Fundamentos y Propiedades Del Gas Natural

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 CIUDAD OJEDA, SEPTIEMBRE 2011 FACILIT ADOR: DENY GONZALEZ

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Componentes del gas natural

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  • CIUDAD OJEDA, SEPTIEMBRE 2011

    FACILITADOR: DENY GONZALEZ

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Mtodo Grafico. Standing y Katz 1942.

    Paso 1. Se determina la densidad del H2S y C3+.

    n

    i i

    ii

    SH

    SHSH

    n

    iiiSHSH

    CSHPMXPMX

    PMXPMX

    32

    22

    322

    2**

    **

    3

    Paso 2. Se determina el % W del N2 + C2 y compuestos mas pesados.

    n

    iiiNN

    NNCCCNCN

    PMXPMX

    PMXPMXW

    222

    22222222

    **

    ***100%

    Paso 3. Con la densidad del H2S y C3+ y % W del N2 + C2 , se determina la

    densidad de la fraccin (C2 + y N2)+, mediante la grafica 23-14.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Mtodo Grafico.

    Standing y Katz 1942.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Mtodo Grafico. Standing y Katz 1942.

    Paso 4. Se determina la densidad CO2 y N2 + C2, en caso de no haber CO2 se

    va al paso 5.

    Paso 5. Se determina el %WC1 en el sistema.

    Paso 6. Con la densidad del (C3 + y H2S +) y %WC1 , en grafica se interceptan y

    se obtiene la densidad liquidad de hidrocarburo.

    22

    222

    2

    22

    22222

    222

    ***

    ***

    CN

    n

    iiiNN

    CO

    COCO

    n

    iiiNNCOCO

    CNCO

    PMXPMXPMX

    PMXPMXPMX

    n

    iiiSHSHNNCOCO

    CCSistemaC

    PMXPMXPMXPMX

    PMXW

    1222222

    111

    ****

    **100%

    Paso 7. El valor obtenido de densidad se corrige a cualquier presin y

    temperatura mediante las graficas 23-15 y 23-17 respectivamente.

    atemperaturpresionidealgasgas _Paso 8.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Mtodo Grafico. Standing y Katz 1942.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    Ejemplo. Mtodo Grafico.

    n

    i i

    ii

    SH

    SHSH

    n

    iiiSHSH

    CSHPMXPMX

    PMXPMX

    32

    22

    322

    2**

    **

    3

    Composicion Z(i) Z(i) n PM Pm (mezcla)Densidad (60F)

    lb/ft3

    Volumen. V

    = PM / de

    C1 20,896 0,20896 16,043 3,35235 -

    C2 1,886 0,01886 30,070 0,56712 -

    C3 2,387 0,02387 44,097 1,05260 31,619 0,033289965

    iC4 0 0,00000 58,123 0,00000 35,123 0

    nC4 3,586 0,03586 58,123 2,08429 36,423 0,057224577

    iC5 0 0,00000 72,150 0,00000 38,981 0

    nC5 2,447 0,02447 72,150 1,76551 39,36 0,04485545

    C6 1,844 0,01844 86,177 1,58910 41,4 0,038384152

    C7+ 2,983 0,02983 100,200 2,98897 42,92 0,069640401

    C8 2,995 0,02995 114,231 3,42122 44,09 0,077596245

    C10 18,208 0,18208 142,285 25,90725 45,79 0,565784075

    C14 3,038 0,03038 198,394 6,02721 47,815 0,126052697

    CO2 39,73 0,39730 44,010 17,48517 51,016 0,342739003

    H2S 0 0,00000 34,080 0,00000 - 0,0001

    Total = 100 Total = 66,24079 Total = 1,355566565

    2682,44012827562,1

    83615,44

    32 CSH

    Mtodo Grafico. Standing y Katz 1942.

    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Paso 1. Se determina la densidad del H2S y C3+.

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    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Mtodo Grafico. Standing y Katz 1942.

    n

    iiiNN

    NNCCCNCN

    PMXPMX

    PMXPMXW

    222

    22222222

    **

    ***100%

    2490,140327,45

    71202,56% 2222 CNCNW

    Valor = 44

    22

    222

    2

    22

    22222

    222

    ***

    ***

    CN

    n

    iiiNN

    CO

    COCO

    n

    iiiNNCOCO

    CNCO

    PMXPMXPMX

    PMXPMXPMX

    7493,45374631,1

    88844,62222 CNCO

    Paso 2. Se determina el % W del N2 + C2 y compuestos mas pesados.

