AGA8—92DC计算方法天然气压缩因子计算(最漂亮的)

AGA8—92DC计算方法天然气压缩因子计算

摘要：按照GB／T 17747．2—1999《天然气压缩因子的计算第2部分：用摩尔组成进行计算》，采用AGA8—92DC计算方法，用VB编程计算了天然气压缩因子。用二分法求解状态方程，精度满足工程需要。

关键词：压缩因子；AGA8—92DC计算方法；二分法

1概述

工作状态下的压缩因子是天然气最重要的物性参数之一，涉及到天然气的勘探、开发、输送、计量和利用等各个方面。实测天然气压缩因子所需的仪器设备价格高，不易推广，因此计算方法发展很快，主要为经验公式和状态方程计算方法。1992年6月26日，国际标准化组织(ISO)天然气技术委员会(TC193)及分析技术分委员会(TC193/SC1)在挪威斯泰万格(Stavanger)召开了第四次全体会议，会上推荐了两个精度较高的计算工作状态下天然气压缩因子的方程，目

PAGA8-92DC方程、SGERG-88方程[1]。随后，国际标准化组织于1994年形成了国际标准草案[2]。

AGA8-92DC方程来自美国煤气协会(AGA)。美国煤气协会在天然气压缩因子和超压缩因子表的基础上，开展了大量研究，于1992年发表了以状态方程为基础计算压缩因子的AGA No.8报告及AGA8-92DC方程[2]。

1994年，四川石油管理局天然气研究所遵照中国石油天然气总公司技术监督局的指示，对国际标准化组织1992年挪威斯泰万格会议推荐的AGA8-92DC 方程、SGERG-88方程进行验证研究，于1996年底基本完成[2]。1999年，四川石油管理局天然气研究院(前身为四川石油管理局天然气研究所)起草的《天然气压缩因子的计算》GB/T 17747.1～3—1999被批准、发布。

《天然气压缩因子的计算》GB/T 17747.1～3—1999包括3个部分：《天然气压缩因子的计算第1部分：导论和指南》GB/T 17747.1—1999，《天然气压缩因子的计算第2部分：用摩尔组成进行计算》GB/T 17747.2—1999，《天然气压缩因子的计算第3部分：用物性值进行计算》GB/T 17747.3—1999。GB/T 17747.1等效采用ISO 12213—1：1997《天然气压缩因子的计算导论和指南》。GB/T 17747.2等效采用ISO 12213-2：1997《天然气压缩因子的计算用摩尔组成进行计算》，给出了用已知的气体的详细的摩尔组成计算压缩因子的方法，目PAGA8—92DC计算方法。GB/T 17747.3等效采用ISO 12213-3：1997《天然气压缩因子的计算用物性值进行计算》，给出了用包括可获得的高位发热量(体积基)、相对密度、C02含量和H2含量(若不为零)等非详细的分析数据计算压缩因子的方法，即SGERG-88计算方法。笔者在输气管道和城镇高压燃气管道水力计算中，按照GB/T 17747.2采用AGA8-92DC计算方法进行天然气压缩因子计算，效果良好。本文对其中的一些问题进行探讨，受篇幅所限，一些内容文中适当省略，详见GB/T 17747.2。

2AGA8—92DC方法的计算过程

2.1已知条件、待求量、计算步骤

2.1.1已知条件

按照GB／T 17747．2的要求，以CH4、N2、CO2、C2H6、C3H8、H2O、H2S、

H2、CO、O2、i−C4H10、n−C4H10、i−C5H12、n−C5H12、n−C6H14、n−C7H16、n−C8H18、n−C9H20、n−C10H22、He、Ar共21种组分的摩尔分数表示气

体的组成。如果C7H16、C8H18、C9H20、C10H22摩尔分数未知，允许用C6+表示总的摩尔分数。应进行敏感度分析，以检验此近似法是否会使计算结果变差。

在输入摩尔组成时，将各组分按上述顺序排列(CH4、N2、...)，输入摩尔分数值，合值为 1 。若不存在某组分，则其摩尔分数值为0 。以最后一

个摩尔分数不为0的组分来计算组分数。

例如，某天然气的已知摩尔组成见表1，则输入数据见表2，组分数为15。

表1 某天然气的已知摩尔组

若已知体积分数组成，则将其换算成摩尔分数组成，具体换算方法见GB ／T 11062--1998《天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法》。标准名称中的“沃泊指数”现称为“华白数”。需要注意的是，GB／T 11062中体积分数到摩尔分数的换算方法与一些技术专著不同。相比而言，国家标准比技术专著的权威性更强，因此，若基础数据(如摩尔质量、体积发热量)、计算方法(如密度、相对密度的计算)在国家标准中已有规定，那么，应优先执行国家标准。

2.1.2 已知条件为：

a) 绝对压力P 、热力学温度T 、组分数N ； b) 各组分的摩尔分数X i ，i = 1～N ；

c) 可查GB ／T 17747．2附录B 中表B1、B2、B3得到的数据：

● 58种物质的状态方程参数a n ，b n ， c n ，k n ，u n ，g n ，q n ，

f n ，s n ，w n ；

● 21种识别组分的特征参数M i ，E i ，K i ，G i ，Q i ，F i ，S i ，W i ；

● 21种识别组分的二元交互作用参数E ij ∗，U ij ，K ij ，G ij ∗ 。

2.1.3 待求量：压缩因子 Z 。

2.1.4 计算步骤

a) 计算第二维利系数B(1个值)；

b) 计算系数C n ∗

，n = 13～58，共46个值； c) 计算混合物体积参数K(1个值)； d) 形成压力的状态方程；

e) 解压力的状态方程，求得压缩因子Z 。

2.2 计算第二维利系数B

二元参数E ij ，G ij 的计算式为：

E ij =

E ij ∗

(E i E j )1

2

式(1) G ij =G ij ∗

(G i +G j )2⁄

式(2)

除了GB ／T 17747．2附录B 中表B3中给出的E ij ∗，U ij ，K ij ，G ij ∗

外，所有其他二元交互作用参数E ij ∗，U ij ，K ij ，G ij ∗的值都是1.0 。 B nij ∗的计算公式为：

B nij ∗

=(G ij +1−g n )

g n

∙(Q i Q j +1−q n )

q n

∙

(F i 12F j 1

2

+1−f n )f n

∙(S i S j +1−S n )

S n

∙(W i W j +1−W n )

W n

式(3)

B 按照式（4）计算：

B =∑a n T

−u n

18

n=1

∑∑x i x j B nij ∗

N

j=1

N i=1E ij u n (K i K j )3

2 式(4)