Необхідні прилади й реактиви

1. Ефузіометр.

2. Ємність із досліджуваним газом.

3. Дистильована вода.

4. Секундомір.

Опис приладу (рис.7)

Прилад для визначення щільності газу – ефузіометр складається з циліндрового корпусу з мірними ризиками 1, триходового крана 2, зрівняльної склянки 3, пускового крана 4 і ємності з досліджуваним газом 5.

Рисунок 7 – Прилад для визначення щільності газу

 

Загальні поняття

За відносну щільність газу беруть число, що показує, в скільки разів маса газу, яка знаходиться в певному об’ємі при певному тиску і температурі, більше або менше від маси сухого повітря, котре знаходиться в тому ж об’ємі за нормальних умов. Чим жирніше газ, тобто чим більше він містить важких компонентів, тим більша його щільність. Визначення щільності газу методом закінчення оснований на вимірюванні часу закінчення газу з малих отворів. За законом Грема швидкість закінчення рівних об’ємів різних газів через малі отвори при однаковому тиску і температурі обернено пропорційна квадратним кореням їх щільності:

.

Час закінчення рівних об’ємів газу прямо пропорційний квадратному кореню їх щільності:

,

де V_в – швидкість закінчення повітря, л/с; V_г – швидкість закінчення газу, л/с; ρ_в – час закінчення повітря, с; ρ_г – час закінчення газу.

Якщо підвести в квадрат обидві частини рівняння, можна визначати відносну щільність газу за повітрям

.

Абсолютну щільність газу визначають за формулою

.

Значення береться з таблиці 7 при барометричному тиску і тем­пературі навколишнього середовища.

 

Таблиця 7 – Значення щільності повітря залежно від барометричного тиску і температури, кг/м³

Температура, °С	Барометричний тиск, мм. рт. ст.
	1,175	1,192	1,208	1,220	1,224
	1,187	1,204	1,220	1,239	1,236
	1,199	1,216	1,232	1,245	1,248
	1,212	1,229	1,245	1,258	1,261

Таким чином, знаючи час закінчення якого-небудь газу і повітря, можна визначити щільність цього газу.

Методика проведення досліду (рис. 7)

Ефузіометр при верхньому положенні зрівняльної склянки заповнюється насиченим розчином кухонної солі при закритому крані 4. Після відкриття крана 4 і встановлення його в положення А рідина зі зрівняльної склянки почне перетікати в мірний циліндр, витісняючи з нього повітря, тим самим уключивши секундомір у момент проходження рівня рідини через нижню риску й зупинивши секундомір при проходженні верхньої риски, набудемо значення t. Щобуникнути переливу рідини з мірника 1, необхідно закрити кран 4 після проходження верхньої риски. Повторивши дослід тричі, одержують три значення часу закінчення для повітря та середньої її величини. Для визначення часу закінчення через ефузіометр досліджуваного газу необхідно при заповненому мірному циліндрі встановити в положення Б кран 2 і під’єднати ємність із досліджуваним газом 5. Спустивши зрівняльну склянку 3 нижче за рівень нижньої риски й відкривши кран 4, заповнити мірний циліндр 1 досліджуваним газом, щоб рівень рідини в ньому був нижче від риски. Час закінчення досліджуваного газу t_г здійснюється аналогічно визначенню часу закінчення повітря через ефузіометр; повторюють експеримент для досліджуваного газу тричі, визначають середню величину закінчення і заносять у таблицю 8.

Таблиця 8 – Дані експерименту

Час закінчення повітря tв, с	Середнє значення часу закінчення повітря Δtв, с	Час закінчення газу tг	Середнє значення часу закінчення газу Δtг, с	tв^2, c^2	tг^2, c^2	Абсолютна густина газу ρ, кг/м^3

Контрольні питання

1. Що називають відносною щільністю газу?

2. Від чого залежить щільність газів?

3. На якому законі основано визначення щільності газу?

4. Яка суть методу визначення щільності газу?

5. Який склад природних газів?

6. Як перейти від відносної до абсолютної щільності газу?

7. Із чого складається прилад для визначення щільності газу?

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

Визначення вологовмісту в природному газі

Мета роботи: вивчення методу і приладу для оцінювання вологовмісту газу й визначення абсолютної вологості та точки роси.

Необхідні прилади й реактиви

1. Адсорбент, або абсорбент (для поглинання вологи).

2. Газовий годинник.

3. Компресор.

4. Аналітичні ваги.

5. Джерело газу або повітря.

Опис приладу

Прилад для визначення вологовмісту газу (рис. 8)складається з джерела газу або повітря 1, скляної трубки 2, заповненої адсорбентом, або абсорбентом, 3, і газового годинника 4 для визначення об’єму газу, що пройшов через скляну трубку 2. Вентиль 5 служить для відключення джерела газу або повітря від системи осушення газу.

