Gases Reales Febrero 2011

Gas Natural Mezcla de Gases (gas natural) Es una mezcla de hidrocarburos formado por los miembros mas volátiles de la cadena parafínica, que procede de formaciones geológicas. Puede presentar compuestos no hidrocarburos tales como N2, H2S, CO2 y H2O entre otros. Gas Natural

Gas P.V = n.R.T Características: Idealmente: - Estado de la materia - No tiene volumen y forma definida Gas - Baja densidad y viscosidad Idealmente: P.V = n.R.T “Se cumple a bajas presiones” < a 150 lpca aprox.

Componentes: Hidrocarburos - Contiene hidrocarburos parafínicos en mayor cantidad: CH4 Metano (predominante) C2H6 Etano C3H8 Propano C4H10 Butano Isómeros n C4H10 , i C4H10 C5H12 Pentano Isómeros n C5H12 , i C5H12 C6H14 Hexano C7H16 heptano - Contiene hidrocarburos olefínicos, naftenicos, aromáticos en trazas .

Sistema de un compuesto puro Diagrama P - T Pc Punto crítico Líq. P Líquido Vapor Sólido Presión T Tc Gas Vapor Curva “Presión de vapor” Pv Punto triple Curva de “punto de ebullición” Tb Temperatura Si P < Pv el sistema es vapor @ Temperatura definida Si P > Pv el sistema es liquido Si P = Pv el líquido y el vapor coexisten en equilibro

Normalización de la composición del gas Comp Yi Yi norm metano 0,75 0,728155 etano 0,18 0,174757 propano 0,05 0,048544 i-butano 0,03 0,029126 n-butano 0,02 0,019417 1,03 1 ∑ yi yi ynorm= Al tener una mezcla de gases, lo primero que se debe hacer es verificar que la sumatoria sea igual a 100 %( en porcentaje molar) o 1 (en fracción molar)

Composición del Gas Natural Propiedades básicas de la mezcla de compuestos Peso molecular Volumen estándar Densidad Volumen especifico Gravedad específica Composición del Gas Natural Presión seudocrítica Temperatura seudocrítica (Distribución de los componentes) Factor acéntrico Viscosidad Conductividad térmica Tensión superficial Capacidad calorífica

Datos de las propiedades de compuestos puros Las tablas de las propiedades se encuentran disponibles en la mayoría de los textos relacionados con gas natural Fig 23-2 Physical Constants. GPSA. Electronic Data Book. 11va edición Capítulo 23.

Las propiedades de una mezcla de compuestos depende Sistema multicomponente Presión Las propiedades de una mezcla de compuestos depende Temperatura Composición Algunas propiedades de mezcla se basan en la Ley de Dalton: Ley de soluciones ideales La suma de la fracción molar de cada compuesto presente en la mezcla multiplicado por la propiedad física de cada compuesto puro a las condiciones del sistema se obtendrá el valor de la propiedad física de la mezcla a las condiciones del sistema Prop. de la mezcla= ∑ yi * Prop comp puro

Propiedades de compuestos puros Peso molecular del gas Peso Molecular (PM) obtenido de la tabla (molecular mass)

Gravedad específica g.e gas = 19,28/28,96 = 0,665

Fracción Masica Yi*Pmi = mi (cada componente) Luego cada mi/PM.

Propiedades seudocriticas con la regla de Kay Temperatura Pseudocritica Presión Pseudocritica Pci y Tci son tomadas de la tabla (debe llevarse la temp a R (°F +460)

Capacidad calorífica Neta (VCN) y Capacidad calorífica Bruto (VCB) VCBi y VCNi son tomados de la tabla ∑yi*VCBi ∑yi*VCNi

P.V = n.R.T.z Factor de Compresibilidad Es un factor que mide la desviación del comportamiento ideal P.V = n.R.T.z Gas ideal Gas Real z < 1 z = 1 z es función de (P, T, Comp. Gas) z > 1

Teoría de los Estados Correspondientes Los gases presentan el mismo comportamiento (factor z), cuando su T y P se expresa en función de sus valores críticos. Punto Crítico Presión seudoreducida Liquido subenfriado Vapor sobrecalentado Mezcla Temperatura seudoreducida Los valores críticos son utilizados como referencia

Factor de corrección por la presencia gases ácidos (Fsk o ε) por Wichert y Aziz. Si el gas contiene H2S o CO2 se debe calcular el factor de corrección Fsk,usando la ecuación siguiente Y luego corregir Tsc y Psc calculadas anteriormente Temperatura critica ajustada Presión critica ajustada

Calculo de Z Factor de compresibilidad Método de Standing Katz Se calcula de Presión y Temperatura pseudoreducida con Py T del sistema respectivamente y luego se entra en la grafica para leer Z. Tsr z Psr

Problema a resolver La siguiente mezcla de gases, cuya composición en porcentaje aparece en la tabla, se encuentra a una P = 2100 Psia y T = 500 °R. Aplicar lo siguiente: Normalizar Calcular 2.1 Peso molecular 2.2 Gravedad especifica 2.3 Fracción Masica 2.4 Presión Pseudocritica 2.5 Temperatura Pseudocritica 2.6 Valor calorífico neto 2.7 Valor calorífico neto y bruto 2.8 Presión y temperatura Pseudocritica corregida por acidez 2.9 Presion y temperatura pseudoreducida 2.10 Factor de compresibilidad (standing Katz)