    Paso 3. Con la densidad del H2S y C3+ y % W del N2 + C2 , se determina la

    densidad de la fraccin (C2 + y N2)+, mediante la grafica 23-14.

    Paso 4. Se determina la densidad CO2 y N2 + C2, en caso de no haber CO2 se

    va al paso 5.

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    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Mtodo Grafico. Standing y Katz 1942.

    n

    iiiSHSHNNCOCO

    CCSistemaC

    PMXPMXPMXPMX

    PMXW

    1222222

    111

    ****

    **100%

    0608,524079,66

    234528,335% 1 SistemaCW

    Valor = 42,9

    Correccion Presion, Densidad = 43,6 Grafica = 0,7

    Correccion por Temperatura. Densidad = 41,8 Grafica = 1,8

    * Existe un mtodo numrico (Standing 1977) en el libro deTarek Amed pag. 144.

    Paso 5. Se determina el %WC1 en el sistema.

    Paso 6. Con la densidad del (C3 + y H2S +) y %WC1 , en grafica se interceptan y

    se obtiene la densidad liquidad de hidrocarburo.

    Paso 7. El valor obtenido de densidad se corrige a cualquier presin y

    temperatura mediante las graficas 23-15 y 23-17 respectivamente.

    Paso 8. atemperaturpresionidealgasgas _

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    ENTALPIA DE LOS GASES. (gpsa 2004, pag. 24-2)

    La entalpa de los componentes puros estn tabuladas. Debido las propiedades pseudocriticas de

    la mezcla de gases se requiere de la entalpa de dicha mezcla, la cual puede ser obtenida

    mediante el promedio de la fraccin molar o peso, con su respectiva fraccin molar o peso de la

    entalpa.

    '0/)(/)( TscRHHwTscRHHRTcHH ooo

    lo TscRHH /)

    HHHH oo

    0/) TscRHH o

    H0 , es la entalpa ideal, mientras que;

    Fig. 24-6. Correccin de entalpa por ajuste de presin de un fluido

    Fig. 24-7.Correccin por desviacin de fluido

    La entalpa de las sustancia pura se puede obtener en la fig. 24-3 y 24-4 en anexos.

    PmHH

    PmHyiHyiHH

    o

    i

    o

    i

    o

    m

    o

    *

    ***Mezcla

    wiyiwm *

    El factor acentrico de la mezcla de gas,

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    ENTALPIA DE LOS GASES. (gpsa 2004, pag. 24-2)

    R=1.986 BTU / lbmol R

    Se requiere conocer las propiedades reducidas de la mezcla de gas a estudio.

    Si la mezcla de gas esta en dos fases se debe obtener una entalpa para la fase liquida y vapor, y

    con la ecuacin que se muestra obtener la entalpa de la mezcla;

    VHLHH VaporLiquido

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Mtodo Grafico. Standing y Katz 1942.

    '0/)(/)( TscRHHwTscRHHRTcHH ooo

    100,1/)lo TscRHH

    HHHH oo

    600,2/)0

    TscRHH o

    En fig. 24-3 y 24-4 se obtiene,

    Presin = 2500 psia

    Temperatura = 100 F

    Componente Zi (%) Zi (n) MWi Pc Tc w Psc Tsc H (tabla) Ho

    m

    C1 75,6 0,5641791 16,043 667 343,01 0,0104 376,307463 193,519075 280 2534,3151

    C2 18 0,13432836 30,07 707,8 549,74 0,0979 95,0776119 73,8456716 180 727,065672

    C3 9,8 0,07313433 44,097 615 665,59 0,1522 44,9776119 48,6774776 156 503,100699

    i-C4 5,2 0,03880597 58,123 527,9 734,08 0,1852 20,4856716 28,4866866 150 338,32791

    H2S 25,4 0,18955224 34,08 1300 672,4 0,0948 246,41791 127,454925 125 807,492537

    Total = 134 1 Totales = 783,266269 471,983836 4910,30192

    Propiedades

    Psc = 783,2663 Psr = 3,19176262

    Tsc = 471,9838 Tsr = 1,18648131

    w mezcla = 0,0553 H Ideal = 4910,3019

    16,24941,105530,06,298,471986,1HH o

    lbmolbtuH /14,241616,249430,4910

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    ENTALPIA DE LOS GASES. (gpsa 2004, pag. 24-2)

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    VISCOSIDAD DEL GAS NATURAL.

