GB/T 17747.2-2011 天然气压缩因子的计算 第2部分：用摩尔组成进行计算

lcs

75．060

E24

囝园

中华人民共和国国家标准

17747．2—2011

GB／T

17747．2—1999

代替GB／T

天然气压缩因子的计算

第2部分：用摩尔组成进行计算

Naturaloffhcto卜

gas--Calculationcompression

Part

2：Calculation

usingmolar-compositionanalysis

(ISO12213-2：2006，MOD)

201

1-12-30发布

宰瞀鳃紫瓣訾襻赞星发布中国国家标准化管理委员会况19

17747．2—2011

GB／T

目次

前言………………··…·……··-…………………·--………··-…………Ⅲ

1范围··…………·--…··……--…·--·……··…···…··-·…···…………--·…-···………··…··--…·-··…·1

2规范性引用文件·………··-·…··…………···……·…一·……·-·-…·--…····…··-…·……··…·-·…···-1

3术语和定义……·…··-·-…-…………···-………··…………··-··…···…·……--…·………·…··…···1

4计算方法………-…-·…···…·…·…···-·………····…·--…·····…···……·…--··…--…-·…···……-··1

附录A(规范性附录)符号和单位……………·……·…………………·7

附录B(规范性附录)AGA8—92DC计算方法描述…………·…………一9

附录C(规范性附录)计算示例………………···……·……···………··………………16

附录D(规范性附录)压力和温度的换算因子·…………·…………………·…………17

附录E(资料性附录)更宽范围的应用效果……·…………·……··………………·…………·………18

1

GB／T17747．2—201

刖菁

GB／T

17747《天然气压缩因子的计算》包括以下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2部分。

本部分按照GB／T1．1—2009给出的规则起草。

本部分代替GB／T

17747．2—1

本部分与GB／T999相比主要变化如下：

12213．2：2006修改了表1“微量和痕量组分一览表”中的内容；

一一按ISO

一一修改了图中的符号和图注；

——删除正文中不确定度数值前的“士”号。

本部分使用重新起草法修改采用ISO

组成进行计算》。

本部分与IsO12213-2：2006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；

——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；

——将B．2．1．1中注的内容移至4．3最后一段；

——删除正文中不确定度数值前的“士”号；

一一删除ISO标准前言，重新起草本部分前言；

——删除第5章的内容；

一一删除附录F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、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。

Ⅲ

11

GB／T17747．2—20

天然气压缩因子的计算

第2部分：用摩尔组成进行计算

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气体的详细的摩尔分数组成和相关压力、温度计算气体的压缩因子。

该计算方法又称为AGA8—92DC计算方法，主要应用于在输气和配气正常进行的压力户和温度T

范围内的管输气，计算不确定度约为0．1％。也可在更宽的压力和温度范围内，用于更宽组成范围的气

体，但计算结果的不确定度会增加(见附录E)。

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

3102．31993力学的量和单位

GB

3102．4—1993热学的量和单位

GB／T6976：1995，

11062--1998天然气发热量、密度、相对密度和沃泊指数的计算方法(ISO

NEQ)

1221

GB／T17747．1—2011天然气压缩因子的计算第1部分：导论和指南(IsO3-1：2006，

MOD)

3术语和定义

GB／T17747．1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

AGA8—92DC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组成来表征

和计算。组成、压力和温度用作计算方法的输人数据。

该计算方法需要对气体进行详细的摩尔组成分析。分析包括摩尔分数超过0．00005的所有组分。

对典型的管输气，分析组分包括碳数最高到ct或cs的所有烃类，以及N。、CO：和He。对其他气体，分

析需要考虑如HzO蒸气、HzS和CzH。等组分。对人造气体，Hz和CO也可能是重要的分析组分。

4．2AGA8-92DC方程

1

17747．2—2011

GB／T

该方程是扩展的维利方程，可写作方程(1)：

1858

…………(1)

Z一1+BP。一Pr∑c：+∑c：(6。一c。6妒：·)硭·exp(一‘中：一)

_一15^一13

式中：

Z——压缩因子；

B——第二维利系数；

P。——摩尔密度(单位体积的摩尔数)；

pr——对比密度；

b。，c。，k。——常数(见表B．1)；

c：——温度和组成函数的系数。

对比密度m同摩尔密度m相关，两者的关系由方程(2)给出

p。=K3P。

式中：

K——混合物体积参数。

摩尔密度表示为方程(3)：

口。一p／(ZRT)…………(3)

式中：

p——绝对压力；

R——摩尔气体常数；

T——热力学温度。

压缩因子z的计算方法如下：首先利用附录B给出的相关式计算出B和c：(n一13～58)。然后通

过适当的数值计算方法，求解联立方程(1)和(3)得到舳和z。计算程序流程见图B．1。

4．3输入变量

AGA8—92DC计算方法要求输入的变量包括绝对压力、热力学温度和摩尔组成。

注：如果GH。叫CH·㈨CHz州C。Hn摩尔分数未知，允许用C。+表示总的摩尔分数．应进行灵敏度分析，以检验此

近似法是否会使计算结果变差．

摩尔分数大于0．00005的所有组分都必须在计算中考虑。痕量组分(如c：H。等)应按表1中指定

的赋值组分处理。所有组分的摩尔分数之和为l士o．0001。

11062--1998。

如果已知体积分数组成，则应将其换算成摩尔分数组成，具体换算方法见GB／T

当压力和温度不以MPa和K表示时，必须将其分别换算成以MPa和K表示的值(有关换算因子

3102．3

觅GB1993和GB3102．4—1993以及附录D)。

表1微量和痕量组分一览表

微量和痕量组分指定赋值组分

0202

Ar、Ne、Kr、XeAm

H2SH2S

一氧化二氨CO=

17747．2—2011

GB／T

表1(续)

