GB/T 17747.3-2011 天然气压缩因子的计算 第3部分：用物性值进行计算

ICS75．060

E24

囝目

中华人民共和国国家标准

17747．3—2011

GB／T

1999

17747．3

代替GB／T

天然气压缩因子的计算

第3部分：用物性值进行计算

Naturaloffactor——

gas--Calculationcompression

Part

3：Calculation

physicalproperties

using

(ISO12213—3：2006，MOD)

201

1-12-05发布

宰瞀鳃紫瓣警矬瞥星发布中国国家标准化管理委员会议1”

17747．3—2011

GB／T

目次

前言…··………····一I

1范围……………···…···………1

2规范性引用文件………………1

3术语和定义……………···…·”1

4计算方法………··…··………一1

附录A(规范性附录)符号和单位……………6

附录B(规范性附录)SGERG-88计算方法描述

附录c(规范性附录)计算示例………·………·

附录D(规范性附录)换算因子………………一·

附录E(资料性附录)管输气规范……………．．

附录F(资料性附录)更宽范围的应用效果…-．9"懈孔孔

17747．3—2011

GB／T

刖昌

GB／T17747({天然气压缩因子的计算》标准包括以下3个部分：

一第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：甩物性值进行计算。

本部分是第3部分。

1．1

本部分按照GB／T2009给出的规则起草。

本部分代替GB／T17747．3--1999<(天然气压缩因子的计算第3部分：用物性值进行计算》。

本部分与GB／T17747．3一1999相比主要变化如下：

一4．4．1中“天然气中其他组分的摩尔分数不作为输入数据。但是，他们必须在下列范围之内”

之后增加“(同系列连续链烷烃摩尔分数之比一般为3：1，见附录E)”；

——4．5．2中将“超出4．5．1给出气质范围的气体压缩因子计算的预期不确定度见附录E”改为

“超出4．5．1给出气质范围的气体压缩因子计算的预期不确定度见附录F”；

一去掉正文中不确定度数值前的“土”号；

——增加附录E“管输气规范”；

一修改了图中的符号和图注。

本部分修改采用ISO12213—3：2006((天然气压缩因子的计算第3部分：用物性值进行计算》。

本部分与IsO12213-3：2006的主要差异是：

一第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；

在4．4．1和4．4．2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；

——删除正文中不确定度数值前的“士”号；

——删除了第5章的内容；

～删除了附录B中的其他执行程序；

～将B．1．1中输入变量压力和温度的单位由bar和℃改为MPa和K；

一表D．1中增加中国的发热量测定采用的参比条件；

表D．2中增加我国标准参比条件下的换算公式；

～删除了附录G和参考文献。

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。

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。

17747．3—2011

GB／T

天然气压缩因子的计算

第3部分：用物性值进行计算

1范围

GB／T

17747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。该计算方法是用已知的高位发热量、相对密度和CO：含量及相应的压力和

温度计算气体的压缩因子。如果存在Hz，也需知道其含量，在含人工掺合物的气体中常有这种情况。

注：已知高位发热量、相对密度、co。含量和Nz含量中任意三个变量时，即可计算压缩因子。但N：含量作为输

人变量之一的计算方法不作为推荐方法，一般是使用前面三个变量作为计算的输人变量。

该计算方法又称为SGERG-88计算方法，主要应用于在输气和配气正常进行的压力P和温度T范

围内的管输气，不确定度约为0．1％。也可用于更宽范围，但计算结果的不确定度会增加(见附录F)。

有关该计算方法应用范围和应用领域更详细的说明见GB／T17747．1。

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

3102．3一1993力学的量和单位

GB

3102．4—1993热学的量和单位

11062

GB／TISO

1998天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法(neq6976：1995)

12213～l：2006，

GB／T17747．1—201l天然气压缩因子的计算第1部分：导论和指南(ISO

MoD)

GB／T17747．2—2011天然气压缩因子的计算第2部分：用摩尔组成进行计算(ISO12213-2：

2006，MOD)