    Standing Katz (1977), plante una expresin matemticamente conveniente para el

    clculo de la viscosidad del gas natural a presin atmosfrica y a temperatura del

    pozo, al igual que las correcciones en ecuaciones para describir los efectos de N2,

    CO2 y H2S, la relacin propuesta fue:

    33

    22 )10(59.9log)10(48.8)( gyNN

    33

    22 )10(24.6log)10(08.9)( gyCOCO

    33

    22 )10(73.3log)10(49.8)( gSyHSH

    SHCONuncorred 2)(2)(2)()1(1

    glog36.15(10)

    38.188(10)460Tg*62.062(10)51.709(10))uncorred1(

    Donde,

    YN2, YCO2, YH2S = fraccin molar de estos componentes en la mezcla.

    T= Temperatura del sistema, R

    U1 = Viscosidad del gas a presin atmosfrica y temperatura de reservorio

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    Dean y Stiel (1965) plantearon la siguiente correlacin matemtica para el clculo de

    la viscosidad de un gas a presin atmosfrica y una temperatura de reservorio

    (yacimiento).

    )5.1(,)(

    *)10(349/8

    Pr5

    1 Tsrm

    T

    )5.1(,)0932.01338.0(*)10(8.166 9/5Pr

    5

    1 Tsrm

    T

    m

    rEXPrEXPg

    ))(111.1(*439.1*)10(8.101

    888.15

    TrZr

    *

    Pr27,0

    );( PsrTrsZ

    Donde m es el parmetro de viscosidad la mezcla de gas definido por:

    VISCOSIDAD DEL GAS NATURAL.

    Densidad reducida del gas

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    Mtodo Lee-Gonzalez-Eakin (1966), presento una relacin semi emprica para

    calcular la viscosidad del gas natural. Esta relacin expresa la viscosidad del

    gas en trminos de temperatura del reservorio, densidad y peso molecular del

    gas. Los autores sealan que este mtodo no puede ser usado en gases

    cidos.

    TrZr

    *

    Pr27,0

    Donde

    VISCOSIDAD DEL GAS NATURAL.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    VISCOSIDAD DEL GAS NATURAL.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    VISCOSIDAD DEL GAS NATURAL.

    Ejercicio Propuesto. Encontrar la densidad pseudoliquida y viscosidad de la siguiente

    mezcla de gas

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    Presin de Convergencia

    La presin de convergencia, PK puede definirse como la presin al cual todos los

    valores de K aparentemente convergen a la unidad (1,0) a la temperatura del

    sistema. En otras palabras, es la presin para un sistema a una temperatura dada,

    cuando ya no es posible la separacin del vapor y lquido, los valores de Ki

    realmente son continuos y convergen en el valor unitario (1,0), solo cuando la

    temperatura del sistema es la temperatura crtica, la presin de convergencia es

    igual a la presin critica.

    CORRELACION RZASA

    a1 = 6124.3049

    a2 = -2753.2538

    a3 = 415.42049

    Donde;

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    Presin de Convergencia

    CORRELACION WHITSON Y TORP

    MTODO DE ORGANICK HOLLINGSWORTH

    a) Se hace un clculo de fases a la presin y temperatura a la cual se desean las

    constantes de equilibrio, usando una presin de convergencia aproximada.

    b) La fase liquida se divide en dos partes: Parte I, componente mas liviano

    (generalmente metano) que debe estar presente, mnimo en un 0.1% por mol y

    parte II, los dems componentes.

    c) Se calcula una temperatura critica de la parte II, en F, por la formula

    n

    i

    ii

    n

    i

    iCii

    CII

    MX

    MTX

    T

    2

    2

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    MTODO DE ORGANICK HOLLINGSWORTH

    d) Se calcula la presin de convergencia, PK en psia, con:

    log(PK) = A + B*T + C*T2+ E / T.

