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

合集下载

天然气理想状态方程

天然气理想状态方程

天然气理想状态方程引言:天然气是一种重要的能源资源,广泛应用于工业、农业和家庭生活等领域。

研究天然气的性质和行为对于能源开发利用具有重要意义。

其中,天然气理想状态方程是描述天然气在理想条件下的状态和性质的基本方程。

本文将详细介绍天然气理想状态方程及其相关内容。

一、天然气理想状态方程的定义天然气理想状态方程是描述天然气在理想条件下的状态和性质的数学表达式。

根据理想气体定律,理想气体在一定温度和压力下,体积与温度、压力成正比,可以用如下方程表示:PV = nRT其中,P表示气体的压力,V表示气体的体积,n表示气体的物质的量,R为气体常数,T表示气体的温度。

二、理想状态方程的适用条件理想状态方程适用于在理想条件下的气体,即气体分子之间无相互作用力,体积可以忽略不计。

在高温、低压下,气体分子之间的相互作用力可以忽略不计,此时气体表现出理想气体行为。

三、天然气的主要成分天然气主要由甲烷(CH4)组成,同时还含有少量的乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)等烃类和氮气(N2)、二氧化碳(CO2)等非烃类成分。

其中,甲烷是最重要的成分,占据了天然气的绝大部分。

四、天然气理想状态方程的应用1. 计算天然气的物质的量根据理想状态方程,我们可以通过测量天然气的压力、体积和温度,计算出天然气的物质的量。

这对于评估天然气资源的储量和开发利用具有重要意义。

2. 预测天然气的性质理想状态方程可以帮助我们预测天然气在不同温度和压力下的性质。

例如,当温度升高或压力增大时,根据理想状态方程,我们可以预测天然气的体积会变大,密度会减小。

3. 设计天然气储存和输送系统天然气的储存和输送系统需要考虑到气体的压力、体积和温度等因素。

理想状态方程可以用于帮助设计天然气储存和输送系统,确保系统的安全和高效运行。

五、天然气理想状态方程的局限性尽管天然气理想状态方程在理论和实际应用中具有重要意义,但也存在一定的局限性。

理想状态方程假设气体分子之间无相互作用力,而实际气体分子之间存在一定的相互作用力。

油层物理何更生版第二章3-4节课件.

油层物理何更生版第二章3-4节课件.
37
(2) p 1atm, Bt B o Rsi
由图可知,当P>Pb,P之增减只表现为地层油体积 的增加或减少(即单性压缩和膨胀),即表现为 地层油弹性的大小,用Co量度。
38
三、地层油的压缩系数
C0是指随压力变化时地层油体积的变化率。在等温 条件下原油的压缩率为:
1 V f 1 V 1 Vb V f C0 V f p T V f p v f pb p
公式
1 dZ 1 C p dP Z
g
对理想气体,Z=1,(dZ/dP)=0,则Cg=1/P;
对实际气体z=f(P,T),可由等温Z-P图求出该 点C值和相应的(z/P),即可求出Cg。
20
对多组分天然气,利用对应状态原理,由PPr=P/PPc, 则P= PPc· PPr,将
P= PPc· PPr代入 Cg式
25
例3.计算上题中所给天然气的压缩系数。 解:
1 1 dZ Cg ( ) / Ppc Ppr Z dPpr 0.0826(1/MPa)
例4. 计算上题中所给天然气的粘度g 。 解:①计算分子量
Mg=YiMi =19.27
26
②由120,查得g1=0.0109
③计算视对应参数TPr=1.51,Ppr=2.22 ④查p123图,得 g / g1 =1.4 ⑤g = (g / g1) × g1 0.0154mpa.s 复习题: 1.何谓Z、Bg和Cg? 2.图表计算法求天然气偏差系数的依据原理是什么? 叙述该原理。
18
四、天然气压缩系数(Cg)
为了表征气体在压力作用下,改变自身体积的能力, 引入Cg来估算气体这一特征。 压力改变一个单位时,气体体积的变化率。即