3术语和定义

GB／T

17747．1给出的术语和定义适用于本文件。文中出现的符号所代表的含义及单位见

附录A。

4计算方法

4．1原理

SGERG-88计算方法所使用的方程是基于这样的概念：管输天然气的容量性质可由一组合适的、特

征的、可测定的物性值来表征和计算。这些特征的物性值与压力和温度一起作为计算方法的输入数据。

该计算方法使用高位发热量、相对密度和cO：含量作为输入变量。尤其适用于无法得到气体摩尔

全组成的情况，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，需知道H：的含量。

4．2SGERC．-88方程

GB／T

】

17747．3—2011

GB／T

摩尔组成的计算方法。

SGERG-88方程可写作方程(1)：

z一1+印。+GD：

式中：

量及温度(T)的函数；

p。——摩尔密度。

“由方程(2)计算：

p。一p／(ZRT)…………(2)

式中的压缩因子z由方程(3)计算：

…………(3)

Z—fl(p，T，Hs，d，zco，，zH，)

SGERG-88计算方法把天然气混合物看成本质上是由等价烃类气体(其热力学性质与存在的烃类

的热力学性质总和相等)、N。、CO：、H：和CO组成的五组分混合物。为了充分表征烃类气体的热力学

性质，还需要知道烃类的发热量Hcn，压缩因子Z的计算公式见方程(4)：

…………(4)

Z一，2(p，丁，HcH，XcH，zco，，XH，，．2：CO)

为了能模拟焦炉混合气，一般所采用的CO摩尔分数与}王z含量存在一个固定的比例关系。若不

物(见附录B)。

计算按三个步骤进行：首先，根据附录B描述的迭代程序，通过输入数据得到同时满足已知高位发

热量和相对密度的五种组分的组成。其次，按附录B给出的关系式求出B和C。最后，用适宜的数值

计算方法求解联立方程(1)和方程(2)，得到艮和Z。

由输人数据计算压缩因子z的计算程序流程见附录B中的图B．1。

4．3输入变量

4．3．1优先选择的输入数据组

CO：含量及H。含量。用作输入数据组(A组)的物性值有：

Hs，d，XCO：和zH：(A组)

17747．1

相对密度指GB／T2011中3．6规定参比条件下的相对密度。高位发热量指

17747．1

GB／T2011中3．5规定参比条件下的高位发热量。

4．3．2可选择的输入数据组

算方法：

XN。，Hs，d和zI-12(B组)

xN2，XC02，d和XH2(C组)

xN2，XC02，Hs和XH2(D组)

用以上输入数据组得到的计算结果仅在小数后第四位上可能有差异。本标准推荐使用输入数

据组(A)。

4．4应用范围

4．4．1管输气

管输气应用范围定义如下：

2

GB／T17747．3—2011

MPa

绝对压力0MPa≤p≤12

263K

热力学温度K≤T≤338

COz的摩尔分数o≤zco。≤0．20

Hz的摩尔分数O≤z。．≤0．10

高位发热量30MJ·rn。≤Hs≤45MJ·m。

相对密度0．55≤d≤o．80

注：将本条中的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的高位发热量和相对密度，则高位发

热量范围为27．95MJ·m_3～41．93MJ·m～，相对密度范围为0550～0．800。

天然气中其他组分的摩尔分数不作为输人数据。但是，他们必须在下列范围之内(同系列连续链烷

烃摩尔分数之比一般为3：1，见附录E)：

CH40．7≤zcH≤1．0

N20≤zN．≤0．20

CzH60≤zc．H≤0．R10

C3H8O≤zc．H≤0．a035

C4Hlo0≤zc．H，．≤O．015

C5Hi204zc。H。≤0．005

C6H14O≤zc，≤O．001

5

C7Hl60≤zc．≤0．000

cs5

H-s和更高碳数烃类O≤zc。≤O．000

CO0≤zco≤0．03

He0≤zH。≤O．005

O15

H2O≤zH．o≤0．000

SGERG-88计算方法仅适用于单相气态(高于露点)混合物在操作压力和操作温度下压缩因子的计

算。该方法还适用于更宽压力和温度范围下管输气压缩因子的计算，但不确定度增加(见图1)。

P——压力；

T——温度；

1——△z≤0．1“；

2——O．1％≤AZ≤0．2％；

3——o．2％≤AZ≤0．5％；

4——O．5％≤AZ≤3．0％。

图1压缩因子计算的不确定度范围

17747．3—2011

6B／T

0．10、zH．≤O．10、30MJ·m_3≤Hs≤45MJ·m～、0．05≤d≤0．80)

