Tema N 4 Caracterizacion de Las Fracciones Pesadas
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA POSTGRADO DE INGENIERÍA PROGRAMA: INGENIERÍA DE GAS
Tema N 4: Caracterización de las fracciones pesadas °
Propiedades de compuestos puros La mayoría de las propiedades básicas de los compuestos puros se encuentran tabulados en la literatura. Peso
molecular
Volumen Presión
crítico
crítica
Temperatura ura Temperat Factor
crítica crític a
acéntrico
Gravedad
específica
Temperatura Presión
de ebullición @ P definida
de vapor @ T definida
Densidad
@ P y T definida
@ Condiciones de referencia
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. 11 va edición Capítulo 23.
Composición: Componentes Metano
C1
Etano
C2
Propano
C3
i-Butano
iC4
n-Butano
nC4
i-Pentano
iC5
n-Pentano
nC5
Hexano
Fracciones pesadas
Seudocompuesto Pueden estimarse sus propiedades a partir de correlaciones
C6
Heptano y pesados
C7+
Dióxido de carbono
CO2
Sulfuro de hidrogeno
H2S
Nitrógeno
Fracción molar
N2
NaturalGasEngineeringHandbook Dr. Boyun Guo and Dr. AIi Ghalambor University of Louisiana at Lafayette
La mayoría de las correlaciones utilizan dos propiedades
PM, ,Tb
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones de hidrocarburos Método de Raizi-Daubert Ecuación general
a 2 exp d 1 e 2 b 1
c
f 1 2
θ =
propiedad física a – f= Constante para cada propiedad a estimar
Forma 1
Tb,
a (T b ) b c exp d (T b ) e f (T b )
Forma 2 PM (MW), a( MW ) b c exp d ( MW ) e f ( MW )
Hydrocarbon phase behavior. Tarek Ahmed
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones de hidrocarburos Método de Raizi-Daubert
a (T b ) b c exp d (T b ) e f (T b ) Constantes para la Forma 1
Hydrocarbon phase behavior. Tarek Ahmed
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones de hidrocarburos Método de Raizi-Daubert
a( MW )b c exp d ( MW ) e f ( MW ) Constantes para la Forma 2
Hydrocarbon phase behavior. Tarek Ahmed
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones de hidrocarburos Método de Kesler - Lee Presión crítica:
Ln P C 8,3634 0,0566 / 0,24244 2,2898 / 0,11857 / .10 .T b 2
3
1,4685 3,648 / 0,47227 / 2 .107.T b2 0,42019 1,6977 / 2 .1010.T b3 Para estimar la temperatura de ebullición se puede utilizar: Ecuación de Whitson Tb
4,5579. PM 7 C
0,15178
.
0,15427 C 7
3
Hydrocarbon phase behavior. Tarek Ahmed
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones de hidrocarburos Método de Kesler - Lee Temperatura crítica:
T C 341,7 811,1 0,4244 0,1174 .T b
0,4669 3,26238 .105 / T b Peso molecular:
4,6523 3,3287 .T 2 7 1 0,77084 0,02058 1,3437 720,79 / T .10 / T 2 12 3 1 0,80882 0,02226 1,8828 181,98 / T .10 / T
MW 12272,6 9486,4
b
b
b
b
b
Hydrocarbon phase behavior. Tarek Ahmed
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones pesadas Ecuaciones para estimar las propiedades del C7+ Método
de Rowe
Método
de Standing
Método
de Katz-Firoozabadi
Método de Cavett’s Correlación
de Mathews
Ref. Hydrocarbon Phase Behavior. Cap. 2
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones pesadas Metodo
de Rowe
Asume que esta fracción se comporta como un hidrocarburo parafínico normal. Este método usa un factor n para el cálculo de las propiedades. Propone ecuaciones para estimar Tb, Tc y Pc de C7+ PM n
C 7
Tc
2,0
14
1,8 961 10
a
C 7
Pc
C 7
Basa sus calculos en el PM del C7+
a 2,95597 0,090597 n
3
5Y
10
Y
Tc
0,0137726826 n 0,6801481651
C 7
T b C
2
0,0004347.T c C 7 265 2
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones pesadas Método
de Standing
Expresión matemática de la Correlación de Mathews, T. A., Roland, C.H. y Katz, D. L.: Se puede determinar la P sc y Tsc del C7+ en función de la s.g. C 7+ y el PM C7+. También puede ser utilizada para C 5+, C6+.
