GASADESHIDRATACIN TRADUCIDO POR: ing. ARNOLDO MONTERO

DESHIDRATACIN:El gas natural y el condensado asociado se producen a menudo del depsito saturado (en equilibrio) con agua. Adems, el gas y el condensado contienen a menudo el CO2 y H2S que pudieron requerir retiro. Esto se logra con frecuencia con las soluciones acuosas tales como aminas, carbonato de potasio, etc. que saturen el gas o el condensado con agua. Los hidrocarburos lquidos pueden tambin contener el agua rio abajo de los treaters del producto o sobre retiro del almacenaje subterrneo.La deshidratacin es el proceso usado para quitar el agua del gas natural y de los lquidos del gas natural (GNL), y se requiere:Previene la formacin de hidratos y la condensacin de libre rige en instalaciones del proceso y de transporte, resuelva una especificacin del contenido en agua, y prevenga la corrosinLas tcnicas para deshidratar el gas natural, el condensado del gas asociado y GNL incluyen: Absorcin usando los desecativos lquidos, Adsorcin usando los desecativos slidos, Deshidratacin con Cacl2. Deshidratacin por la refrigeracin, Deshidratacin por la impregnacin de la membrana, Deshidratacin por el gas que pela, y Deshidratacin por la destilacin

NOMENCLATURAA = rea, pie2B = constante en la ecuacin 20-9C = constante en la ecuacin 20-9Cp = Capacidad del de calor, BTU (libra F)CG = Factor de correccin de la gravedad para el contenido en aguaCs = factor de correccin de la salinidad para el contenido en aguaCss = Factor de correccin de la saturacin para el tamizCT = factor de correccin de temperaturaD = dimetro, pied = depresin del punto de condensacin del agua o del hidrato del gas punto de congelacin, FFOE = ecuacin estadoFs = Parmetro del apresto para las torres llenas, ``l `del `b/` (`del `del `t del `f `del `e del `s c) G = velocidad total, libra/ (pie2 hora)ADO = calor de la vaporizacin latente, Btu/lb.Kvs = vapor/K-valor slido del equilibrioL = longitud de la cama llena, pieLg = Flujo del el glicol, los EE.UU. galn. /HRLMTZ = longitud de la zona de la transferencia total de la cama llena, pieLs = longitud de la zona de la saturacin de la cama llena, piem = flujo total, lb/hrMTZ = zona de la transferencia totalMw. = peso molecularMWI = peso molecular del inhibidorN = nmero de etapas tericasDP = Gota de presin, PSIq = flujo del gas real, pie3/minutoQ = Deber del calor, Btu/hrQhl = deber de la prdida de calor de la regeneracin, BTU/galn.Qr = deber del calor del reflujo, BTU/galn.Qs = calor sensible, BTU/galn.Qsi = deber requerido para calentar el tamiz del topo a la regeneracin temperatura, BTUQst = deber requerido para calentar el recipiente y la tubera a la regeneracin temperatura, BTUQtr = deber total del calor de la regeneracin, BTUQv = vaporizacin del deber del calor del agua, BTU/galn.Qw = desercin del deber del calor del agua, BTUSs = cantidad de tamiz molecular requerida en la zona de la saturacin, libraT = temperatura, FTrg = temperatura del gas de la regeneracin, Fv = velocidad del vapor, ft/secV = velocidad superficial del vapor, ft/minW = contenido en agua del gas, lb/MMscfWr = agua quitada por el ciclo, librax = fraccin de topo en la fase lquidaX = fraccin total en la fase lquiday = fraccin de topo en la fase de gasz = factor de compresibilidadg = gravedad especficam = viscosidad, cpr = densidad, lb/ft3Subndicesi = entradao = enchufel = lquidov = vaport = totalCO2 = Dixido de carbonoH2S = sulfuro de hidrgenoHC = hidrocarburos = fase slidaL = inhibidor magroR = inhibidor ricoI = inhibidorH2O = aguaH = hidratorg = regeneracinf = alimentacinp = permeatoi = cualquier componente en una mezcla

CONTENIDO EN AGUA DE GASES Y DE LQUIDOSSolubilidad de agua en hidrocarburos lquidosLa fig. 20-2 se basa en datos experimentales y demuestra la solubilidad del agua en lquidos dulces del hidrocarburo. En hidrocarburo amargo los lquidos, solubilidad de agua pueden ser substancialmente ms altos.GPA RR-621 proporciona los datos de la solubilidad de agua para los hidrocarburos seleccionados en ambos sistemas agridulces. Ecuacin- El estado (FOE) se puede utilizar para estimar solubilidades de agua adentro sistemas del hidrocarburo. GPA RR-422 proporciona una comparacin de experimental contra valores calculados usando un FOE modificado de Soave- Redlich-Kwong (SRK). Resultados de mtodos del FOE debe ser utilizado con la precaucin y ser verificado con experimental datos cuando es posible.Las solubilidades de hidrocarburos en agua son, generalmente considerablemente menos que el agua en hidrocarburos. Algunos experimentales los datos estn disponibles en GPA RR-62. Guiadas, y. al.3 proporcionan una correlacin general de la cual pueda ser utilizado para estimar la solubilidad sobre 200 hidrocarburos en agua.Contenido en agua de gasesEl contenido en agua saturado de un gas depende de la presin, temperatura, y composicin. El efecto de la composicin aumenta con la presin y es particularmente importante si el gas contiene el CO2 y/o H2S. Para el magro, los gases naturales dulces que contienen sobre 70% metano y las pequeas cantidades de hidrocarburos pesados, las correlaciones generalizadas de la presin-temperatura son convenientes para muchos usos. La fig. 20-34 es un ejemplo de una tal correlacin que ha sido ampliamente utilizada durante muchos aos en el diseo de deshidratadores dulces del gas natural. Primero fue publicado en 1958 y basado en los datos experimentales disponibles en aquel momento. La correlacin de la gravedad del gas debe nunca estar utilizado para explicar la presencia de H2S y de CO2 y no puede sea siempre adecuado para ciertos efectos del hidrocarburo, especialmente para la prediccin del contenido en agua en las presiones sobre 1500 psia. La lnea de la formacin del hidrato es aproximada y debe no ser utilizado para predecir la formacin del hidrato condiciona.

Los ejemplos siguientes se proporcionan para ilustrar el uso de fig. 20-3:Ejemplo 20-1 - Determine el contenido en agua saturado para un gas magro dulce del hidrocarburo en 150F y 1.000 psia.De fig. 20-3,W = 220 lb/MMscf

Para un gas del peso molecular 26,CG = 0.98 (fig. 20-3)W = (0.98) (220) = 216 lb/MMscf

Para un gas en equilibrio con 3% salmuera, Cs = 0.93 (fig. 20-3)W = (0.93) (220) = 205 lb/MMscf

Contenido en agua de los altos gases de CO2/H2S H2S y el CO2 contienen ms agua en la saturacin que metano o mezclas de gases naturales dulces. Las cantidades del pariente vare considerablemente con temperatura y la presin. Fig. 20-46 y la exhibicin 20-57 satur el contenido en agua del CO2 puro y H2S, respectivamente, en las varias temperaturas y presiones. La fig. 20-6 demuestra los contenidos en agua saturados de CH4 puro, CO2 y las mezclas seleccionadas contra la presin en 100F. fig. 20-75 exhiben el contenido en agua saturado del CH4 puro, del CO2 y de un CO2 95% - Mezcla 5% CH4 contra la presin en 100F. Varias observaciones significativas se pueden hacer de estas figuras y de otros datos disponibles.1. El contenido en agua saturado del CO2 puro y de H2S puede ser perceptiblemente ms alto que el del gas natural dulce, particularmente en las presiones sobre cerca de 700 psia en las temperaturas ambiente.

2. Las correcciones para H2S y el CO2 deben ser aplicadas cuando la mezcla de gases contiene ms de 5 H2S y/o CO2 en presiones sobre 700 psia. Estas correcciones llegan a ser cada vez ms significativas en concentraciones ms altas y presiones ms altas.3. La adicin de pequeas cantidades de CH4 o de N2 al CO2 o a H2S puede reducir dramticamente el contenido en agua saturado comparado al gas cido puro.El contenido en agua del gas cido es un tema muy complejo. Los datos y los mtodos presentados aqu no se deben utilizar para el diseo final.La fig. 20-4, 20-5, 20-6 y 20-7 es toda basada en experimental datos. Un estudio precipitado de estas figuras revela las complejidades implicaron. Una determinacin exacta del agua el contenido requiere un estudio cuidadoso de la literatura existente y de los datos experimentales disponibles. En la mayora de los casos los datos experimentales adicionales son la mejor manera de verificar valores previstos. Incluso las tcnicas ms sofisticadas del FOE pueden dar resultados de confiabilidad cuestionable.Debajo de 40% componentes del gas cido, un mtodo de clculo el contenido en agua utiliza Eq 20-1 y fig. 20-3, 20-8, y 20-9.8

W = YHC WHC + yCO2 WCO2 + y H2SWH2S Ec 20-1

Observe que la fig. 20-8 y 20-9 proporciona los valores para cul se llam el contenido en agua eficaz del CO2 y de H2S en las mezclas de gases naturales para el uso solamente en Eq 20-1. stos no son CO2 puro y contenidos en agua de H2S.Otro mtodo para la valoracin del contenido en agua saturado de mezclas de gases cidas fig. 20-10 de hasta 6000 aplicaciones del psia y 20-11.9 Con los gases conteniendo el CO2, el CO2 debe ser convertido a una concentracin equivalente de H2S. Con objeto de este mtodo, se asume que el CO2 contribuir 75% tanto riegue a la mezcla de gases, sobre una base molar, como H2S.