采气工公式

采气工公式

采气工(上册)所有公式一、天然气的主要物理—化学性质1、密度单位体积天然气的质量叫密度。

其计算式为:Pg=m/V式中 Pg——密度,(kg/m³);m ——质量,kg;V ——体积;m³。

气体的密度与压力、温度有关,在低温高压下与压缩因子Z有关。

2、相对密度相同压力、温度下天然气的密度与干燥空气密度的比值称为天然气的相对密度。

其计算式为:G=Pg/P式中 G=天然气相对密度;Pg=天然气密度,kg/m³;P=空气密度,kg/m³。

3、粘度天然气的粘度是指气体的内摩擦力。

当气体内部有相对运动时,就会因内摩擦力产生内部阻力,气体的粘度越大,阻力越大,气体的流动就越困难。

粘度就是气体流动的难易程度。

动力粘度:相对运动的两层流体之间的内摩擦力与层之间的距离成反比,与两层的面积和相对速度成正比,这一比例常数称为流体的动力粘度:μ=Fd/υA式中μ——流体的动力粘度,Pa·s;F ——两层流体的内摩擦力,N;d ——两层流体间的距离,m;A ——两层流体间的面积,㎡;υ——两层流体的相对运动速度,m/s。

粘度使天然气在地层中、井筒和地面管道中流动时产生阻力,压力降低。

4、气体状态方程在天然气有关计算中,总要涉及到压力、温度、体积,气体状态方程就是表示压力、温度、体积之间的关系,用下式表示:pV/T=p1V1/T1式中 P ——气体压力,MPa ;V ——气体体积,㎡;T ——气体绝对温度,K;P1,V1,T1——气体在另一条件下的压力、体积、温度。

天然气为真实气体,与理想气体的偏差用气体偏差系数(也称压缩因子)“Z”校正;PV/T=P1V1/ZT1式中Z——气体偏差系数。

偏差系数是一个无量纲系数,决定于气体的特性、温度和压力。

根据天然气的视对比温度Tr,视对比压力Pr,可从天然气偏差系数图中查出:Tr=T/TePt=P/Pe式中 Tr——视对比温度;Te——视临界温度,K;T——天然气温度,K;Pr——视对比压力,MPa;Pe——视临界压力,PMa;P——天然气压力,PMa。

天然气工程教程-第2章 天然气物理化学性质

天然气工程教程-第2章 天然气物理化学性质

g
air
干燥空气密度, Kg/m3
二、天然气的分子量和相对密度
2、天然气相对密度
g g / air
取1摩尔天然气来研究,有:
g g g
( M / V ) /( M / V )
M M g g/ air
M 28 . 97 air
air air
因为: 又: 有:
M 28 . 97 g g/
m m m m i 1 2 3 i 1 18 . 14705 3 m / m 14 . 4387 / 18 . 14705 1 1 i i 1 .1215 0 .08285 0 .79565 3 0 2 1
3
2、天然气组成
体系中各组分的分子量:
概念:
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
对比压力:Pr=P/Pc 对比温度:Tr=T/Tc 对比密度:r=ρ
/ρ
c
四、天然气的偏差系数
拟临界温度:
yT T pc i 1 i ci
n
拟临界压力:
y p P p c i ci 1 i
n
已知温度压力,就可以确定拟对比温度和压力:
C1, C2, C3
体系中各组分的体积:
V 22 . 4 n i i
V 22 . 4 0 . 9 20 . 16 ( l ) 1
V 22 . 4 0 . 05 1 . 12 ( l ) 2
V 22 . 4 0 . 05 1 . 12 ( l ) 3
二、天然气的分子量和相对密度
PV m zRT
方程二端除以分子量M, 有:
(4)
V R m P ( ) z( ) T M M

