Физические свойства природных газов

1. Содержание тяжелых углеводородов в смеси

Для полной характеристики природного газа необходимо знать содержание в нем тяжелых углеводородов.

Если дан массовый или молярный состав газа, то содержание тяжелых углеводородов (в г/м³) определяется по формуле:

(1)

где g — массовое содержание данного тяжелого углеводорода в газе, %;

р_см — средняя плотность природного газа, кг/м³;

у — молярное содержание данного тяжелого углеводорода в газе, %;

р — плотность данного тяжелого углеводорода, кг/м³.

После определения содержания в газе отдельных компонентов пересчитывают содержание в нем n-бутана и газового бензина. При этом считают, что в газовый бензин целиком переходит пентан плюс вышекипящие и часть нормального бутана, по величине равная половине содержания пентана плюс вышекипящие.

ЗАДАЧА 1. По данному массовому составу газа требуется определить содержание в нем пропана, бутана и газового бензина в г/м³. Массовый состав газа, %; метан- 19,50; этан-11,80; пропан- 37,95; i-бутан- 3,25; n-бутан 12,05; пентан и высшие- 8,15; азот- 7,30.

Решение. Для определения средней плотности газа сначала найдем среднюю молекулярную массу газа:

Средняя плотность газа по формуле

ρ_см = 32,15/22,41 = 1,43 кг/м³.

Содержание тяжелых углеводородов определяем по формуле (1), г/м³:

пропана 10·37,95·1,43 = 542

i-бутан 10·3,25·1,43 = 46,5

n-бутан 10·12,05·1,43 = 172

пентана плюс высших 10·8,15·1,43= 117

Итого: 877,5

Следовательно, газового бензина (пентан целиком) и н-бутана (по величине, равной половине пентана) в составе газа будет 117+ 117/2 = = 175,5 г/м³. Остаток n-бутана в смеси: 172 — 117/2 = 113,5.

Количество изобутана и пропана в смеси остается прежним (соответственно по 46,5 и 542 г/м³).

Ответ: Всего тяжелых углеводородов в смеси содержится 877,5 г/м³ (175,5 + 113,5 + 46,5 + 542).

Исходные данные к задаче 1

Номер варианта	Состав газа, % об.
Номер варианта	СН₄	С₂Н₆	С₃Н₈	i-С₄Н₁₀	n-C₄H₁₀	С₅Н₁₂	N₂
1	76,02	7,46	6,32	3,35	3,31	3,28	0,26
2	91	3	2,3	1,3	1,8	0,5	0,1
3	56,52	10,11	8,59	4,47	2,21	1,53	16,57
4	58,6	14,7	7,6	5,8	5,5	3,8	4
5	48	15,9	18,2	9,9	3,9	3,6	0,5
6	78,3	4,6	6,8	5	4,5	0,8	0
7	68,9	5,8	7,1	3	1	1,3	12,9
8	61,1	14,1	10,1	6,1	3,2	2,3	3,1
9	91,42	1,67	0,96	2,09	2,68	0,58	0,6
10	87,13	1,14	1,1	3,19	5,73	0,57	1,14
11	72,75	7,15	2,07	1,07	0,35	0,28	16,33
12	53,1	13,6	10,5	11,5	4,7	4,9	1,7
13	82,7	4,95	4,3	4	2,05	2	0
14	44,6	10,4	14,6	17,2	10,2	0,6	2,4
15	59,8	8,6	12,2	8,6	1,6	0,6	8,6
16	69,89	10,25	8,99	4,47	4,34	1,68	0,38
17	12,6	8,8	15,3	10,2	4,8	0,4	47,9
18	76,1	5,11	6,16	6,35	3,2	1,48	1,6
19	42,8	5,5	8,4	4,2	2,15	1,25	35,7
20	46,5	9	16,1	11,1	6	2,2	9,1
21	60,7	18,9	10,5	5,7	1,4	0,4	2,4
22	26,91	14,22	32,59	18,31	2,93	1,2	3,84
23	56,6	15,9	9,9	8	4,7	0,9	4
24	79,91	5,67	4,6	3,26	2,75	3,73	0,08
25	43,3	13,6	14,8	9,9	7,5	8,2	2,7
26	40,9	20,6	17,4	8,3	5,2	0,4	7,2
27	50,3	16,6	22,2	6,2	1,1	0,2	3,4
28	87,3	3,4	3,3	1,2	1,1	1,3	2,4
29	66	11	7,2	1,6	2,8	2,5	8,9
30	88,9	5,2	2	2	0,6	0,5	0,8
31	64	12,2	11,8	9	1,8	0,5	0,7
32	88,3	6	2,8	0,7	0,2	0,3	1,7
33	72,7	3,9	8,7	8,9	4,2	0,6	1

Задача 2.

По молярному составу газовой смеси найти плотность газа при давлении 7 МПа и температуре +15 ^оС.

Компонент	ММ, кг/кмоль	Содержание, % мольн.	Критическое давление, МПа	Критическая температура, К
CH₄	16,042	92,0	4,641	190,55
C₂H₆	30,068	4,0	4,913	305,50
i-C₄H₁₀	58,120	2,0	3,570	407,90
N₂	28,016	1,0	3,396	126,25
H₂S	34,900	1,0	8,721	373,56