Задание №1.
Основные свойства природных газов. Уравнение состояния реальных газов.
Природные углеводородные газы представляют собой смесь предельных УВ вида СnН2n+2. Основным компонентом является метан СН4, содержание которого в природных газах достигает 98%. Наряду с метаном в состав природных газов входят более тяжелые УВ, а также неуглеводородные компоненты: азот N, углекислый газ СО2, сероводород H2S, гелий Не, аргон Аг.
Природные газы подразделяют на следующие группы.
1. Газ, добываемый из чисто газовых месторождений и представляющий собой сухой газ, свободный от тяжелых УВ.
2. Газы, добываемые вместе с нефтью (растворенные или попутные газы). Это физические смеси сухого газа, пропан-бутановой фракции (жирного газа) и газового бензина.
3. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений,— смесь сухого газа и жидкого углеводородного конденсата. Углеводородный конденсат состоит из большого числа тяжелых УВ (С5 + высш., С6 + высш. и т.д.), из которых можно выделить бензиновые, лигроиновые, керосиновые, а иногда и более тяжелые масляные фракции.
4. Газы газогидратных залежей.
Компонентный состав и свойства отдельных компонентов природного газа приведены в таблице 1.
Таблица 1. Основные свойства компонентов природных газов в стандартных условиях.
Свойства Обозна чение
СН1
С2Н6
С3Н8
i-С4Н10
n-С4Н10
Молекулярная
масса
Объём 1 кг газа,
м
Плотность по
воздуху
Масса 1 м3 газа,
кг
Критическое
давление, МПа
Критическая
температура, К
М
22,4
М
М
28,97
М
22,4
ркр
Ткр
16,04
1,40
0,554
0,714
4,58
191
30,07
0,74
1,038
1,35
4,86
305
44,10
0,508
1,522
1,97
4,34
370
58,12
0,385
2,006
2,85
3,82
407
58,12
0,385
2,006
2,85
3,57
425
Во многих случаях состав природных углеводородных газов определяется не полностью, а лишь до бутана (С4Н10) или гексана (С6Н14) включительно, а все остальные компоненты объединяются в остаток (или псевдокомпонент) С5 + высш., С7 + высш.
Газ, в составе которого тяжелые УВ (С3, С4) составляют не более 75 г/м3, называют сухим. При содержании тяжелых УВ более 150 г/м3 газ называют жирным.
Газовые смеси характеризуются массовыми или молярными концентрациями компонентов. Для характеристики газовой смеси необходимо знать ее среднюю молекулярную массу, среднюю плотность в килограммах на кубический метр или относительную плотность по воздуху.
Молекулярная масса М природного газа:
,
где М – молекулярная масса i-го компонента; xi – объемное содержание i-го компонента, доли ед.
Для реальных газов обычно М=16 – 20.
Плотность газа ρг рассчитывается по формуле:
,
где Vм – объем 1 моля газа при стандартных условиях.
Обычно ρг находится в пределах 0,73 – 1,0 кг/м3.
Плотность газа в значительной степени зависит от давления и температуры, и поэтому для практического применения этот показатель неудобен. Чаще пользуются относительной плотностью газа по воздуху ρг.в., равной отношению плотности газа ρг к плотности воздуха ρв, взятой при тех же давлении и температуре:
ρг.в. = ρг / ρв,
Если ρг и ρв определяются при стандартных условиях, то ρв = 1,293 кг/м3 и ρг.в. ............
