Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Объём паров после испарения жидкости↑ Стр 1 из 5Следующая ⇒ Содержание книги Поиск на нашем сайте
Содержание тяжелых углеводородов в газе. Объём паров после испарения жидкости
Принято считать, что в газе три тяжелые фракции: пропановая, бутановая и газовый бензин. Последний принимается состоящим по массе из 1/3 бутана и 2/3 пентана (плюс вышекипящие). Если дан массовый или молярный состав газа, то содержание тяжелых компонентов в г/м3 определяется по формуле Аi=10girсм= 10уiri, г/м3. (1.10) Здесь: g - содержание данного тяжелого углеводорода в газе, мас.%; rсм - средняя плотность 1.1. Основные параметры Газовые законы
· закон Авогадро - 1кмоль газа при нормальных условиях (р=760 мм рт. ст.; Т=00С) занимает объём 22.41м3; · закон Дальтона - аддитивности парциальных давлений pi р= å рi; (1.1) · закон Амаги - аддитивности парциальных объёмов vi v=å vi. (1.2) Определения: · аддитивным называется суммарное физическое свойство смеси, определяемое как сумма произведений молярных (объёмных) долевых концентраций компонентов в смеси на свойства этих компонентов; · парциальное давление компонента смеси pi - давление, которое он бы имел при удалении из объёма, занимаемого смесью, остальных компонент при неизменных величинах начального объёма и температуры; · парциальный объём компонента смеси vi- объём, который он бы имел при удалении из объёма, занимаемого смесью, остальных компонент при неизменных величинах начального давления и температуры.
Параметры газовых смесей
Плотность газа в нормальных условиях определяется по закону Авогадро r = М/22.41, кг/м3, (1.3) где М - молекулярная масса, М=G/m. Относительная плотность - плотность газа отнесённая к плотности воздуха rв при тех же значениях давления и температуры . (1.4) При определении относительной плотности надо иметь в виду, что стандартными условиями в физике считаются 00С и 0,1013МПа, а коммерческие расчеты в газовой промышленности приводятся к условиям t=200С и p=0,1013МПа. Соответственно, плотность воздуха в первом случае rв0= 1,293кг/м3, а во втором - rв0= 1,205кг/м3. Плотность воздуха при требуемом давлении определяется по формуле rв = 1,1665р (1.4.1) Для сравнительной характеристики газа удобнее использовать относительную плотность при нормальных физических условиях D0=r0 / 1,293. (1.4.2) Состав природного газа характеризуется концентрациями (содержанием) компонент, которые подразделяются на: · массовые gi=Gi /G; · молярные yi=mi /m; · объёмные xi=vi /v. Здесь: i - номер компоненты; G,m,v - масса, число молей и объём; величины без индексов относятся к смеси. При известных молекулярных массах компонент Мi и смеси М можно осуществить переход от объёмных концентраций к массовым и наоборот: gi=xi Mi /M. (1.5) При этом по закону Авогадро yi=xi. При известных концентрациях и параметрах компонент средние характеристики смеси определяются следующим образом: · давление р=pi /xi (1.6) · объём v=vi /xi (1.7) · молекулярная масса M= å (xi Мi)/100=100/ å (gi /Mi) (1.8) · плотность r =100/ å (gi / r i)=100M/ å (xi Mi)/ ri= å (xi r i) (1.9) В формулах (1.8, 1.9) концентрация дана в процентах.
природного газа, кг/м3; у - содержание данного тяжелого углеводорода в газе, мол.%; r - плотность данного тяжелого углеводорода, кг/м3. После определения содержания в газе отдельных компонентов пересчитывают содержание в нём 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. Пропан бутановая фракция при повышенных давлениях находится в жидком состоянии и переходит в газообразное при понижении давления до атмосферного. Объём паров, получаемый после испарения жидкого углеводорода(при нормальных физических условиях р=0,1013МПа, Т=273 К), можно вычислить по формуле Vп=G / rп= 22,41 G / М, м3, (1.11) где М - молекулярная масса углеводорода, rп - плотность паров углеводорода при нормальных условиях; G - масса жидкого углеводорода, кг. Если имеется смесь жидких углеводородов, то объём паров подсчитывается по (1.11) с подстановкой средней молекулярной массы смеси испарившихся углеводородов.