-Ejemplo 20-2 - Determine el contenido en agua saturado de la Mezcla del CO2 80% C1, 20% en 160 F y 2000 psia. El contenido en agua experimental resuelto era 172 lb/MMscf

Mtodo unoWHC = 167 lb/MMscf (fig. 20-3)

WCO2 = 240 lb/MMscf (fig. 20-9)

W = (0.80) (167) + (0.20) (240) = 182 lb/MMscf

Fig. 20-2Solubilidad del agua en hidrocarburos lquidos

Contenido en agua del gas del hidrocarburo Fig. 20-3

Contenido en agua del CO2 Fig. 20-4

Valores experimentales para el contenido en agua de gases cidos Fig. 20-6

Contenido en agua del sulfuro de hidrgeno Fig. 20-5

Contenido en agua saturado del CO2 - mezclas ricas en 100F Fig. 20-7

Contenido en agua eficaz de H2S en mezclas de gases naturales contra temperatura en las varias presiones Fig. 20-8

Contenido en agua eficaz del CO2 en mezclas de gases naturales contra temperatura en las varias presiones Fig. 20-9

Contenido en agua calculado de mezclas de gases cidas a 2000 psia Fig. 20-10

Contenido en agua calculado de mezclas de gases cidas a 6000 psia Fig. 20-11

Mtodo dosPrimero la composicin se debe convertir para el uso con la fig. 20-10.yH2S (pseudo) = (0.75) (yCO2) = (0.75) (0.20) = 0.15W = 0.49 barriles/MMscf (fig. 20-10)

Densidad del agua = 350 lb/Bbls = (0.49) (350) = 172 lb/MMscf

La fig. 20-12 compara los dos mtodos presentados para saturado determinacin del contenido en agua de las altas mezclas de gases de CO2/H2S con algunos de los datos experimentales disponibles. Dure cuatro puntos de referencias demostrados en fig. 20-12 indican los peligros implicados con la extrapolacin a un contenido ms alto del CO2 o de H2S. En un caso, el contenido en agua estimado conviene dentro de 11% de el valor experimental. En otro caso, el experimental el valor es durante 6 veces el contenido en agua estimado.

Contenido en agua en la regin del hidratoLa fig. 20-3 se basa en la asuncin que la fase condensada del agua es un lquido. Sin embargo, en las temperaturas debajo de la temperatura del hidrato del gas, la fase condensada ser un slido (hidrato). El contenido en agua de un gas en equilibrio con un hidrato ser ms bajo que equilibrio con un lquido meta estable.Esto se reconoce en el cuidado en fig. 20-3.La formacin del hidrato es un proceso dependiente del tiempo. La tarifa en qu forma de cristales del hidrato depende de varios factores incluyendo la composicin del gas, presencia de sitios cristalinos de la nucleacin en la fase lquida, el grado de agitacin, el etc. Durante este perodo transitorio de la formacin del hidrato el presente lquido del agua es lquido meta estable llamado. El agua meta estable es el agua lquida que, en el equilibrio, existir como hidrato.Demostracin experimental de los datos de GPA RR-4511, 5010 y 8012 actual contenidos en agua del equilibrio de gases sobre los hidratos. Datos de RR-50 se presenta en fig. 20-13. Para los propsitos comparativos, el contenido en agua meta estable de un gas dulce de la fig. 20-3 tambin se demuestra. El contenido en agua de gases en la regin del hidrato es una funcin fuerte de la composicin. La fig. 20-13 no debe extraplese a otras composiciones.Al disear los sistemas de la deshidratacin (particularmente TEG sistemas) a encontrarse extremadamente - las especificaciones del punto de condensacin del agua baja, es necesario determinar el contenido en agua del gas adentro el equilibrio con un hidrato usando una correlacin tiene gusto de eso presentada en fig. 20-13. Si se utiliza una correlacin meta estable, una sobrestimar el contenido en agua saturado del gas en la especificacin del punto de condensacin. Esto, alternadamente, puede dar lugar a un diseo de la deshidratacin que no pueda resolver el retiro requerido del agua.Del donde experimental estn inasequibles los datos, utilizacin una correlacin termodinmico-basada sana puede proveer de una estimacin del contenido en agua en equilibrio los hidratos.

Medida del contenido en aguaLas especificaciones para la medida del contenido en agua se dan en la publicacin 2140 de GPA. stos incluyen el mtodo del helada de la vlvula, la oficina de probador del punto de condensacin de las minas, y el mtodo del bromuro del cobalto.El cambio del color del bromuro del cobalto ocurre aproximadamente el ppmw 25-30.Hay varios instrumentos comerciales disponibles para contenido en agua de la supervisin basado en otros principios. Contenidos en agua de medicin menos del ppmw de 20 o de hacer el punto de condensacin determinaciones en menos que - 40F puede ser muy difcil.Comparacin de experimental contra los contenidos en agua calculados para los gases cidos Fig. 20-12

Comparacin del contenido en agua experimental 5.31% del gas de C3/94.69% C1 en equilibrio con el hidrato Fig. 20-13

