GB T 21450-2008 原油和石油产品.密度在638kg m 到1074 kg m 范围内的烃压缩系数.pdf

1、ICS 75080E 08 a雷中华人民共和国国家标准GBT 2 1 4502008原油和石油产品密度在638 kgm31 074 kgm3范围内的烃压缩系数Crude petroleum and petroleum products-Compressibilityfactors for hydrocarbons in the range 638 kgm3 to 1 074 kgm32008-02-13发布(IS0 9770：1989，MOD)2008-09-0 1实施宰瞀徽鬻瓣訾矬瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促19刖 昌GBT 21450-2008本标准修改采用ISO 9770：1989

2、原油和石油产品密度在638 kgm31 074 kgm3范围内的烃压缩系数(英文版)。本标准根据ISO 9770：1989重新起草。按照GBT 200002的要求，将国际标准中的参考文献放在本标准的最后。本标准与ISO 9770：1989的主要差异：根据GBT 1885-1998石油计量表和本标准的数学模型补充编制了直接以20C密度查表的原油和石油产品的压缩系数表，并节选其中一页作为附录B；增加了以20C密度查压缩系数表的应用实例。本标准涉及的原油和石油产品的压缩系数表将单独出版。本标准的附录A和附录B为规范性附录。本标准由中国石油化工集团公司提出。本标准由中国石油化工股份有限公司石油化工科学

3、研究院归口。本标准负责起草单位：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院。本标准参加起草单位：中国石油天然气股份有限公司管道分公司和中国石油化工股份有限公司管道储运分公司。本标准主要起草人：魏进祥、庞永庆、肖勇、王志学。本标准为首次制定。原油和石油产品密度在638 kgm31 074 kgm3范围内的烃压缩系数GBT 21450一20081范围本标准给出了获取原油和石油产品压缩系数的数学模型、计算步骤和压缩系数表，目的是由压缩系数将计量温度下的烃类由压力条件下计量的体积修正到平衡压力下的对应体积。本标准规定的压缩系数表与计量温度和计量介质的15密度有关，温度范围为一30C90，密度范围为63

4、8 kgm31 074 kgm3。本标准也给出了由计量温度和20C密度直接查取的压缩系数表，温度范围为一30C90C，密度范围为634 kgm31 074 kgm3。本标准不包括润滑油的压缩系数。2研发进程烃类早期的压缩系数标准(API 1101，附录B，表)制定于1945年，其API度的范围是o。API90。API”。它主要建立在由纯化合物和润滑油类介质获得的有限数据的基础上，也是在未借助数学模型的情况下研发的。在1981年，建立了石油静态计量委员会的工作组，修订API 1101的压缩系数表。该工作组进行了广泛的文献调查，找到了三个来源的压缩性资料。所得到的数据基础与早期标准中使用的数据相比

5、，具有更宽的范围，但还没有大到完全覆盖目前的商业运营范围。当可以获得更新的数据时，新数据将被并人到已扩展的标准中。本标准代替已废止的API 1101中附录B的表，API度的范围是o。API100。API。3数据基础与范围本标准的核心是单独印刷压缩系数表。用于生成本标准的数学模型和计算机步骤只是作为本标准的辅助部分，可以使用它们开发对应各种语言和机器的计算机程序，重现印刷表中的结果。通过美国石油学会可以得到相关的计算机磁带，其中包括与印刷表一致的信息，该磁带可以用于各种计算机的程序开发中。本标准的数据基础(见表1)源自Jessup口、Downer和Gardiner口1以及Downern，包括了7

6、个原油样品，5个汽油样品和7个中间馏分和重馏分油的样品，而其中的润滑油数据未包括在内。模拟结果显示润滑油与原油和其他炼制产品相比，属于一个不同的数据组，将它们包括进去将使压缩系数的相关不确定性增加2倍。由于润滑油一般在常压下计量，因此也不需要使用本标准。试验数据覆盖的密度、温度和压力范围依次为681 kgm3934 kgm3、0150和0 kPa4 902 kPa。通过美国静态石油计量委员会(COSM)和石油计量委员会(COPM)的测试，标准的实际范围可以扩展到638 kgms1 074 kgm3、一3090和0 kPa10 300 kPa。因此本标准某些部分所表示的属于外推结果(图1)。对于

