Молярная плотность природного газа

ГОСТ 30319.1-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки

1 РАЗРАБОТАН Всероссийским научно-исследовательским центром стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ (ВНИЦ СМВ) Госстандарта России; фирмой «Газприборавтоматика» акционерного общества «Газавтоматика» РАО «Газпром»

ВНЕСЕН Госстандартом Российской Федерации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол № 9-96 от 12 апреля 1996 г.)

За принятие проголосовали:

Наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Казахстан

Главная государственная инспекция Туркменистана

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации, метрологии и сертификации от 30 декабря 1996 г. № 723 межгосударственный стандарт ГОСТ 30319.1-96 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 1997 г.

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки

Natural gas. Methods of calculation of physical properties.
Definition of physical properties of natural gas, its components and processing products

Дата введения 1997-07-01

1 Назначение и область применения

Настоящий стандарт предназначен для практического применения при косвенном определении коэффициента сжимаемости, плотности, показателя адиабаты, скорости звука, динамической вязкости и объемной удельной теплоты сгорания природного газа, его компонентов и продуктов его переработки по измеренным значениям давления, температуры, компонентного состава и плотности при стандартных условиях.

Используемые в настоящем стандарте определения и обозначения приведены в соответствующих разделах ГОСТ 30319.0.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 22667-82 Газы горючие природные. Расчетный метод определения теплоты сгорания, относительной плотности и числа Воббе

ГОСТ 30319.0-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие положения

ГОСТ 30319.2-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение коэффициента сжимаемости

ГОСТ 30319.3-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств по уравнению состояния

ГСССД 4-78 Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость жидкого и газообразного азота при температурах 70-1500 К и давлениях 0,1-1000 МПа

ГСССД 8-79 Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость жидкого и газообразного воздуха при температурах 70-1500 К и давлениях 0,1-100 МПа

ГСССД 17-81 Динамическая вязкость и теплопроводность гелия, неона, аргона, криптона и ксенона при атмосферном давлении в интервале температур от нормальных точек кипения до 2500 К

ГСССД 18-81 Метан жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 100-1000 К и давлениях 0,1-100 МПа

ГСССД 19-81 Кислород жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 70-1000 К и давлениях 0,1-100 МПа

ГСССД 47-83 Этилен жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 130-450 К и давлениях 0,1-100 МПа

ГСССД 48-83 Этан жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 100-500 К и давлениях 0,1-70 МПа

ГСССД 70-84 Гелий-4 жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость при температурах 2,4-450 К и давлениях 0,05-100 МПа

ГСССД 94-86 Метан. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 91-1000 К и давлениях от соответствующих разреженному газу до 100 МПа

ГСССД 95-86 Криптон жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия, изобарная теплоемкость и скорость звука при температурах 120-1300 К и давлениях 0,1-100 МПа

ГСССД 96-86 Диоксид углерода жидкий и газообразный. Плотность, фактор сжимаемости, энтальпия, энтропия, изобарная теплоемкость, скорость звука и коэффициент объемного расширения при температурах 220-1300 К и давлениях 0,1-100 МПа

ГСССД 110-87 Диоксид углерода. Коэффициенты динамической вязкости и теплопроводности при температурах 220-1000 К и давлениях от соответствующих разреженному газу до 100 МПа

ГСССД 147-90 Пропан жидкий и газообразный. Плотность, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость в диапазоне температур 100-700 К и давлений 0,1-100 МПа

ГСССД Р92-84 н-Алканы (С1-С8). Вторые вириальные коэффициенты и коэффициенты динамической вязкости при атмосферном давлении в диапазоне температур от нормальных точек кипения до 800 К

ГСССД Р127-85 Пропан, н-бутан и н-пентан как компоненты природного газа. Плотность, фактор сжимаемости, энтальпия, энтропия и изобарная теплоемкость, показатель адиабаты и изобарный коэффициент расширения при температурах 270-700 К и давлениях 0,1-30 МПа

3 Определение плотности

3.1 Общие положения

3.1.1 Плотность газа r вычисляют по формуле

3.1.2 Плотность определяют с помощью плотномеров любого типа (пикнометрических, ареометрических, вибрационных, акустических, радиационных и др.) или косвенным методом (измерением параметров состояния среды, определения ее состава и проведения расчета).

3.1.3 В зависимости от технико-экономической целесообразности плотность контролируемых сред допускается рассчитывать: вручную, с помощью таблиц и графиков, с применением вычислительных машин и частично или полностью автоматизированных устройств.

3.2 Определение плотности чистых газов

3.2.1 Плотность газа в идеально газовом состоянии определяют по известным значениям давления р и температуры Т по формуле

r_и = 10 3 × M × p/( R × T). (2)

За молярную массу М принимают массу одного киломоля вещества в килограммах.

Молярную массу определяют по формуле

где А _j — масса килограмм-атома j-го элемента, входящего в состав молекулы;

п_j — количество атомов j-го элемента молекулы.

3.2.2 Плотность реального газа (далее — газ) определяют с учетом фактора сжимаемости газа z по формуле

3.2.3 Плотность газа при стандартных условиях определяется при р = р_c и Т = Т_c т.е. по соотношению

Значения R, p _c, T_c приведены в разделе 4 ГОСТ 30319.0, a M и z _c — в таблице 1. Если измерения z_c обеспечиваются с большей точностью, чем приведенные в таблице 1, то целесообразно применять измеренные значения.

Молярная масса M_{i ,} кг/моль

Фактор сжимаемости z_ci

Плотность r _ci , кг/м 3

Критическая температура T _кi , К

Критическое давление р_{к i} , МПа

Температура кипения при р=р_с, Т_кп, К

Источник

Молярная плотность природного газа

Значения (60 °F) — высшей или низшей массовой теплоты сгорания можно вычислить из значения молярной теплоты сгорания с помощью методов, приведенных в разделе 6.