HIDRATOS EN SISTEMAS DE GAS NATURALUn hidrato es una combinacin fsica de agua y de otra pequeas las molculas para producir un slido que tenga hielo-como aspecto pero posee una diversa estructura que el hielo. Su formacin en gas y/o NGL los sistemas pueden tapar las tuberas, equipo, y flujo de los instrumentos, de la restriccin o de la interrupcin.Hay tres estructuras cristalinas reconocidas para tales hidratos. En ambos, las molculas de agua construyen el enrejado y los hidrocarburos, el nitrgeno, el CO2 y H2S ocupan las cavidades.Molculas ms pequeas (CH4, C2H6, CO2, H2S) estabilizan a una Structure llamada cbica body-centered I. molculas ms grandes (C3H8, i) La forma C4H10, n-C4H10 un diamante-enrejado llam a Structure II.Las molculas normales de la parafina ms grandes que n-C4H10 no forman Estructura I e II hidratos pues son demasiado grandes estabilizar el enrejado. Sin embargo, algunos isoparaffins y cicloalcanos ms grande que el pentano se saben para formar los hidratos de la estructura H.La composicin del gas determina el tipo de la estructura. Gases mezclados formar tpicamente nmeros limitadores del hidrato de la estructura II.(Cociente de las molculas de agua a las molculas del componente gaseoso incluido) se calculan usando el tamao de las molculas del gas y el tamao de las cavidades en enrejado de H2O.De un punto de vista prctico, el tipo de la estructura no afecta al aspecto, a las caractersticas, o a los problemas causados por el hidrato.Sin embargo, tiene un efecto significativo sobre presin y temperatura en las cuales los hidratos forman. EstructuraLos hidratos II son ms estables que la estructura I. esta es la razn por la cual provee de gas contener C3H8 e i-C4H10 formar los hidratos en temperaturas ms altas que las mezclas de gases similares que no contienen estos componentes. El efecto de C3H8 y de i-C4H10 sobre condiciones de la formacin del hidrato se puede considerar en fig. 20-15. En 1000 psia, 0.6 SP. - GR. el gas (la composicin se demuestra en fig. 20-18) tiene una temperatura de la formacin del hidrato cul es el metano ms arriba que puro 12-13F.La presencia de H2S en mezclas de gases naturales da lugar a una temperatura substancialmente ms caliente de la formacin del hidrato en una presin dada. El CO2, tiene generalmente un impacto mucho ms pequeo y reduce a menudo la temperatura de la formacin del hidrato en la presin fija para una mezcla de gases del hidrocarburo.Las condiciones que afectan a la formacin del hidrato son:Consideraciones primarias El gas o el lquido debe estar en o debajo de su condicin del punto o de la saturacin de condensacin del agua (NOTA: el agua lquida no tiene para estar presente para que hidratos formen) Temperatura Presin Composicin

Consideraciones secundarias Mezcla Cintica Sitio fsico para la formacin cristalina y aglomeracin tal como un codo, un orificio, un thermowell, o una lnea escala de la pipa SalinidadLa formacin del hidrato ocurrir generalmente como la presin aumenta y/o la temperatura disminuye a la condicin de la formacin.

Condiciones para la formacin del hidrato para los gases ligeros. Fig.20-14

Curvas de la Presin-Temperatura para la formacin del hidrato que predice. Fig.20-15

PRECAUCIN: Los cuadros 20-15 a 20-17 deben ser utilizados solamente para las primeras aproximaciones de las condiciones de la formacin del hidrato. Para una determinacin ms exacta del hidrato las condiciones hacen clculos con kv-s

PREDICCIN DEL HIDRATO DULCE DEL GAS NATURALCondicionesLa fig. 20-14, basada en datos experimentales, presenta las curvas del equilibrio de la presin-temperatura del hidrato para puro metano, etano, propano, y para una mezcla del propano del etano 30% del nominal 70%.La fig. 20-15 a 20-17, basado en gravedad del gas, se puede utilizar para las primeras aproximaciones de las condiciones de la formacin del hidrato y para estimar la extensin permitida de gases naturales dulces sin la formacin de hidratos.Las condiciones en las cuales los hidratos pueden formar son afectadas fuertemente por la composicin del gas. Las composiciones usadas para la construccin de fig. 20-15 a fig. 20-17 se dan en fig. 20-18.Los gases se saturan con agua.Ejemplo 20-3 - Encuentre la presin en la cual el hidrato forma para un gas con la composicin siguiente. T = 50F.

