КОСВЕННЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССЫ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА В КРИОГЕННЫХ ТРАНСПОРТНЫХ РЕЗЕРВУАРАХ

Цель. Задачи учета расхода, а также оценки потерь криогенного продукта на объектах производства и потребления сопряжены с определением массы парожидкостной среды в емкостном оборудовании.

Метод. Расчет массы криогенной парожидкостной среды связан с определением плотности паровой и жидкой фаз. Плотности сред, в свою очередь, зависят от их компонентного  состава, давления и температуры, которые, в общем случае, не могут быть определены  достоверно без проведения прямых измерений. Однако для оценки массы в резервуарах, состояние среды в которых может быть принято как равновесное, задача может быть существенно упрощена и недостающие сведения восстановлены на основе косвенных методов. К подобному типу систем можно отнести криогенные бортовые топливные системы и, в частности, топливные криогенные баки, поскольку движение транспортного средства приводит к перемешиванию хранящегося продукта и может быть принято допущение о равновесности парожидкостной среды. Аналогичным образом методика может быть распространена на транспортные резервуары и мультимодальные емкости. 

Результат. Приведен обзор и сравнение применяемых методов расчета плотности и  равновесных составов парожидкостной среды для углеводородных смесей типа СПГ в  области криогенных температур. Существующие методики расчета плотности и состава фаз  криогенных многокомпонентных сред сложны в практическом инженерном применении и не могут быть рекомендованы для оценки расхода сжиженного природного газа в  производственных задачах учета расхода топлива и контроля его количества. Предложен  удобный в использовании упрощенный расчетный аппарат для определения состояния  парожидкостной среды в криогенных резервуарах, основанный на аппроксимационных  зависимостях.

Вывод. Упрощенная методика, приведенная в статье, носит аппроксимационный характер, однако основана на строгих физических зависимостях, а потому не приводит к  существенному увеличению погрешности при варьировании исходных условий. В качестве  исходных данных в методику передаются состав сжиженного природного газа, который может быть получен из паспорта продукции, и давление парожидкостной среды.

1. Poling B.E., Prausnitz J.M. The Properties of Gases and Liquids. 5th Edition. McGraw-Hill: New York. 2001. 768 pp.

2. Баталин О.Ю., Брусиловский А.И. Фазовые равновесия в системах природных углеводородов. – М.: «Недра», 1992. 272 с.

3. Comparing different methods for prediction of liquefied natural gas densities / J. Javanmardi, Kh. Nasrifar, M. Moshfeghian // Engineering Journal of the University of Qatar, Vol. 18, 2005, p. 39-56.

4. Горбачев С.П., Медведков И.С. Изменение компонентного состава СПГ при его длительной транспортировке и хранении, методы кондиционирования // Газовая промышленность 2018. №10(775). С.56-66.

5. Peng D.Y. and Robinson D.B. A new two constants equation of state. Ind. Eng. Chem. Fundam, 1976, 15, p. 59-64.

6. Барсук С.Д. Расчет термодинамических свойств природного газа. Известия Академии наук СССР, 1981, №6, с.124-132.

7. Application of an Improved Equation of State to Reservoir Fluids: Computation of Minimum Miscibility Pressure / Kh.Nasrifar, M. Moshfeghian // J. Pet. Sci. Eng., 42, 2004, pp. 223-234.

8. Kunz O., Klimeck R., Wagner W., Jaeschke M. The GERG-2004 wide-range equation of state for natural gases and other mixtures. – Groupe Européen de Recherches Gazières technical monograph 15, 2007. – 535 pp [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.gerg.eu/wp- content/uploads/2019/10/TM15.pdf (дата обращения: 29.01.2021).

9. ISO 20765-2:2015. Natural gas — Calculation of thermodynamic properties. Part 2: Single-phase properties (gas, liquid, and dense fluid) for extended ranges of application.

10. A Consistent Correlation for Redlich-Kwong-Soave Volumes / A. E. Peneloux, E. Rauzy, R. Freze // Fluid Phase Equilib., 8, 1982, pp. 7-23.

11. A generalized equation for computer calculation of liquid densities / L. C. Yen, S. S. Woods // AlChE J., 12, 1966, pp. 95-96.

12. A New Correlation for Saturated Densities of Liquids and Their Mixtures / R. W. Hankinson, G. H. Thomson // AIChE J., 25, no. 4, 1979, p. 653-663.

13. ISO 6578:2017. Refrigerated hydrocarbon liquids; static measurement; calculation procedure.

14. ГОСТ 31369−2008. Газ природный. Вычисление теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе на основе компонентного состава [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/gost-31369-2008 (дата обращения: 29.01.2021).

15. ГОСТ Р 56851−2016. Газ природный сжиженный. Метод расчета термодинамических свойств [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200130097 (дата обращения: 29.01.2021).