Способы выражения состава смесей и связь между ними

РАСЧЕТ СОСТАВА И СВОЙСТВ НЕФТЯНОГО ГАЗА

СПОСОБЫ ВЫРАЖЕНИЯ СОСТАВА СМЕСЕЙ И СВЯЗЬ МЕЖДУ НИМИ

Массовая доля — масса i-го компонента, отнесенная к общей массе системы:

. (1.1)

Молярная (мольная) доля – число молей i-го компонента, отнесенное к общему числу молей в системе:

. (1.2)

Моль – количество вещества в граммах, численно равное его молекулярной массе.

Число молей равно массе вещества , деленной на молекулярную массу :

. (1.3)

Тогда:

. (1.4)

Объемная доля – отношение объема i-го компонента в системе к общему объему системы:

. (1.5)

Тогда: . (1.6)

По закону Авогадро при одинаковых давлении и температуре 1 моль любого газа занимает одинаковый объем:

при Н.У. — 273 К и 0.101 МПа — 22.414 л,

при С.У. — 293 К и 0.101 МПа — 24.055 л,

отсюда для газовых смесей

(1.7)

объемный состав является и молярным составом.

Средняя молекулярная масса газовой смеси может быть вычислена по составу:

, (1.8)

где или в долях единицы и

, (1.9)

где или в процентах.

Тогда весовая доля компонента:

. (1.10)

Кроме того:

. (1.11)

Плотность газовой смеси, как аддитивное свойство, можно рассчитать по составу газа и плотности каждого компонента:

, (1.12)

где или в долях единицы; — плотность компонента.

Плотность компонентов газа можно взять из справочников или рассчитать через молярный объем — объем 1 моля газа:

· при нормальных условиях (Н.У.): (1.13)

· при стандартных условиях (С.У.): (1.14)

· при условиях отличных от НУ или СУ, например в условиях сепаратора, трубопровода и т.д., плотность может быть определена из уравнения состояния реальных газов с учетом коэффициента сверхсжимаемости : , (1.15)

где Р_о,Т_о – давление и температура при нормальных условиях, 0.1013 МПа и 273 К, соответственно, Р, Т — давление и температура при рабочих условиях, — коэффициент сверхсжимаемости.

· относительная плотность газа представляет собой отношение массы газа к массе такого же объема воздуха: , (1.16)

где 1.293 и 1.205 плотность воздуха, кг/м³, при НУ и СУ, соответственно.

ТИПОВАЯ ЗАДАЧА 1.1.1

Дан объемный состав нефтяного газа (v_i, %); CH₄ — 61.5%, C₂H₆ — 15.4%, C₃H₈ — 12.1%, ∑ C₄H₁₀ — 6.8%, ∑ C₅H₁₂ — 4.4%.

Найти: весовой состав (g_i %), молекулярную массу смеси (М_см), абсолютную и относительную (при Н.У. и С.У.)) плотности смесей.

Дано:

v_i % M_i (кг/кмоль)

CH₄ = 61.3 16

C₂H₆ = 15.4 30

C₃H₈ = 12.1 44

C₄H₁₀ = 6.8 58

C₅H₁₂ = 4.4 72

Найти: g_i, M_см, ρ_абс, ρ_отн.

Решение:

G_i = m_i / ∑ m_i = v_i * M_i / ∑ (v_i * M_i)

М_ср = 100 / ∑ g_i / M_i, ρ_абс = М_ср / 22.41, ρ_отн = ρ_абс / 1.293

g_CH4=61.3 * 16 / (61.3 * 16 + 15.4830 + 12.1 * 44 + 6.8858 + 4.4 * 72) = 0.365

g_C2H6 =154 * 30 / 2686.4 =0.172;

g_C3H8 = 12.1844 / 2686.4 = 0.198

g_C4H10 =6.8 * 58 / 2686.4 = 0.147;

g_C5H12 = 4.4 * 72 / 2686.4 = 0.118

М_см = 100 / (36.6 / 16 + 17.2 / 30 + 19.8 / 44 + 14.7 / 58 + 11.8 / 72) = 26.874 (кг/кмоль)

ρ_абс = 26.874 / 22.41 = 1.119 кг/м3, ρ_отн = 1.119 / 1.293 = 0.927

Таблица 1.1

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ К ЗАДАЧЕ 1.1.1.

Номер варианта	Состав газа, % об.
СН4	С2Н6	С3Н8	С4Н10	C5H12	СО2	N2
	76.02	7.46	6.32	3.35	3.31	3.28	0.26
	91.00	3.00	2.30	1.30	1.80	0.50	0.10
	56.52	10.11	8.59	4.47	2.21	1.53	16.57
	71.50	5.89	1.40	0.49	0.02	0.30	20.40
	58.60	14.70	7.60	5.80	5.50	3.80	4.00
	18.00	15.90	18.20	9.90	3.90	3.60	0.50
	78.30	4.60	6.80	5.00	4.50	0.80	-
	68.90	5.80	7.10	3.00	1.00	1.30	12.90
	61.10	14.10	10.10	6.10	3.20	2.30	3.10
	91.42	1.67	0.96	2.09	2.68	0.58	0.60

ЗАДАЧА 1.1.2

В смеси содержится известная масса нефтей трех горизонтов. Для каждой нефти известна плотность и молекулярная масса. Рассчитать массовую, объемную и молярную доли каждой нефти в смеси, и молярную массу смеси.

Таблица 1.2

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ К ЗАДАЧЕ 1.1.2.

№ варианта	Нефть 1	Нефть 2	Нефть 3
Масса, т	Плотность, кг/м^3	Молярная масса, г/моль	Масса, т	Плотность, кг/м^3	Молярная масса, г/моль	Масса, т	Плотность, кг/м^3	Молярная масса, г/моль

Дата добавления: 2015-11-16