天然气的相特性解读

天然气的相特性解读
力查图2-24固-气 平衡图,得到生成 固体二氧化碳的气体二氧化碳浓度。
采用较多的有相对密度法、平衡常数法、Baillie-Wichert法。下面我们
将分别介绍。 1.相对密度法(经验图解法) 相对密度法认为:假定有游离水存在的条件下,天然气水合物的形
成温度和形成压力只和天然气的相对密度有关。此法不适合高浓度的酸 性气体。
由图(2-15)可知: T=f(P,S) 为天然气在P、S条
W 0.985W0CRDCB
W0 — 由图2-7查得的未经校正天然气含水量 ,g/103m3
2. 含酸性组分的天然气水含量预测 (1) 坎贝尔(Campbell)法 当天然气中的酸性组分低于40%时,用下式计算其含水量
Ws 0.985 ( yHCWHC y W CO2 CO2 y W H2S H2S )
H2S/CO2=1:3 ~10:1;对C3H8的含量进行校正。 考察结果 与HYSIM软件预测的结果相比,75%的数据相差±1.1℃;
90%的数据相差±1.7℃ 图的用法见红虚线所示。
五、烃-水体系的相特性
烃-水体系的相特 性是指含水天然气在一 定条件下(P、T)下的 相态特性。和我们以前 学过的相图一样,烃- 水体系的相特性图直观 地表示了含水天然气在 不同定条件下的相特性 。右图是一般烃-水体 系的相特性。
出现水 合物
出现液 态水
开始有液 烃出现
第三节 烃-二氧化碳体系相特性
在天然气加工过程中,二氧化碳的含量较多时,将出现以下两方面的问题: ①在低温、高压下,二氧化碳和水形成固体水合物,堵塞设备和管道; ②当天然气的温度较低(一般<-57℃)时,二氧化碳本身会形成干冰,同样会 堵塞设备和管道,尤其是透平膨胀机出口和脱甲烷塔顶部。 脱除天然气中的水可以防止二氧化碳水合物的形成;脱二氧化碳可防止生成干 冰,但是,如果选择好工艺条件,在不脱除二氧化碳情况下,仍可防止生成干冰。 因此,研究烃-二氧化碳体系相特性,预测固体二氧化碳的形成条件,可帮助选择 防止水合物生成的条件。本节主要讨论:

天然气加工工艺学——第五章 天然气脱水

天然气加工工艺学——第五章 天然气脱水
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
4、化学反应脱水法
它是利用化学试剂与天然气中水份 发生不可逆的反应脱除水份,因溶剂 无法回收,只能用于实验之中。
第二节 溶剂吸收法脱水
一、三甘醇(TEG)的主要物性
三甘醇分子式 HOCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH (Triethylene Glycol) 无色或微黄粘稠液体,相甘醇浓
度,故在略低于大气压条件操作。
汽提气
常温常压下,常使用被水蒸气饱和的湿气。
甘醇循环率
在吸收塔塔板数、贫甘醇浓度确定后,气体 露点与甘醇循环率成一函数关系。常用的循环率 为吸收1Kg水需25-60升TEG;循环率过大会增 大再沸器负荷。
汽提塔温度
较高汽提塔顶温度会增大甘醇损耗,建议顶 温为107.2℃ ,当温度超过121.1℃ 甘醇会显著地蒸 发损失;塔顶温度过低也会使冷凝水增加.
第五章 天然气脱水 Natural Gas Dehydration
第一节 天然气脱水方法概述 一、天然气脱水目的、意义
防止水合物生成,堵塞集输管线、设备 防止液体水与酸气形成酸液腐蚀管线、设
备 提高天然气输送效率及热值
二、天然气脱水方法概述
天然气脱水工艺一般包括: 低温脱水,溶剂吸收法脱水,固 体吸附法脱水和化学反应脱水。
甘醇浓度
贫甘醇浓度越高,露点降越大,离 开吸收塔的气体实际露点一般较平衡露 点高5.5-8.3℃ 普遍的贫甘醇浓度在98% -99%之间。

天然气加工工艺学——第三章 天然气水合物及其防治

天然气加工工艺学——第三章 天然气水合物及其防治

(3) 醇类抑制剂特点与适用范围 甲醇特点与适用范围
P39 乙二醇特点与适用范围
P40 (4) 注入抑制剂的工艺与用量计算
2、动力学抑制剂及防聚剂
动力学抑制剂 ① 原理
在水合物成核和生长的初期中,吸 附在水合物颗粒表面,从而防止颗粒达 到临界尺寸,或者推迟水合物成核和晶 体生长的时间,因而可起到防止水合物 堵塞管道的作用。
② 应用类型
烷基芳香族磺酸盐、烷基聚苷
③ 适用范围
适用于有液烃的场合,液烃中水 含量小于40%时,使用防聚剂才有效 果
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
构成水合物的分子主要有:水分子、甲烷、 乙烷、二氧化碳等弱极性分子
二、水合物形成条件
1、含过饱和水汽或液体水 2、足够低温度,足够高压力 3、压力波动,气流突变和晶种存在
天然气水合物有个存在的最高临界温度, 超过此温,再大压力也无法使水化物生成。
第二节 天然气水合物形成条件预测
天然气水化物形成条件计算常用的有 经验图解法(相对密度法)、相平衡常数 法(Katz法)、统计热力学法。 一、经验图解法
(2) 若计算出(∑Xi)1 >1则另设一压力P2求出 相应(∑Xi)2,若第二次计算的(∑Xi)2 <1则可由内插法求出给定温度T下生成水 合物的最低形成压力P。
第三节 水合物防治措施
一、天然气水合物的防止措施