7、外推部分，51中的不确定度分析可能无效。本标准的温度和密度的增量间隔分别为025和2 kgm3。对于更小增量，建议不采用内插法。对于本标准以20密度直接查表的压缩系数表，当20C密度位于表中两相邻密度之间时，应根据压缩系数表不同的密度范围以及不同分界密度对应的箭头方向，采用两相邻密度中箭头所示的密度查表。】GBT 21450-2008表1 数据基础和试验条件15密度样品名称和来源 温度 压力kPa 数据点数 参考文献(kgm3)原油 。 一ADMEG(Zakum)出口原油 8252 4447667 03 503 5 3巴罗岛原油 8395 4447667 03 503 5 3利比亚(托布鲁克)

8、出口原油 8425 37787667 03 503 3 3伊朗出口轻质原油 8564 4447667 03 503 5 3科威特出口原油 8704 4447667 03 503 5 3伊朗出口重质原油 8727 4447667 03 503 5 3阿拉斯加(北坡)原油 8909 15567667 03 503 4 3汽油轻质催化裂化汽油 6809 4443778 O3 399 3 4直馏汽油 7344 444600 03 399 4 4裂化汽油 7680 00650 04 902 5 2航空汽油 697O 00700 O4 902 5 2航空汽油 6950 0O700 O4 902 5 2煤抽

9、和轻质燃料煤油(无味) 7897 444-7667 03 399 5 4车用柴油 8476 4447667 O3 399 5 4粗柴油和置质燃科油重馏分油 8336 4447667 O3 399 5 4工业燃料油 9341 3778600 03 399 2 4洛杉矶盆地重馏分油 8734 00150O 04 902 3 2俄克拉何马重馏分油 8807 001500 ON4 902 3 2美国中州重馏分油 8830 O01500 04 902 3 224应用实例氢十推区15密度(Icm3)图1 数据基础与外推区的对比GBT 21450-2008在应用本标准时，压缩系数(F)应按照体积修正的方式使

10、用。在用查表法确定压缩系数时，既可以查附录A所示的压缩系数表(温度修约到025，密度修约到2 kgm3)，也可以查附录B所示的压缩系数表(温度修约到025，密度修约到01 kgm3)。，I=V-1一F(p。一P。) (1)式中：F一一压缩系数(查表或计算)，单位为每千帕(kPa-1)；P。一一液体在计量温度下的平衡压力(表压)，单位为千帕，(kPa)IP。一一液体的计量压力(表压)，单位为千帕(kPa)lK在平衡压力丸下的体积IV 计量压力P。下的体积。注1；当原油和石油产品在计量温度下的饱和蒸气压不大于大气压力时，本标准所指的平衡压力为石油液体和气体计量的参比条件所规定的压力10132 kP

11、a，此时用表压表示的平衡压力A等于零，反之则为原油和石油产品在计量温度下的饱和蒸气压。注2：在以20密度查表的压缩系数表中，给出了分界密度和查表取向的标注，“X”代表分界密度，“0”代表相邻密度中间值，。一”代表查表的密度取向，当壹表密度介于两相邻密度之间时，应比较查表密度和分界密度的大小，按箭头所示密度查表。吓XX|斗”表示当查表密度大于等于中间值左侧的分界密度时，用右侧密度查表I0x斗”表示当查表密度大于等于中间值右俩的分界密度时，用右侧密度查表I“I|一”表示当查表密度大于等于中间值时，用右侧密度查表I反之，用左侧密度查表。“一”表示查表密度位于相邻两密度之问时用左侧密度查表。3p倒嚆捌

12、oBv 214502008例1：一种15密度为9336 kgm3的燃料油，在压力为3 450 kPa，温度为3785下的计量体积为1 000 m3，计算平衡压力下的体积。假定声。一0 kPa。首先将密度和温度修约到接近2 kgm3和025，这样对应的密度和温度为934 kgm3和3775。由该密度和温度数据查附录A给出的压缩系数表，得F系数为0649X10_6或0000 000 649。则V=1 ooo(10000 000 649X 3 450)一1 0022 m3例2：一种20密度为9271 kgm3的原油，在压力为1 450 kPa，温度为4135下的计量体积为1 000 m3，计算平衡压