    Donde, T= F, es la temperatura del sistema y los valores A, B, C, D y E estn dados

    por:

    A = a1+( a2*TCII )+ (a3* TCII

    2 ) + (a4 TCII 3)

    B = b1+( b2*TCII )+ (b3* TCII 2 ) + (b4 TCII

    3)

    C = c1+( c2*TCII )+ (c3* TCII 2 ) + (c4 TCII

    3)

    E = e1+( e2*TCII )+ (e3* TCII 2 ) + (e4 TCII

    3)

    Las constantes

    a1 = 1.797064 c1 = -5.2867215x10-5

    a2 = 2.1987547x10-3 c2 = 1.2446502 x10-7

    a3 = 1.6185399 x10-6 c3 = -5.3578971 x10-11

    a4 = -1.188797 x10-9 c4 = -2.7626487 x10-14

    b1 = 9.3317175 x10-3 e1 = 38.234458 x10-5

    b2 = 3.9836405 x10-6 e2 = -5.0398134 x10-2

    b3 = -5.5610874 x10--8 e3 = - 1.8534164 x10-5

    b4 = 4.5029573 x10-11 e4 = 3.2528255 x10-8

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    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    MTODO DE ORGANICK HOLLINGSWORTH

    e) Si la presin de convergencia del paso anterior se corresponde satisfactoriamente

    con el valor supuesto, se ha obtenido el valor correcto de PK. De lo contrario se

    supone un nuevo valor de PK y se repiten los clculos descritos, pasos (a) a (e).

    CONSTANTE DE EQUILIBRIO CON BASE A ECUACIONES DE ESTADO.

    CORRELACIN DE WILSON.

    CORRELACIN DE CANFIELD.

    Desarrollo una correlacin para uso en computadoras con base en las curvas de

    constantes de equilibrios para hidrocarburo del GPSA, tal correlacin es la

    siguiente:

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    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    Donde:

    Ki= Constante de equilibrio del componente i a P y T

    Pi = P/Pk, presin a la que se desea Ki (temperatura del sistema, en lpca dividida, por

    la presin de convergencia del sistema, en lpca.

    Tr ( ) = T / Tc ( i ). Temperatura a la que se desea Ki (Temperatura del sistema) en

    R, dividida por la temperatura critica del componente i en R.

    Zci = Factor de compresibilidad critico del componente i.

    CORRELACIN DE CANFIELD.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    Presion = 1400 psia

    Temperatura = 250 F

    710 R

    Componente Zi (%) MWi g

    CO2 0,0000 44,01

    N2 0,0000 28,0134

    C1 66,9811 16,043

    C2 9,6000 30,07

    C3 7,3300 44,097

    i-C4 3,0000 58,123

    n-C4 0,0000 58,123

    i-C5 0,0000 72,15

    n-C5 0,0000 72,15

    C6 0,0000 86,177

    C7+ 13,0889 210 0,889

    H2S 0,0000

    Total = 100

    Metodo de Rzasa.

    Pk = - 2381,8542 + 46,341487 [MW * g]C7+ + ai [ (MW * g)C7+ / (T - 460) ] i

    donde a1 = 6124,3049

    i = 1 a 3, a2 = -2753,2538

    a3 = 415,42049

    Pk 9480,6646

    Presion de Convergencia.

    Metodo de Whitson y Torp

    Pk = 60*Mw C7+ - 4200

    Pk 8400

    Ejercicio resuelto. Presin de Convergencia

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    Ejercicio resuelto. Presin de Convergencia Presion = 1400 psia Pk = 9480,66459

