Gases RealesGases Reales

Febrero 2011

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 NaturalGas Natural

GasGas

- Estado de la materia

- No tiene volumen y forma definida

- Baja densidad y viscosidad

Idealmente:

P.V = n.R.T

“Se cumple a bajas presiones” < a 150 lpca aprox.

Características:

Componentes:

- Contiene hidrocarburos parafínicos en mayor cantidad:

CH4 Metano (predominante)

C2H6 Etano

C3H8 Propano

C4H10 Butano

C5H12 Pentano

C6H14 Hexano

C7H16 heptano

HidrocarburosHidrocarburos

- Contiene hidrocarburos olefínicos, naftenicos, aromáticos en trazas .

Isómeros

Isómeros

n C4H10

n C5H12

, i C4H10

, i C5H12

Sistema de un compuesto puro

Diagrama P - T

Pre

sió

n

Temperatura

Vapor

Punto triple

LíquidoSólido

Punto crítico

Gas

P

T Tc

Pc

Líq.

Vapor

Curva “Presión de vapor” Pv

Curva de “punto de ebullición” Tb

Si P < Pv el sistema es vapor

Si P > Pv el sistema es liquido

Si P = Pv el líquido y el vapor coexisten en equilibro

@ Temperatura @ Temperatura definidadefinida

Normalización de la composición del gas Normalización de la composición del gas

∑ ∑ yyii

yyii yynorm=norm=

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)

Gravedad específica

Peso molecular

Presión seudocrítica

Temperatura seudocrítica

Volumen estándar

Composición Composición del Gas Naturaldel Gas Natural

(Distribución de los (Distribución de los componentes)componentes) Factor acéntrico

Propiedades básicas de la mezcla de compuestosPropiedades básicas de la mezcla de compuestos

Tensión superficial

Densidad

Viscosidad

Conductividad térmica

Capacidad calorífica

Volumen especifico

Datos de las propiedades de compuestos puros

Fig 23-2 Physical Constants. GPSA. Electronic Data Book. 11va edición Capítulo 23.

Las tablas de las propiedades se encuentran disponibles en la mayoría de los textos relacionados con gas natural

Las propiedades de una mezcla de compuestos

depende

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

Sistema multicomponente

PresiónPresión

TemperaturaTemperatura

ComposiciónComposición

PProp. de la mezclarop. de la mezcla= ∑ y= ∑ yii * P * Prop comp purorop comp puro

Propiedades de compuestos puros

Peso molecular del gas

1

N

gas i ii

PM y PM

Peso Molecular (PM) obtenido de la tabla (molecular mass)

1

N

gas i ii

PM y PM

Gravedad específica

aire

gas

aire

gas

aire

gasg PM

PM

TR

PMPTR

PMP

gs

*

**

*

..

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

Fracción Masica

i ii

t ii

m mw

m m

Yi*Pmi = mi (cada componente)

Luego cada mi/PM.

1

N

SC i Cii

P y P

1

N

SC i Cii

T y T

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)

∑yi*VCBi ∑yi*VCNi

VCBi y VCNi son tomados de la tabla

Factor de Compresibilidad Factor de Compresibilidad Es un factor que mide la desviación del comportamiento ideal

P.V = n.R.T.z

z es función de (P, T, Comp. Gas)

Gas ideal

z = 1z > 1z < 1

Gas Real

Los gases presentan el mismo comportamiento (factor z), cuando su T y P se expresa en función de sus valores críticos.

Punto Crítico

Teoría de los Estados CorrespondientesTeoría de los Estados Correspondientes

PsrSC

P

P

srSC

TT

T

Vapor sobrecalentado

Liquido subenfriado

Mezcla

Presión seudoreducida

Temperatura seudoreducida

Los valores críticos son utilizados como referencia

Factor de corrección por la presencia gases ácidos (Fsk o Factor de corrección por la presencia gases ácidos (Fsk o εε) ) por Wichert y Aziz. por Wichert y Aziz.

Temperatura critica ajustadaTemperatura critica ajustada

Presión critica ajustadaPresión critica ajustada

42

5.02

6.122

9.022 15120 SHSHSHCOSHCOsk yyyyyyF

SKSCsc FTT *

SKSHSHSC

SKSCSCsc FyyT

FTPP

22

*

1

Si el gas contiene H2S o CO2 se debe calcular el factor de corrección Fsk,usando la ecuación siguiente

1

N

SC i Cii

P y P

1

N

SC i Cii

T y T

Y luego corregir Tsc y Psc calculadas anteriormente

TsrTsrzz

PsrPsr

Calculo de Z Factor de compresibilidadCalculo de Z Factor de compresibilidad

Método de Standing KatzMétodo de Standing Katz

*SCsr P

PP

*SCsr T

TT

Se calcula de Presión y Temperatura pseudoreducida con Py Se calcula de Presión y Temperatura pseudoreducida con Py T del sistema respectivamente y luego se entra en la grafica T del sistema respectivamente y luego se entra en la grafica para leer Z.para leer Z.

Problema a resolverProblema a resolverLa 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:

1.Normalizar2.Calcular 2.1 Peso molecular2.2 Gravedad especifica2.3 Fracción Masica2.4 Presión Pseudocritica2.5 Temperatura Pseudocritica2.6 Valor calorífico neto2.7 Valor calorífico neto y bruto2.8 Presión y temperatura Pseudocritica corregida por acidez2.9 Presion y temperatura pseudoreducida2.10 Factor de compresibilidad (standing Katz)