2.2 Расчет молекулярной массы и плотности газа

Одним из важных параметров газа является его молекулярная масса, которая определяется путем суммирования масс атомов, входящих в молекулу.

Молекулярная масса углеводородного газа, представляющего собою смесь компонентов, при известном объёмном составе, рассчитывается по формуле:

(2.6)

где y_i – объёмная доля i- го компонента в газовой смеси;

M_i – молекулярная масса i- го компонента;

n – число компонентов в смеси газов.

Под плотностью углеводородного газа понимают его массу, заключенную в 1 м³ при определенных условиях (нормальных или стандартных), в системе СИ измеряется в кг/м³.

_г = m/V. (2.7)

Под нормальными условиями понимают условия, при которых давление Р = 0,1 МПа, а температура Т = 273 К (0С); под стандартными условиями – Р = 0,1 МПа, Т = 293 К (20С).

Для всех газов объем 1 киломоля постоянен и равен при нормальных условиях – 22,41 м³, при стандартных условиях – 24,05 м³. Зная молекулярную массу газа, плотность газа при нормальных условиях можно вычислить по формуле:

(2.8)

при стандартных условиях – по формуле:

(2.9)

На практике часто пользуются относительной плотностью газа, равной отношению плотности газа к плотности воздуха при определенных условиях:

(2.10)

При расчетах следует помнить, что плотность воздуха при нормальных условиях составляет _в^н.у. = 1,293 кг/м³, при стандартных _в^ст.у. = 1,205 кг/м³.

Зная молекулярную массу газа М_Г, относительную плотность газа можно также рассчитать по формуле:

(2.11)

где 28,98 – молекулярная масса воздуха.

Задача 2.2. Даны составы газов типичных газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений. Рассчитать молекулярную массу М_i каждого компонента, входящего в состав газа, молекулярную массу газа М_г, плотность газа при нормальных (_г^н.у.) и стандартных условиях (_г^ст.у.), а также относительную плотность по воздуху _г (при нормальных и стандартных условиях). Определить тип газа (природный, попутный или газ газоконденсатного месторождения). Исходные данные для расчетов приведены в таблицах 2.2 и 2.3.

Таблица 2.2 – Компонентный состав газа

Вариант	Месторождение	Компонентный состав газа, % объёмные
		СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12 и выше	СО2	N2	H2S
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	Самотлорское	53,40	7,20	15,1	8,30	6,30	0,10	9,60	-
2	Уренгойское (сеноман)	98,84	0,10	0,03	0,02	0,01	0,30	1,70	-
3	Оренбургское	84,00	5,00	1,60	0,70	1,80	1,10	4,20	1,60
4	Шатлыкское	95,60	2,00	0,34	0,10	0,05	1,15	0,76	-
5	Астраханское	58,80	1,88	0,60	0,23	0,12	11,0	1,37	26,0
6	Ромашкинское	37,30	20,70	18,9	9,50	4,80	-	8,80	-
7	Туймазинское	39,47	16,83	6,58	2,80	1,10	-	31,62	1,60
8	Южно-Первомайское	55,18	13,67	8,09	1,02	20,20	0,30	1,54	-
9	Бавлинское	35,00	20,70	19,9	9,80	5,80	0,40	8,40	-
10	ПО Пермьнефть	38,70	22,60	10,7	2,70	0,70	0,50	23,8	0,30
11	Коробковское	81,50	8,00	4,00	2,30	0,50	0,50	3,20	-
12	ПО Самаранефть	58,00	17,20	7,40	2,10	0,50	0,80	13,50	0,50
13	Ямбургское	89,67	4,39	1,64	0,74	2,36	0,94	0,26	-
14	ПО Грознефть	76,70	13,20	5,40	2,50	2,20	-	-	-
15	Медвежье	98,78	0,10	0,02	-	-	0,10	1,00	-
16	Вуктыльское	74,80	8,70	3,90	1,80	6,4	0,10	4,30	-
17	Тенгизское	42,23	8,47	5,21	3,34	21,18	2,60	0,77	16,2
18	Карачаганакское	72,99	6,22	2,59	1,50	7,55	5,35	0,57	3,23
19	Калужское	88,18	2,94	2,31	2,48	3,59	0,50	-	-
20	Узеньское	50,10	20,10	16,8	7,70	3,00	-	2,30	-
21	Талинское	44,88	7,38	3,85	1,39	42,50	-	-	-
22	Марковское	45,46	11,23	5,55	4,13	33,12	-	0,51	-
23	Уренгойское (валанжин)	82,27	6,56	3,24	1,49	5,62	0,50	0,32	-
24	Северо-Соленинское	89,52	4,15	1,82	0,48	2,58	0,49	0,96	-
25	Совхозное ПХГ	84,85	5,77	2,33	0,75	0,35	0,95	5,00	-
26	Дмитриевское	35,88	2,82	1,69	2,17	56,12	0,33	0,99	-
27	Северо-Ставропольское	92,80	2,80	0,90	0,40	0,10	0,50	2,50	-
28	Александровское	85,10	1,93	6,74	3,38	0,28	2,57	-	-
29	Радаевское	32,70	13,40	15,2	4,90	2,60	27,8	3,20	-
30	Ново-Дмитриевское	64,76	9,68	10,8	7,02	6,01	0,81	0,91	-

Таблица 2.3 – Атомные массы компонентов

Компонент	Водород	Углерод	Кислород	Сера	Азот
Атомная масса	1,008	12,011	15,999	32,064	14,007