    Temperatura = 250 F Pr = 0,14766897

    710 R

    Componente Zi (%) MWi g Pc Tc w Psc Tsc Zci

    CO2 0 44,01 1069,5 227,18 0,2667 0 0 0,274

    N2 0 44,01 492,8 547,4 0,0372 0 0 0,29

    C1 66,9811321 16,043 667 343,01 0,0104 446,764151 229,751981 0,288

    C2 9,6 30,07 707,8 549,74 0,0979 67,9488 52,77504 0,285

    C3 7,33 44,097 615 665,59 0,1522 45,0795 48,787747 0,281

    i-C4 3 58,123 527,9 734,08 0,1852 15,837 22,0224 0,283

    n-C4 0 58,123 548,8 765,18 0,1995 0 0 0,274

    i-C5 0 72,15 490,4 828,63 0,2286 0 0 0,27

    n-C5 0 72,15 488,1 845,37 0,2514 0 0 0,263

    C6 0 86,177 439,5 911,47 0,299 0 0 0,264

    C7+ 13,0888679 210 0,889 261,20642 1342,47037 0,51265899 34,1889633 175,714173 0,263

    H2S 0 34,08 1300 672,4 0,0948 0 0 0,284

    Total = 100 Totales = 609,818414 529,051341

    Componente Ki (wilson) Ai Tr i Bi Ki canfield

    CO2 77,9753182 1,088560667 3,125275112 0,1201561 14,9693175

    N2 1,26040147 0,94347563 1,297040555 -1,96230213 1,14471011

    C1 7,87044483 0,960621619 2,069910498 -0,6185625 3,79438701

    C2 1,91306503 0,986870768 1,291519627 -1,97806928 1,03953633

    C3 0,64688088 1,022859272 1,066722757 -2,77194886 0,45575913

    i-C4 0,30386352 1,004723643 0,967197036 -3,25482009 0,30608034

    n-C4 0,23761548 1,088560667 0,927886249 -3,47776953 0,18940804

    i-C5 0,11632586 1,12765947 0,856835982 -3,94030841 0,10379306

    n-C5 0,09681444 1,198803887 0,839868933 -4,06414034 0,06974882

    C6 0,04336952 1,188428333 0,778961458 -4,56089086 0,04273423

    C7+ 0,00013437 1,198803887 0,528875733 -8,16503842 0,0009618

    H2S 1,26773855 0,995761861 1,055919096 -2,81948246 0,46860314

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    FORMULAS PARA EL CLCULO DE FASES:

    Tambin se denomina clculos de equilibrio o de

    vaporizacin instantnea. Se refiere al cmputo de la

    comprensin de las fases y gaseosa en que se divide un

    sistema de hidrocarburos (puede contener ciertas

    impurezas) a determinada presin y temperatura. Se

    supone que a estas condiciones existe equilibrio entre el

    vapor (gas) y el lquido.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    Z i F = Moles del componente i en el sistema

    Z = Fraccin molar del componente i en el

    sistema.

    F = moles totales en el sistema

    X i L= Moles del componente i en el lquido

    X = Fraccin molar del componente i en el lquido

    L = moles de lquido

    Y i V = Moles del componente i en el vapor

    Y i = Fraccin Molar del componente i en el vapor (gas)

    V= Moles de vapor

    CLCULO DE FASES:

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

    Balance de materiales (Moles)

    Reemplazando esta Ecuacin:

    Donde:

    Definicin de constante de equilibrio

    Yi = (Ki) (Xi)

    Trabajando con un mol del sistema, F = 1 luego L + V = 1,0

    Ecuacin 1.

    CLCULO DE FASES:

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    Ecuacin 2.

    Estas ecuaciones son base para el clculo de fases, es decir, calcular la composicin

    del lquido y vapor que consiste en equilibrio a una presin y temperatura dadas.

    Mtodo de Newton Raphson. A travs de las ecuaciones

    Derivando la ecuacin

    A travs de las ecuaciones

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    MTODO DE RACHFORD Y RICE

    1. Se supone siempre V = para el primer tanteo y se calcula f (v)

    2. Se prueba si el valor de f (v) est cerca a cero dentro de la exactitud fijada,

    generalmente

    3. Si no est dentro de la exactitud fijada, se ve si el valor es positivo o negativo. Si es

    positivo, se incrementa V y se es negativo se disminuye V y se repite el paso.

    4. El aumento o disminucin se realiza de manera fija, tomando la mitad del

    incremento o disminucin del paso anterior. Por lo que el aumento o disminucin en

    una iteracin J, cualquiera seria , donde J es entero que se inicia en 2 y se incrementa

    a la unidad.

    5. Una vez que se obtenga el V para el cual f (v) este dentro de la exactitud fijada, se

    calcula la composicin del liquido y la composicin del gas.

    Mediante la siguiente ecuacin

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    Ejercicio resuelto. Constante de Equilibrio.

    Presion = 1400 psia

    Temperatura = 250 F Por funcion Objetivo.