13、力下的体积。假定P。一0 kPa。第一种查表方法是查石油计量表(原油部分)的表E1，由20密度9271 kgm3，查得15密度为9304 kgm3，然后将密度和温度修约到接近2 kgm3和025，修约后的密度和温度为930 kgm3和4125，由该密度和温度查附录A中的压缩系数表，查得F系数为06681 000 000或0000 000 668。第二种查表方式是密度修约到01 kgm3为9271 kgm3，温度修约到025C为4125，由20C密度9271 kgm3和温度4125直接查附录B给出的压缩系数表，密度介于926 kgm3和928 kgm3之间，按照表中分界密度和查表取向的标注“|7

14、一”，分界密度为9277 kgm3，查表密度9271 kgm3小于分界密度，因此应按左侧密度926 kgm3查表，查得F系数同样为0668X10“或0000 000 668。则V。=1 000(10000 000 668X1 450)=1 0010 m3对于其他例子和更多的细节，可参见动态油量计算标准GBT 91095或ISO 4276_2“。5数学模型51基本模型和不确定度分析用于编制本标准的基本数学模型涉及到压缩系数与温度和摩尔体积平方的指数关系，即，FEXP(A4-BXT4-Cpls 24-DXTp，s 2) (2)式中：A，B，c和D常数T温度，；P，s15密度(在计算程序中，用RHO

15、表示它)，gera3。ip。；与摩尔体积成正比。因此，压缩系数是两项摩尔体积和温度相互影响的结果。式(2)的推理与API 2540(石油计量标准手册)中烃类热膨胀系数的推理一致。T和RHO使用较高幂次对于降低压缩系数的不确定度不会产生太大作用。采用式(2)和上述基础数据，压缩系数的最大不确定度为65，其置信水平为95。因此在最差情况下，预计一个给定物质的压缩系数的实际值与标准中的值相比，可能高65，或低66。上述不确定度只在基础数据范围内时是正确的，而在本标准的外推区域时，它可能不正确。在采用上述基础数据和式(2)计算平衡压力下的体积时，可以采用两种方法评价其可能的不确定度，首先是假定关联不确

16、定度只在平均压缩性的65内有意义。按照这种方法，测量体积的不确定度取决于运行条件(表2，算法A)应当在002o10的范围内，这符合COSM和COPM报告建议的010的最大不确定度。这种体积不确定度的分析是假定平均压缩性不是压力的函数。对于低压力，本假设完全适用。对于较高压力，平均压缩系数将会随压力的增加而减少。对于本标准涉及的介质，这种影响在多大压力应引起重视仍无法确切知道。然而，Jessup口1的数据分析表明随着压力增加，平均压缩性每千帕可能减小约o000 73。将压缩性的关联不确定度和可能的压力不确定度合并，由此产生的体积不确定度在003t021的范围内(表2，算法A+B)。因此，在工作压

17、力超过4 902 kPa的试验极限时，使用本标准可能使计算体积的不确定度超过以现有数据为基础的不确定度的2倍。4表2体积不确定度的分析GBT 21450m2008不同压力(kPa)下体积不确定度的百分数平均压缩性 只有关联不确定度 关联不确定度+压力不确定度kPa一1 算法” 算法A+B3 447 6 895 10 342 3 447 6 895 10 342145106 c 003 007 010 005 012 02108710一4 002 004 006 003 O08 0138 平均压缩性关联不确定度的预测值为65 oA。b 由压力影响产生的平均压缩性的不确定度为0000 73*AkP

18、a。 15c密度为720 kgm3的汽油在38下或15密度为800 kgm3的燃料油在93下的典型压缩系数值。d 15密度为738 kgm，的汽油在一7下或15密度为850 kgm的原油在38下的典型压缩系数值。52计算程序本程序建议计算机的运算精度具有或高于6个浮点数位。第1步：初始化温度()TXXXX：-3000T9000，通过如下方法将其修约到接近025：TT；INT(T)：即截断DIFF=TTTIf DIFF0 then SIGN一10 else SIGN=一10DIFF=ABS(DIFF)：即绝对值If DIFF0125 then T=TTIf 0125DIFF0375 then T