COMPONENTE FRACCION PESO Lbs/Lbs Mol de la MOLAR MOLAR MEZCLA

Pesos del Wt de la mezcla de gases = 20.08

De fig. 20-15 en 50FP = 320 psia para 0.7 gases de la gravedadEjemplo 20-4 - El gas en el ejemplo 20-3 debe ser ampliado a partir 1.500 psia a 500 psia. Cul es la temperatura inicial mnima que el permiso la extensin sin la formacin del hidrato?La lnea de presin inicial de 1.500 psia y la lnea de presin final de 500 psia se intersecan apenas sobre la curva 100F en fig. 20-17. 112F es aproximadamente la temperatura inicial mnima.Ejemplo 20-5 - Hasta dnde se puede los 0.6 gases de la gravedad en 2.000 psia y 100F ampliar sin la formacin del hidrato?En fig. 20-16 encuentre la interseccin de la lnea de presin inicial 2.000 con la curva inicial de la temperatura 100F. Lea en el x-axis la presin final permitida de 1100 psia.Ejemplo 20-6 - Hasta dnde se puede los 0.6 gases de la gravedad en 2.000 psia y 140F ampliar sin la formacin del hidrato?En fig. 20-16, la curva inicial de la temperatura 140F no interseca la lnea de presin inicial de 2.000 psia. Por lo tanto, el gas puede amplese a la presin atmosfrica sin la formacin del hidrato.Las condiciones predijeron por fig. 20-15 estn hasta los das 20-17 de mayo perceptiblemente en el error para las composiciones con excepcin de sas usadas para derivar las cartas. Para una determinacin ms exacta de las condiciones de la formacin del hidrato, los procedimientos siguientes deben ser seguidos. Adems, la fig. 20-16 y 20-17 no explica el agua lquida y los hidrocarburos lquidos presentan o formaron durante la extensin. stos pueden tenga un efecto significativo sobre la temperatura del enchufe del dispositivo de la reduccin de la presin.

Extensin permitida de un gas natural 0.6-Gravity sin la formacin del hidrato.Fig.20-16

Extensin permitida de un gas natural 0.7-Gravity sin la formacin del hidrato.Fig.20-17

Composiciones del gas usadas para fig. 20-15 a 20-17. Fig.20-18

PREDICCIN DEL HIDRATO BASADA EN LA COMPOSICIN PARA LOS GASES DULCESVarias correlaciones han probado til para predecir la formacin del hidrato de gases dulces y de contener de los gases mnimos cantidades de CO2 y/o de H2S. Los ms confiables requieren a anlisis de gas. El Katz method14, 15 utiliza los constantes de equilibrio slidos del vapor definidos por el Ec. 20-2.

Kvs = y/xs Eq 20-2

ADVERTENCIA: No bueno para los componentes puros - solamente mezclas.Las correlaciones aplicables del K-valor para la formacin del hidrato las molculas (metano, etano, propano, isobutane16, normal butane17, dixido de carbono, y sulfuro de hidrgeno) se demuestran en la fig.20-19 a 20-25. El butano normal no puede formar un hidrato por s mismo sino puede contribuir a la formacin del hidrato en una mezcla.Para los propsitos del clculo, todas las molculas demasiado grandes de formar los hidratos tienen un K-valor del infinito. stos incluyen todo el normal del butano normal ms grande de las molculas del hidrocarburo de la parafina.El nitrgeno se asume para ser un no-hidrato anterior y est tambin asign un K-valor del infinito.Los valores de Kvs se utilizan en una ecuacin del punto de condensacin para determinar la temperatura o la presin del hidrato. El clculo es iterativo y convergencia se alcanza cuando se satisface la funcin objetiva siguiente (Ec. 20-3).

Ec. 20-3

Ejemplo 20-7 - Calcule la presin para la formacin del hidrato en 50F para un gas con la composicin siguiente.

El infinito que interpola linear, Sy/Kvs = 1.0 a 305 psia Debe ser ejercitado cuando algunos isoparafinas ms altos del peso molecular y ciertos cicloalcanos estn presentes pues pueden formar los hidratos de la estructura H.La presin experimental observada del hidrato-formacin en 50 F era 325 psia.Ejemplo 20-8 - El gas con la composicin abajo est en 3500 psia y 150F. Cul ser las condiciones del hidrato cuando se ampla este gas?

Pasos de la solucin:1. Haga varios clculos de destello adiabticos en diversas presiones y trace en una presin contra grfico de la temperatura. (Vase fig. 20-26)

Presin Inicial Temperatura Presin Final Temperatura Psia Inicial F Psia Final F

2. Asuma una cierta temperatura y prediga la presin de formacin del hidrato para este gas usando el slido-vapor Kdata.Trace los resultados en fig. 20-26. Muestree los clculos para 200 y 300 psia se proporcionan abajo. Este clculo se ha repetido para que 400, 500, 800 y 1000 psia desarrollen fig. 20-26.

3. La interseccin de las lneas en fig. 20-26 ser el punto en el cual los hidratos comienzan a formar. En este ejemplo, el resultado es 500 psia y 52F.Nota: La fig. 20-16 pedira la extensin permitida solamente a una presin alrededor 700 psia.La correlacin de Katz no se recomienda sobre 1000-1500 psia, dependiendo de la composicin. La prediccin de las condiciones de la formacin del hidrato en presiones ms altas requiere el uso de otros mtodos. Sloan, presente et.al.18 un sistema alterno de los valores de Kvs que, son generalmente vlidos a 4000 psia. &amp de McLeod; Actuales datos experimentales del hidrato Campbell19 para las mezclas de gases naturales hasta 10.000 psia as como una correlacin para estimar condiciones de alta presin de la formacin del hidrato. &amp de Blanc; Tournier-Lasserve20 proporcionan datos experimentales del hidrato a 14.500 psia y comparan correlaciones de la prediccin con datos experimentales.