Значения (60 °F) — высшей или низшей объемной теплоты сгорания можно вычислить из значения молярной теплоты сгорания с помощью методов, приведенных в разделе 7.

Приложение М (обязательное). Требования к точности определения компонентного состава природного газа и расширенная неопределенность для значений теплоты сгорания и плотности

Таблица М.2 — Расширенная неопределенность для значений низшей и высшей теплоты сгорания природного газа

Приложение N (обязательное). Оценка неопределенности результатов определения теплоты сгорания, плотности и числа Воббе природного газа

При оценке неопределенности результата определения теплоты сгорания должны учитываться следующие составляющие:

N.1.1 Оценка расширенной неопределенности результата определения теплоты сгорания природного газа при прямом измерении молярной доли метана

Оценку расширенной неопределенности результата определения идеальной теплоты сгорания природного газа вычисляют по формуле

309 × 50 пикс. &nbsp Открыть в новом окне

, (N.1)

— значение идеальной теплоты сгорания природного газа, вычисленное по формуле (4) для молярной теплоты сгорания и по формулам (8) и (9) для объемной теплоты сгорания;

— расширенная неопределенность ненормализованного значения молярной доли -го компонента, рассчитанная по формулам, приведенным в таблице М.1 (приложение М);

— неопределенность табличного значения идеальной теплоты сгорания компонента, рассчитанная по формуле

, (N.2)

где — расширенная относительная неопределенность для метана и этана составляет 0,1%, для пропана — 0,2%, для остальных компонентов — 0,3% по [22].

N.1.2 Оценка расширенной неопределенности результата определения теплоты сгорания природного газа при определении молярной доли метана по разности

Оценку расширенной неопределенности результата определения идеальной теплоты сгорания природного газа вычисляют по формуле

296 × 66 пикс. &nbsp Открыть в новом окне

, (N.3)

— расширенная неопределенность значения молярной доли -го компонента, за исключением метана, рассчитанная по формулам, приведенным в таблице М.1 (приложение М);

— неопределенность табличного значения идеальной теплоты сгорания компонента, рассчитанная по формуле (N.2).

Источник

Состав и основные параметры природных газов

Природные газы, добываемые из газовых и газоконденсатных ме­сторождений, состоят из предельных углеводородов с общей формулой C_nH_2n+2 и неуглеводородных компонентов: азота (N2), углекислого газа (СО₂), сероводорода (H₂S), инертных газов (гелия, аргона, криптона, ксенона). Кроме того, природные газы насыщены парами воды, содер­жание которых зависит от давления, температуры, состава газа и воды. Число углеродных атомов в молекуле углеводородов п может достигать 17-40.

Метан (СН₄), этан (С₂Н₆), этилен (С₂Н₄) при нормальных условиях (Р_ат = 0,1 МПа и Т_ст = 273К) являются реальными газами. Пропан (С₃Н₈), бутан (С₄Н₁₀) в нормальных условиях находятся в газообразном состоянии, при повышенных давлениях — в жидком состоянии, входят в состав сжиженных углеводородных газов. Углеводороды от (С₅Н₁₂) до (С₁₇Н₃₆) при нормальных условиях находятся в жидком состоянии. Все компоненты, входящие в состав природного газа, характеризуются стро­го индивидуальными свойствами.

По составу компонентов природные газы можно подразделить на три группы:

1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Это сухие
газы без тяжелых углеводородов.

2. Газы, добываемые с нефтью (попутный нефтяной газ), это физи­ческая смесь сухого газа, сжиженного газа и газового бензина.

3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений. Они со­
стоят из сухого газа и жидкого углеводородного конденсата.

Наименьшей частицей, характеризующей вещество, является моле­кула, состоящая из атомов одного или нескольких элементов. За единицу измерения массы атомов и молекул условно принята 1/12 массы атома изотопа углерода. Масса атома элемента, выраженная в углеродных еди­ницах, называется атомной массой элемента. Сумма атомных масс ато­мов, образующих молекулу, называется молекулярной массой вещества. Состав природного газа выражается в объемных или массовых долях единицы или процентах. Объемный состав примерно совпадает с моляр­ным, так как объем 1.кмоля идеального газа при одинаковых физических условиях, по закону Авогадро, имеет одно и то же численное значение, в частности, при нормальных условиях равен 22,41 м 3 .

Объемный (молярный) состав газа можно пересчитать в массовый для каждого компонента смеси по формуле

где g_i, — массовая доля i-гo компонента в газе;

X_i — объемная доля i-гo компонента;

М_i — молекулярная масса i-гo компонента.

Если состав природного газа задан в массовых долях, то для пере­счета его в объемные (молярные) единицы используется формула

где m_i — число молей i-гo компонента в смеси, и m_i=g_i / M_i.

Одним из основных параметров, характеризующим природный газ, является плотность. Плотность газа — масса единицы объема — равна от­ношению молекулярной массы газа к объему 1 моля. Плотность опре­деляется по формуле

Размерность плотности в системе СИ — кг/м 3 , в системе СГС — г/см 3 .

Плотность газа известного состава определяется как сумма произ­ведений плотности отдельных компонентов на их объемное (молярное) содержание X_i:

или по известным молекулярным массам:

Для практических расчетов часто используется относительная плот­ность газа по воздуху , равная отношению плотности газа к плотно­сти воздуха , взятой при том же давлении и температуре:

т.к. при нормальных условиях равна 1.293 кг/м 3 . Относительная плотность удобна тем, что не зависит от температуры, давления.

Плотность природных газов при различных давлениях и температу­рах определяют по формуле

где z — коэффициент сверхсжимаемости природного газа.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник