Физико-химические свойства природных газов. Пересчет состава газа и конденсата, страница 4

где ρ – относительная плотность газа; у_Н2S – мольное содержание Н₂S в газе , %.

При содержании СО₂ и Н₂S до 25% каждого псевдокритические параметры определяют по приближенным формулам:

;                                                          (2.3.10)

                                                                                   (2.3.11)

                                                            (2.3.12)

где Х_Н2S , Н_CO2 – мольные доли сероводорода и двуокиси углерода, Р_{пс кр} и Т_{пс кр}  – определяются по принципу аддитивности для смесей газа.

2.4. Уравнения состояния. Коэффициент сверхсжимаемости. Фактор ацентричности.

Зависимость между давлением, объемом и температурой называется уравнением состояния.

Двухпараметрические уравнения состояния.

Наиболее распространенными в технологии газовой промышленности является уравнение Менделеева – Клайперона, которое с учетом реальных свойств газа имеет вид:

PV=ZRT                                                                                             (2.4.1)

где Р – давление, Па; V – объем одного моля, м³; R – удельная газовая постоянная, Дж/кгК  R=8314 Дж/мольК; Т – температура, К; Z – коэффициент сверхсжимаемости газа, учитывающий реальные свойства газа, т.е. взаимодействие молекул, их размеры.

Для определения коэффициента сверхсжимаемости пользуются универсальными графиками (графики Брауна и Катца), которые составлены в зависимости от приведенных давлений и температур. Для смесей газов в качестве критических применяются псевдокритические давления и псевдокритические температуры. Для более точного учета реальных свойств Ван-дер-Ваальс в 1979 году предложил следующий вид уравнения состояния

(Р+а/V²)∙(V–b)=RT                                                                             (2.4.2)

которое учитывает взаимодействие молекул – коэффициент a, также собственный объем молекул – коэффициент b. Коэффициенты найдены с использованием соотношения для критического состояния вещества

;                                                                    (2.4.3)

При преобразовании уравнения Ван-дер-Ваальса через удельный объем получается кубическое уравнение, при введении коэффициента сверхсжимаемости уравнение также принимает кубическую форму.

В газовой промышленности для расчета ряда технологических процессов используется уравнение Редлиха-Квонга, которое является дальнейшей модификацией уравнения Ван-дер-Ваальса. Оно имеет вид:

                                                                    (2.4.4)

Для многокомпонентных смесей значения а и b равны:

                                                                                  (2.4.5)

                                                                                         (2.4.6)

где N – число компонентов, у_i – мольная доля i –го компонента.

                                                                           (2.4.7)

                                                                               (2.4.8)

Для расчета коэффициента сверхсжимаемости природного газа уравнение Редлиха-Квонга приводится к виду:

Z³–Z²+Z∙(а+b²∙Р–b)∙Р–а∙b∙Р²=0                                                           (2.4.9)

Значение Z определяется с ошибкой не более 2% при 0,01<Р_пр<12 и 1,05<Т_пр<1,6.

Рисунок 2.4.1 – Зависимость коэффициента сверхсжимаемости Z природного газа от приведенных давления и температуры.

Значение коэффициента сверхсжимаемости Z по графику определяется для природных газов, содержащих не более 2% высококипящих и ароматических углеводородов каждого и кислых компонентов не более 5% (см. рисунки 2.4.2÷2.4.4).

Рисунок 2.4.2 – Зависимость коэффициента сверхсжимаемости Z азота от давления и температуры.

Рисунок 2.4.3 – Зависимость коэффициента сверхсжимаемости Z углекислого газа от давления и температуры.

Рисунок 2.4.4 – Зависимость коэффициента сверхсжимаемости Zсероводорода от давления и температуры.