Unidad II Gases Reales

8/16/2019 Unidad II Gases Reales

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Correlación de Sutton


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: Gravedad Específica de la porción de gas hidrocarburo, adimensional

: Gravedad Específica de la mezcla, adimensional

: Fraccion molar del Nitrogeno, fracción

: Fraccion molar del Dioxido de Carbono, fracción

: Fraccion molar del Sulfuro de Hidrogeno, fraccion

: Presion seudocríticas de la porción de gas hidrocarburo, psia

: Temperatura seudocríticas de la porción de gas hidrocarburo, ºR

: Presión Seudocríticas de la Mezcla, psia

: Temperatura Seudocríticas de la Mezcla, ºR

La Grafica del factor Z de Standing-Katz es generalmente confíale para gases naturales dulces

con una pequeña cantidad de componentes hidrocarburos, es decir, menor que el 5% por volumen. Para

gases ácidos, este factor Z puede ser usado con el ajuste apropiado de las propiedades pseudocríticas.Este es conocido como FSK (ε3) y se obtiene por medio de la grafica 23-8 (GPSA) o de la siguiente

manera:

A= Sumatoria de las fracciones de H2S y CO2

B= Fracción molar de H2S

Esta grafica fue desarrollada por Wichert-Aziz, con el fin de realizar el ajusto a las propiedades

pseudocríticas:


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5. Método de Refracción Molecular de Eykman

La ecuación de Eykman de Refracción Molecular es:

Donde, M es el peso molecular y ρ, densidad del gas o liquido (grs/cc), EMR= Refracción Molecular

de Eykman y n= índice de refracción del gas o liquido, usando en el refractómetro luz amarilla de la línea

D del Sodio. En la siguiente tabla, presenta los valores de EMR para la mayoría de los componentes del

gas natural. Para hidrocarburos parafínicos normales se ha encontrado que:

Esta ecuación puede utilizarse para determinar el EMR de la fracción más pesada de un sistema a

partir de su peso molecular. En caso de conocerse la densidad de la fracción más pesada, puede

emplearse Fig. 1-7 (Comportamiento de los hidrocarburos, Palacios y Martinez), para determinar EMR:


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Tabla #1. Valores de la refracción molecular de Eykman, EMR, de los componentes más comunes del Gas

Natural

Componente EMR

C1 13,984

C2 23,913C3 34,316

nC4 44,243

iC4 44,741

nC5 55,267

iC5 55,302

nC6 65,575

iC6 65,575

C7 75,875

C8 86,193

C9 96,529

C10 106,859C11 117,173

C12 127,499

N2 9,407

CO2 15,750

H2S 19,828

O2 8,495


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Para obtener la densidad del gas en gr/cc, se puede aplicar la siguiente ecuación:

Donde:

ρg= Densidad del gas, grs/cc

Mm= Peso Molecular de la Mezcla de gas

Si se conoce el peso molecular y la gravedad especifica de la fracción más pesada, este ultimo

valor es generalmente el más exacto. Para una serie homologa, la relación entre el índice de Refracción

Molecular de Eykman, (EMRI=EMR/M) y la densidad (ρ) es lineal, tal como lo indica la fig.1 -8

(Comportamiento de los hidrocarburos, Palacios y Martínez), que de manera analítica se puede resolver

de la siguiente manera:

Cuando se usa la Fig. 1-7 (Comportamiento de los hidrocarburos, Palacios y Martínez) para

calcular el EMR, el peso molecular correspondiente se halla de este modo:

Las graficas mencionadas, como también las ecuaciones, pueden usarse para determinar una

relación entre ρ y M en mezclas de hidrocarburos parafínicos. Cuando se usa EMR para obtener

Compresibilidad del gas, es posible utilizar los valores críticos obtenidos con base en la refracción

molecular de Eykman, en lugar de los seudovalores. La Fig. 1-9 (Comportamiento de los hidrocarburos,

