コンプレッサーとガスMW（分子量）の関係について

質問

弊社ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰの能力低下要因について、調査しております。
ひとつの現象として、ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰ(ﾚｼﾌﾟﾛﾀｲﾌﾟ)で圧縮送付されるｶﾞｽのMW(分子量)が低くなると、ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰで送ることができるｶﾞｽ量(ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰ能力)も低下します。一般的にもそのような傾向があると伺ってます。
この現象の理屈をできる範囲でご説明していただきたく。
できればｶﾞｽ圧縮係数や圧縮比との関連を包含し、ご説明していただくと、幸いです。
情報が少なくて申し訳ありませんが、よろしくご回答お願いいたします。

質問具体性に欠け大変申し訳ありませんでした。
現象としては、ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰ(容積式)で圧縮送付されるｶﾞｽのMW(分子量)が低くなると、ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰの出口側の圧力が上がり、緊急停止ｱﾗｰﾑに近づきます。
ｽﾋﾟﾙﾊﾞｯｸ弁を開ける方向となり、実際に圧縮送付できるｶﾞｽ量を低下させざろうえなくなります。

先日質問登校させていただいた後、自分なりに調べたのですが、以下のことが
いえるのではないかと考えますがｺﾒﾝﾄ、ｱﾄﾞﾊﾞｲｽ等いただけたら幸いです。

ｶﾞｽのMWが低い
→　一般的にｶﾞｽ圧縮係数が高くなる。
→　モル体積が大きくなる。
→　同じ条件(圧力/温度)では体積は大きくなる。
→　よって、ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰ(容積式)に流すと、ｶﾞｽMWが低いほうが、出口側の圧力が高くなってしまう。

当コンプレッサーは、油井から同伴されてくるサワーガス(硫化水素10～25%)を、地中にインジェクションするコンプレッサーです。
よって、油井の状況によって、ガスのMWが変化します。（MW23-26程度）
説明不足で大変申し訳ありません。

ガス分析結果（例）
? ?
N2 0.7 0.2
C1 68.1 52.1
CO2 4.0 6.3
C2 8.6 7.9
H2S 11.7 25.3
C3 4.5 5.0
i-C4 0.6 0.7
n-C4 1.2 1.5
i-C5 0.3 0.4
n-C5 0.3 0.3
C6+ 0.2 0.4
MW 23.0 26.4

情報不足で大変申し訳ありません。
追記させていただきます。
当コンプレッサーは、油井から同伴されてくるサワーガスを、地中にインジェクションするコンプレッサーですが、ガス流量を一定にコントロールしているわけではありません。コンプレッサー入口の圧力制御を行っております。（イメージ図を添付したいのですが、当サイトはその機能が無いため、申し訳ありません。）

地中インジェクションのガス量は、出来る限り多くしたいと考えております。
それぞれのステージ（段）に圧力/温度アラームが設置されております。

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

天然ガスプラントの脱酸性ガス設備のコンプレッサーとかでしょうか？
その場合通常であればMW変動による影響といえばサージングですよね。
サージング防止制御の方法はどのようになっているかわかりませんが（色々特許があるんで）、その影響で吐出圧力上昇して吸入ラインに戻してるとか。
上記の設備はMW変動も考えて余裕をもった容量で設計されているはずだと思いましたが。
サージングの影響を考えないとすると・・・・
ちょっと興味わいたので調べてみます。

レシプロであればアイ・エイ○・アイさんとかがLNG向けで製作してますね。

→　一般的にｶﾞｽ圧縮係数が高くなる。

　　圧縮係数Zとして
　　Z=PV/nRT になります。MWが一番多い状態をZ=1とすると
　　MWが少なくなると分母の値が小さくなる方向なので圧縮係数は大きくなります。

→　モル体積が大きくなる。

　　モル体積はあくまで標準状態（０℃、０Pa）での体積（２２．４L)を表しているので値は変化しません。

→　同じ条件(圧力/温度)では体積は大きくなる。

　　体積が変化せず（できず）密度、つまり質量が大きくなった気体を圧縮した為に圧力が上昇したと考えます。

→　よって、ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰ(容積式)に流すと、ｶﾞｽMWが低いほうが、出口側の圧力が高くなってしまう。

　　そう考えます。

　　高圧力となると状態変化方程式の誤差が大きくなるので、詳細な値は求められません。
　　あくまで傾向をみる感じです。
　　また、上記はかなり単純化した考えで、MWの変化だけに焦点をあてています。

あと、レシプロ調査しておきました。↓
　　レシプロコンプレッサー
　　http://www.mikuni-group.co.jp/compressor/compression.html

お礼

ご回答大変ありがとうございました。
今回の現象を調べてみて、いろいろ理論的に原因を推定したのですが、アドバイスのおかげで、ハッキリしてきました。

またレシプロコンプレッサーの調査ありがとうございました。
非常にわかりやすく解説されておりますので、勉強させていただきます。

回答No.4

noname#230359

少し内容が理解できました。

物理的な内容だと思い補足要求してみましたが、推測ですが化け学的内容と考えます。
圧縮したので、サワーガス成分が反応して違うガスに変わったと同時に発熱してサワーガスが
膨張し圧力が上昇したと考えます。
（コンプレッサー入口と出口のサワーガス成分を調べたら解る筈です。多分、此方の方かな？）
又は、サワーガス成分は変わりませんが、圧縮すると何故か?の方が温度が高くなり、膨張して
圧力が高くなる。
（コンプレッサー出口側の温度を監視してみると判ります）

化け学屋さんでないので、なんとも言えませんが、上述のような事ができるなら、確認して
みてください。
あまり役に立てなくてごめんなさい。

お礼

ご回答大変ありがとうございました。
仰るとおり温度の上昇により、圧力上昇している可能性がありますので、温度監視し調べてみたいと思います。
当問題に対し、私も一人で悩み良くわからなかったのですが、さまざまな人から意見いただき助かりました。ありがとうございました。

回答No.2

noname#230359

その前に、通常で“ｶﾞｽのMW(分子量)”が低くなる事が実際にあるのでしょうか？

コンプレッサー(容積式)なら、空気？特定ガス？ですか？
実際に、考えてみてください。
それからの貴殿の問いにつながっていかないので頭が痛いです。

回答No.1

noname#230359

> 弊社ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰの能力低下要因について、調査しております。
内容は解りました。

> ひとつの現象として、ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰ(ﾚｼﾌﾟﾛﾀｲﾌﾟ)で圧縮送付されるｶﾞｽのMW(分子量)が低く
> なると、ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰで送ることができるｶﾞｽ量(ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰ能力)も低下します。一般的にも
> そのような傾向があると伺ってます。
具体的な内容が判りません。（理論的な内容）
だから、尋ねているのもよく解りますが、理解ができません。
特に、“弊社ｺﾝﾌﾟﾚｯｻｰの能力低下要因について、調査しております”との関係が…。

只、圧力エネルギー ⇒ 速度エネルギーに変換する場合に、ｶﾞｽのMW(分子量)が大きいほど
より遠くに進みそうなのですが、できればｶﾞｽ圧縮係数や圧縮比との関連を包含しての説明
は、関連性が見出せません。

もっと具体的な記述をお願いします。