GBT17747.1-2011天然气压缩因子的计算导论和指南.pdf 11页

'ICS75．060E24圆雷中华人民共和国国家标准GB／T17747．1—2011代替GB／T17747．I一1999天然气压缩因子的计算第1部分：导论和指南Naturalgas--CalculationofcompressionfactoI—Part1：Introductionandguidelines2011-12-05发布(IS012213-1：2006，MOD)2012-05-01实施宰瞀鹊鬻瓣警糌赞星发布中国国家标准化管理委员会仪19 刖吾GB／T17747．1—20”GB／T17747((天然气压缩因子的计算》分为以下3个部分：——第1部分：导论和指南；——第2部分：用摩尔组成进行计算；——第3部分：用物性值进行计算。本部分是第1部分。本部分按照GB／T1．1—2009给出的规则起草。本部分代替GB／T17747．11999《天然气压缩因子的计算第1部分：导论和指南》。本部分与GB／T17747．1—1999相比，主要变化如下：——将5．1．6第二段中“唯一的例外是对Nz摩尔分数大于0．15或CO：摩尔分数大于0．09(相应的上限为0．20)的气体”改为“唯一的例外是对N：摩尔分数大于0．15或CO。摩尔分数大于0．05(相应的上限为0．20)的气体”；——5．2．5中“绘制此直方图所依据的更详细信息见GB／T17747．2—201l的附录E和GB／T17747．3—2011的附录F”，1999版为“绘制此直方图所依据的更详细信息见GB／T17747．2—201l和OB／T17747．3—201l的附录E”；——修改了图1中的符号和图注；——删除了正文中不确定度数值及不确定度符号前的“士”号；——删除附录B。本部分使用重新起草法修改采用ISO12213-1：2006((天然气压缩因子的计算第l部分：导论和指南》。本部分与ISO12213-3：2006的主要差异是：——第2章规范性引用文件中，将一些适用于国际标准的表述修改为适用于我国标准的表述，ISO标准替换为我国对应内容的国家标准，其余章节对应内容也作相应修改；本章还增加了GB／T17747．22011和GB／T17747．3—2011两个引用标准；——在5．1．1和5．1．4增加了将高位发热量和相对密度换算为我国天然气标准参比条件下相应值的注；——删除了正文中不确定度数值及不确定度符号前的“士”号；——删除了ISO前言和参考文献，重新起草本部分前言；——删除附录B。《天然气压缩因子的计算》标准的用户可与全国天然气标准化技术委员会秘书处联系，以获取压缩因子计算软件的相关信息，本部分由全国天然气标准化技术委员会(SAC／TC244)归口。本部分起草单位：中国石油西南油气田分公司天然气研究院、中国石油西南油气田分公司安全环保与技术监督研究院。本部分主要起草人：罗勤、许文晓、周方勤、黄黎明、常宏岗、陈赓良、李万俊、曾文平、富朝英、陈荣松、丘逢春。 1范围天然气压缩因子的计算第1部分：导论和指南GB／T17747．1—2011GB／T17747的本部分规定了天然气、含人工掺合物的天然气和其他类似混合物仅以气体状态存在时的压缩因子计算方法。《天然气压缩因子的计算》标准包括3个部分。第1部分包括导论和为第2部分和第3部分所描述的计算方法提供的指南。第2部分给出了用已知气体的详细摩尔组成计算压缩因子的方法，又称为AGA8—92DC计算方法。第3部分给出了用包括可获得的高位发热量(体积基)、相对密度、CO。含量和Hz含量(若不为零)等非详细的分析数据计算压缩因子的方法，又称为SGERG-88计算方法。两种计算方法主要应用于正常进行输气和配气条件范围内的管输干气，包括交接计量或其他用于结算的计量。通常输气和配气的操作温度为263K～338K(约一10℃～65℃)，操作压力不超过12MPa。在此范围内，如果不计包括相关的压力和温度等输人数据的不确定度，则两种计算方法的预期不确定度大约为0．1％。注：本部分中所用的管输气术语是指已经过处理而可用作工业、商业和民用燃料的气体所采用的简明术语。在5．1．1中为使用者提供了管输气的一些置化准则，但不作为管输气的气质标准。GB／T17747．2所提供的AGA8—92DC计算方法也适用于更宽的温度范围内和更高的压力下，包括湿气和酸性气(sourgas)在内的更宽类别的天然气，例如在储气层或地下储气条件下，或者在天然气汽车(NGV)应用方面，但不确定度增加。GB／T17747．3所提供的sGERG-88计算方法适用于N：，CO。和c：H。含量高于管输气中常见含量的气体。该方法也可应用于更宽的温度和压力范围，但不确定度增加。在规定条件下，气体温度处于水露点和烃露点之上，两种计算方法才是有效的。GB／T17747．2和GB／T17747．3给出了使用AGA8—92Dc和SGERG-88计算方法所需要的全部方程和数值。经验证的计算机程序见GB／T17747．2—2011和GB／T17747．3—201l的附录B。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的，凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB／T110621998天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法(ISO6976：1995，NEQ)GB／T19205天然气标准参比条件(GB／T192052008，ISO13443：1996，NEQ)GB／T17747．2—2011天然气压缩因子的计算第2部分：用摩尔组成分析进行计算(ISO12213—2：2006，MOD)GB／T17747．3—2011天然气压缩因子的计算第3部分：用物性值进行计算(ISO12213-3：2006，MOD)3术语和定义下列术语和定义适用于GB／T17747的本文件。