznosti mjerenja, te računskoj medoti koja se koristila.


2. metoda/način

m = pVM / RT

gdje je:
p = 91 325 Pa - tlak (atmosfeski - 100 mbar) (je 100 mbar ili 115 mbar?)
V = 19 600 m^3 - volumen
M =16,04 g/mol - molarna masa metana
R = 8,314 J/K*mol - univerzalna plinska konstanta
T = 290 K - temperatura u Kelvinima
(jednadžba je opća plinska, dakle u samom startu je nemoguće dobit točan rezultat zbog aproksimacije)

m = 11,9 t [uzeo sam podtlak od 100 mbar, pa je ispalo više od 11,5 t]

[okicizepa]

To je to.

Zahvaljujem svima!

[ceha]

opća plinska jednadžba nije dobra ona je samo približna metan se ne ponaša ni približno kao idealni plin

[okicizepa]

ceha kaže:

opća plinska jednadžba nije dobra ona je samo približna metan se ne ponaša ni približno kao idealni plin

Što onda da radim? Da li je ovo u redu?

Na ovoj stranici ima kalkulator gustoće metana u ovisnosti od temperature i tlaka.
Za temperaturu od 7 C i tlak od 0.895 bara imam gustoću od 0.6176 kg/m3.

iz m = gustoća x volumen = 0.6176 x 19600 = 12104,96 kg, odn 12,1 tonu

Da li je ovo ok?

[CelMar]

ceha kaže:

opća plinska jednadžba nije dobra ona je samo približna metan se ne ponaša ni približno kao idealni plin

Pa to sam i napisao:

CelMar kaže:

(jednadžba je opća plinska, dakle u samom startu je nemoguće dobit točan rezultat zbog aproksimacije)

Bilo kakav izračun je samo aproksimacija. E sad druga je stvar koliko je ta aproksimacija precizna i korisna u praksi, odnosno kolika se preciznost traži.

Pitanje je koliko su podaci na toj stranici točni/precizni.

[ceha]

termodinamika realnih sustava (TRS) traži pod tim, davno je bilo kad sam to polagao (a poslije mi nije trebalo život otišao drugim smjerom) valjda su malo poboljšali aproskimacije u zadnjih 2x godina (ima jako puno različitih aproksimacija i velika većina ih zavisi od sastava smjese, područja tlaka i temperature, tj. od kojih se plinova sastoji). Kako te aproksimacije zavise od sastava smjese onda također moraš znati i što ti je u ostalih 44% (nije to nekih 2 -3% mada nekad i to igra ulogu). Ako nikako drugačije ti ne ide pitaj na Fakultetu za kemijsko inženjerstvo (ili nekog tko studira na njemu - mislim da je još uvijek taj predmet na trećoj godini). Za sastav možda ti također mogu pomoći na faksu. U ovih 44% vjerojatno imaš dosta i vodene pare a ona jako mijenja stvari.