天然气基本压缩因子计算方法

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1、能源科学进展2007,Vo3.,No.3天然气基本压缩因子计算方法编译：阙洪培（西南石油大学）审校：刘廷元这篇文章提出一个简便展开算法：任一压力-温度的基本压缩因子的输气监测计算。这个算法[2]中的二次维里系数来源于参考文献1。计算的压缩因子接近AGA8状态方程值。1测量在天然气工业实用计量中，压力、温度变化作为基本（或标准）条件，不仅地区间有差别，而且在天然气销售合同也有不同。在美国，通常标准参考条件是60°F和14.73psia。欧洲常用的基本条件是0℃和101.325kPa，而标准条件是15℃和101.325kPa。阿根廷也用15℃和101.325kPa，而墨西哥则用的是20℃和1

2、kg/sqcm(绝对)。计算真实气体的热值、密度、基本密度、基本体积、以及沃贝指数时要求已知基本条件的压缩因子。表1是理想气体值。表1中的理想气体值不能用于密闭输气，必须计算相应基本条件的压缩因子。参考文献提供的一些数据表和获取基本条件压缩因子方法，基本条件只能是60°F，14.73或14.696psia。计算其它基本条件的压缩因子可用AGA8程序，但代数计算较复杂，计算机编程共有三组软件，比较耗时。本文提出了一个展开算法，计算密闭输气基本条件（基本条件可是任何压力温度）的压缩因子。2压缩因子接近外界条件时，即压力小于16psia，截断维里状态方程（方程组中的方程1）较好地描述了天然气的

3、体积性质。方程1中，各符号的物理意义是：Z=基本条件下压缩因子B=二次维里系数R=气体常数P=基本条件的绝对压力T=温度条件的绝对压力天然气基本压缩因子接近1，如0.99，B必然为负（图1）方程2是混合物的二次维里系数，式中Bij=Bji为组分i和j的二次交互维里系数，Bii为纯组分i的二次维里系数。二次维里系数是温度的函数。也可用方程3求B，便于手工计算。比较适合密闭输气计算，方程3中Bi的平方根为总因子，参见参考文献1，3，4。问题的提出：表中常见60°F总因子值，而未见有其它基本温度条件的总因子值。由此本文献出一种方法，求解任一温度的压缩因子。本方法不用因子求和法而用了好用便于书写

4、的二次维里系数法。方程3假定方程4已作校正。下面举出2例说明这种方程的用法。-75-能源科学进展2007,Vo3.,No.3甲烷（B1）和乙烷（B2）0℃的B因子分别为-53.28和-219.38，甲烷和乙烷混合物（B12）B因子等于B1*B2开方（方程4）或等于-108.11，而实验值为-111.86，此值很接近实际。丙烷B3在0℃的B因子为-470，甲烷和丙烷混合物B13的B因子（方程4）为-158，其实验值为-［5］156。方程4是获得简化表达式方程3的关键，消除了计算过程中的可变量。表1是纯烃和惰性气体在可测压力、温度变化范围的二次维里系数。参考文献DIN1871中只有两个温度（

5、0℃和30℃）的B值，据说方程5用线性内插法可得其它温度的B值。表1中0℃和30℃以外的其它温度的B值就是方程5用线性内插法计算的，同理可推广用于任一基本温度。表2是两种气体混合物在0℃和60℃，基本压力小于16psia.计算的B因子。方程Z＝1+BP/RT（1）nnB＝∑∑xixjBij=x1x1B11+x1x2B12+...+xnxnBnm（2）i==11j2nnn⎛⎞B＝∑∑xixjBij≈⎜∑xiBi⎟（3）i==11j⎝i=1⎠B＝BB（4）ijBm＝B(0℃)＋[B(30℃)－B(0℃)]×T(℃)／30（5）二次维里系数（B），cc/mol表1序号组份0℃15℃60°F20

6、℃30℃*1甲烷-53.60-47.35-47.12-45.27-41.102乙烷-222.20-200.99-200.20-193.92-179.783丙烷-464.00-415.65-413.86-399.53-367.304异丁烷-828.00-746.00-742.96-718.67-664.005正丁烷-918.00-813.00-809.11-778.00-708.506异戊烷-1320.00-1185.00-1180.00-1140.00-1050.007正戊烷-1680.00-1451.50-1443.04-1375.33-1223.008正已烷-2412.00-2096

7、.00-2084.15-1989.33-1776.009正庚烷-3810.00-3245.00-3224.07-3056.67-2680.0010正辛烷-5800.00-4850.00-4814.81-4533.33-3900.0011氮气-10.60-7.40-7.28-6.33-4.2012二氧化碳-149.70-134.80-134.25-129.83-119.90＊0℃和30℃的系数来自DIN1871，其它值用内插法求得。-