Transcript Gases
Gases Reales
Febrero 2011
Mezcla de Gases (gas natural)
Gas Natural
Es una mezcla de hidrocarburos formado por los miembros mas volátiles de la cadena paraf ínica, que procede de formaciones geológicas. Puede presentar compuestos no hidrocarburos tales como N 2 , H 2 S, CO 2 y H 2 O entre otros.
Características:
- 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:
CH 4 Metano (predominante) C 2 H 6 Etano C 3 H 8 Propano C 4 H 10 Butano C 5 H 12 Pentano C 6 H 14 Hexano Isómeros Isómeros n C 4 H 10 , i C 4 H 10 n C 5 H 12 , i C 5 H 12 C 7 H 16 heptano
Contiene hidrocarburos olefínicos, naftenicos, aromáticos en trazas .
Sistema de un compuesto puro
Diagrama P - T Punto crítico
Pc
P Líquido
Sólido
Líq.
Vapor T
Tc
Vapor
Punto triple Gas Curva “Presión de vapor”
Pv
Curva de “punto de ebullición”
Tb Temperatura
Si P <
Pv
Si P >
Pv
Si P =
Pv
el sistema es vapor el sistema es liquido el líquido y el vapor coexisten en equilibro @ Temperatura definida
Normalización de la composición del gas Comp
metano etano propano i-butano n-butano
Yi Yi norm
0,75 0,728155 0,18 0,174757 0,05 0,048544 0,03 0,029126 0,02 0,019417 1,03 1 y
norm=
y
i
∑ y
i 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)
Propiedades básicas de la mezcla de compuestos
Peso molecular Volumen estándar Densidad
Composición del Gas Natural
(Distribución de los componentes) Volumen especifico Gravedad específica Presión seudocrítica Temperatura seudocrítica 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. 11 va edición Capítulo 23.
Sistema multicomponente
Las propiedades de una mezcla de compuestos depende Presión 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
P
rop. de la mezcla
= ∑ y
i
* P
rop comp puro
Propiedades de compuestos puros
Peso molecular del gas
PM gas
i N
1
y PM i i
Peso Molecular (PM) obtenido de la tabla (molecular mass)
PM gas
i N
1
y PM i i
Gravedad específica
P
*
PM gas
g
s
.
g
.
gas
aire
P
*
R
*
T PM aire R
*
T
PM gas PM aire
g.e gas = 19,28/28,96 = 0,665
Fracción Masica
w i
m i m t
i m i m i
Yi*Pmi = mi (cada componente) Luego cada mi/PM.
Propiedades seudocriticas con la regla de Kay
Temperatura Pseudocritica
T SC
i N
1
Ci
Presión Pseudocritica
P SC
i N
1
y P i Ci
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
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 = 1 Gas Real z < 1 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
Liquido subenfriado P
sr
P P SC
Presión seudoreducida Vapor sobrecalentado Mezcla
T sr
T T SC
Temperatura seudoreducida Los valores críticos son utilizados como referencia
Factor de corrección por la presencia gases ácidos (Fsk o ε) por Wichert y Aziz.
F sk
120 Si el gas contiene H2S o CO2 se debe calcular el factor de corrección Fsk,usando la ecuación siguiente
y CO
2
H
2
S
0 .
9
y CO
2
y H
2
S
1 .
6 15
y
0 .
5
H
2
S
y
4
H
2
S
Y luego corregir Tsc y Psc calculadas anteriormente
P SC
i N
1
Ci T SC
i N
1
y T i Ci
Temperatura critica ajustada
T sc
*
T SC
F SK
Presión critica ajustada
P sc
*
T SC
P SC y H
2
S T SC
1
F SK y H
2
S
F SK
z 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
T sr
T T SC
*
P sr
P P SC
* 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: 1. Normalizar 2. Calcular 2.1 Peso molecular 2.2 Gravedad especifica 2.3
Fracción Masica 2.4
Presión Pseudocritica 2.5 Temperatura Pseudocritica 2.6 Valor 2.7 Valor 2.8
calorífico neto calorífico neto y bruto Presión y temperatura 2.9
Pseudocritica corregida por acidez Presion y temperatura pseudoreducida 2.10
Factor de (standing Katz) compresibilidad