hidratos de gas gpsa

8/10/2019 Hidratos de Gas Gpsa

1/76

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FUENTE:Apuntes Profesor Manuel Cabarcas.

! Combinacin fsica.

! Apariencia de Hielo.

Fortaleza

Cavidades


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A. ESTRUCTURA I: Molculas ms pequeas (CH4, C2H6, CO2,H2S). Forma de Cubo.


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FUENTE: http://www.pet.hw.ac.uk/research/hydrate/hydrates_what.cfm

ESTRUCTURA TIPO II: Molculas ms grandes (C3H8, i-C4H10, n-C4H10).


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ESTRUCTURA TIPO H: Isoparafinas y cicloalcanos.


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CONDICIONESPRIMARIAS

! El gas o liquido debeestar en o por debajo del

punto de roco del agua oa c o n d i c i o n e s d esaturacin.

! Temperatura.

! Presin

! Composicin.

CONDICIONESSECUNDARIAS

! Mezcla.

!

Cintica.

! Locacin fsica para laformacin y aglomeracindel hidrato tales como,

codo de tubera, orificio,termocupla , o l neaescalada.


10/76!"#$"!$%&' )$ #'*

5J

5K 5L

5M


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EJERCICIO: Calcular la presin de formacin de Hidrato para un gas

con gravedad especfica de 0,7. Temperatura = 50 F

MKN OA


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EJERCICIO: El gas del ejercicio anterior ser expandido de 1500 Psia hasta

500 Psia. Cul ser la temperatura mnima que permitir la expansin sin quehaya formacin de hidratos?

JJN OA


15/76!"#$"!$%&' )$ #'*

EJERCICIO: Cun lejos se podr expandir un gas de gravedad especfica 0,6 que

se encuentra a 2000 Psia y 100 F sin que haya formacin de hidratos?

JJNNC-*+


16/76!"#$"!$%&' )$ #'*

EJERCICIO: Cun lejos se podr expandir un gas de gravedad especfica 0,6que se encuentra a 2000 Psia y 140 F sin que haya formacin de hidratos?

47:765>


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h t t p : / / w w w . n u e s t r o m a r . o r g / n o t i c i a s /energia_y_minerales_042009_23128_los_hidratos_de_gas_podrian_revertir_la_declinan


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MTODO DE KATZ

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CONSIDERACIONES

1.

Kvs es infinito para molculas ms grandes que el n-butano.

2. Nitrgeno es considerado un no formador de hidratos por lo cualKvs, tambin es considerado infinito.

*+!",+!-.'#+ ("#$% =1

*89:8;? #?@AB;=C

Basado en la composicin de un gas dulce


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EJERCICIO: Calcular la presin de formacin de Hidrato para un gascon la siguiente composicin. Temperatura = 50 F

4BDAB=?=C? 0E:88;


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KPNL

JPQW

1) Leer la respectiva Kvs para cada componente para al menos dos presiones.


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NPNLS

NPNKQ


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2) Realizar el respectivo producto y/Kvs y la respectivasumatoria para cada presin

4BDAB=?=C?0E:88;


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3) Realizar la interpolacin entre la presin de formacin y la

sumatoria para cada presin

Pformacin [Psig] Total Y/Kvs

MNN NPYQY

LNN JPMLL

Interpolacin

MNW J


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4) Comparar con los resultado experimentales

Resultado Experimental: 325 F

Resultado por Grficos: 305 F

Error = / %&'%/(0 %(0 )*''+!,-*%+


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EJERCICIO: El gas con la siguiente composicin est a una presin de3500 Psia y 150 F. Cules sern las condiciones de formacin dehidrato cuando el gas se expanda?

Componente Fraccin Molar

Metano 0,9267Etano 0,0529

Propano 0,0138

Isobutano 0,0018

n-Butano 0,0034

n-Pentano 0,0014

Total 1


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En pruebas experimentales, se realizaron diversos clculos flashadiabticos a diferentes temperaturas obtenindose los siguientesresultados:

JE?K;


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En pruebas experimentales, se realizaron diversos clculos flashadiabticos a diferentes temperaturas obtenindose los siguientesresultados:

JE?K;


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1)

Asumir temperaturas y a diferentes presiones leer el valor deKvs para cada componente.

& XMI W04BDAB=?=C?