Определение типа залежи По составу углеводородов
В зависимости от условия залегания и количественного соотношения нефти и газа залежи подразделяются на: а) газовые - нет тяжелых углеводородов (метан- 95-98%; относительная плотность D» 0.56; при понижении температуры выделения жидких углеводородов не происходит); б) газонефтяные - сухой газ + жидкий газ(пропан -бутановая смесь) + газовый бензин С5+ (метан = 35-40%, этан = 20%, жидкий газ = 26-30%, газовый бензин = 5%, не углеводороды = 8-13%, D» 1.1); в) газоконденсатные - сухой газ + конденсат(бензиновая, керосиновая, лигроиновая и иногда масляная фракции) (метан =75-90%, этан = 5-9%, жидкий газ = 2-5%, газовый бензин = 2-6%, не углеводороды = 1-6%, D» 0.7-0.9). г) газогидратные - газ в твердом состоянии.
Метод Коротаева, Карпова
Метод Коротаева Ю.П. и Карповам А.К. - тип залежи определяется по соотношению в газе изобутана к нормальному бутану: а)газовые - i-С4Н10 / n-C4H10 =g>1; б)газоконденсатно-нефтяные, газонефтяные и попутный газ - g =0.5-0.8; в)газоконденсатные - g =0.9-1.1. Единицы измерения
Пример расчета
По данному массовому составу газа, величине пластового давления pпл определить: * -содержание в нем пропана, бутана и газового бензина; * - параметры смеси; * - критические и парциальные параметры; * -вид залежи.
Решение
1. Определяем среднюю молекулярную массу газа по (1.8)
2. Находим плотность газа при нормальных условиях по (1.3) rсм=32,15/22,41=1,43 кг/м3
3. Находим содержание тяжёлых углеводородов в газе по (1.10) в г/м3 * пропана..............................10 . 37,95.1,43=542,0; * i - бутана.............................10 . 3,25.1,43= 46,5; * n -бутана.............................10 . 12,05.1,43=172,0; * пентана и высших...............10 . 8,15.1,43=117,0; __________________________________________________________ Всего..............................................................877,5 г/м3
Т.о., газового бензина (пентан целиком) и n-бутана (по величине, равной половине пентана) в составе газа будет 117+117/2=175,5 г/м3;
* пропана.............................. 542,0 г/м3; * i - бутана............................. 46,5 г/м3; * n -бутана............................. 172-58,5=113,5 г/м3.
Всего тяжелых углеводородов 877,5 г/м3.
5. Находим относительную плотность газа по (1.4.2) D0=1,43/1,293=1,106.
6. Определяем объёмные концентрации yi компонент по (1.5), парциальные давления pi по(1.6):
7. Определим тип залежи: а) Имеем - D=1,106; метана-39,09%; жидкого газа (пропан-бутановая фракция) -»31%, газ. Бензина» 8%. Т.о. по разделу (3.1) месторождение можно считать газонефтяным. в) по Коратаеву - g=0,27. Газ можно отнести к газонефтяному.
8. Найдем объём паров после испарения 702 кг пропан -бутановой фракции, в которой содержится: пропана - 542 кг, бутана - 160кг.
Находим процентное содержание пропана и бутана в данной фракции: пропан - g = 542.100 / 702=77,2%; бутан - g= 100-77,2= 22,8%.
Определим среднюю молекулярную массу смеси
Объём паров (11) Vп= 22,41.702 / 46,72=336,7 м3.
9. Найдём критические и приведенные параметры смеси:
Т.к. объёмное содержание высококипящих и неуглеводородных компонент больше 10%, то для расчета критических параметров используем зависимости (1.12.1) К= 128.46; К2= 16502,85; J=106,79; J2=11404,1041; ркр=1,45 МПа; Ткр=154,5 К. Рассчитаем критические параметры по (12): ркр=4,3 МПа; Ткр=266,5 К. Рассчитаем критические параметры по (14.1): ркр=4,44 МПа; Ткр=262,3 К.