Palacios y Martínez) presenta una relación entre EMR y (B)Tc/(Pc)1/2

para hidrocarburos parafínicos

normales y otros componentes comunes del gas natural. Analíticamente esta relación puede expresarse

de la siguiente forma:


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La Fig. 1-10 (Comportamiento de los hidrocarburos, Palacios y Martínez) presenta una relación

entre EMR y (A)Tc/(Pc). Analíticamente esta correlación puede establecerse así:


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Para CO2, H2S, N2 y C1 (Grupo I)

Para los demás hidrocarburos C2 (Grupos II),

Los valores de A y B se utilizan cuando se este usando el sistema métrico. Por ellos cada uno de

estos parámetros es igual a la unidad en el sistema ingles. Los siguientes pasos resumen el método para

determinar el factor Z.

Se divide la composición en 2 grupos: Grupo I (CO2, H2S, N2 y C1)) y Grupo II (C2 y demás

hidrocarburos). Se realiza otra columna con los grupos divididos y normalizados sus fracciones

molares,

Se realiza otro cuadro con los EMR correspondientes. Si se encuentra presente C7+, a partir de la

densidad medida y con la Fig.1-7 (o la ecuación) se obtiene EMR, y por medio de esta se puede

obtener el peso Molecular. Si se conoce el Peso molecular, se obtiene EMR de la ecuación y

luego la densidad para obtener EMR.

Para cada grupo del Paso 1, se calcula,

Donde yi es la fracción molar de cada componente en el Grupo I

Donde yii es la fracción molar de cada componente en el Grupo II

Con EMR1 se obtiene [(A)(Tc)/Pc]1 para el Grupo I de la fig.1-10 o con respectiva ecuación. EMR2

se obtiene [(A)(Tc)/Pc]2 de la misma figura. Luego se calcula:

Se calcula el EMR de la mezcla

Con el valor anterior se obtiene (B)Tc/(Pc)1/2

de la fig.1-9 o de su respectiva ecuación

Con los valores de (A)(Tc)/Pc y (B)Tc/(Pc)1/2 se calcula Tc y Pc

Se calcula las propiedades pseudoreducidas

De la fig.1-11 (Comportamiento de los hidrocarburos, Palacios y Martínez), se determina Z.

6. Método de Pitzer

Se calcula las propiedades críticas de la mezcla a través del método de Stewart, W.F, Burkhardt,

S.F y Voo, D


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Los valores de las propiedades criticas se ajustan de acuerdo a la regla de Witchert y Azis,

tomando en cuenta en factor acéntrico, ω.

Donde: A: Fracción Molar del H2S+CO2

B: Fracción Molar del H2S

ωhc: Factor Acéntrico de los hidrocarburos + Nitrógeno. Se obtiene de la siguiente forma:

Para obtener el factor acéntrico de los componentes pesados se realiza esta formula:

Donde: Pc: Presión Crítica del componente pesadoTc: Temperatura Critica del componente pesado

a) Tb: Temperatura de ebullición de componente pesado, se obtiene de la siguiente forma

(Correlación de Kessler, M.G y Lee, B.I.):

Obtener el factor acéntrico de la mezcla

Calculo de las propiedades Pseudoreducidas (anteriormente estudiadas)

Se calcula Z° (Es el factor de compresibilidad para un fluido cuyas moléculas son

perfectamente redondas) y Z’ (Es el factor de compresibilidad para un fluido cuyas

moléculas no son perfectamente redondas). Estas se obtienen a través de la siguientes

graficas:


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7. Metodo de Papay

La ecuación para el calculo de Z es la siguiente:

El error promedio de este método con respecto a los valores leídos en las curvas de Standing y

Katz fue de -4,873%, para presiones y temperaturas pseudoreducidas en el rango de 0,2 ≤ Psr ≤ 15,0 y

1,2 ≤ Tsr ≤ 3,0. El método de Papay puede ser utilizado cuando el gas natural contiene impurezas

corrigiendo PscM y TscM por el método de Wichert y Aziz.

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