Constantes de equilibrio Vapor-Slidos para el metano. Fig.20-19

Constantes de equilibrio Vapor-Slidos para el etano. Fig. 20-20

Constantes de equilibrio Vapor-Slidos para el propano. Fig.20-21

Constantes de equilibrio Vapor-Slidos para el isobutano.Fig.20-22

Constantes de equilibrio Vapor-Slidos para el N-Butano. Fig.20-23

Constantes de equilibrio Vapor-Slidos para el dixido de carbono. Fig. 20-24

Constantes de equilibrio Vapor-Slidos para el sulfuro de hidrgeno. Fig. 20-25

Bosquejo por ejemplo 20-8 de la solucin. Fig. 20-26

PREDICCIONES DEL HIDRATO PARA ALTO CONTENIDO DE CO2/H2SEl mtodo de Katz de predecir temperatura de la formacin del hidrato da los resultados razonables para los gases normales dulces del hidrocarburo de la parafina. El mtodo de Katz no se debe utilizar para los gases contener cantidades significativas de CO2 y/o de H2S a pesar de que los valores de Kvs estn disponibles para estos componentes.Las condiciones de la formacin del hidrato para los altos gases de CO2/H2S pueden variar perceptiblemente de sos integrados solamente por hidrocarburos. La adicin de H2S a una mezcla de gases natural dulce aumentar generalmente la temperatura de la formacin del hidrato en una presin fija.Un mtodo por el &amp de Baille; Wichert para predecir la temperatura de los altos gases contentos de H2S se demuestra en fig. 20-2722. Esto se basa en el principio de ajustar las condiciones del hidrato del propano para explicar la presencia de H2S segn lo ilustrado en el ejemplo siguiente.Ejemplo 20-9 - Estime la temperatura de la formacin del hidrato en 610 psia de un gas con el anlisis siguiente usando fig. 20-27.

Pasos de la solucin:1. Incorpore el lado izquierdo de fig. 20-27 en 600 psia y proceda a la lnea de la concentracin de H2S (4.18 mol)

2. Proceda abajo verticalmente a la gravedad especfica del gas (g = 0.682)

3. Siga la lnea de gua diagonal a la temperatura en parte inferior del grfico (T = 63.5F).

4. Aplique la correccin C3 usando el parte movible en el superior izquierdo.Incorpore el lado de mano izquierda en la concentracin de H2S y proceda a la lnea de la concentracin C3 (0.67). Proceda abajo verticalmente a la presin de sistema y ledo la correccin en la escala de la mano izquierda (- 2.7F)Nota: La correccin de temperatura C3 es negativa cuando en lado de mano izquierda del grfico y del positivo en el lado derecho.TH = 63.5 - 2.7 = 60.8FLa fig. 20-27 fue desarrollada bas en condiciones calculadas del hidrato usando el FOE de Peng-Robinson. Ha probado absolutamente exacto cuando est comparado a la cantidad limitada de experimental datos disponibles. Debe ser extrapolada solamente ms all de la base de datos experimental con la precaucin.Fig. Formacin experimental del hidrato de los presentes de 20-2823 datos para tres mezclas de metano, de propano y de hidrgeno sulfuro. Los resultados de los mtodos seleccionados de la prediccin del hidrato son tambin demostrado.La adicin de CO2 al metano puro aumentar levemente la temperatura del hidrato en un pressure.24 fijo sin embargo, la adicin de CO2 a una mezcla de gases natural dulce tpica bajar a menudo la temperatura de la formacin del hidrato en una presin fija.La fig. 20-29 se proporciona para retratar estos efectos compositivos.Las curvas del hidrato para cuatro composiciones del gas se demuestran. stos fueron generados usando un empleo comercial del programa del hidrato el FOE de Peng-Robinson. Las cuatro composiciones del gas son:Gas dulce (0.6 SP. - GR. provea de gas de fig. 20-18)Gas dulce que contiene el CO2 10Gas dulce que contiene 10 H2SGas dulce que contiene 10 CO2 y 10 H2SObserve que H2S aumenta perceptiblemente la temperatura del hidrato de un gas natural dulce. En este ejemplo, en 1000 psia, la adicin de H2S (10 mol) a una mezcla de gases dulce aumenta el hidrato la temperatura por 15F. Por una parte, CO2 tiene a efecto de menor importancia sobre la temperatura de la formacin del hidrato y disminuye levemente la temperatura del hidrato para ambos el dulce y agria los gases en este caso. Los programas de computadora FOE-basados son probablemente los ms constantes mtodo de predecir temperaturas de la formacin del hidrato hoy. La exactitud cuando est comparada a los datos experimentales est generalmente 2F. Esto es generalmente adecuado para el diseo.