0E:88;


29/76

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NPNWW

NPNMN


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2) Realizar la interpolacin entre la presin de formacin y lasumatoria para cada presin, a la temperatura asumida

J[BED:8;


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3) En un mismo grfico realizar dos curvas: a) Graficar la presin y final y

temperatura final en la prueba flash adiabtica, y b) graficar la presin deformacin vs temperatura de formacin

500

Psia

52 F


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PRECAUCIN:

! No se recomienda trabajar estas correlaciones para presiones mayoresa 1000-1500 Psia.

PREDICCION DE LAS CONDICIONES DE FORMACION DE HIDRATOS A

ALTAS PRESIONES

! Sloan et al. presento un mtodo alternativo para el calculo a presionesmayores de 4000 Psia.

!

Mcledos & Campbell presentan unos datos experimentales de hidratospara mezcla de gases naturales por encima de 10000 Psia

! Blanc & Tournier-Laserve provee unos datos experimentales de hidratoshasta 14500 psia.


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METODO DE BAILLE & WICHERT Mtodo de ajuste por Propano (C3H10).


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4BDAB=?=C? 0E:88;


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PASO 1: Entre en el lado izquierdo de la grfica a 600 psia y proceda

con la concentracin del H2S (4.18 %).


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PASO 2: Baje verticalmente hacia abajo con la gravedad especifica del

gas (SG=0,682).


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PASO 4: Entre por el lado izquierdo en la concentracin del H2S y proceda

a la lnea de concentracin del C3 (0,67%). Proceda verticalmente haciaabajo al sistema de presin y lea la correccin en la escala a manoizquierda (-2,7 F).

-2,7

F


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PASO 5: Correccin de la temperatura de formacin inicialmentehallada:

./!101-2 &4-52(6

TH = 60,8 F


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CONSIDERACIONES

! Las grficas fueron desarrolladas bajo la ecuacin de estado de

Peng-Robinson.

INFLUENCIA DEL CO2EN LAS CONDICIONES DE FORMACIN DEHIDRATOS


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INFLUENCIA DEL CO2EN LAS CONDICIONES DE FORMACIN DEHIDRATOS

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Se realizo una prueba de laboratorio para cuatro tipo de gases:

1. Gas dulce (SG=0,6).2. Gas dulce con un 10 %CO23. Gas acido con un 10% de H2S.4. Gas acido con un 10% de CO2 Y 10% H2S.


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WROA SN

OA

QLOA

QSOA


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PRIMERA PAREJA

1.

Gas dulce (SG=0,6).

T= 60 F

2.

Gas dulce con un 10 %CO2

T= 58 F

Error = /%7&,'/(0 %7(0)*''+!-8%+

SEGUNDA PAREJA

1.

Gas acido con un 10% de H2S.

T= 60 F

2.

Gas acido con un 10% de CO2 Y 10%H2S.

T= 58 F

E r r o r = /9 8 &9 , / (0 9 , (0)*''+!-*9+


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34G3H3876=@

H>I> 87@3@

:34F53:7@

>453


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POLMERO

CORRIENTE DEPRODUCCIN

NO CAMBIA LA

TEMPERATURADE FORMACIN

RETRASA SUCRECIMIENTO


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ANTIGLOMERADOR

INYECTA CORRIENTEPRODUCCIN

EVITAAGOLMERACIN DECRISTALES

LA FASE ACEITELOS TRASPORTA

APLICABLE A UNA

AMPLIA GAMA DEPRESIN YTEMPERATURA


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!

Banco de pruebas

! Aplica a fluidos reales que se inhibe y determinar la lnea defase de equilibrio resultante.

! Como se cambia la mezcla de los productos qumicos, unafamilia de lneas de fase de equilibrio se desarrollar.

! Esto dar lugar a una determinacin inicial de una mezcla cerca

a "ptima" de los productos qumicos.


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! Primera prueba de campo se debe realizar en una de las instalacionesde prueba a gran escala

! La mezcla "ptima", su velocidad de inyeccin, y la ubicacin de lospuntos de inyeccin sern una funcin de la geometra de flujo, laspropiedades del fluido, las relaciones de presin y temperatura

! La velocidad de inyeccin adecuada y la ubicacin de los puntos se

puede determinar observando los aumentos de presin, que indican quelos hidratos se estn formando.