微量和痕量组分指定赋值组分

氨CH．

乙烯、乙炔、甲醇、氢氰酸czH6

丙烯、丙二烯、甲硫醇C3H8

丁烯、丁二烯、硫氧碳、二氧化硫nC…H

新戊烷、戊烯、苯、环戊烷、二硫化碳n-C5H1z

C。同分异构体、环己烷、甲苯、甲基环戊烷n—C6H【‘

C，同分异构体、乙基环戊烷、甲基环己烷、环庚烷、乙苯、二甲苯n—C7Hl5

C。同分异构体、乙基环己烷nCsHlI

c。同分异构体H—CeH∞

C。。同分异构体和更高碳数烃类”…CH22

4．4应用范围

4．4．1管输气

AGA8·92DC计算方法对管输气的应用范围如下：

MPa

绝对压力：0MPa≤p≤12

K

热力学温度：263K≤丁≤338

MJ·m_3

高位发热量：30MJ·m13≤Hs≤45

相对密度：0．55≤d≤o．80

洼：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-3～41．93MT·m，相对密度范围为0．550～0．800．

天然气中各组分的摩尔分数应在以下范围以内：

CH。O．7≤z(CH。)≤1．OO

N2O≤x(N2)≤O．20

C020≤x(CO2)≤0．20

CzH6O≤x(C2H6)≤0．10

C3H8O≤x(C3H8)≤0．035

C．Hl。0≤z(QHlo)≤O．015

H12)≤0．005

CsH12O≤x(C5

Hl‘)≤O．ool

C6HHO≤x(C6

5

C7H。。O≤z(C7H16)≤0．000

5

C8+o≤z(cs+)≤O．000

H20≤_z(H2)≤O．10

3

17747．2—2011

GB／T

CO04z(CO)40．03

He04z(He)40．005

15

H：O04z(H20)40．000

所有摩尔分数大于0．00005的组分都不可忽略。微量和痕量组分见表l，并按指定的赋值组分

处理。

计算。

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≤p≤65

热力学温度：225K≤T≤350K

相对密度：0．55≤d40．90

MM

高位发热量：20J·m1≤Hs≤48MJ·m_3

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

MJ-m1～44．73

位发热量范围为18．64MJ·m，相对密度范围为0．550--0．900。

天然气中主要组分摩尔分数允许范围如下：

CH‘0．50≤z(CH；)≤1_00

N204z(N2)40．50

C0204z(CO：)40．30

C2H604z(C2H6)40．20

C3H804x(C3H8)40．05

H204z(H：)40．10

能见附录E。

4．5不确定度

4．5．1管输气压缩因子计算的不确定度

K～350

AGA8—92DC计算方法在4．4．1给出的管输气应用范围(温度为263K，压力最大为

12MPa)内，计算结果的不确定度为0．1％(见图1)。当温度高于290K，压力在最大为30MPa的范围

内时，计算结果的不确定度也为0．1％。

温度低于263K时，仅当压力在最高至10MPa的范围内，计算结果的不确定度才能保持在

0．1％内。

不确定度水平是通过将天然气压缩因子计算值与实验值数据库相比较而得到的(天然气压缩因子

计算示例见附录c)。另外还同由称量法配制的模拟天然气混合物的压缩因子实验数据作了详细比较。

用于试验本计算方法的两个数据库中实验测定值的不确定度在0．1％以内。

17747．2—2011

GB／T

芒

=

爸

TfK

AGA8-DC92方程

P——压力}

了’——温度}

1——△Z≤0．1％；

2——O．1％～O．2％；

3——O．2％～O．5％．

注：给出的不确定度范围仅适合于满足下面条件的天然气和类似气体：

x(N2)≤O．20、x(C02)≤O．20、I(c2

图1压缩因子计算的不确定度范围

4．5．2更宽应用范围压缩因子计算的不确定度

超出4．4．1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。

4．5．3输入变量不确定度的影响

表2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。

表2相关输入变量的典型不确定度值

输人变量绝对不确定度

绝对压力o．02MPa

温度0．15K

情性组分摩尔分数0．001

x(N2)0．001

11

17747．2—20

GB／T

表2(续)

输入变量绝对不确定度

x(C02)0．001

z(CH．)0．001

z(C2H5)0．001

x(C3H5)0．0005

z(C‘-110H)0．0003

x(C5_)0．0001

z(Hz)和x(CO)o．001

4．5．4结果的表述

压缩因子和摩尔密度计算结果应保留至小数点后四位或五位，同时给出压力和温度以及所使用的

计算方法(GB／T

多的位数。

17747．2—2011

GB／T