Домашнее задание №1

Тема 1.1: “Пересчёт состава и методика расчёта критических (псевдокритических) параметров газовых углеводородных смесей”. Состав природных газов

Углеводородные природные газы имеют в своем составе следующие компоненты: углеводородные, инертные, кислые и различные примеси, (включая пары воды, ртути и минеральные соли).

Углеводородные компоненты подразделяются на алканы или углеводороды метанового ряда с общей формулой С_nН_2n+2, циклоалканы или нафтеновые углеводороды  С_nН_2n, арены или ароматические углеводороды  С_nН_2n-6. Инертные компоненты, входящие в состав природных газов, это азот, гелий и другие редкоземельные газы.

Диоксид углерода и сероводород – кислые компоненты в составе природного газа, на большинстве месторождений природного газа сероводород отсутствует.

В зависимости от содержания углеводородных компонентов природные газы подразделяются на:

1. Газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Содержание метана в газе таких месторождений достигает 9899% по объему (см. таблицу 1.1).

2. Газы, добываемые из газоконденсатных месторождений. Среднее содержание 7590% по объему. Из таблицы видно, что Астраханское месторождений содержит метан 47,48%, но в пересчете только на углеводородную часть содержание метана составит около 8085%.

3. Газы, добываемые вместе с нефтью, иногда называемые попутными газами. Они содержат метан, как видно из таблицы 1.1, в среднем 3550% по объему.

Таблица 1.1

Месторождение	Состав газа, % объем									Относительная плотность
	СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12+	СО2	Н2S	N2+R
Газовые месторождения
Северо-Ставропольское	98,90	0,29	0,16	0,05		0,10		0,40	0,56
Медвежье	98,78	0,10	0,02			0,10		1,00	0,56
Уренгойское	99,05	0,06	0,01			0,08		0,80	0,56
Ямбургское	98,60	0,06	0,01			0,19		1,14	0,56
Заполярное	98,78	0,07	0,01	0,01	0,01	0,13		1,00	0,561
Газоконденсатные месторождения
Оренбургское	84,00	5,00	1,60	0,70	1,80	0,90	2,10	3,90	0,692
Вуктыльское	74,80	8,70	3,90	1,80	6,40	0,10		4,30	0,728
Уренгойское БУ10	86,99	5,01	2,48	1,03	3,75	0,35		0,38	0,704
Астраханское	47,48	1,92	0,93	0,66	3,08	21,55	22,50	1,98	1,063
Газы, входящие в состав пластовой нефти
Ромашкинское	46,5	18,1	16,7	7,6	4,0	0,6		6,5	1,033
Туймазинское D1+D2	40,4	19,2	18,5	6,6	3,0			12,3	1,125
Самотлорское, Б-10	68,6	5,5	10,8	8,2	3,7	0,4		2,8	1,083
Усть-Балыкское,Б-10	77,9	3,0	6,8	5,4	3,6	0,5		2,8	0,960

Состав газовых углеводородных смесей выражается в массовых, молярных и объёмных единицах. Последний компонент С₅Н_12+В или С₆Н_14+В включает все высококипящие углеводороды, которые имеются в газе в незначительном количестве. Все элементы характеризуются атомной массой. За единицу атомной массы принята специальная единица, равная 1/12 массе атома углерода (углеродная единица). Масса атома, выраженная в углеродных единицах, называется относительной атомной массой. По аналогии с относительной атомной массой для элементов и веществ используют понятие относительной молекулярной массы, которая равна массе молекулы вещества, выраженная в углеродных единицах. Для перехода к единицам измерения массы в граммах и килограммах используют понятия моль и киломоль. Моль (г/моль) или киломоль (кг/кмоль) вещества – это количества вещества в граммах или килограммах, численно равное относительной молекулярной массе этого вещества. Эта масса называется молярной или молекулярной массой газа. Объёмные и молярные единицы для газа численно равны, так как 1 кмоль газа занимает объём, равный 22,41 м³ при нормальных условиях, т.е. при температуре 273 К и давлении 0,1013 МПа или 24,04 м³ при стандартных условиях, т.е. при температуре 293 К и давлении 0,1013 МПа. Это положение основано на законе Авогадро, согласно которому в равных объемах различных газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул (при Р=0,1013 МПа и Т=273,16 ⁰К – число Авогадро, равное 6,02∙10²³ 1/моль).

Для природного газа, являющегося смесью углеводородных и неуглеводородных компонентов, вводится понятие кажущаяся молярная масса М_к, значение которой определяется по формуле:

, кг/кмоль (1.1)

где М_i – молярная масса i-го компонента, кг/кмоль; x_i  молярная масса i-го компонента в смеси; к – число компонентов в смеси.

Если x_i дано в мольных процентах, формула имеет вид:

(1.2)

Иногда используют единицы измерения г/моль. Часто слово “кажущаяся” опускается и для природного газа это значение называют молярная (а иногда молекулярная) масса газа.

Введём следующие обозначения:

1. –молярный процент или мольная доля i-го компонента газа;

2. –массовый процент или массовая доля i-го компонента газа;

3. –объёмный процент или объёмная доля i-го компонента газа;

4. –плотность i-го компонента газа, кг/м³;

5. –относительная плотность i-го компонента газа;

6. –плотность смеси газов;

7. –относительная плотность смеси газов;

8. –молекулярная масса i-го компонента газа, ;

9. –средняя (кажущаяся) молекулярная масса смеси газов, .