CAPTULO 2 Propiedades Fsicas del Gas Natural TABLA 2-1 Constates Fsicas de Compuestos Puros Fuente: GPSA (Figura 23-2) TABLA 2-2 Fuente: GPSA (Figura 23-2 continuacin) TABLA 2-3 Fuente: GPSA (Figura 23-2 continuacin) TABLA 2-4 Fuente: GPSA (Figura 23-2 continuacin) TABLA 2-5 Fuente: GPSA (Figura 23-2 continuacin) TABLA 2-6 Fuente: GPSA (Figura 23-2 continuacin) 2.3CLCULODELACOMPRESIBILIDADDE GASES Ejemplo No. 1 DeterminarlaspropiedadesSeudocrticas,SeudoreducidasyelPeso Molecular del gas con la composicin de la tabla siguiente. Datos:P =500 psia(35,15 kg/cm2) T = 150 F=610 R(70,56 C) TABLA 2-7 ComponenteFraccin Molar, yi TemperaturaCrtica de cada componente Tci , R TemperaturaSeudocrtica, Tsc, R (yi * Tci) Presin Crtica de cada componente Pci , R Presin Seudocrtica, Psc, R (yi * Pci) Peso Molecular de cadacomponente, MW Peso Molecular de la mezcla, (yi * MW) CH40,8319343,0667,016,043 C2H60,0848549,6707,830,070 C3H80,0437665,7615,044,097 iC4H100,0076734,1527,958,123 nC4H100,0168765,3548,858,123 iC5H120,0057828,8490,472,150 nC5H120,0032845,5488,172,150 nC6H140,0063913,3439,586,177 y =1 Tsc = Psc =MWm = Ejemplo No. 2 DeterminarlaspropiedadesSeudocrticas,SeudoreducidasyelPeso MolecularparaunGasNatural,quecuentaconlacomposicindelatabla siguiente. Datos:Contenido de H2S= 4 ppm (Se asume en especificaciones).P =400 psia(28,12 kg/cm2) T = 200 F=660 R TABLA 2-8 ComponenteFraccin Molar, yi TemperaturaCrtica de cada componente Tci , R TemperaturaSeudocrtica, Tsc, R (yi * Tci) Presin Crtica de cada componente Pci , R Presin Seudocrtica, Psc, R (yi * Pci) Peso Molecular de cadacomponente, MW Peso Molecular de la mezcla, (yi * MW) N2 0,003100 227,2 492,8 28,013 CO2 0,057900 547,4 1069,5 44,010 H2S 0,000004 672,1 1300 34,082 CH40,861097343,0667,016,043 C2H60,072300549,6707,830,070 C3H80,005100665,7615,044,097 iC4H100,000200734,1527,958,123 nC4H100,000100765,3548,858,123 iC5H120,000100828,8490,472,150 nC5H120,000100845,5488,172,150 y =1 Tsc = Psc =MWm = FIG.2-1. Mtodo de Standing Fuente: GPSA (Figura 23-4) Ejemplo No. 3 HallarelvalordelfactordedesvoZ,paraelgasdeCarrascousadoenel Ejemplo 2. Ejemplo No. 4 HallarelvalordelfactordedesvoZ,mediantelasfiguras2-2ala2-4, asumiendo valores para el gas natural usado en el Ejemplo 2. Datos: MWm = 18,881 lbs/lbs-mol P =400 psia T = 200 F=660 R FIG. 2-2 Fuente: GPSA (Figura 23-5) FIG. 2-3 Fuente: GPSA (Figura 23-6) FIG. 2-4 Fuente: GPSA (Figura 23-7) FIG. 2-5 Fuente: GPSA (Figura 23-8) Ejemplo No. 5 Para el siguiente gas cido, calcular el factor de desvo Z, tomando en cuenta lacorreccinporcontenidodegasescidos,usandoelmtododeajustede temperatura crtica. Datos: P = 1000 psia(70,31 kg/cm2) T = 100 F = 560 R(37,78 C) TABLA 2-9 ComponenteFraccin Molar, yi TemperaturaCrtica de cada componente Tci , R TemperaturaSeudocrtica, Tsc, R (yi * Tci) Presin Crtica de cada componente Pci , R Presin Seudocrtica, Psc, R (yi * Pci) Peso Molecular de cadacomponente, MW Peso Molecular de la mezcla, (yi * MW) CO2 0,10 547,4 1069,5 44,010 H2S 0,20 672,1 1300 34,082 N2 0,05 227,2 492,8 28,013 CH40,60343,0667,016,043 C2H60,05549,6707,830,070 y =1 Tsc = Psc =MWm = FIG. 2-6 Ejemplo No. 6 Calcularlaspropiedadesseudocrticasdeungasquetieneunagravedad especfica de 0,85, usando la Figura 2-6. FIG. 2-7 FIG. 2-8 2.4 CLCULO DE DENSIDADES Ejemplo No. 7 MediantelaFigura2-9,calcularlagravedadespecfica,delossiguientes lquidos saturados, a una temperatura de 100 F. a) Iso butano, b) Iso pentano y c) Benceno. FIG. 2-9 Fuente: GPSA (Figura 23-9) FIG. 2-10 Fuente: GPSA (Figura 23-10) Ejemplo No. 8 Mediante la Figura 2-10, calcular la gravedad especfica de un lquido a una temperatura de 400F, siendo que este lquido tiene una gravedad especfica a 60F, de 0,68.Ejemplo No. 9 MediantelaFigura2-11,calcularladensidad(g/ml),delossiguientes lquidos saturados, a una temperatura de 100F: -Propano. -N - Butano. -Gasolina Natural. FIG. 2-11 Fuente: GPSA (Figura 