19、TT+025*SIGNIf 0375DIFFO625 then T=TT+050*SIGNIf 0625DIFFO875 then TTT+075*SIGNIf DIFF0875 then TTT+100*SIGN第2步：初始化密度(kgm3)RHOXXXX：638RHO1 074，用如下方法修约到2：RHOH=INT(RHO20)DIFF=RHO一2*RHOHIf DIFF10 then RHO=2+2*RHOH else RHO=2*RHOH第3步：计算密度(gcm3)和密度的平方。RHORHO*0001RHOSQRRHO*RHO=XXXXXX，按下式修约至0000 01：RHOSQRIN

20、T(RHOSQR100 0000+05)*0000 01第4步：计算压缩系数FEXP(一1620 80+0000 215 92*T+0870 96tRHOSQR+0004 209 2*TRHOSQR)通过下述方法修约每项至0000 01：IfT0 then SIGN一一10 else SIGN一10TERMl一一1620 80TERM2一INT(21592*T+05*SIGN)*0000 01TERM3=INT(87 096oRHOSQR+05)*0000 01TERM4一INT(42092*TRHOSQR+05*SIGN)*0000 015GBT 21450-2008FEXP(TERMl+T

21、ERM2+TERM3+TERM4)一XXXXX然后通过下式修约F至0001FINT(F*1 0000+05)*0001修约后的F为压缩系数表中的数值。INT函数通过舍去小数点右边的所有数字返回一个整数。指数函数EXP必须返回一个精确至0000 1结果。附录A(规范性附录)以15密度查表的原油和石油产品压缩系数表的示例原油和石油产品压缩系数表(压缩系数，kPa一查表值10“)GBT 214502008温度 15密度(kgm3) 温度918 920 922 924 926 928 930 932 934 936 9383750 0676 0672 0669 0665 0662 0658 0655

22、0652 0648 0645 0642 37503775 0677 0673 0670 0666 0663 0659 0656 0652 0649 0646 0643 37753800 0678 0674 0670 0667 0663 0660 0657 0653 0650 0647 0643 38003825 0，678 0675 0671 0668 0664 0661 0657 0654 0651 0647 0644 38253850 0679 0676 0672 0669 0665 0662 0658 0655 0652 0648 0645 38503875 0680 0677 0673

23、 0669 0666 0663 0659 0656 0652 0649 0646 38753900 0681 0677 0674 0670 0667 0663 0660 0657 0653 0650 0647 39003925 0682 0678 0675 0671 0668 0664 0661 0657 0654 0651 0647 39253950 0683 0679 0676 0672 0669 0665 0662 0658 0655 0652 0648 39503975 0684 0680 0676 0673 0669 0666 0662 0659 0656 0652 0649 397

24、540OO 0685 0681 0677 0674 0670 0667 0663 0660 0657 0653 0650 40004025 0686 0682 0678 0675 0671 0668 0664 0661 0657 0654 0651 40254050 0686 0683 0679 0676 0672 0668 0665 0662 0658 0655 0652 40504075 0687 0684 0680 0676 0673 0669 0666 0662 0659 0656 0652 40754100 0688 0685 0681 0677 0674 0670 0667 066

25、3 0660 0656 0653 41004125 0689 0685 0682 0678 0675 0671 0668 0664 0661 0657 0654 41254150 0690 0686 0683 0679 0675 0672 0668 0665 0662 0658 0655 41504175 0691 0687 0684 0680 0676 0673 0669 0666 0662 0659 0656 41754200 0692 0688 0684 0681 0677 0674 0670 0667 0663 0660 0656 42004225 0693 0689 0685 068

26、2 0678 0674 0671 0667 0664 0661 0657 42254250 0694 0690 0686 0683 0679 0675 0672 0668 0665 0661 0658 42504275 0695 0691 0687 0683 0680 0676 0673 0669 0666 0662 0659 427543OO 0695 0692 0688 0684 0681 0677 0674 0670 0667 0663 0660 43004325 0696 0693 0689 0685 0682 0678 0674 0671 0667 0664 0661 4325435

