«ГОСТ 34704-2020. Межгосударственный стандарт. Газ природный. Определение метанового числа» (введен в действие Приказом Росстандарта от 15.12.2020 N 1315-ст)
Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий — Газпром ВНИИГАЗ»
2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации «Природный и сжиженные газы» (МТК 52)
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 ноября 2020 г. N 135-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97
Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
ЗАО «Национальный орган по стандартизации и метрологии» Республики Армения
Госстандарт Республики Беларусь
Госстандарт Республики Казахстан
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 декабря 2020 г. N 1315-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 34704-2020 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2021 г.
Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.
В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге «Межгосударственные стандарты»
1.1 Настоящий стандарт распространяется на природный газ, используемый в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, и устанавливает метод вычисления метанового числа на основе известного компонентного состава.
1.2 Метод определения метанового числа, приведенный в настоящем стандарте, может быть использован при разработке программного обеспечения.
В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий межгосударственный стандарт:
ГОСТ 31371.7 Газ природный. Определение состава методом газовой хроматографии с оценкой неопределенности. Часть 7. Методика выполнения измерений молярной доли компонентов
Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (www.easc.by) или по указателям национальных стандартов, издаваемым в государствах, указанных в предисловии, или на официальных сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации. Если на документ дана недатированная ссылка, то следует использовать документ, действующий на текущий момент, с учетом всех внесенных в него изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то следует использовать указанную версию этого документа. Если после принятия настоящего стандарта в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение применяется без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 природный (горючий) газ; ПГ: Газообразная смесь, добытая из всех видов месторождений (залежей) углеводородного сырья, состоящая из метана и более тяжелых углеводородов, азота, диоксида углерода, водяных паров, серосодержащих соединений, инертных газов.
1 Метан является основным компонентом ПГ.
2 ПГ обычно содержит также незначительные количества других компонентов.
3.2 моторное топливо: Жидкое или газообразное горючее, используемое в качестве топлива в двигателях.
1 Моторное топливо может быть получено путем переработки нефти, природного газа, газового конденсата, сланцевого газа, биогаза, искусственных газов, растительных масел, спиртов и т.д.
2 Моторное топливо используется в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания, в том числе газотурбинных и реактивных, включая стационарные двигатели, а также в других типах двигателей.
3.3 газовое моторное топливо: Моторное топливо, которое при нормальных атмосферных условиях находится в газообразном состоянии.
Примечание — К газовому моторному топливу относятся сжиженный природный газ, компримированный природный газ, сжиженные углеводородные газы, водород и др.
3.4 сжиженный природный газ; СПГ: Природный газ, переведенный после специальной подготовки в жидкое состояние с целью его транспортирования, хранения и использования.
1 СПГ регазифицируют и подают в газопроводы для транспортирования и распределения.
2 СПГ используют в качестве газового моторного топлива.
3.5 компримированный природный газ: Природный газ, прошедший специальную подготовку для использования в качестве моторного топлива и сжатый до рабочих давлений хранения и потребления с целью значительного снижения его объема.
3.6 метановое число: Показатель, характеризующий детонационную стойкость газового моторного топлива, численно равный объемному процентному содержанию метана в смеси с водородом, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний.
коэффициент сжимаемости: Действительный (реальный) объем данной массы газа при определенных давлении и температуре, деленный на его объем при тех же самых условиях, вычисленный по уравнению закона идеального газа.
4 Сущность метода определения метанового числа
4.1 Метод вычисления метанового числа, приведенный в настоящем стандарте, основан на оригинальных данных исследовательской программы, выполненной AVL Deutschland GmbH для FVV (Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen/Research Association for Combustion Engines), с учетом поправок, принятых MWM GmbH и опубликованных для широкого применения (см. [1], приложение А).
Настоящий стандарт применяют для определения метанового числа природного газа по измеренному газохроматографическим методом компонентному составу (как правило, в молярных долях), содержание компонентов ограничено диапазонами, приведенными в таблице 1.
Компоненты природного газа и диапазоны значений молярной
доли компонентов для вычислений метанового числа
Диапазоны значений молярной доли компонентов, %
Источник
Расчет метанового числа газового топлива
Метановое число — показатель, характеризующий детонационную стойкость газообразного топлива. Метановое число аналогично октановому числу для бензина, и равно процентному отношению метана в метано-водородной смеси, которая имеет такую же детонационную стойкость в тестовом двигателе, как и испытуемый газ. Например, если природный газ имеет метановое число 90, это означает, что он имеет такую же детонационную стойкость, как и смесь из 90% метана и 10% водорода. Метановое число 100 соответствует метану (детонационно стойкий). Метановое число 0 соответствует водороду (нестойкий).
