天然气工程-2.ppt

天然气的物理化学性质 第二章 天然气的物理化学性质 第一节 天然气的组成与分类 第二节 天然气的分子量、相对密度、密度和比容 第三节 天然气的偏差系数 第四节 天然气的等温压缩系数 第五节 天然气的体积系数 第六节 天然气的粘度 第七节 天然气中水蒸气含量 第八节 天然气的热值 第九节 天然气的爆炸性 二、天然气的组成 1、天然气：（烃类、非烃类） uNatural gas：指自然生成在一定压力、温度下蕴藏于地下岩层孔隙或裂缝中的混合气体，其主要成分为甲烷与少量乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及以上烃类气体，并可能含有氮气、氢气、二氧化碳、硫化氢与水蒸气等非烃类气体及少量氦、氩等惰性气体。 lHydrocarbon：CnH2n+2 C1(70~98%)、C2(10%） C3~C5(百分之几)、C6+（甚微） lNon-hydrocarbon：H2S、CO2、N2、CO、Ar、He 二、天然气的组成 2、天然气组成 天然气中各组分气体所占总组成的比例 实验室用气相色谱仪分析 二、天然气的组成 3、天然气组成的表示方法 三种方法：摩尔组成、体积组成、质量组成 u摩尔组成：用yi表示，最常用的一种表示方法 各组分的摩尔数占总摩尔数的分数。 二、天然气的组成 u体积组成 ：也常用符号yi表示 各组分的体积占总体积的分数。 二、天然气的组成 u质量组成与摩尔组成的换算 二、天然气的组成 第二节 天然气的分子量、相对密度、密度和比容 一、天然气分子量 (molecular weight） u定义：标态下1kmol（0℃、0.101MPa、22.4m3）天然气具有的质量。单位：kg/kmol 又称平均分子量、视分子量 u确定方法： 四、天然气的比容 u定义(specific volume) 单位质量天然气所占据的体积 第三节 天然气的偏差系数 u气体状态方程 描述一定量的气体压力、体积、温度之间关系 的数学方程式。 一、偏差系数的状态方程 1、偏差系数定义 指在相同温度、压力下，真实气体所占体积与相同量理想气体所占体积的比值。 二、天然气偏差系数的确定 l计算法 -状态方程法 SRK、PR、SW、PT、LHSS等的偏差系数三次方程，应用牛顿迭代方法求解 11参数法(D-A-K)、H-Y 、8参数法（D-P-R） -经验公式法 Sarem法、Papay法、leung法、Carlie-Gillett法、Burnett法、Papp法等 1、Standing Katz系数图 原理 对应状态原理：两种性质相近的气体，在对应状态时，内涵性质一样 1、Standing Katz系数图 对天然气混合物，应用拟对比压力和拟对比温度 1、Standing Katz系数图 确定偏差系数的步骤： A、根据已知天然气的组成或相对密度求拟临界温度、拟临界压力 B、如含有非烃H2S、CO2 ，对拟临界温度和拟临界压力进行校正 C、根据给定的温度、压力，计算拟对比温度和拟对比压力 D、查图版，求得偏差系数 2、D-A-K方法（11参数法） 牛顿迭代格式： 2、D-A-K方法（11参数法） 已知p，T，求解Z的步骤： （1）根据yi或相对密度计算ppc和Tpc （2）计算拟对比参数ppr和Tpr （3）对ρpr赋初值，取Z=1 （4）计算F(?pr) （5）计算F’(?pr) （6）迭代计算 3、H-Y方法 Yarborough和Hall应用Starling-Carnahan状态方程得到的 3、H-Y方法 第四节 天然气的等温压缩系数 一、定义 在等温条件下，当体系压力改变单位压力时，单位体积天然气的体积改变量。 1、查Standing Katz偏差系数图版 已知yi或相对密度，p，T，求解Cg （1）根据yi或相对密度计算ppc和Tpc （2）计算拟对比参数ppr和Tpr （3）在Standing Katz偏差系数图版找到Tpr对应的Z~ppr线，求出Z （4）求Z~ppr线的斜率 第五节 天然气的体积系数 一、定义 相同数量的天然气在地层条件下的体积与其在地面标准条件下的体积之比，用符号Bg表示 第六节 天然气的粘度 一、定义 天然气内摩擦阻力的量度。 单位：mPa.s 二、确定方法 Carr Kobayshi Burrows图版 Dempsey方法 Lee等人的方法  根据气体相对密度或摩尔质量，确定气体粘度 （1）根据T、?g或Mg，查出大气压下的粘度μ1 （2）求出ppc,Tpc ,ppr,Tpr （3）根据ppr,Tpr查高压下的粘度μ与μ1之比μ/μ