Рисунок 8 – Прилад для визначення вологовмісту газу

 

Загальні поняття

У складі природних вуглеводневих газів завжди містяться пари води. Це пояснюється тим, що поклади газу знаходяться у контакті зі зв’язаною, крайовою або підошовною водою.

Кількісний уміст вологи в природному газі характеризується таким:

1. Точка роси – температура, при якій починається конденсація пари води, що міститься в газі. Газ при цьому містить максимально можливу кількість пари і називається насиченим.

2. Вологоємність – максимально можлива вагова кількість водних парів, що міститься в одиниці об’єму або ваги газу при даних тиску і температурі.

3. Вологовміст – кількість водяної пари, що міститься в одиниці об’єму або ваги газу при даних тиску і температурі.

4. Відносна вологість – відношення фактичного вмісту парів води, яке повинно бути у випадку повного насичення того ж об’єму газу при тих же значеннях тиску й температури.

Вологовміст природного газу залежить від тиску, температури, складу та мінералізації води, з якою знаходиться в контакті.

При видобуванні, транспортуванні й підземному зберіганні природного газу вміст вологи в ньому за визначених умов може привести до утворення гідратів, а також викликати корозію промислового обладнання і комунікацій.

При охолодженні насиченого газу відносна вологість поступово зростає, і при деякій температурі він стає насиченим. При подальшому пониженні температури водяні пари починають конденсуватися. У зв’язку з цим кількісний уміст вологи в природному газі повинен знаходитися під постійним контролем.

Кількість вологи в газі можна визначити за номограмами, складеними на основі численних експериментальних даних, розрахунків або експериментів (рис. 9).

Вологовміст природного газу можна розрахувати за формулою

,

де W – вологовміст природного газу; g – пружність насиченої пари води при певній температурі; p – загальний тиск вологого газу; φ – відносна вологість газу.

Рисунок 9 – Експерементальні дані кількості вологи в газі:

1 – тиск 0,1 МПа; 2 – тиск 0,2 МПа; 3 – тиск 0,3 МПа

 

Методика проведення досліду (див. рис. 8)

Методика полягає в пропусканні певної кількості газу, очищеного від механічних домішок, через трубку, заповнену одним з осушувачів (адсорбентом). Як осушувачі використовуються: зневоднений хлористий кальцій, силікагель, фосфорний ангідрит, перхлорат магнію тощо.

Перед проведенням досліду необхідно заповнити трубку зневодненим хлористим кальцієм або іншим адсорбентом, на кінцях трубки встановити фільтри і зважити її на вагах для набуття значення G_о. Потім установити трубку з адсорбентом в установку й, відкриваючи вентиль 5, пропускати через неї певну кількість газу (за вказівкою лаборанта). Кількість пропущеного газу реєструється на газових вагах 4.

Хлористий кальцій або інший поглинач вологи, адсорбуючи на своїй поверхні воду, що містилася в газі, дозволяє судити про кількість води в об’ємі пропущеного через сорбент газу.

Пружність насиченої водяної пари та абсолютна вологість у стані насичення при різних температурах і нормальному тиску наведені в таблиці 9.

Таблиця 9 – Характеристика водних парів

Температура	Пружність водних парів	Уміст водних парів, г/м^3
мм рт. ст.	Па
-20	0,77	102,54	0,88
-10	1,95	259,82	2,14
	4,58	610,60	4,84
	9,21	1227,88	9,40
	12,79	1705,16	12,80
	17,54	2338,43	17,30
	18,65	2486,42	18,30
	19,83	2643,73	19,40
	21,07	2803,05	20,60
	22,38	2983,70	21,80
	23,76	3167,68	23,00

Зваживши на вагах скляну трубку зі сорбентом і зі адсорбованою водою, набудемо значення G₁ та заповнимо таблицю 10.

 

Таблиця 10 – Дані для значення G₁

Вага скляної трубки із сухим сорбентом	Вага трубки з адсорбованою водою	Об’єм газу, пройденого через сорбент	Кількість умісту в газі	Кількість води в одиниці об’єму	Точка роси
G0, г	G1, г	V, м^3	G1 – G2, г	(G1 – G2)/V, г	tт.р. °C

Точка роси визначається за номограмою (рис. 9).

Контрольні питання

1. Що називають точкою роси?

2. Що називають вологовмістом?

3. Що називають вологоємністю?

4. Дати визначення відносної вологості?

5. Які ускладнення можуть виникнути при видобуванні вологого газу?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

Визначення температури насичення нафтиі газоконденсату парафіном

Мета роботи: вивчення приладу та методології проведення експерименту з визначення температури насичення нафти й газоконденсату парафінів.