1.8. Проверочные задания По данному составу газа, величине пластового давления pплопределить: * -содержание в нем пропана, бутана и газового бензина; * - параметры смеси; * - критические и парциальные параметры; * -вид залежи. Вязкость
Для расчета динамической вязкости природных газов m следует использовать соотношения Тодоса, которые в зависимости от величины приведённой плотности rпр=r/rкр имеют вид: а) rпр> 2 b) 0,3<rпр£ 2 (3.1) c) rпр£ 0,3
где . Коэффициент динамической вязкости m0 при атмосферном давлении в зависимости от температуры рассчитывается по зависимостям: а) при Тпр³ 1,5 (3.2) при Тпр< 1,5 В формулах (2), (3): ркр - 0,1МПа, m - мкПа×с, Т - оК. Для расчета вязкости в зависимости от температуры при атмосферном давлении можно использовать и следующие зависимости: (3.3) или , (3.3.1) где t- 0С, h-м Па .с. Погрешность расчетов по формулам (3.3), (3.3..1) при 12 £ Мсм£100 и 283 £ Т£477 К не превышает 5%. Порядок расчета m: При содержании азота в при родном газе более 5% следует учитывать его влияние на вязкость газа по правилу аддитивности: , (3.4) где уа - молярная доля азота в составе смеси; mа, mу - коэффициенты динамической вязкости азота и углеводородной части, соответственно. Коэффициент динамической вязкости углеводородного конденсата при различных давлениях и температурах приближенно можно рассчитать по эмпирической формуле Муталибова, Шубина и Абдурахманова: , (3.5) при 0,1 £ р£50,0 МПа и 30 £ t£200 0C.
Теплоёмкость
При изобарическом процессе зависимость молярной теплоёмкости углеводородных компонентов природных газов при атмосферном давлении и различной температуре приближенно можно выразить следующим уравнением , (3.6) где t - температура, 0С; Mi - молекулярная масса углеводорода, являющегося компонентом природного газа (от метана до гексана включительно). Погрешность в интервале температур от -40 до +1200С: для СН4 - С5Н12 – не более5%, для С6Н14-С7Н16 – не превышает 10%. При изобарическом процессе молярная теплоёмкость неуглеводородных компонентов природных газов (азота, углекислого газа, сероводорода) равна примерно половине теплоёмкости углеводорода с одинаковой молекулярной массой при одной и той же температуре, которая рассчитывается по уравнению (7). Теплоёмкость смесей рассчитывается по правилу аддитивности , (3.7) где yi - молярная доля i-го компонента в смеси; Ср,i - молярная теплоёмкость i-го компонента. Молярная теплоёмкость природных газов зависит от давления и температуры , (3.8) где DСр(р,t) - изотермическая поправка теплоёмкости на давление. Поправка находится из графика по приведённым значениям давления и температуры или аналитически из уравнения состояния, на пример, Пенга-Робинсона (3.9)
Здесь: (3.10) Для приближенных расчетов при 0,02 £ рпр £ 4 и 1,3 £ Тпр £ 2,5 поправку DСр(р,t) можно рассчитать с погрешностью, не превышающей 10% по формуле [кДж/(кмоль К)]. (3.11) При изобарическом процессе молярную теплоёмкость природного газа можно рассчитать и по формуле, предложенной Гухманом и Нагаревой [кДж/(кмоль К)]. (3.12) Для расчета температуры и мощности в процессах адиабатного расширения и сжатия природных газов необходимо строго математически определить значения температурного КТ и объёмного КV коэффициентов адиабаты. Последнее возможно при определении частных производных коэффициента сверхсжимаемости соотношениями (1.30) и подстановкой их в зависимости: , (3.13) , (3.14) Коэффициент адиабаты природного газа находится по формуле (3.15) или используя аппроксимацию вычитаемого в знаменателе
(3.16)
Если в расчетах необходимо иметь не молярную, а массовую теплоёмкость, то следует значение молярной теплоёмкости разделить на молекулярную массу газа Мi, т.е на массу киломоля i-го компонента, кг/моль.
Теплопроводность газов Теплопроводность - физическое свойство вещества, определяющее скорость переноса теплоты и выражаемое уравнением Фурье , (3.26) где dQ/dt - перенос теплоты посредством проводимости, Дж/с; l - коэффициент теплопроводности вещества (теплопроводность) Вт/(м К); А - площадь, перпендикулярная направлению потока тепла, м2; х - расстояние, м; Т - температура, К. Теплопроводность природной газовой смеси можно определить по приведённой плотности rпр=r/rкр из зависимостей Стила -Тодоса и Тиракьяна. Зависимости Стила-Тодоса: а) rпр> 2
b) 0,5<rпр£ 2 (3.27) c) rпр£ 0,5
где , l измеряется в 418.68 Вт/(м К). Коэффициент теплопроводности l0 при атмосферном давлении имеет следующую зависимость от температуры , (3.28) где
При Тпр=0,8 - 8,0 . (3.29) Зависимость Тиракьяна (3.30) где n- число атомов углерода в молекулах; для смеси n=åxini.
