Способы выражения состава

Нефтяной газ представлен в виде смеси углеводородов, поэтому для оценки его физико-химических свойств необходимо знать способы выражения состава смеси.

Массовая (весовая) доля (g_i) – величина, нормированная на 1 (в долях) или на 100 % и характеризует, отношение массы i-го компонента (m_i), содержащегося в системе к общей массе системы:

(2.4)

Молярная (мольная) доля (N_i) – величина, нормированная на 1 или на 100 % и характеризует, отношение числа молей i-го компонента (n_i) к общему числу молей компонентов в системе:

, (2.5)

где m_i – масса i-го компонента;

М_i – молекулярный вес i-го компонента.

Из соотношений 2.4–2.5 легко найти выражения для пересчетов массового и мольного составов:

(2.6)

Объёмная доля – величина, нормированная на 1 или на 100 % и характеризует долю (V_i), которую занимает компонент в объёме системы. С учетом выражений 2.4–2.6 можно выразить взаимосвязь объёмной доли с массовыми и мольными долями:

(2.7)

Для идеального газа соблюдается соотношение: объёмная доля компонента (V_i) равна мольной доли компонента (N_i), т. е. V_i = N_i, как следствие закона Авогадро. Для идеальной системы, как нефтяной газ, состав его можно рассчитать на основе любых данных: масс компонентов, объёмов, плотностей, парциальных давлений и др.

Рассмотрим пример. Дан объёмный состав нефтяного газа (Vi, %):

CH₄ – 61,3 %; C₂H₆ – 15,4 %; C₃H₈ – 12,1 %; ∑C₄H₁₀ – 6,8 %; ∑C₅H₁₂ – 4,4 %.

Найти: массовый состав (g_i, в долях) газа?

Решение. Для идеального газа величины объёмных (V_i) и мольных (N_i) долей равны. Для расчета состава газа в массовых долях воспользуемся выражением (2.6). Учитывая молекулярные массы (кг/кмоль) компонентов нефтяного газа: CH₄ – 16; C₂H₆ – 30; C₃H₈ – 44; C₄H₁₀ – 58; C₅H₁₂ – 72, найдем:

g_CH4 = 61,3 •16 / (61,3•16 + 15,4•30 + 12,1• 44 + 6,8•58 + 4,4•72) =

980,8 / 2686,4 = 0,365,

g_C2H6 = 15,4 • 30 / 2686,4 = 0,172,

g_C3H8 = 12,1 • 44 / 2686,4 = 0,198,

g_C4H10 = 6,8 • 58 / 2686,4 = 0,147,

g_C5H12 = 4,4 • 72 / 2686,4 = 0,118.

Сумма всех долей массового состава равна 1.