文中出现的符号所代表的含义及数值和单位见附1 GB／T17747．1--2011录A。3．1压缩因子compressionfactor；压缩性因子compressibilityfactor；Z因子Z—factor，Z在规定压力和温度下，任意质量气体的体积与该气体在相同条件下按理想气体定律计算的气体体积的比值，见式(1)～式(3)：Z—V。(真实)／V。(理想)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)V。(理想)=RT／p⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(2)Z(p，T，，)一pV。(p，T，y)／(RT)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)式中：P——绝对压力；T——热力学温度；Y——表征气体的一组参数(原则上，Y可以是摩尔全组成，或是一组特征的相关物化性质，或者是两者的结合)；V。——气体的摩尔体积；R——摩尔气体常数，与单位相关；z——压缩因子，无量纲，值通常接近于1。3．2密度density，P见GB／T11062—1998中2．3。3．3摩尔组成molarcomposition用摩尔分数或摩尔百分数表示的均匀混合物中每种组分的比例。注1：给定体积的混合物中i组分的摩尔分数z，是i组分的摩尔数与混合物中所有组分的总摩尔数(即所有组分摩尔数之和)之比。1摩尔任何化合物所含物质的量等于以克为单位的相对摩尔质量。相对摩尔质量的推荐值见GB／T11062。注2：对于理想气体，摩尔分数或摩尔百分数与体积分数或体积百分数值完全相等。对真实气体，两者一般不是精确相等。3．4摩尔发热量molarcalorificvalue；摩尔热值molarheatingvalue，日l摩尔气体在空气中完全燃烧所释放的热量。在燃烧反应发生时，压力P，保持恒定，所有燃烧产物的温度降至与规定的反应物温度tz相同的温度，并且除燃烧生成的水在温度￡；下全部冷凝为液态外，其余所有燃烧产物均为气态。注1：摩尔发热量仅包含天然气中的烃类部分，即对不可燃及惰性组分(主要是N：，CO：和He)和其他可燃组分(如Hz和CO)不予考虑。注2：燃烧参比条件：温度t1为298．15K(25℃)，压力丸为101．325kPa。3．5高位发热量(体积基)superiorcalorificvalue(volumetricbasis)；总发热量totalcalorificvalue，Hs单位体积的天然气在空气中完全燃烧所释放的热量。在燃烧反应发生时，压力p。保持恒定，所有燃烧产物的温度降至与规定的反应物温度t。相同的温度，并且除燃烧生成的水在温度t，下全部冷凝为液态外，其余所有燃烧产物均为气态。注1：高位发热量包含天然气中所有可燃组分。注2：燃烧参比条件：温度t。为298．15K(25℃)。压力n为101．325kPa；体积计量参比条件：温度t2为273．15K(O℃)，压力丸为101．325kPa。2 3．63．7GB／T17747．1--2011注3：GB／T17747．3—2011附录D给出换算因子，能使在其他的计量参比条件和燃烧参比条件，包括我国天然气标准参比条件(见GB／T19205)下测得的高位发热量和相对密度，换算为GB／T17747．3所给出计算方法中使用的输入数据。相对密度relativedensity，d见GB／T11062—1998中2．4。注1：相对密度包含天然气中所有组分。注2：干空气的标准组成见GB／T110621998的表Al。注3：体积计量参比条件(见3．5中的注3)：温度tz为273．15K(0℃)，压力声：为101．325kPa。注4：术语“比重”与“相对密度”同义。压缩因子的预期不确定度uncertaintyofapredictedcompressionfactor，AZ真值(未知)位于(z—AZ)～(z+AZ)范围内，置信度为95％。注1：不确定度既可用绝对值，也可用百分数表示。注2：95％置信度是通过对比低不确定度压缩因子计算值z的实验数据而确立的。4方法原理AGA8—92DC和SGERG-88计算方法所使用的方程是基于这样的概念：任何天然气容量性质均可由组成或一组合适的、特征的可测定物性值来表征和计算。这些特性值和压力、温度一起用作计算方法的输人数据。气体混合物的容量性质可直接从分子发生作用(碰撞)的数目和类型推导出，从这个意义上讲，能够清楚地判明混合物中每种分子的成分及其在整个混合物中的比例的方法，在某种程度上比其他方法更为重要。GB／T17747．2给出的AGA8-92DC计算方法要求对气体进行详细的摩尔组成分析。该分析包括摩尔分数超过0．00005的所有组分。所有组分的摩尔分数之和应等于1±0．0001。对典型的管输气，分析组分包括碳数最高到C，或cs的所有烃类及Nz、COz和He。对含人工掺合物的天然气，Hz、CO和c。H。也是重要的分析组分。对更宽类别的天然气，水蒸气和H：s等也是分析组分。该计算方法使用的方程是AGA8详细特征方程，表示为AGA8—92DC方程。该方程是美国气体协会(AGA)于1992年发表的AGA8号报告《天然气和其他烃类气体的压缩性和超压缩性》中提出的压缩因子计算用状态方程。GB／T17747．3给出的sGERG_88计算方法用高位发热量和相对密度两个特征的物理性质及CO。的含量作为输入数据。注：原则上可使用高位发热量、相对密度、CO。含量和Nz含量中任意三个变量计算压缩因子。这些计算方法从本质上讲是等效的。但本国际标准推荐使用由前面三个变量组成的计算方法。该计算方法尤其适用于无法得到完全的气体摩尔组成的情况，它的优越之处还在于计算相对简单。对含人工掺合物的气体，需要知道H。的含量。该计算方法使用的方程是SGERG-88方程。该方程是欧洲气体研究集团