Inhibicin del hidratoLa formacin de hidratos puede ser prevenida deshidratndose el gas o el lquido para eliminar la formacin de condensado fase del agua (lquido o slido). En algunos casos, sin embargo, la deshidratacin puede no ser prctica o econmicamente factible. En stos los casos, inhibicin pueden ser un mtodo eficaz de prevenir la formacin del hidrato.La inhibicin utiliza la inyeccin de una de los glicoles o del metanol en una corriente de proceso donde puede combinar con condensado fase acuosa para bajar la temperatura de la formacin del hidrato en una presin dada. El glicol y el metanol pueden ser recuperados con la fase acuosa, regenerada y reinyectada. Para la inyeccin continua en servicios abajo - a 40F, uno de los glicoles ofrece generalmente una ventaja econmica contra el metanol recuperado por la destilacin. En las condiciones criognicas (debajo - de 40F) el metanol se prefiere generalmente porque la viscosidad del glicol hace la separacin eficaz difcil.Glicol de etileno (EG.), glicol del dietileno (grado), y los glicoles del glicol del trietileno (TEG) se han utilizado para la inhibicin del hidrato. El ms popular ha sido glicol de etileno debido a su viscosidad ms barata, ms baja, y solubilidad ms baja en hidrocarburos lquidos.Las caractersticas fsicas de los glicoles y de las mezclas ms comunes del glicol-agua se dan en fig. 20-30 a fig. 20-41.La informacin tabular para los glicoles y el metanol puros se proporciona en fig. 20-42.

Fig. 20-27Carta del hidrato para los gases que contienen H2S

Fig. 20-28Experimental contra las condiciones previstas del hidrato para los gases que contienen C1, C3, y H2S

Fig. 20-29Condiciones de la formacin del hidrato para el gas dulce que demuestra efectos del CO2 y de H2S

Para ser eficaz, el inhibidor debe estar presente en muy seale adonde el gas mojado se refresca a su temperatura del hidrato.Por ejemplo, en instalaciones frigorficas los inhibidores del glicol se rocan tpicamente en las caras de la tubo-hoja de los cambiadores del gas tan que puede fluir con el gas a travs de los tubos. Pues el agua condensa, el inhibidor est presente mezclarse con el agua y prevenir hidratos. La inyeccin debe ser de una forma permitir bueno la distribucin a cada paso del tubo o de la placa en los refrigeradores y los cambiadores de calor que funcionan debajo del gas hidrata temperatura.Se separa el inhibidor y la mezcla condensada del agua de la corriente del gas junto con un hidrocarburo lquido separado corriente. A este punto, el punto de condensacin del agua de la corriente del gas es esencialmente igual a la temperatura de la separacin. Las soluciones del Glicol-agua y los hidrocarburos lquidos pueden emulsionar cuando estn agitadas o cuando est ampliado de una alta presin a una presin ms baja, e.g., vlvula de la extensin del JT. El diseo cuidadoso del separador permitir la recuperacin casi completa del glicol diluido para la regeneracin y el reinyeccin. La fig. 20-43 demuestra un organigrama para un tpico EG. Sistema de inyeccin en una instalacin frigorfica.El regenerador en un sistema de inyeccin del glicol se debe funcionar para producir una solucin regenerada del glicol que tenga un punto de congelacin debajo de la temperatura mnima encontrada en el sistema.sta es fig. 20-44 demostraciones de los pesos tpicamente 75-80 % la congelacin en punto de varias concentraciones de soluciones del agua del glicol.

La concentracin mnima del inhibidor en el agua libre la fase se puede aproximar por la ecuacin de Hammerschmidt. Ec 20-4

