Hidrocarburos

PROCESAMIENTO DE GAS
NATURAL

2.- CONCEPTOS
TERMODINAMICOS

GASES IDEALES
n

A una misma presión y temperatura un dado número
de moléculas ocupa el mismo volumen
independientemente de la naturaleza del gas.
PESO MOLECULAR
CH4 = 16
C2H6 = 30
C3H8 = 44
BASE: ATOMO DE HIDROGENO = 1

LEY DE LOS GASES IDEALES
P.V = n.R.T
P: Presión absoluta del gas [Bar]
V: Volumen ocupado porel gas (volumen del recipiente) [m3]
Z: Factor de compresibilidad
n: Número de moles (peso de gas/peso molecular) [kg/mol]
R: Constante Universal del Gas Perfecto [0,08478]
T: Temperatura absoluta del gas [°K]
Para una cierta masa de gas en dos condiciones de P y T

P1.V1
P2.V2
T1 = T2

MOL
Una masa igual al peso molecular expresado en kg.
1 KMOL CH4 = 16 KG DE CH 4
1 KMOL C3H8 = 44KG DE C3H8
n

n

n

VOLUMEN MOLAR
Sólo función de P y T
VOLUMEN MOLAR NORMAL = 22,414 m3/kmol
(@ P = 1 ata , T = 0 ºC)
VOLUMEN MOLAR STANDARD = 23,67 m3/kmol
(@ P = 1 ata , T = 15 ºC)

EJEMPLO 1 (GAS IDEAL)
n

Se tiene una corriente de 100.000 Sm3/d de gas CH4
¿Cuál su caudal másico?
100.000 Sm3/ d
23,67 Sm3/kmol

= 4224 kmol/d

= 4224 kmol/d x 16 kg/kmol = 67596 kg/dEJEMPLO 2 (GAS IDEAL)
Se tiene una corriente de gas con la siguiente
composición molar y un caudal de 100000 Sm3/d
C1= 80%
C2 = 8%
C3 = 4%

C4 = 3%
iC4 = 2%
C5 = 2%

C6 = 1%

Cuántos kg de C3 - C4 pueden recuperarse de
la misma?

EJEMPLO 2 (Cont.)
C3:

100.000 x 0.04 = 4000 Sm3/d
4000
= 169 kmol/d
23.67
169 x 44 = 7436 kg/d

C4:

100000 x 0.05 = 5000 Sm3/d
5000
= 211kmol/d
23.67
211 x 58 = 12250 kg/d

EJEMPLO 3 (Gas Ideal)
En una cañería se tiene una presión de 10 atm (m) y
una temperatura de 30 ºC. Un caudalímetro indica
10.000 m3/h.
¿ Qué volumen standard de gas esta pasando?
(10 + 1) x 10000 =
1 x V2
(273.15 + 30)
(273.15 + 15)
V2 = 104750 Sm3/h

GASES REALES
P.V = Z.n.R.T
Z = factor de compresibilidad. Función de P, T, peso molecular.FACTOR DE
COMPRESIBILIDAD
DE UN GAS NATURAL
El factor Z es función de la
naturaleza o composición del gas,
de la presión y de la temperatura; y
se define como la relación entre el
volumen que ocupa un gas real y el
que ocuparía la misma cantidad de
gas perfecto: Z = Vr/Vp.
El hecho de que generalmente Z sea
menor que la unidad, indica que a
una presión determinada, en un
recipientedado entra mayor cantidad
de gas real que si fuese gas perfecto.

EJEMPLO 4 (Gas Real)
Se tiene una gas de la siguiente composición:
C1 = 90%
C2 = 3%
C3 = 3%
C4 = 2%
C5 = 1%
C6 = 1%
A 50 kg/ cm2 (m) y 30 ºC se mide un caudal de 5000 m3/h.

¿ Cuál es el caudal standard?

EJEMPLO 4 (cont.)
Cálculo del peso molecular medio
BASE: 100 MOLES
90 kmoles de C1 = 90 x 16 = 1440 kg
3kmoles de C2 = 3 x 30 = 90 kg
3 kmoles de C3 = 3 x 44 = 132 kg
2 kmoles de C4 = 2 x 58 = 116 kg
1 kmol de C5
= 1 x 72 = 72 kg
1 kmol de C6
= 1 x 86 = 86 kg
100 kmoles
1936 kg

1 kmol = 19,36 kg

30 ºC = 86 ºF
50 kg/ cm2 (g) = 726 psia = 51.03 ata
Para

PM = 18.85
PM = 20.3

Z = 0.87
Z = 0.85

Interpolando

Z = 0.863

Para PM = 19.36

n = P.V

Z.R.T

=

51.03 x 50000.863 x 0.082 x 303ºK

= 11899 kmol/h
11899 x 23.67 = 281649 Sm3/h

LEYES QUE REGULAN EL
EQUILIBRIO LIQUIDO - VAPOR
Pi = yi * P
Σ yi = 1 , Σ Pi = P
P: Presión absoluta del sistema
Pi: Presión parcial correspondiente al componente i
yi: Fracción molar del componente i en el vapor

n

Ley de Dalton:

n

Ley de Raoult:

n

Ley de Henry:

Pi = pi * xi
Σ xi = 1
pi: Tensiónde vapor del componente i a la temp. t
xi: Fracción molar del componente i en la fase líquida
yi = ki * xi
ki: Constante de equilibrio, que depende de la presión y la temperatura, y
también de la naturaleza y proporción de los demás componentes distintos
del i considerado. Coeficiente Experimental

MEZCLA DE GASES
PRESION PARCIAL DE UN COMPONENTE
n Es la presión que existiría si ese...