Табл. 1 Физико-термодинамические свойства компонент природного газа
Табл. 2 Единицы измерения
Содержание тяжелых углеводородов в газе. Объём паров после испарения жидкости
Принято считать, что в газе три тяжелые фракции: пропановая, бутановая и газовый бензин. Последний принимается состоящим по массе из 1/3 бутана и 2/3 пентана (плюс вышекипящие). Если дан массовый или молярный состав газа, то содержание тяжелых компонентов в г/м3 определяется по формуле Аi=10girсм= 10уiri, г/м3. (1.10) Здесь: g - содержание данного тяжелого углеводорода в газе, мас.%; rсм - средняя плотность 1.1. Основные параметры Газовые законы
· закон Авогадро - 1кмоль газа при нормальных условиях (р=760 мм рт. ст.; Т=00С) занимает объём 22.41м3; · закон Дальтона - аддитивности парциальных давлений pi р= å рi; (1.1) · закон Амаги - аддитивности парциальных объёмов vi v=å vi. (1.2) Определения: · аддитивным называется суммарное физическое свойство смеси, определяемое как сумма произведений молярных (объёмных) долевых концентраций компонентов в смеси на свойства этих компонентов; · парциальное давление компонента смеси pi - давление, которое он бы имел при удалении из объёма, занимаемого смесью, остальных компонент при неизменных величинах начального объёма и температуры; · парциальный объём компонента смеси vi- объём, который он бы имел при удалении из объёма, занимаемого смесью, остальных компонент при неизменных величинах начального давления и температуры.
Параметры газовых смесей
Плотность газа в нормальных условиях определяется по закону Авогадро r = М/22.41, кг/м3, (1.3) где М - молекулярная масса, М=G/m. Относительная плотность - плотность газа отнесённая к плотности воздуха rв при тех же значениях давления и температуры . (1.4) При определении относительной плотности надо иметь в виду, что стандартными условиями в физике считаются 00С и 0,1013МПа, а коммерческие расчеты в газовой промышленности приводятся к условиям t=200С и p=0,1013МПа. Соответственно, плотность воздуха в первом случае rв0= 1,293кг/м3, а во втором - rв0= 1,205кг/м3. Плотность воздуха при требуемом давлении определяется по формуле rв = 1,1665р (1.4.1) Для сравнительной характеристики газа удобнее использовать относительную плотность при нормальных физических условиях D0=r0 / 1,293. (1.4.2) Состав природного газа характеризуется концентрациями (содержанием) компонент, которые подразделяются на: · массовые gi=Gi /G; · молярные yi=mi /m; · объёмные xi=vi /v. Здесь: i - номер компоненты; G,m,v - масса, число молей и объём; величины без индексов относятся к смеси. При известных молекулярных массах компонент Мi и смеси М можно осуществить переход от объёмных концентраций к массовым и наоборот: gi=xi Mi /M. (1.5) При этом по закону Авогадро yi=xi. При известных концентрациях и параметрах компонент средние характеристики смеси определяются следующим образом: · давление р=pi /xi (1.6) · объём v=vi /xi (1.7) · молекулярная масса M= å (xi Мi)/100=100/ å (gi /Mi) (1.8) · плотность r =100/ å (gi / r i)=100M/ å (xi Mi)/ ri= å (xi r i) (1.9) В формулах (1.8, 1.9) концентрация дана в процентах.
природного газа, кг/м3; у - содержание данного тяжелого углеводорода в газе, мол.%; r - плотность данного тяжелого углеводорода, кг/м3. После определения содержания в газе отдельных компонентов пересчитывают содержание в нём 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. Пропан бутановая фракция при повышенных давлениях находится в жидком состоянии и переходит в газообразное при понижении давления до атмосферного. Объём паров, получаемый после испарения жидкого углеводорода(при нормальных физических условиях р=0,1013МПа, Т=273 К), можно вычислить по формуле Vп=G / rп= 22,41 G / М, м3, (1.11) где М - молекулярная масса углеводорода, rп - плотность паров углеводорода при нормальных условиях; G - масса жидкого углеводорода, кг. Если имеется смесь жидких углеводородов, то объём паров подсчитывается по (1.11) с подстановкой средней молекулярной массы смеси испарившихся углеводородов.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-09-13; просмотров: 207; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.190.153.213 (0.011 с.) |