На Рис. 1 показано метановое число для различных газов, используемых в качестве топлива для газопоршневых двигателей.
Рис.1. Метановое число некоторых газов
Задачей подготовки газа, в исходном виде представляющего собой многокомпонентную смесь, является снижение концентрации тяжелых углеводородов и воды в конечном продукте до необходимого минимума.
Для практических целей значение метанового числа можно вычислить с помощью следующих корреляционных зависимостей, предложенных Американским исследовательским институтом газа (American Gas Research Institute):
MON — октановое число газа;
MI — метановое число (индекс);
MCH4— мольный объем метана;
MC4+— суммарный мольный объем «тяжелых» фракций от С4и выше;
MCO2 — мольный объем углекислого газа;
Анализ выражений (1) и (2) показывает, что наиболее «весомое» влияние на значение метанового числа газа оказывает наличие в нем «тяжелых» компонентов — от бутана и выше.
Исследование влияния условий сепарации нефти от газа на метановое число нефтяного газа
Исследование влияния условий 1 ступени сепарации на изменения свойств газа (метанового числа) осуществляется при помощи операции Электронная таблица (Spreadsheet).
В программе HYSYSимеется внутренняя электронная таблица, которая позволяет брать из схемы значения определенных параметров. Проводить над ними математические вычисления, а затем возвращать результаты расчетов обратно в схему.
Чтобы создать электронную таблицу для нашей схемы и открыть ее специализированное окно, дважды щелкните мышью по кнопке Электронная таблица (Spreadsheet)вКассе объектов (Palette).
На закладке Соединения (Connections)измените название электронной таблицы на названиеМетановый индекс. Метановое число газовой смеси будет рассчитано путем импорта данных о составе потока из схемы, с последующим умножением мольной доли каждого компонета на его корреляционный коэффициент.
Чтобы начать импорт переменных из схемы:
Щелкните по кнопке Добавить (Add Import)в групповой рамке Импортируемые переменные, на экране появится окноВыбрать импорт для поля (Select Import for cell).
Выберите соответствующий поток в списках Объект (Object), Переменную (Variable) и Уточнение (Variable Specifics). В нашем случае это мольная доля метана в потоке Gaz.
Щелкните мышью по кнопке OK.
Добавьте остальные компоненты, участвующие в расчетах таким же образом.
Имейте ввиду, что в составе потока имеются компоненты не участвующие в расчетах (негорючие компоненты).
Обратите внимание, что по умолчанию в колонке Ячейка (Cell) таблицыИмпортируемые переменные для всех перечисленных в ней переменных заданы соответствующие этим переменным адреса ячеек электронной таблицыА1-А9.
Перейдите на закладку Электронная таблица (Spreadsheet).
Работа с электронными таблицами HYSYSв принципе похожа на работу других электронных таблиц (Excelи др.). Вводятся данные и формулы в ячейки таблицы и в соответствующих ячейках получается результат расчета.
Измениив адреса ячеек можно ввести заголовки столбцов и строк таблицы. Переходить от ячейки к ячейки можно при помощи мыши, или нажимая на клавиши со стрелками на клавиатуре.
Введите значения корреляционных коэффициентов компонентов в соответствующий столбец.
Введите формулы для расчета. Ввод формулы в электронных таблицах HYSYSначинается со знака плюс. Введите с клавиатуры «+ А1*C1», затем подтвердите ввод нажатbем (или ,чтобы автоматически перейти на строку ниже), чтобы умножить мольную долю метана на его корреляционный коэффициент.
Повторите предыдущие шаги, задавая аналогичные формулы для вычисления метанового индекса.
В итоговой ячейке введите формулу (2). В результате в соответствующей ячейке мы получаем значение метанового индекса газа 52. Теперь, какие бы поправки мы не вносили в схему, в случае изменения состава потока Gaz, значения в соответствующих ячейках электронной таблицы будут скорректированы, а значения метанового индекса будет рассчитано заново.
Моделирование процесса сепарации
Меняя давление сепарации в диапазоне от 0,4 до 0,8 МПа и задаваясь температурой потока от 10 до 25 с шагом 5 при каждом значении давления, рассчитали метановое число и вносили в таблицу Excel (табл.1).
Таблица 1. Зависимость метанового числа MN от давления и температуры.
Источник