第二章 天然气的相特性

第二章 天然气的相特性
80%)临界点的可能位置;
B-C:富天然气临界点可能的位置; C点:多数原油储层临界点的可能
位置;
D:重质油储层临界点可能的位置。
第二节 烃-水体系相特性
天然气中水危害 天然气水含量的预测 天然气水合物 水合物形成条件预测 烃-水体系的相特性
一、天然气中水的危害
不论是气田气还是伴生气,从井口采出后都含有饱和水。天然气中含
有的这种饱和水蒸气的量通称为天然气的含水量;以液态的形式存在于天 然气中水,我们称之为游离水或液态水。
天然气中水的危害: ① 降低了天然气的热值和输气管道的输送能力。 ② 当温度降低或压力增加时,天然气中的水会呈液相析出,在管道或 设备中造成积液,增加流动压降,加速天然气中酸性组分对管道和设备的 腐蚀。 ③ 液态水在冰点时会结冰,在高压低温下形成水合物,堵塞管道或阀 门。因此,在天然气的加工处理过程中,首先要除去天然气中的水。
第一节 烃类的相态特性
纯组分体系的相态特性 两组份体系的相态特性 多组份体系的相态特性 相态特性的实际应用
一、纯组分体系
由相律,F= C-φ+2 可知 纯组分,C=1; 当 Φ=1时,F=2
Φ=2时,F=1 Φ=3时,F=0 体系的最大自由度为 2,当固定一个变量时,利用平面坐标即可描述 其相态关系。
6个大空腔,直径0.59nm
Ⅱ型:晶格内有136个水分子,共有24个空腔 16个小空腔,直径0.48nm
8个大空腔,直径0.69nm
由此可知:
dmax>0.69nm的分子,不能形成水合物,例戊烷 dmax<0.59nm的分子,能形成Ⅰ型水合物,例甲烷 0.59<dmax<0.69nm的分子,只能形成Ⅱ型水合物,例丙烷 下面是一些分子形成水合物的类型 组分 N2 CO2 H2S CH4 C2H6 C2H4 C3H8 C3H6 iC4H10

天然气液化工艺的相平衡计算 (2)

天然气液化工艺的相平衡计算 (2)

[ 12]
由于 RK 方程和 SRK 方程预测液体密度时精
2007 年 , 第 3 期
-m v-
研究与探讨
度较低 , P eng和 Rob inson 提出了改进形式的状态 方程。 由于 SRK 和 PR 方程有很好的温度函数 , 在 预测蒸汽压时有明显优点 , 而在预测稠密区的摩 尔体积方面 , PR 方程比 SRK 方程更优越。 PR方程 形式
3
3
天然气相平衡计算的状态方程
[ 10- 11 ]
由于在天然气液化流程中 , 天然气和制冷剂 在许多设备中处于温度较低的状态, 有的是处于 两相区状态 , 有的处于液体状态 , 工质状态远离理 想区, 因此需要实际气体状态方程来计算混合物 的物性。 工程上使用状态方程主要有两类: 维里型状 态方程和立方型状态方程
作者简介 : 李佩铭 ( 1983- ) , 女 , 四川泸州人 , 硕士 , 主要从事研究方向为液化天然气、 长输管线的研究。
-m u-
研究与探讨
物性参数外, 还会涉及压缩因子 Z、 逸度系数 <i、 理 想焓 H id ea l、 理想熵 S ideal、 余焓 H res、 余熵 Sre s 等参数。 已知 P、 T、 F 和 Z m ol 4 个参数 , 求解 V、 L、 X m o l、 Ym ol, 是相平衡计算的主要任务。 在计算 V、 L、 X m o l、 Ym ol 和 H 、 S 时 , 压缩因子 Z、 逸度系数 <i、 理想焓 H ideal、 理想熵 S id ea 、 、 余熵 S res 可以用状态 l 余焓 H res 方程或者该状态方程推导 得到的相应表 达式求 取, H 、 S 的计算则以相平衡的计算为基础。 到广泛应用。 本文在计算天然气和混合制冷剂相 平衡的过程中采用立方型状态方程。 立方型方程的形式并不是其计算精度的主要 原因, 方程中参数的选取才是提高方程的精度和 广泛适用性的关键。 因此选用常用的 SRK 方程和 PR 方程来分别计算天然气和混合制冷剂的相平 衡特性并进行比较分析。 3 . 1 SRK 方程

