天然气基本压缩因子计算方法

1、天然气基本压缩因子计算方法编译:阙洪培(西南石油大学 审校:刘廷元这篇文章提出一个简便展开算法:任一压力-温度的基本压缩因子的输气监测计算。这个算法中的二次维里系数来源于参考文献1。计算的压缩因子接近AGA 8状态方程值2。1 测量在天然气工业实用计量中,压力、温度变化作为基本(或标准条件,不仅地区间有差别,而且在天然气销售合同也有不同。在美国,通常标准参考条件是60°F和14.73 psia。欧洲常用的基本条件是0 和101.325 kPa,而标准条件是15 和101.325 kPa。阿根廷也用15 和101.325 kPa,而墨西哥则用的是20 和1kg/ sq cm(绝对。计算

2、真实气体的热值、密度、基本密度、基本体积、以及沃贝指数时要求已知基本条件的压缩因子。表1是理想气体值。表1中的理想气体值不能用于密闭输气,必须计算相应基本条件的压缩因子。参考文献提供的一些数据表和获取基本条件压缩因子方法,基本条件只能是60°F,14.73或14.696 psia。计算其它基本条件的压缩因子可用AGA 8 程序,但代数计算较复杂,计算机编程共有三组软件,比较耗时。本文提出了一个展开算法,计算密闭输气基本条件(基本条件可是任何压力温度的压缩因子。2 压缩因子接近外界条件时,即压力小于16 psia,截断维里状态方程(方程组中的方程1较好地描述了天然气的体积性质。方程1中

3、,各符号的物理意义是:Z = 基本条件下压缩因子B = 二次维里系数R = 气体常数P = 基本条件的绝对压力T = 温度条件的绝对压力天然气基本压缩因子接近1,如0.99,B必然为负(图1方程2是混合物的二次维里系数,式中B ij = B ji为组分i和j的二次交互维里系数,B ii为纯组分i 的二次维里系数。二次维里系数是温度的函数。也可用方程3求B,便于手工计算。比较适合密闭输气计算,方程3中B i的平方根为总因子,参见参考文献1,3,4。问题的提出:表中常见60°F总因子值,而未见有其它基本温度条件的总因子值。由此本文献出一种方法,求解任一温度的压缩因子。本方法不用因子求和法

4、而用了好用便于书写的二次维里系数法。方程3假定方程4已作校正。下面举出2例说明这种方程的用法。甲烷(B1和乙烷(B20 的B因子分别为-53.28和-219.38,甲烷和乙烷混合物(B12B因子等于B1*B2开方(方程4或等于-108.11,而实验值为-111.86,此值很接近实际。丙烷B3在0的B因子为-470,甲烷和丙烷混合物B13的 B因子(方程4为-158,其实验值为-1565。方程4是获得简化表达式方程3的关键,消除了计算过程中的可变量。表1是纯烃和惰性气体在可测压力、温度变化范围的二次维里系数。参考文献DIN1871中只有两个温度(0和30的B值,据说方程5用线性内插法可得其它温度

5、的B值。表1中0和30以外的其它温度的B值就是方程5用线性内插法计算的,同理可推广用于任一基本温度。表2是两种气体混合物在0和60,基本压力小于16 psia.计算的B因子。 二次维里系数(B,cc/mol 表1序号 组份 0 15 60°F 20 30*1 甲烷 -53.60 -47.35 -47.12 -45.27 -41.102 乙烷 -222.20 -200.99 -200.20 -193.92 -179.783 丙烷 -464.00 -415.65 -413.86 -399.53 -367.304 异丁烷 -828.00 -746.00 -742.96 -718.67 -6

6、64.005 正丁烷 -918.00 -813.00 -809.11 -778.00 -708.506 异戊烷 -1320.00 -1185.00 -1180.00 -1140.00 -1050.007 正戊烷 -1680.00 -1451.50 -1443.04 -1375.33 -1223.008 正已烷 -2412.00 -2096.00 -2084.15 -1989.33 -1776.009 正庚烷 -3810.00 -3245.00 -3224.07 -3056.67 -2680.0010 正辛烷 -5800.00 -4850.00 -4814.81 -4533.33 -3900.0

7、011 氮气 -10.60 -7.40 -7.28 -6.33 -4.2012 二氧化碳 -149.70 -134.80 -134.25 -129.83 -119.90* 0和30的系数来自DIN1871,其它值用内插法求得。实验系数 表2 序号组份Mole,% B i (0, cc/mol B(方程3 Mole,% B i (60°F, cc/mol B(方程3 1 甲烷 90.8945 -53.6 6.6546 83.02 -47.1 5.6987 2 乙烷 5.2203 -222.2 0.7782 7.45 -200.2 1.0541 3 丙烷 1.4701 -464 0.31

8、67 4.39 -413.9 0.8931 4 异丁烷 0.2700 -828 0.0777 0.83 743.0 0.2262 5 正丁烷 0.3900 -918 0.1182 1.08 -809.1 0.3072 6 异戊烷 0.1250 -1320 0.0454 0.31 -1180.0 0.1065 7 正戊烷 0.1000 -1680 0.0410 0.25 -1443.0 0.0950 8 正已烷 0.0700 -2416 0.0344 0.30 -2084.1 0.1370 9 正庚烷 0.0900 -3810 0.5560 0.00 -3224.1 0.0000 10 正辛烷 0.0000 -5800 0.0000 0.00 -4814.8 0.0000 11 氮气 1.0301 -10.6 0.0335 0.35 -7.3 0.0094 12 二氧化碳 0.3400 -149.70.0416 2.02 -134.2 0.2340 总计100.00008.1968 B=67.1868100.008.7618 B=76.7602由方程1计算ZR,kg/sq cm-cc/mol-k 84.784 R,kg/sq cm-cc/mol-k 12.5091 T,K27