Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный университет нефти и газа

имени И. М. Губкина»

(РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина)

Кафедра Газохимии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы

РАСЧЕТ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИРОДНОГО ГАЗА,

ЕГО КОМПОНЕНТОВ И ПРОДУКТОВ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ

Москва

2013

1 Общие свойства газовых смесей

По сравнению с молекулами жидкости молекулы газов удалены друг от друга на неизмеримо большие расстояния, чем их собственные размеры. С этим связаны некоторые особые свойства газов, например способность к сжатию со значительным изменением объема, заметное повышение давления с ростом температуры и т.д.

2 Определение плотности природного газа при рабочих условиях (р и т)

Как и для жидкости, плотность газа может быть выражена абсолютным или относительным значением. Абсолютная плотность газа равна его массе в единице объема, в СИ она выражается в килограммах на кубический метр (кг/м³). Величину, обратную плотности, называют удельным объемом и измеряют в кубических метрах на килограмм (м³/кг).

При определении относительной плотности газов и паров нефтепродуктов в качестве стандартного вещества берется воздух при нормальных условиях (Т=273 К, p=101,3 кПа). Отношение массы газа m к массе воздуха m_в, взятых в одинаковых объемах и при тех же температуре и давлении, дает относительную плотность газа:

Реальные газовые смеси, встречающиеся на практике, могут иметь более или менее значительные отклонения от свойств идеальных газов. Поэтому для технологических расчетов часто используют уравнения Клайперона-Менделеева с поправкой z: рV = zNRТ. Здесь z, безразмерная эмпирическая поправка, называемая коэффициентом (фактором) сжимаемости.

2.1 Расчет плотности природного газа

Плотность природного газа определяют по формуле:

(1)

где коэффициент сжимаемости К равен

K = z/z_c (2)

p_c = 0,101325 МПа,

T_c = 293,15 К,

(3)

Плотность газа при стандартных условиях определяется как аддитивная величина:

Значения плотности основных компонентов ρ_сi, кг/м³ приведены в таблице А.1 в приложении А.

2.2 Расчет коэффициента сжимаемости по модифицированному уравнению состояния gerg-91 мод.

Европейская группа газовых исследований на базе экспериментальных данных и уравнения состояния вириального типа, разработала и опубликовала уравнение состояния:

, (4)

где В_m и С_m - коэффициенты уравнения состояния;

_м - молярная плотность, кмоль/м³.

Коэффициенты уравнения состояния определяют из следующих выражений:

, (5)

, (6)

где х_э - молярная доля эквивалентного углеводорода

х_э = 1 - х_а - х_у, (7)

х_а - молярная доля азота в газовой смеси,

х_у - молярная доля диоксида углерода в газовой смеси,

, (8)

, (9)

, (10)

, (11)

, (12)

, (13)

, (14)

, (15)

, (16)

, (17)

. (18)

В формулах (8), (12) Н рассчитывают по выражению

, (19)

где М_э - молярная масса эквивалентного углеводорода, значение которой определяется из выражения

, (20)

После определения коэффициентов уравнения состояния В_m и С_m рассчитывают фактор сжимаемости при заданных давлении (р, МПа) и температуре (Т, К) по формуле

, (21)

где

, (22)

, (23)

, (24)

, (25)

С₀ = b²C_m, (26)

, (27)

Коэффициент сжимаемости природного газа рассчитывают по формуле (2).

Фактор сжимаемости при стандартных условиях (z_с) рассчитывают по формуле (24) ГОСТ 30319.1, а именно

, (28)