    710 R Comprobacion

    Pk = 9480,66459 Vapor = 0,805305176

    Liquido = 0,194694824

    Componente Zi (%) MWi g ki wilson yi =Ki x Zi xi = Zi / Ki x y

    CO2 0 28,0134 77,97531822 0 0 0 0

    N2 0 44,01 1,260401474 0 0 0 0

    C1 66,9811321 16,043 7,870444831 5,27171305 0,085104633 0,102530436 0,806960138

    C2 9,6 30,07 1,913065029 0,18365424 0,050181253 0,055321974 0,105834534

    C3 7,33 44,097 0,646880879 0,04741637 0,11331298 0,10242704 0,066258093

    i-C4 3 58,123 0,303863524 0,00911591 0,098728533 0,068275279 0,020746367

    n-C4 0 58,123 0,237615477 0 0 0 0

    i-C5 0 72,15 0,116325862 0 0 0 0

    n-C5 0 72,15 0,096814443 0 0 0 0

    C6 0 86,177 0,043369515 0 0 0 0

    C7+ 13,0888679 210 0,889 0,000134373 1,7588E-05 974,0717897 0,67190267 9,02854E-05

    H2S 0 1,26773855 0 0 0 0

    Total = 100 5,51191715 974,4191171 1,000457398 0,999889417

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    Ejercicio resuelto. Calculo de fases Newton Raphson Iteracion 1 1 2 2 3 3

    V V = 0,7 V = 0,834245944 V = 0,808776074

    Componente Zi Ki F( v ) F'( v ) F( v ) F'( v ) F( v ) F'( v )

    CO2 0 77,97531822 0 0 0 0 0 0

    N2 0 1,260401474 0 0 0 0 0 0

    C1 0,66981132 7,870444831 0,79215959 0,936856093 0,6836226 0,697718658 0,701867683 0,735458224

    C2 0,096 1,913065029 0,05347557 0,029787882 0,0497549 0,02578698 0,050420477 0,026481506

    C3 0,0733 0,646880879 -0,03438239 0,016127537 -0,03669294 0,018367963 -0,036230998 0,017908393

    i-C4 0,03 0,303863524 -0,0407332 0,055306456 -0,04981287 0,082710736 -0,047791716 0,076134936

    n-C4 0 0,237615477 0 0 0 0 0 0

    i-C5 0 0,116325862 0 0 0 0 0 0

    n-C5 0 0,096814443 0 0 0 0 0 0

    C6 0 0,043369515 0 0 0 0 0 0

    C7+ 0,13088868 0,000134373 -0,43610024 1,453016553 -0,78901625 4,756306191 -0,683997861 3,574434987

    H2S 0 1,26773855 0 0 0 0 0 0

    Total = 1 0,33441934 2,491094522 -0,14214456 5,580890529 -0,015732414 4,430418046

    Vn = 0,834245944 Vn = 0,808776074 Vn = 0,805225074

    Iteracion 4 4 5 5 V = 0,805173288

    V V = 0,805225074 V = 0,805173298 L = 0,194826712

    Componente Zi Ki F( v ) F'( v ) F( v ) F'( v ) X L

    CO2 0 77,97531822 0 0 0 0 0 0

    N2 0 1,260401474 0 0 0 0 0 0

    C1 0,66981132 7,870444831 0,70448905 0,740962126 0,70452742 0,741042833 0,102544659 0,807072082

    C2 0,096 1,913065029 0,05051469 0,02658056 0,05051607 0,026582009 0,055325813 0,105841879

    C3 0,0733 0,646880879 -0,03616752 0,017845693 -0,03616659 0,017844781 0,102420374 0,066253782

    i-C4 0,03 0,303863524 -0,04752288 0,075280808 -0,04751898 0,075268461 0,068261016 0,020742033

    n-C4 0 0,237615477 0 0 0 0 0 0

    i-C5 0 0,116325862 0 0 0 0 0 0

    n-C5 0 0,096814443 0 0 0 0 0 0

    C6 0 0,043369515 0 0 0 0 0 0

    C7+ 0,13088868 0,000134373 -0,67153629 3,445378097 -0,67135795 3,443548358 0,671448137 9,02243E-05

    H2S 0 1,26773855 0 0 0 0 0 0

    Total = 1 -0,00022295 4,306047284 -4,5591E-08 4,304286442 1 1

    Vn = 0,805173298 Vn = 0,805173288

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    DENSIDAD PSEUDOLIQUIDA DE SISTEMAS HIDROCARBUROS.

