ВНИИМ им. Д.И.Менделеева Санкт - Петербург 2013 ВНИИМ им. Д.И.Менделеева Санкт - Петербург 2013 Проблемы уточнения физико-химических параметров природного газа при высоких давлениях

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 V m = R Т, p – абсолютное давление; V m – 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 V m = 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 P- давление газа; V - объем газа; m- масса газа; µ-молярная масса газа; R- универсальная газовая постоянная; T-температура; Z- сжимаемость газа 4 Метод прямого измерения в соответствии с уравнением со стояния газа

Требования к материально - техническому и метрологическому обеспечению эксперимента 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 Контролируемые параметры: Объем Давление Температура Масса газа Молярная масса газа 5

Схема экспериментального стенда 1. Исходный баллон с анализируемым образцом газовой смеси (имитатором природного /попутного нефтяного газа). 2. Редуктор газовый БКО 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 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 компонентаМолярная доля компонента, % МЕТАН79,370 ЭТАН8,076 ПРОПАН1,730 НОРМ.БУТАН0,4251 ИЗОБУТАН0,6602 НОРМ.ПЕНТАН0,1670 ИЗО.ПЕНТАН0,1173 НОРМ.ГЕКСАН0,0337 НОРМ.ГЕПТАН0,01026 НОРМ.ОКТАН0,00307 БЕНЗОЛ0,02068 ТОЛУОЛ0,00579 УГЛЕКИСЛЫЙ ГАЗ9,381

Объекты и результаты эксперимента 9 ОбъектРезультат Чистые газы Азот 10 МПа 20 Мпа 30 МПа Отклонение от значения коэффициента сжимаемости по справочным данным международной энциклопедии «Gas Encyclopaedia», 1976, L'air Liquide 0,11 % Газовые смеси –имитаторы природного/попутного нефтяного газа по ГОСТ МПа 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 составило 0,14 %

10 Благодарю за внимание!

11 ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» , 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) Факс (812) Старший научный сотрудник, к.х.н. Попова Татьяна Алексеевна Тел. (812) Факс (812)