PSC C7 1188 431 . log PM C 7 61,1 2319 852 . log PM C7 53,71. C 7 0,8
TSC C 7
608 364 . log PM C7 71,2 2450 . log PM C7 3800 . log C7
Psc C 7+ = lpca Tsc C 7+ = °R PM C 7+ = lb/lbmol
C 7
= gravedad específica
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones pesadas Correlación
de Mathews, T. A., Roland, C.H. y Katz, D. L.:
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones pesadas Metodo
de Katz - Firoozabadi
Los autores de estas ecuaciones realizaron varios análisis de propiedades a 26 condensados de hidrocarburos
a1 a2 n a3 n
2
a4n 3 a5 n
Donde:
= Cualquier propiedad física, PM, s.g.,Tc, Pc, Tb, ω a1
a5 = Coeficiente de la ecuación dependiendo de la propiedad a calcular
n = número de carbonos
Ref. Hydrocarbon Phase Behavior. Cap. 2. Tabla 2-11
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones pesadas Metodo
de Katz - Firoozabadi Constantes para la ecuación
Ref. Hydrocarbon Phase Behavior. Cap. 2. Tabla 2-11
Correlaciones para estimar las propiedades de las fracciones pesadas Metodo de Katz Firoozabadi
Ref. Hydrocarbon Phase Behavior. Cap. 2. Tabla 2-10
Efecto de las fracciones pesadas de hidrocarburo en el gas Afecta las ecuaciones de estado
Deficiente caracterización del C7+
Desviación en el diagrama de fases
Riqueza del gas natural
Problemas en la predicción de propiedades termodinámicas Problemas en el punto de rocío y burbuja
GPM
Importancia de la fracción pesada En el análisis cromatográfico se deben reflejar la riqueza composicional de los fluidos. Se puede presentar una variación mayor de 100°F en la temperatura de punto de rocío de hidrocarburos, si se emplea un análisis de gas hasta C7+ en lugar de un análisis hasta C15+.
Vapor
Líquido
Mezcla
Diagrama de fases
Esquemas de extensión de las fracciones pesadas Peso molecular
Data medida disponible C7+
Puede extenderse el análisis a hidrocarburos más pesados
Gravedad específica
Para cualquier método se debe cumplir que:
C7
N
y
n
n 7
y C
C8
7
N
y n 7
n
PMn yC PMC 7
7
y n PM n yC PM C s.g. s.g. n 7 n C N
7
C7+
C9 C10 C11
7
C12+
7
Ref. Hydrocarbon Phase Behavior. Cap. 7
Esquemas de extensión de las fracciones pesadas Método
de Katz
Correlación para extender en seudocomponentes la fracción de C7+ dependiendo del número de carbonos
z n
1,38205 . z c 7 .e
0 , 25903.n
zC7+= Fracción de C7+ n= número de carbono del seudocomponente
zn=Fracción del seudocomponente con número de carbono n.
Ref. Hydrocarbon Phase Behavior. Cap. 7
Esquemas de agrupamiento de las fracciones pesadas Procedimiento utilizado para agrupar componentes puros en un seudocomponente
C7
Métodos de agrupamiento:
C8 C9 C10 C11 C12+
C7+
-Whitson - Hong -Lee -Mehra -Montel-Gouel - Schlijper -Behrens-sandler -Gonzalez-Colonomos-Rusinek
Ref. Hydrocarbon Phase Behavior. Cap. 7
Esquemas de agrupamiento de las fracciones pesadas Método
de Lee
La mejor forma de agrupar los compuestos en C7+ es realizando una normalización de los compuestos pesados L
i
z i / z i L
T CL
i T ci L
P CL
i P ci
L
MW L
i MW i L
L L
i i
L MW L / i MW i / i
Ref. Hydrocarbon Phase Behavior. Cap. 7
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