    Metodo de Rice.

    Iteracion 1 2 3 4 V = 0,5625

    V 0,5 0,75 0,625 0,5625 L = 0,4375

    Componente Zi Ki F( v ) F( v ) F( v ) F( v ) X L

    CO2 0 77,97531822 0 0 0 0 0 0

    N2 0 1,260401474 0 0 0 0 0 0

    C1 0,66981132 7,870444831 1,03758082 0,747932092 0,86926282 0,945993066 0,137690221 1,083683287

    C2 0,096 1,913065029 0,06018008 0,052026535 0,05580707 0,057911136 0,063424986 0,121336122

    C3 0,0733 0,646880879 -0,03143352 -0,035208129 -0,03321393 -0,032299207 0,091468304 0,059169097

    i-C4 0,03 0,303863524 -0,03203417 -0,043699932 -0,03696858 -0,034324945 0,049307782 0,014982836

    n-C4 0 0,237615477 0 0 0 0 0 0

    i-C5 0 0,116325862 0 0 0 0 0 0

    n-C5 0 0,096814443 0 0 0 0 0 0

    C6 0 0,043369515 0 0 0 0 0 0

    C7+ 0,13088868 0,000134373 -0,26170702 -0,523273424 -0,34891144 -0,299082252 0,299122446 4,01939E-05

    H2S 0 1,26773855 0 0 0 0 0 0

    Total = 1 0,77258619 0,197777142 0,50597594 0,638197798 0,641013739 1,279211537

    Ejercicio resuelto. Mtodo de Rice

  • FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA

    Presion = 800 psia Calculo de FasesTemperatura = 300 F

    760 R

    Pk =

    Componente Zi (%) MWi g Pc Tc w Psc Tsc Zci

    C1 66,9811321 16,043 667 343,01 0,0104 446,7641509 229,7519811 0,288

    C2 9,6 30,07 707,8 549,74 0,0979 67,9488 52,77504 0,285

    C3 7,33 44,097 615 665,59 0,1522 45,0795 48,787747 0,281

    i-C4 3 58,123 527,9 734,08 0,1852 15,837 22,0224 0,283

    C7+ 13,0888679 130 0,724 444,3509825 1175,29345 0,45352886 58,16051322 153,832608 0,263

    Total

    Componente ki wilson yi =Ki x Zi xi = Zi / Ki

    C1

    C2

    C3

    i-C4

    C7+

    Total =

    Metodo de Newton.

    Iteracion 1 1 2 2 3 3 4 4 V =

    V V = 0,8 V = V = V = L =

    Componente F( v ) F'( v ) F( v ) F'( v ) F( v ) F'( v ) F( v ) F'( v ) X L

    C1

    C2

    C3

    i-C4

    C7+

    Total =

    Vn = Vn = Vn = Vn =

    PRESION DE CONVERGENCIA, CONSTANTE DE EQUILIBRIO Y FASES

    DEL GAS NATURAL.

  • REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

    CAMPBELL, John (1994). Gas Conditioning and Processing: The Basic Principles. Vol 1.

    Campbell Petroleum Series Edition.: Okalhoma, USA.

    GAS PROCESSORS SUPPLIERS ASSOCIATION. (2004). Engineering Data Book. Tulsa,

    Oklahoma

    LUDWIG, Ernest. (1964). Applied Process Design for Chemical and Petrochemical

    Plants. Gulf Publishing Co.

    MARTNEZ, Marcas y PREZ PALACIOS, Ramiro. (1966). Comportamiento de

    Gases y Comportamiento de Fases. LUZ: Maracaibo

    Tarek Ahmed. Hidrocarbon Phase Behavior. Contribution in Petroleum Geology and

    Engineering. Volume 7. Series editor: George V. Chillingar, University of Southern

    California. Gulf Publishing company. Copyright 1989.

    FUNDAMENTOS DEL GAS NATURAL EN LOS PROCESOS DE LA INDUSTRIA PETROLERA