P


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TERMODINMICO

CORRIENTE DEPRODUCCIN

ALCOHOL OUN GLICOL

METANOL ESMAS USADO

DISMINUYE LATEMPERATURA DE

FORMACIN DEHIDRATOS

ETILENGLICOL, MSFCIL DE RECUPERAR


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G6 /*\ #* $%'./&^ J_`I JK;:!" #

$%&"

$

Donde:

!" #Fraccin molar del componente en la fase

gaseosa

$ #Presin total

$% #Presin de vapor del componente

&" #Fraccin molar del componente en la fase

lquida

! " #$%&'' ( )*

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McKETTA-WEHE

Alta precisin para gas dulce.Errores


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P>50 psia

CORRELACIONESEMPIRICAS BASADAS

SOLAMENTE EN LAPRESIN Y TEMPERATURADEL GAS

CORRELACIONESEMPIRICAS BASADAS EN

LA PRESIN,TEMPERATURA DEL GAS YCOMPOSICION DEL GAS


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M T O D O 1 :C o r r e l a c i o n e sempricas basadas

solamente en lap r e s i n ytemperatura delgas:


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Contenido de aguasaturada de CO2 Y

H2S >> GasDulce.

ConcentracinCO2 Y H2S >5% yP>700 psia, se

necesitacorreccin.

Presencia CH4 oN2 al CO2/H2S,reduce contenido

de agua.

MTODO 1:Correlaciones empricasbasadas en la presin, temperatura del gas y

composicin del gas:

WHC(contenido agua en gas)

WCO2(contenido efectivo de agua en CO2) WH2S(contenido efectivo de agua en H2S)

Fuente: GPSA Engineering Data Book, Gas Processors Suppliers Assoc., Tulsa, OK. (2004).


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MTODO 2


CO2 se convierte a equivalente de la

concentracin de H2S

CO2 contribuye 75% la cantidad deagua a la mezcla de gas

P < 10 000 psia

Contenido de agua en gases cidos (2000 psia)


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MTODO 3


CO2 se convierte a equivalentede la concentracin de H2S

CO2 contribuye 70% la cantidad deagua a la mezcla de gas

Contenido de agua en gases cidos


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ECUACIN DE HAMMERSCHMIDT:Para bajas concentraciones de inhibidor (25 wt%) paraMetanol y menor al 70 wt% para MEG

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() * & % '

Donde:

! "Disminucin del punto de hidrato

# "Porcentaje peso del inhibidor en la fase de agua lquida

$ "Peso Molecular del inhibidor

%& "Constante igual a 12970C 2335

0F

!"#!$!%&' () *+

(,-."&/ 01 1002

,-!/,"3/!4&/ 61 1177

%!,-!/,"3/!4&/ 876 90:7

!"#!$!%&',; < 4&";-."-,;


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ECUACIN DE NIELSEN-BUCKILNGPara concentraciones de metanol hasta de 50 wt% :

! " # $%&' ( )* +

Donde:

! "Disminucion del punto de hidrato

#$

"

Fraccion molar de metanol en la fase de agua liquida% "constante igual a 72 0C 129.6 0F


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ECUACIN DE MADDOX et al:

Tasa de inyeccin total de inhibidor para satisfacer laconcentracin de inhibidor necesitada, se da por la siguienteecuacin:

!"# !$%

&'&() &'*

Donde:

!" #Masa de la solucin de inhibidor

!$#

Masa de agua liquida

%& #Concentracin del inhibidor rico

%' #Concentracin del inhibidor lean


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100 MMscf/d de gas natural deja una plataforma offshore a 100 0F y1200 psia.

La temperatura de hidrato del gas es 65 0F.

El gas llega a onshore a 40 0F y 900 psia.

La produccin de condensado asociada es 10 bbl/MMscf, este tiene50 0API y peso molecular de 140

Calcule la cantidad de inhibidor 100 wt% metanol y 80 wt% EGrequerido para prevenir la formacin de hidrato en la tubera.


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C+-$ Ka Bd,*(+ 1&(T&0+1V0+ /&% -*-1&(+ c 40 0F

C+-$ Ma:$,1&,*/$ /& +#V+ + 100 0F y 1200 psia c WM %U)BB-'e:$,1&,*/$ /& +#V+ + 40 0F y 900 psia c Y"W %U)BB-'e

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hidratos de gas gpsa

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