《天然气处理与加工工艺》自编习题

《天然气处理与加工工艺》自编习题

自编习题第一章绪论1。

概述我国天然气资源及地区分布情况(截至2005年最新统计数据)2。

天然气组成及分类?3.天然气加工的主要产品种类及组成?4.简述商品气的质量要求?5.简述天然气处理与加工过程?第二章天然气的相特性1.由下面的P—T相图回答问题?①简述沿HJ线相态变化;②简述沿KL线的相态变化;③解释M点温度,N点压力?2.简述图解法用于不含酸性组分的天然气水含量的确定步骤?3.简述水合物的形成条件、危害及预测方法。

4.简述平衡常数法如何用于确定天然气水合物形成条件?5。

简述Baillie和Wichert法如何用于确定天然气水合物形成条件6.简述固体二氧化碳形成条件预测步骤?第三章防止天然气水合物形成的方法1.简述防止天然气水合物形成的方法?2.简述热力学抑制剂、动力学抑制剂和防聚剂的作用机理及应用特点3。

简述注入抑制剂的低温分离法的工艺流程?4.甲醇类抑制剂与甘醇类抑制剂使用性能比较?第四章吸收法脱水1。

露点降定义?2。

简述天然气脱水的方法及其原理?3.甘醇法脱水与吸附法脱水的优缺点?4.简述甘醇法脱水的工艺流程?5。

当用天然气甘醇吸收法脱水时,要求的干气含水量确定以后,进塔贫甘醇的浓度如何确定?6。

甘醇在使用过程中将会受到各种污染,产生这些污染的原因及解决方法?第五章吸附法脱水1.吸附质和吸附剂定义,化学吸附与物理吸附概念及区别?2。

用于天然气脱水的固体吸附剂应具有那些特征?3.请说明天然气吸附法脱水工艺中,为什么要用分子筛吸附剂。

4。

简述复合固体吸附剂的特点及其用途?5.简述采用湿气和干气再生的吸附脱水工艺流程?6。

吸附剂的湿容量、平衡湿容量、有效湿容量定义?7.简述酸性天然气分子筛脱水工艺流程?第六章天然气凝液回收1.天然气凝液回收定义?2.天然气凝液回收的目的和方法?3.简述采用膨胀机制冷法的NGL回收工艺流程?4。

蒸汽制冷概念?5.由下图简述采用丙烷做致冷剂的蒸汽压缩制冷循环工艺流程?6。

LNG液化天然气Chapter02天然气性质解读精品PPT课件

LNG液化天然气Chapter02天然气性质解读精品PPT课件

g air
M g /Vg M air /Vair
Mg M air
Mg 28.9625
式中:γg——天然气的相对密度;
ρg——标况下天然气的密度,kg/m3;
ρair——标况下干燥空气的密度,kg/m3。
College of Chemistry & Chemical Engineering,SWPU
所以
yi
Vi Vi
22.4ni ni
(22.4ni )
ni
且有
yi
(mi / Mi ) (mi / Mi )
(wi mi ) / Mi [(wi mi ) / Mi ]
wi / Mi (wi / Mi )
College of Chemistry & Chemical Engineering,SWPU
10
2.4 压缩因子
Southwest Petroleum University
2、混合气体
对比状态参数用拟对比参数ppr和Tpr来表征。ppr和Tpr 根据拟临界压力ppc和拟临界温度Tpc来确定。
Tpc yiTci
Ppc yi Pci
Tpr T / Tpc
Ppr P / Ppc
3、压缩因子的计算
Southwest Petroleum University
College of Chemistry & Chemical Engineering,SWPU
7
2.4 压缩因子
Southwest Petroleum University
一、天然气的压缩因子
1、定义
一定数量的天然气,在相同压力温度下,实际体积和 理想体积之比。
2、表达式

