天然气加工工艺学——第二章 天然气的相特性与状态方程计算

第二章 天然气的相特性与状态方 程计算
第一节 烃类相特性
一、纯组分体系相特性 相律： f = C－φ＋2
f为体系自由度， C是体系中的组分数， φ是体系中平衡相数。
1、纯组分P-V-T图
纯物质P-V-T图
纯物质P-T图
凡纯物质都有三相区即气相、 液相、固相，三相有一焦点O。
泡点线和露点线一致。
韦切尔特辅算图原理：将酸性天然气CO2的量折 算成H2S的含量和温度条件作为参数查取韦切尔特 算图上一点，过该点作垂线交等压线于一点，再过 此点作水平线便查得因子R的值，见P23
酸性天然气中含水量w R= 非酸性天然气中含水量wc
再根据主算图已查得非酸性气含水量即可得酸 性天然气含水量。
第四节 天然气状态方程计算
直线1-2-3-4为一等温压缩过程，物质在1点时为 气态，1到2的过程为正常的等温压缩，并在2点开 始出现液体；2到3是液体逐渐增加达一最大值，后 又减少最后到达4时液量为0。这一过程叫反凝析现 象。反凝析现象包括四种情况：
1、等压反凝析现象 2、等压反蒸发现象
3、等温反凝析现象 4、等温反蒸发现象
天然气加工工艺学
教材名称： 《天然气处理与加工工艺 》
参考教材： 《天然气加工工程》 《天然气处理与加工》
内容提要
第一章 天然气概述 第二章 天然气的相特性与状态方程计算 第三章 天然气水合物及其防治 第四章 天然气酸性组分脱除 第五章 天然气脱水 第六章 硫磺回收 第七章 尾气处理 第八章 天然气凝液回收 第九章 天然气液化与提氦
一、理想气体的性质
理想气体定义： 理想气体是指分子本身无体积，分子间无相
互作用力的一种假想气体。 理想气体状态方程：
PV=nRT 公式适用范围：
常温常压下，天然气混合物可近似当成理想 气体混合物，适于上述理想气体状态方程，其中 的摩尔质量应是混合气体的平均摩尔质量。
二、状态方程的运用
1、状态方程的含义及用途 2、运用于天然气工业的状态方程
1、石油、天然长期与地下水接触 2、油田开发注水 3、烃类反应产物
二、天然气含水汽量表示方法
1、湿度 绝对湿度：单位体积（m3）天然气所含水汽重量
（g），用E表示 相对湿度：绝对湿度与相同条件下饱和绝对湿度
的比值，Es 2、水露点：天然气在一定压力下结出第一个水
露珠时的温度
注意：水的饱和蒸气压随温度降低而降低，相对湿度愈 大，水露点愈高。
二、2组分及多组分体系
2组分相图见书P14，其特点是泡 点线和露点线不一致，两组分体系 的临界点位于露点线和泡点线的交 汇处。
第二节 反凝析现象及其应用
一、反凝析现象
C点为多组分溶液临界点对应的视临界Tc,m，视 临界压力Pc,m，AC以上为液态，BC以下为气态。
当过程两次通过同一曲线时将发生反凝析现象， 举例：
P= RT
a
Vm b
T
V 0.5 m
(Vm
b)
R－K方程是继著名的范德华方程之后发表的 最为广泛使用的二参数状态方程，适用于烃类、氮 、氢等非极性气体时精度较高，对氨气、水蒸气等 极性较强的气体，则精度较差。
二、反凝析现象在天然气开采中 的运用
反凝析现象的运用是在天然气开 采中实现。天然气开采多属等温降压 过程，当天然气从高压井口喷出时， 压力下降，出现反凝析现象，得到凝 析液适当控制压力可最大限度采出天 然气凝析液，利用反凝析现象开采天 然气凝液的示意图见P17。
第三节 烃－水体系相特性
一、天然气中水的来源
三、天然气含水量估算
1、主算图估算天然气含水量 （1）适用范围：非酸性天然气的含水量确定 （2）查图方法：见书P20 2、辅助算图估算天然气含水量 其实质是基于纯酸气与水相对的平衡，配合
坎贝尔公式使用。 坎贝尔公式： W=ycwc+yH2SwH2S+yCO2wCO2
Wc烃含水量，WH2S给定条件下纯H2S含水 量，WCO2同前
双参数压缩因子法 PV = ZRT
Z是由Tr、Pr查两参数压缩因子图得到的 Tr = T / TC Pr = P / PC Z=∑yizi
压缩因子图
方法适用范围： 该法特别适用于以烃为主要组成的任何一种天然气，但当
天然气中含有较多非烃组成时，则必须进行非烃效正。
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(2) Redlich-Kwong方程