Transcript Реальный газ

Проблемы уточнения
физико-химических
параметров природного газа
при высоких давлениях
ВНИИМ им.
Д.И.Менделеева
Санкт - Петербург
2013
Задача исследования
Экспериментальное определение
коэффициента сжимаемости природного и
попутного нефтяного газов при высоких
давлениях (свыше 15 МПа до
30 МПа) и температуре 293 К
Идеальный газ – это газ, который подчиняется закону идеального
газа
p Vm = R Т,
p – абсолютное давление; Vm – объём одного моля газа;
R–
молярная газовая постоянная в когерентных производных единицах;
Т – термодинамическая температура.
Реальный газ : Реальный газ не подчиняется этому закону. Для
реальных газов уравнение имеет вид
p Vm = Z(T,p) Т,
Z(T,p) - переменная, часто близкая к единице, и известная как
коэффициент сжимаемости
2
Методики расчета коэффициента сжимаемости.
Давление. Компонентный состав.
•
•
•
МР 113- ГСССД
Давление ограничено 15 МПа, экстраполяция до 25 МПа и 30 МПа
Все приведенные экспериментальные данные, используемые для оценки
правильности эмпирических уравнений, получены за рубежом
3
Метод измерения
Метод прямого измерения в соответствии с
уравнением со
стояния газа
• P- давление газа;
• V - объем газа;
• m- масса газа;
• µ-молярная масса
газа;
• R- универсальная
газовая постоянная;
• T-температура;
• Z- сжимаемость газа
PV 
m

RTZ
4
Требования к материально - техническому и
метрологическому обеспечению эксперимента
Контролируемые
параметры:
Объем
Давление
Температура
Масса газа
Молярная масса
газа
Оборудование
•камера высокого давления;
•газовая рампа с вентилями и
средствами измерения давления;
•термостат;
•компрессор;
•вакуумный насос;
•весы
Материалы
•аттестованные газовые смеси
Требования к оборудованию и
средствам измерений
•отсутствие влияния на состав газа
•максимально возможная точность
5
Схема экспериментального стенда
1. Исходный баллон с анализируемым образцом газовой смеси
(имитатором природного /попутного нефтяного газа).
2. Редуктор газовый БКО-50-4.
3. Компрессор высокого давления Bauer PE 100-TW
4. Калибратор давления Метран 517, пределы допускаемой
относительной погрешности ±0,05 %;
5. Вакуумметр Мерадат-ВТ12СТ2
6. Вакуумный насос 2НВР-5ДМ
7. Камера высокого давления
8. Термостат LOIP LT-324
9. Вентиль запорный HOKE 7155G4Y
6
Испытания камеры высокого
давления
Вид испытаний
•- проведение гидравлических
испытаний камеры при
давлении от 15 до 40 МПа;
•- определение вместимости
камеры
•- исследование изменения
вместимости камеры при
повышении и снижении
давления от 1 до 30 МПа;
Результат испытаний
•вместимость камеры
определена с погрешностью
0,019 %
•экспериментально установлена
практически линейная
зависимость изменения
вместимости камеры от
давления и подтвержден факт
наличия только упругой
деформации камеры
•максимальное изменение
вместимости камеры составило
0,17 %
7
Компонентный состав имитатора природного газа
Наименование компонента
Молярная доля компонента, %
МЕТАН
79,370
ЭТАН
8,076
ПРОПАН
1,730
НОРМ.БУТАН
0,4251
ИЗОБУТАН
0,6602
НОРМ.ПЕНТАН
0,1670
ИЗО.ПЕНТАН
0,1173
НОРМ.ГЕКСАН
0,0337
НОРМ.ГЕПТАН
0,01026
НОРМ.ОКТАН
0,00307
БЕНЗОЛ
0,02068
ТОЛУОЛ
0,00579
УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ
9,381
Объекты и результаты
эксперимента
Объект
Чистые газы
Азот
10 МПа
20 Мпа
30 МПа
Газовые смеси –имитаторы
природного/попутного
нефтяного газа по ГОСТ 31371.7
15 МПа
Результат
Отклонение от значения
коэффициента сжимаемости по
справочным данным
международной энциклопедии
«Gas Encyclopaedia», 1976, L'air
Liquide
0,11 %
Проведены расчеты
компонентного состава смесей,
существующих в однофазном
состоянии при 30МПа
Изготовлены эталонные образцы
газовых смесей наивысшей
точности
Отклонение от значения
коэффициента сжимаемости по
ГОСТ 8.622 составило 0,14 %
9
Благодарю за внимание!
10
ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева»
190005, г.Санкт-Петербург, Московский пр., д. 19
 Научно-исследовательский отдел
государственных эталонов
в области физико-химических измерений
•
Руководитель отдела - д.т.н., профессор Конопелько Леонид Алексеевич
Тел (812) 315-11-45
Факс (812) 327- 97-76
E-mail: [email protected]
•
Старший научный сотрудник, к.х.н. Попова Татьяна Алексеевна
Тел. (812) 323-96-42
Факс (812) 327-97-76
E-mail: [email protected]
11