天然气加工工艺学

天然气加工工艺学

2、天然气密度
• 定义:单位体积天然气所拥有的质量。 • 密度计算式: γg=
g air
γg天然气相对密度 ρg天然气密度 ρair干燥空气
密度
3、天然气比热
• • 定义:单位质量天然气升高1℃吸收的热量。 比热计算式:
CN:天然气比热 Ci:天然气i组份比热
当已知天然气密度或视分子量,亦可查经验 图得常压下比热。或由计算公式得到 CN=
0.403
CN =ycii Nhomakorabeag
1 0.001t
4、天然气的焓
• 理想气体焓H0可通过查书中图得到,也 可用计算公式获得。
Hio = Boi+B1i
T T +B T +B T +B 2i 3i 4i 100 100 100 100
(2) 含氧物质
包括二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、
水蒸汽(H2O)。
天然气中一氧化碳含量通常 不高。天然气中二氧化碳含量一 般占百分之几,高的可达百分之 几十。 天然气从地层开采出来时, 通常为水汽所饱和,其绝对含水 汽量由天然气的温度而定。
(3) 其他气体
天然气中有时会发现存在如下的一 些气体:N2、H2、Hg蒸气及氦气等惰性 气体。这些气体在天然气中的含量一般 都很少,或者只是在某些地区的天然气 中才会被发现。一旦这些气体在天然气 中含量较高时,就有必要回收,以提高 天然气加工处理的经济附加值。
二、 天然气发展现状
1800
1850
1900
1950
2000
2050 年
图 1-1 各种能源市场占有率(F)的历年变化预测
1、天然气储量与产量

采气工公式

采气工公式

采气工(上册)所有公式一、天然气的主要物理—化学性质1、密度单位体积天然气的质量叫密度。

其计算式为:Pg=m/V式中 Pg——密度,(kg/m³);m ——质量,kg;V ——体积;m³。

气体的密度与压力、温度有关,在低温高压下与压缩因子Z有关。

2、相对密度相同压力、温度下天然气的密度与干燥空气密度的比值称为天然气的相对密度。

其计算式为:G=Pg/P式中 G=天然气相对密度;Pg=天然气密度,kg/m³;P=空气密度,kg/m³。

3、粘度天然气的粘度是指气体的内摩擦力。

当气体内部有相对运动时,就会因内摩擦力产生内部阻力,气体的粘度越大,阻力越大,气体的流动就越困难。

粘度就是气体流动的难易程度。

动力粘度:相对运动的两层流体之间的内摩擦力与层之间的距离成反比,与两层的面积和相对速度成正比,这一比例常数称为流体的动力粘度:μ=Fd/υA式中μ——流体的动力粘度,Pa·s;F ——两层流体的内摩擦力,N;d ——两层流体间的距离,m;A ——两层流体间的面积,㎡;υ——两层流体的相对运动速度,m/s。

粘度使天然气在地层中、井筒和地面管道中流动时产生阻力,压力降低。

4、气体状态方程在天然气有关计算中,总要涉及到压力、温度、体积,气体状态方程就是表示压力、温度、体积之间的关系,用下式表示:pV/T=p1V1/T1式中 P ——气体压力,MPa ;V ——气体体积,㎡;T ——气体绝对温度,K;P1,V1,T1——气体在另一条件下的压力、体积、温度。

天然气为真实气体,与理想气体的偏差用气体偏差系数(也称压缩因子)“Z”校正;PV/T=P1V1/ZT1式中Z——气体偏差系数。

偏差系数是一个无量纲系数,决定于气体的特性、温度和压力。

根据天然气的视对比温度Tr,视对比压力Pr,可从天然气偏差系数图中查出:Tr=T/TePt=P/Pe式中 Tr——视对比温度;Te——视临界温度,K;T——天然气温度,K;Pr——视对比压力,MPa;Pe——视临界压力,PMa;P——天然气压力,PMa。

天然气工程

天然气工程
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

A3
/ Tp3r

A4
/ Tp4r

A5
/
Tp5r
)
2 pr

( A6

A7
/ Tpr

A8
/
Tp2r
)

3 pr

A9 ( A7
/ Tpr

A8
/
Tp2r
)

6 pr
(3)

A10(1
A11
2 pr
)(

3 pr
/
Tp3r
)
exp(

A11
2 pr
)

0
已知ppr、Tpr时,方程(3)只有一个未知数ρpr,因 而可以求解方程(3)得到ρ pr代入(1)或(2) 即可求出Z。方程(3)如何求解呢?
形成体系的各种物质称该体系的各组分,也即物系中 所有同类的分子。

C3、C7、C20

H2O
拟组分(pseudo-component): 用于工程计算的一种假想组分,由 物系中几种组分合并成。
例如,油气相态研究中常用组分: l纯组分:C1、C2、C3…; l拟组分:轻烃组分C2-6、重烃组分C7+
一、基本概念
/
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

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。
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:
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
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。
(2) Redlich-Kwong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。
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。
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
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
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
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
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
相关文档
最新文档