23-11) 2.5 CLCULO DE LA PRESIN DE VAPOR FIG. 2-12 Ejemplo No. 10 MediantelaFigura2-12,calcularlapresindevapordelPropanoauna temperatura de 100 F y deln-decano a 500 F. 2.6CLCULODELAVISCOSIDADDE HIDROCABUROS LQUIDOS Y GASEOSOS FIG. 2-13 Fuente: GPSA (Figura 23-21) Ejemplo No. 11 Calcular la viscosidad deln-butano, a una temperatura de 200 F, utilizando la figura 2-13. FIG. 2-14 Ejemplo No. 12 Hallar la viscosidad del Gas Natural descrito en el Ejemplo No. 2 TABLA 2-10 ComponenteFraccin Molar, yi Peso Molecular de cadacomponente, MW Peso Molecular de la mezcla, (yi * MW) N2 0,003100 28,013 CO2 0,057900 44,010 H2S 0,000004 34,082 CH40,86109716,043 C2H60,07230030,070 C3H80,00510044,097 iC4H100,00020058,123 nC4H100,00010058,123 iC5H120,00010072,150 nC5H120,00010072,150 y =1MWm = Datos:T = 300 F (149 C) P = 1 atm. Ejemplo No. 13 Hallar la viscosidad del Gas Natural descrito en el Ejemplo No. 2, usando la Figura 2-15. Datos: T = 300 F (149 C) P = 14,7 psia= 1 atm. g= 0,652 FIG. 2-15 Fuente: GPSA (Figura 23-23) FIG. 2-16 Fuente: GPSA (Figura 23-24) FIG. 2-17 Ejemplo No. 14 Determinarlaviscosidaddeungasdepesomolecular22lb/lb-molauna presinde1000psiayunatemperaturade100F(560R).Tc=409R,Pc= 665 psia. 2.7CLCULODELACONDUCTIVIDADTRMICADE HIDROCARBUROS Ejemplo No. 15 Calcular la conductividad trmica del gas de composicin del gas natural usado en los ejemplos anteriores a una temperatura de 400F usando laFigura 2-18. Dato: MW = 18,881 lb/lb-mol FIG. 2-18 Fuente: GPSA (Figura 23-31) FIG. 2-19 Fuente: GPSA (Figura 23-32) FIG. 2-20 Fuente: GPSA (Figura 23-33) FIG. 2-21 Fuente: GPSA (Figura 23-34) FIG. 2-22 Fuente: GPSA (Figura 23-35 y 23-36) Ejemplo No. 16 Hallar la conductividad trmica de un gas con un peso molecular de 25 lb/lb-mol a una temperatura de 300 F(760 R) y una presin de 700 psia. Tc = 440 R , Pc = 660 psia. 2.8CLCULODELATENSINSUPERFICIALDE HIDROCABUROS FIG. 2-24 Fuente: GPSA (Figura 23-38) 2.9 CALCULO DEL GPM(GalonesdelquidosC3+pormilpies cbicos de gas medidos en condiciones normales) Ejemplo No. 18 Calcular el GPM (Galones de C3+ por Mil Pies Cbicos), de un Gas Natural, que presenta la composicin de la siguiente tabla. TABLA 2-12 Componente Fraccin molar , yi Factor de conversin GPM H2O 0 H2S 0 N2 0,0131 C1 0,8655 CO2 0,0011 C2 0,0697 C3 0,032427,4816 i-C4 0,009832,626 n-C4 0,004431,4433 i-C5 0,001536,1189 n-C5 0,001736,1189 i-C6 041,3897 C6 0,000641,0157 C7 0,000246,002 C8 051,0516 C9 056,1354 C10 061,2298 = = GPM 2.10PORCENTAJEDEIMFLAMABILIDADDE LOS HIDROCABUROS FIG. 2-24 2.11 RAZN DE CAPACIDAD CALORFICA FIG. 2-25 Ejemplo No. 19 Calcular la Razn de Capacidad Calorfica, de unGas Natural, proveniente de un yacimiento productor de Amrica Latina, a una temperatura de 200F. El peso molecular del gas es MW = 19,2756 lb/lb-mol. 2.12 CONTENIDO DE AGUA DEL GAS NATURAL FIG. 2-26. Contenido de agua de los hidrocarburos FIG. 2-27 TABLA 2-13 FIG. 2-28 FIG. 2-29 Fuente: Base de datos de ICONSA FIG. 2-30 FIG. 2-31 Ejemplo No. 20 Clculo de la cantidad de agua en el siguiente gas dulce, usando el mtodo de Mcketta - Wehe: Datos: MW = 26 lb/lb-mol T = 150 F(65,6 C) P = 1000 psia(70,31 kg/cm2) Porcentaje de slidos totales en la salmuera = 3% Ejemplo No. 21 Clculo de la cantidad de agua del anterior gas dulce, usando el mtodo de Bukacek. Datos:MW = 26 lb/lb-mol T = 150 F(65,6 C) P = 1000 psia(70,31 kg/cm2) Porcentaje de slidos totales en la salmuera = 3% Ejemplo No. 22 Clculodelacantidaddeaguaenungasnaturalcido,haciendola correccin de los contaminantes presentes en el gas: Datos:Contenido de H2S= 4 ppm.P =1000 psia(70,31 kg/cm2) T = 160 F(71,11 C) TABLA 2-14 ComponenteFraccin Molar, yi Peso Molecular de cadacomponente, MW Peso Molecular de la mezcla, (yi * MW) N20,00310028,013 CO20,05790044,010 H2S0,00000434,082 CH40,86109716,043 C2H60,07230030,070 C3H80,00510044,097 iC4H100,00020058,123 nC4H100,00010058,123 iC5H120,00010072,150 nC5H120,00010072,150 y =MWm =