4．4．2更宽的应用范围

超出4．4．1所给出范围的应用范围如下：

MPa

绝对压力0MPa≤户≤12

263K

热力学温度K≤T≤338

cOz的摩尔分数o≤zco。≤o．30

Hz的摩尔分数0≤zH。≤O．10

高位发热量20MJ·m。≤Hs≤48MJ·m_3

相对密度0．55≤d≤O．90

注：将本条中的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的高位发热量和相对密度，则更宽的

高位发热量范围为18．64MJ·121卅～44．73MJ·m一，相对密度范围为0．550--0．900。

天然气中其他主要组分摩尔分数的允许范围如下：

CH40．5≤zcH≤1．0

N。0≤zN．≤O．50

C2H6O≤zc．I'Ia≤O．20

C3H8O≤zc，H。≤O．05

管输气中微量和痕量组分含量范围见4．4．1。

SGERG-88计算方法不能超出以上范围使用。附录B所描述的计算机执行程序不允许组成范围

超过以上各极限值。

4．5不确定度

4．5．1管输气压缩因子计算的不确定度

K～338

SEGER一88计算方法，在温度263

≤o．10、zn。≤O．10、30MJ·m-3≤Hs≤45

12MPa时为0．2％。

K～338

当zc。．>o．09时，在温度为263K的范围内，仅当最大压力为6MPa时，计算结果的不确

定度△z才能保持在0．1％以内。不确定度水平是通过比较实测的天然气压缩因子数据而得到的。

4．5．2更宽的应用范围压缩因子的不确定度

超出4．5．1给出气质范围的气体压缩因子计算的预期不确定度见附录F。

4．5．3输入变量不确定度的影响

表l列出的是相关输入变量的典型不确定度值，这些值可在最优操作条件下获得。

K～338

根据误差传播分析，输入变量的不确定度会对压力为6MPa，温度在263K范围内的压缩

因子计算结果产生约0．1％的附加不确定度。当压力大于6MPa时，附加不确定度会更大，且大致与压

力成正比例增加。

4

17747．3—2011

GB／T

表1相关输入变量的典型不确定度值

输入变量绝对不确定度

绝对压力o．02MPa

热力学温度0．15K

0．002

0．005

相对密度0．0013

高位发热量0．06MJ·m一3

4．5．4结果的表述

压缩因子计算结果应保留至小数点后四位，同时给出压力和温度以及所使用的计算方法

(GB／T

17747．3—2011

GB／T

附录A

(规范性附录)

符号和单位

含义单位

m3·kmol一1

B1。摩尔发热量(HcH)展开式中的零次项(常数)[方程(B．20)]

辅。。B1。摩尔发热量(HcH)展开式中的一次项(一次)[方程(B20)]nr·^叮_1

，Bl，摩尔发热量(Hc。)展开式中的二次项(平方)[方程(B20)3m3·km01．Ⅶ一2

m3·kmol一1

6H。温度展开式中的项[方程(B．21)]m3·kmol一1·K一1

ra3·kmol1·K一2

nf-kmol叫

6。温度展开式中的项[方程(R21)]1223·kmol1·K一1

m3·kmol1·K一2

m3·kmol一1

bm温度展开式中的项[方程(R21)]m3·kmol_1·K—

2

m3·kmoi一1·K

m3·kmol一1

Bi温度展开式中的项[方程(B．22)]m3·kmol1·K一1

舯渺删咿Ⅲ渺彬彬彬加如“m3·kmol1·K一2

特‰‰‰删舢棚删舢㈣删㈣删㈣舢徊

第二维利系数[方程(1)]m3·kmol_1

m3·kmol一1

B岛组分i和组分j之间二元交互作用第二维利系数[方程(B．22)]

m6·kmol_2

t芋c1，。摩尔发热量(Hcn)展开式中的零次项(常数)[方程(B．29)]

咖cl。。摩尔发热量(Hc。)展开式中的一次项(一次)[方程(＆29)]m6·kmol1·MJ一1

‰c1。摩尔发热量(H“)展开式中的二次项(二次)[方程(B．29)]rn6·Mr2

卿m6·kmol一2

卿cH。温度展开式中的项[方程(B．30)]m6·kmol_2·MJ。

删