27、0 0697 0693 0690 0686 0682 0679 0675 0672 0668 0665 0661 43504375 0698 0694 0691 0687 0683 0680 0676 0673 0669 0666 0662 43754400 0699 0695 0692 0688 0684 6681 0677 0673 0670 0666 0663 44004425 0700 0696 0692 0689 0685 0681 0678 0674 0671 0667 0664 44254450 0701 0697 0693 0690 0686 0682 0679 0675 06

28、72 0668 0665 44504475 0702 0698 0694 0690 0687 0683 0680 0676 0672 0669 0666 4475密度：918 kgm3938 kgm37GBT 21450D2008附录B(规范性附录)以20密度查裹的原油和石油产品压缩系数裹的示例原油和石油产品压缩系数衰(压缩系数，kPa一查表值10-6)温度 20密度(kg1,113) 温度914 916 918 920 922 924 926 928 930 932 934|7斗3750 o676 o672 o669 o665 o662 o658 o655 o652 o648 o645 o6

29、42 37503775 o677 o673 o670 o666 o663 o659 o656 o652 o649 o646 o643 377538oo o678 o674 0670 o667 0663 o660 o657 o653 o650 o647 o643 38oo3825 o678 o675 o671 o668 o664 o661 o657 o654 o651 o647 o644 38253850 0679 0676 0672 o669 0665 o662 o658 o655 o652 o648 o645 38503875 o680 o677 o673 o669 o666 o663 o6

30、59 o656 o652 o649 o646 387539oo o681 o677 o674 o670 o667 o663 o660 o657 o653 o650 o647 39oo3925 o682 o678 o675 o671 o668 o664 o661 o657 o654 o651 o647 39253950 o683 o679 o676 o672 o669 o665 o662 o658 o655 o652 0648 39503975 o684 o680 o676 o673 o669 o666 o662 o659 o656 o652 o649 39754000 o685 o681 o6

31、77 o674 o670 o667 o663 0660 o657 0653 o650 40oo4025 o686 o682 o678 o675 0671 0668 o664 o661 o657 o654 o651 40254050 0686 o683 o679 o676 o672 o668 o665 o662 o658 o655 o652 40504075 o687 o684 o680 o676 o673 0669 o666 o662 o659 o656 o652 407541oo 0688 o685 o681 o677 o674 o670 o667 o663 o660 o656 o653 4

32、1oo4125 o689 o685 o682 o678 o675 o671 0668 0664 o661 o657 o654 41254150 0690 0686 0683 o679 o675 o672 o668 o665 0662 o658 o655 41504175 0691 o687 o684 o680 o676 o673 o669 0666 o662 o659 o656 417542oo o692 o688 0684 0681 o677 o674 o670 o667 o663 o660 o656 42OO4225 o693 o689 o685 o682 o678 o674 o671 0

33、667 o664 o661 o657 42254250 o694 o690 o686 o683 o679 o675 o672 0668 0665 o661 o658 42504275 o695 o691 o687 o683 o680 o676 o673 o669 o666 0662 o659 427543oo o695 o，692 o688 0684 0681 0677 0674 o670 o667 o663 o660 43oo4325 o696 0693 0689 0685 o682 o678 o674 o671 0667 o664 o661 43254350 0697 o693 o690

34、o686 o682 o679 o675 0672 0668 o665 o661 43504375 o698 0694 069l o687 o683 o680 o676 o673 o669 0666 0662 43754400 0699 0695 0692 o688 o684 o681 0677 0673 0670 o666 o663 44oo4425 0700 o696 o692 o689 o685 o681 0618 0674 o671 o667 o664 44254450 0701 0697 o693 o690 o686 o682 o679 o675 0672 0668 o665 4450

35、4475 0702 0698 o694 o690 o687 o683 o680 0676 0672 o669 o666 44758密度：914 kgm3934 kgm3参考文献GBT 2 1450-2008E1Jacobson，EW，Ambrosius，EE，Dashiell，JW，and Crawford，CL“Second Progress Reporton Study of Existing Data on Compressibility of Liquid Hydrocarbons，”Report of the CentralCommittee on Pipe-Line Tran8po

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