Sistemas gas agua

Sistemas Gas Natural-Agua

W. Gonzales M.

Hidratos en el gas naturalLos hidratos de gas natural son componentes cristalinos sólidos, similar a la nieve o escarcha de hielo. Se forman cuando los componentes del gas natural (metano, etano, propano, i-butano, H2s , CO2 y N2) se enlazan con las moléculas de agua por su solubilidad.

Metano CH4. 6H2O

Etano C2H6. 8 H2O

Propano C3H6. 17H2O

Isobutano i-C4H10. 17 H2O

Nitrógeno N2. 6 H2O

Dióxido de Carbono CO2. 6 H2O

Ácido Sulfídrico H2S. 6 H2O

Las parafinas mas pesadas que el butano no forman hidratos, el butano normal no forma hidratos, pero presenta comportamiento muy inestable.

Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua

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Diagrama de Equilibrio gas-agua-hidratos


Presión

A

20

Temperatura

B

Línea de presión de vapor

Curva de punto de congelamiento del agua

E

F

G

H

CI

D

Curva de hidratos

Hidrato+Hidroc. Líquido+agua

Hidroc. Líquido+agua

Hidrato+Hidroc. Vapor+agua Hidroc. Vapor

+agua

Hidrato+Hidroc. Vapor+Hielo

Hidroc. Vapor+Hielo

32oF

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Condiciones que promueven la formación de hidratos


Las condiciones primarias necesarias para que un flujo de gas natural pueda formar hidratos estables pueden resumirse en:

•Gas Natural a condiciones o por debajo del punto de rocío con agua líquida presente. No es posible formar hidratos si es que no existe presencia de agua.•Bajas temperaturas, a o por debajo de la temperatura de formación de hidratos para una dada presión y composición de gas.•Presiones de operación elevadas que podrían alcanzar la temperatura de formación de hidratos a la temperatura de operación.

Entre los otros factores que ayudan y aceleran la formación de hidratos puede ser:

•Elevadas velocidades, o agitación, o presiones de pulsación.•Presencia de pequeños cristales de hidratos.•Presencia de H2S y CO2 estimulan la formación de hidratos

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Predicción de la Formación de Hidratos


Esta figura debe ser aplicada para una primera aproximación, se sugiere utilizar el método de Katz el at.(1959) u otro método para mejorar la precisión.

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Predicción de la Formación de Hidratos para Gases Dulces


Esta figura debe ser aplicada para una primera aproximación, se sugiere utilizar el método de Katz el at.(1959) u otro método para mejorar la precisión.

Ejemplo:

Se tiene un gas natural con G=0,68 a 500 psia y 100 oF. A que temperatura puede reducirse la corriente sin correr el riesgo de formar hidratos?

Respuesta:

De la figura la temperatura será

Th = 54 oC

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Efecto de la presencia de CO2 y H2S en la Th


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Predicción de la Formación de Hidratos

para Gases Dulces


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Ejemplo:

Cuanto se puede disminuir la presión sin correr el riesgo de formar hidratos? Se tiene gas con G=0,7 e inicialmente se encuentra a P=1500 psia y T=100 oF

Respuesta:

De la figura la temperatura será

Pfinal = 800 psia

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Predicción de la Formación de Hidratos Método de radios de equilibrio sólido-gas de Katz et al.


∑ =i vs

i

iK

ysiendo 1

445,0

∑= i

vsi

h

iKy

T

Donde:Th = Temperatura de formación de hidratos oKKvs = Radios de equilibrio de vapor-sólido (obtener valores de tablas-ver anexos)y = Fracción molar del hidrocarburo en el gas en base secaxs = Fracción molar del hidrocarburo en el sólido libre de agua

svs x

yK =

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Predicción de Contenido de Agua


Para el diseño y operación de sistemas de deshidratación es necesario conocer el contenido de agua del gas natural. El contenido de agua del gas depende de:

- Presión: el contenido de agua disminuye con el incremento de la presión.- Temperatura: el contenido de agua aumenta con el incremento de la temperatura.- Contenido de Sal: el contenido de agua disminuye con el contenido de sal en el reservorio. Composición del gas: a mayor gravedad específica el contenido de agua es menor.

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Gases Dulces


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Gases Ácidos


SHSHCOCOhchc wywywyw2222

++=

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Ejemplo:

Determinar el contenido de agua de un gas a 1000 psia y 100 oF. El gas tiene la siguiente composición: Metano(80%), Etano(5%), Propano(1,5%), n-Butano (0,5%), CO2 (2,5%), N2 (2%) y H2S (8,5%).

Solución: Aplicamos


SHSHCOCOhchc wywywyw2222

++=

==

=

=

==++++=

SH

CO

HC

SH

CO

hc

W

W

W

y

y

y

2

2

085,0

025,0

89,002,0005,0015,005,08,0

2

2

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