Определение коэффициента сжимаемости природных газов

Д. Браун и Д. Катц на основе своих экспериментов по измерению кофф. z отклонения от реальных газов установили, что чаще всего для углеводородных газов не аномального состава при одинаковых (Рпр, Тпр) находятся в соответствующих состояниях, при которых их физические свойства одинаковы следовательно z=(Рпр, Тпр).

Для индивидуальных компонентов приведенными параметрами называются величины во сколько раз действительный параметр больше или меньше критического. Рпр=Р/Ркр; Тпр=Т/Ткр; Vпр=V/Vкр; ρпр=ρ/ρкр. Где Рпр- приведенное давление в МПа;Тпр- приведенная температура в К; Vпр- приведенный объем в м³; ρпр-приведенная плотность в кг/м³.

Для смесей УВ газов приведенным параметром называется отношение действительного параметра к псевдокритическому для смеси.

К- критический параметр для смеси. Критические параметры не могут являться критическими одновременно.

Рпр=Р/Ркр.см;

Тпр=Т/Ткр.см;

Vпр=V/Vкр.см.

Ркр.см, Ткр.см, Vкр.см- находятся по правилу аддитивности Кэя.

Под аддитивностью понимается то, что сумм. физ. параметр определяется как свойство сумма произведение молярной доли в смеси на данное свойство компонента. Ркр.см=

Если кол-во не УВ, а также тяжелых УВ компонентов смеси( в природном газе) менее 10% , то коэфф. Z определяется Z=(Рпр.см;Тпр.см)

В противном случае, а также при наличии в газе полярных веществ для определения коэффициента сверхсжимаемости z вводится третий параметр ацентрический фактор ω( безразмерный) 0-0,4.Полярные вещества – вода, метанол, соляная кислота. Не пол.- азот, CO₂.Для простых газов или молекул несложно построенных газов характерно, то что молекулы имеют сферическую или весьма близкую к ней форму.Н-р:Н₂, О₂

Сила притяжения действует по линии, соединяющей центры этих сферических молекул. Форма сложно построенных очень далека от сферический поэтому силы взаимодействия( притяжения или отталкивания) уже нельзя представить действительно лишь вдоль одной линии, соединяющий центры сфер, это взаимодействие является сложным, как раз для учета нецентрических сил вводим ω.

Z=(Рпр.,Тпр.,ω)

Zсм=z₀(Рпр.см;Тпр.см)+z₁=(Рпр.,Тпр)ω_см

где z₀-коэф. сверхсжимаемости для простых одноатомных газов. z₁-поправка к обобщенному коэф. сверхсжимаемости для сложных многоатомных газов и жидкостей.

ωсм= ωi-находится по таблице Кэя. или Эдмистера

Опыты показали, что для газоконденсатных смесей сод. УВ различного строения( парафиновые, нафтеновые, ароматические)Присутствие парафинов и нафтенов до 10% практически не влияет на z_см. При наличии аномального содержания не УВ компонентов(N₂,CO₂, H₂S) следует вводить поправку в расчет z_cм по правилу аддитивности.

Для определения коэфф-та z уравнение Редлиха-Квонга преобразуется к виду

z³– z²+ z(a²– b²P–b)P– a²bP²=0, где

a²=0,4278Ткр^2,5/РкрТ^2,5

b=0,0867Ткр/РкрТ
57. Характеристика газовых смесей.

Реальные газы всегда состоят из нескольких компонентов. Молярная доля i-го компонента в смеси – это отношение числа молей этого i-го компонента в смеси к общему числу молей смеси. где y_i –молярная доля i-го компонента в смеси, %; ω_i –число молей i-го компонента в смеси, моль; ω_см – общее число молей смеси, моль. Газовые смеси характеризуются молярными и массовыми долями компонентов (или составами). , где g_i – массовая доля i-го компонента в смеси, %; m_i – масса i-го компонента в смеси, г; m_см – масса всей смеси, г. Объёмный состав газовой смеси совпадает с молярным, т.к. объемы одного моля идеального газа при одинаковых физических условиях одинаковы. Для характеристики газовой смеси следует знать ее среднюю молярную массу, среднюю плотность и относительную плотность по воздуху.

М_см – средняя масса одного моля (молярная масса).

, где m_i – масса i-го компонента в смеси, г; m_см – масса всей смеси,г; М_i – молярная масса i-го компонента в смеси; ω_i –число молей i-го компонента в смеси, моль; ω_см – общее число молей смеси, моль; М_см –молярная масса смеси, г/моль.

, где N_i – число молекул i-го компонента; N_A – число Авогадро (N_A = 6,022·10²³ моль^-1); ω_i –число молей i-го компонента в смеси, моль; m_i – масса i-го компонента в смеси, г; m_см – масса всей смеси, г; М_i – молярная масса i-го компонента в смеси; ω_см – общее число молей смеси, моль; М_см –молярная масса смеси, г/моль; g_i – массовая доля i-го компонента в смеси, %.

Средняя плотность смеси:

, где М_см – молярная масса смеси, г/моль (кг/кмоль); V_м – молярный объем, л/моль (м³/кмоль).

[ρ_см]=кг/м³.

Относительная плотность по воздуху:

.

Пересчет составов:

;