Eq 20-4 no se debe utilizar ms all del peso 20-25 % para el metanol y peso 60-70 % para los glicoles. Para las concentraciones del metanol hasta cerca de 50 %, Nielsen-Bucklin equation26 proporciona mejor exactitud:d = Ln -129.6 (xH2O) Ec 20-5Observe que xH2O en Ec 20-5 es una fraccin de topo, no una fraccin total.La fig. 20-45 proporciona la conversin del por ciento total metanol al agua de la fraccin de topo. Maddox et.al.27 presenta un mtodo de estimar requerido concentracin del inhibidor para el metanol y EG. El mtodo es iterativo pero converge fcilmente despus de algunas iteraciones.Las figs. 20-46 a 20-50 proveen de una comparacin de las varias correlaciones del inhibidor data 28, 29 y 30 experimentan, los datos en las concentraciones muy altas del inhibidor son limitados.Una vez que se ha calculado la concentracin requerida del inhibidor, la masa del inhibidor requerida en la fase del agua puede calclese de Ec 20-6 Ec 20-6La cantidad de inhibidor que se inyectar no slo debe ser suficiente prevenir la congelacin de la fase del agua del inhibidor, pero tambin debe ser suficiente prever la fase de vapor del equilibrio contenido del inhibidor y la solubilidad del inhibidor en cualquier hidrocarburo lquido. La presin de vapor del metanol es alta bastantes que las cantidades significativas vaporizarn. Las prdidas de la vaporizacin del metanol se pueden estimar de fig. 20-51.31 fig. 20-51 se extrapola sobre 700 psia. Los estudios recientes indican fig. 20 - 51 pueden subestimar prdidas del metanol de la fase de vapor en ms arriba presiones. Las prdidas de la vaporizacin del glicol son generalmente muy pequeas y se no hacen caso tpicamente en clculos.Las prdidas del inhibidor a la fase lquida del hidrocarburo son ms difciles de predecir. La solubilidad es una funcin fuerte de las composiciones de la fase del agua y de la fase del hidrocarburo. Fig. 20-52 presenta data 32, 33,34 experimental que demuestra solubilidad de metanol en un lquido parafnico del hidrocarburo en funcin de concentracin de la temperatura y del metanol. Solubilidad del metanol en hidrocarburos naftenicos es levemente menos que parafnico, pero la solubilidad en hidrocarburos aromticas puede ser cuatro a seises pocas ms arriba que en parafnico.Solubilidad del EG. en hidrocarburo del lquido la fase est extremadamente solubilidad de small.29 A de 0.3 libras por 1000 galones. (los E.E.U.U.) de NGL es de uso frecuente para los propsitos del diseo. Sin embargo, arrastre y otras prdidas fsicas pueden dar lugar a prdidas totales perceptiblemente ms arriba que esto.El ejemplo 20-10-100 MMscf/d del gas natural sale de costa afuera plataforma en 100F y 1200 psia. El gas viene onshore en 40F y 900 psia. La temperatura del hidrato del gas es 65F. La produccin condensada asociada es 10 barriles/MMscf. el condensado tiene una gravedad del API de 50 y un MW de 140.

Calcule la cantidad de metanol y de 80% EG. el inhibidor requiri para prevenir la formacin del hidrato en la tubera.Solucin:Metanol1. Calcule la cantidad de agua condensada por da de fig. 20-3,

El agua condens = (100) (53 - 9.5) = 4350 libras/da

2. Calcule la concentracin requerida del inhibidor del metanol de Ec 20-4 y 20-5.d = 25F MW = 32

Solucionando para XI,XI = 0.255, Ec 20-4XI = 0.275, Ec 20-5 (utilice este valor en subsecuente clculos)

3. Calcule el ndice total de inhibidor en fase del agua (asuma que el metanol 100 est inyectado)

4. Prdidas de la vaporizacin de la estimacin de fig. 20-51.@ 40F y 900 psia, prdidas =

Prdidas diarias = (1.05) (100) (27.5) = 2890 libras/da

5. Estime las prdidas a la fase lquida del hidrocarburo de fig. 20-52.@ 40F y 27.5% MeOH, x MeOH 0.2% mol libra condensado de los moles por da:

Lb/mol de metanol = (1950) (0.002) = 3.9 libras mol/daLibras de metanol = (3.9) (32) = 125 libras/daTarifa total de la inyeccin del metanol = 1650 + 2890 + 125 = 4665 libras/da

Los cuadros 20-30 a 20-41 se reproducen del hecho de condicionamiento Book, 1962 del gas, con el permiso de la compaa de Dow Chemical y conforme a todas las negaciones de la garanta en esto.

Fig. 20-30Densidades de las soluciones acuosas del glicol de etileno

Fig. 20-31Densidades de las soluciones acuosas del glicol del dietileno

Fig. 20-32Densidades de las soluciones acuosas del glicol del trietileno

Fig. 20-33Viscosidades de las soluciones acuosas del glicol de etileno

Fig. 20-34Viscosidades de las soluciones acuosas del glicol del dietileno

Fig. 20-35Viscosidades de las soluciones acuosas del glicol del trietileno

Fig. 20-36Capacidades de calor de las soluciones acuosas del glicol de etileno

Fig. 20-37Capacidades de calor de las soluciones acuosas del glicol del dietileno

Fig. 20-38Capacidades de calor de las soluciones acuosas del glicol del trietileno

Fig. 20-39Conductividad termal de las mezclas del Glicol-Agua del etileno

Fig. 20-40Conductividad termal de las mezclas del Glicol-Agua del dietileno

Fig. 20-41Conductividad termal de las mezclas del Glicol-Agua del trietileno

Fig. 20-42Caractersticas fsicas de glicoles y de los metanoles seleccionadosEtilenoGlicol

DietilenoGlicol

TrietilenoGlicolTetraetileno del glicolMetanol

FormulaC2H6O2C4H10O3C6H14O4C6H18O5CH3OH

Peso molecular62.1106.1150.2194.232.04

Punto de ebullicin en760 mm Hg, F387.1472.6545.9597.2148.1

Punto de ebullicin en 760mm Hg, C197.3244.8285.531464.5

Presin de vapor en77F (25C) mm Hg1.110