Question

Попутный нефтяной газ содержит (по объему) 40% метана, 20% этана, 17% пропана, 7% бутана, 3% пентана, 10% азота, 3% углекислого газа. Рассчитайте, сколько м3 воздуха потребуется для полного сгорания 1 м3 попутного нефтяного газа.

Answer 1

V(СН4)=200*0,92=184(л)
V(С2Н6)=200*0,04=8(л)
V(С3Н8)=200*0,01=2(л)

184л--------Хл
СН4++++2О2====>СО2+2Н2О
1моль----2моль

Х=368(л)

8л--------------Ул
2С2Н6++++7О2===>4СО2+6Н2О
2моль--------7моль

У=28(л)

2л--------------Zл
С3Н8+++++5О2====>3СО2+4Н2О
1моль-------5моль

Z=10л

V(O2)=X+Y+Z=406(л)

Answer 2

Для рассчета количества воздуха, необходимого для полного сгорания 1 м3 попутного нефтяного газа, мы должны учитывать химический состав газа и стехиометрические соотношения реакции сгорания.

Предположим, что весь метан (CH4), этан (C2H6), пропан (C3H8), бутан (C4H10), пентан (C5H12) и углекислый газ (CO2) сгорают полностью до CO2 и H2O. При этом, азот (N2) не участвует в реакции сгорания, он действует как инертный газ.

Запишем уравнение реакции сгорания метана (CH4): CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O

Из уравнения видно, что для сгорания 1 молекулы метана требуется 2 молекулы кислорода (O2).

Теперь посчитаем общее количество молекул каждого компонента в 1 м3 попутного нефтяного газа (приближенные значения):

1 м3 CH4 содержит 40% метана: 0.4 м3 * (1/22.4 моль/м3) = примерно 0.017857 моль CH4 1 м3 C2H6 содержит 20% этана: 0.2 м3 * (1/22.4 моль/м3) = примерно 0.008929 моль C2H6 1 м3 C3H8 содержит 17% пропана: 0.17 м3 * (1/22.4 моль/м3) = примерно 0.007589 моль C3H8 1 м3 C4H10 содержит 7% бутана: 0.07 м3 * (1/22.4 моль/м3) = примерно 0.003125 моль C4H10 1 м3 C5H12 содержит 3% пентана: 0.03 м3 * (1/22.4 моль/м3) = примерно 0.001339 моль C5H12 1 м3 CO2 содержит 3% углекислого газа: 0.03 м3 * (1/22.4 моль/м3) = примерно 0.001339 моль CO2

Теперь посчитаем общее количество молекул кислорода (O2), необходимых для сгорания каждого компонента:

Для CH4: 0.017857 моль CH4 * 2 молекулы O2/1 моль CH4 = примерно 0.035714 моль O2 Для C2H6: 0.008929 моль C2H6 * 3 молекулы O2/1 моль C2H6 = примерно 0.026786 моль O2 Для C3H8: 0.007589 моль C3H8 * 5 молекул O2/1 моль C3H8 = примерно 0.037945 моль O2 Для C4H10: 0.003125 моль C4H10 * 7 молекул O2/1 моль C4H10 = примерно 0.021875 моль O2 Для C5H12: 0.001339 моль C5H12 * 9 молекул O2/1 моль C5H12 = примерно 0.012051 моль O2

Теперь сложим общее количество молекул кислорода, которое потребуется для сгорания всех компонентов:

0.035714 моль O2 + 0.026786 моль O2 + 0.037945 моль O2 + 0.021875 моль O2 + 0.012051 моль O2 = примерно 0.134372 моль O2

Из стехиометрии реакции сгорания, известно, что для полного сгорания 1 моль газа требуется 1 моль кислорода.

Таким образом, для полного сгорания всех компонентов 1 м3 попутного нефтяного газа потребуется примерно 0.134372 моль кислорода.

Но нам нужно перевести количество молей кислорода в объем (м3) кислорода. Зная, что 1 моль газа занимает приближенно 22.4 м3, мы можем выполнить следующий расчет:

0.134372 моль O2 * (22.4 м3/1 моль) = примерно 3.009 м3 O2

Таким образом, для полного сгорания 1 м3 попутного нефтяного газа потребуется примерно 3.009 м3 воздуха.