Определение показателей физико-химических свойств газов по компонентному составу

Задание

Определить ρ_г, ρ_о.г., z, µ, W при p=20 МПа и Т=45^оС природного газа, имеющего следующий состав (в %):

CH₄ – 0,69;

n–C₄H₁₀ – 0,17;

i-C₄H₁₀ – 0,015;

i-C₅H₁₂ – 0,0094;

n-C₅H₁₂ – 0,001;

C₆H₁₄ – 0,017;

N₂ – 0,054;

H₂S – 0,014;

CO₂ – 0,0296.

Промежуточные расчеты сведены в таблицу 1.1

Ход работы:

Таблица 1.1

1)  Определяем плотность газа при нормальных условиях по формуле:

 кг/м³ (графа 4 таблица 1.1);

2) Находим относительную плотность газа по формуле:

  кг/м³

3) Псевдокритические давление и температура определяются по следующим формулам:

 MПа (графа 7 таблица 1.1);

 MПа;

 К (графа 8 таблица 1.1);

 К

4) Коэффициент сверхсжимаемости газа.

Фактор ацентричности молекул опеределяем по формуле:

(графа 10 таблица 1.1);

Для известных р_кр и Т_кр по рис.1.1 и 1.2 находим z⁽⁰⁾ и z⁽¹⁾.

Рис.   1.1.   График   для   определения   зависимости   функции   z⁽¹⁾,   учитывающей несферичность молекул, от приведенной температуры Т_кр, при различных приве­денных давлениях р_кр

Рис.  1.2. График для  определения коэффициента сверхсжимаемости z⁽⁰⁾ в  за­висимости от приведенного давления  р_кр  при  различных приведенных темпера­турах  Т_кр.

z⁽⁰⁾ = 0,715; z⁽¹⁾ = 0,050

Следовательно, по формуле:

5) Плотность сухого газа при заданных условиях.

Плотность газа без учета влажности определяется по формуле:

 кг/м³

6) Влажность природного газа  определяем по следующей формуле с учетом данных таблицы 1.2

Таблица 1.2

Значения коэффициентов А и Б в уравнении влагосодержания газа

Найдем поправки на содержание солей С_s и на увеличение относительной плотности С_G по рис.1.3

Рис.1.3 Поправочные коэффициенты к влажности природного газа на содержание солей С_s (б) и относительную плотность С_G (а) при содержании неуглеводородных компонентов не более 10%.

Для   кг/м³     С_G = 0,98

                                              С_s = 0,931

Влажность газа заданного состава с учетом контакта с солевой водой при относительной плотности  определяется по формуле:

 кг/м³

7) Вязкость природного газа.

Динамическая вязкость газа с относительной плотностью  кг/м³ при атмосферных условиях без учета поправок на содержание неуглеводородных компонентов, согласно рис.1.4

Рис.1.4 Зависимость вязкости углеводородных газов при  заданной температуре и атмосферном давлении от относительной плотности ρ_о.п.

µ_ат = 0,0094  мПа*с

Найдем поправку на: Н₂S ~ 0,0001, CO₂ ~ 0,0002, N₂ ~ 0,0005 по рис.1.5

Рис. 1.5 Поправки на вязкость для газов, содержащих   H₂S, N₂ и СО₂, в зави­симости от относительной плотности газа ρ_о.г.

Таким образом, с учетом этих поправок:

µ_ат = 0,0094 - 0,0005 - 0,0001 - 0,0002 = 0,0086  мПа*с

По рис.1.6 для р_кр = 4,78 МПа и Т_кр = 1,30 К находим µ* = 2,85

Рис. 1.6 Зависимость отношения вязкостей  µ* = µ / µ_атм от   приведенного давления р_кр при различных приведенных температурах Т_кр

Динамическая вязкость газа данного состава при заданных температуре и давлении определяется по формуле:

µ = µ * µ_ат = 2,85*0,0086 = 0,0245 мПа*с