Predicciones de las condiciones de formación de hidratos

Predicciones de las condiciones de formación de hidratos
ESTIMACIONES DE LAS CONDICIONES DE FORMACION DE HIDRATOS

Se verán tres métodos para determinar y predecir las condiciones de formación de hidratos, que consiste esencialmente en determinar la presión y temperatura de hidratación.

7.1. Método Preliminar. Método Data Book (AGA)

Este método predice preliminarmente la formación de hidratosde Gas Natural para una presión o temperatura dada. Esta predicción, son las condiciones a las cuales empieza la formación de los hidratos.




7.2. Metodo de Katz.

Este método se basa en las condiciones de Equilibrio Gas-Sólido, cuyas constantes de equilibrio fueron determinadas experimentalmente

KV-S = y/ xS
Donde:
y = fracción molar del gas
xS = fracción molar en fase sólida

Laconstante de equilibrio KV-S , se asume que sólo es función de la P y T del Sistema , pero en realidad, tienen una variación de acuerdo a la composición del gas.Los constantes de equilibrio KV-S , fueron determinados para los siguientes compuestos: CH4 , C2H6, C3H8 , i-C4H10 , CO2 , H2S

Las constantes de equilibrio del n-C4H10 para bajas concentraciones del n-C4H10 (<= 5% molar) se toma comoKnc4 = Kc2 .

Para el N2 e hidrocarburos más pesados que el n-C4H10 las constantes de equilibrio son infinitos: K = para N2 y C5+ y mayores.

Estos compuestos de N2 e hidrocarburos pesados en mezclas de hidrocarburos livianos no forman hidratos o forman con mucha dificultad y no del todo.
Las condición para la formación de hidratos del GN se obtienen de acuerdo a la siguiente expresión:Ejemplo :

Calcular la presión de hidratación de un gas que se encuentra a 50ºF la composición de la mezcla se muestra en la siguiente tabla:

Componente
yi=zi
P=300 psia
P=400 psia
P=315 Psia


Ki
xsi=yi/Ki
Ki
xsi=yi/Ki
Ki
xsi=yi/Ki
C1
0.784
2.04
0.3843
1.75
0.448
2.03
0.3862
C2
0.060
0.079
0.07595
0.50
0.120
0.75
0.080
C3
0.036
0.113
0.3186
0.072
0.500
0.11
0.03276
i-C4
0.05
0.046
0.10870.027
0.1852
0.045
0.1111
n-C4
0.019
0.79
0.02405
0.50
0.038
0.75
0.02533
N2
0.094

0.0

0.0

0.0
CO2
0.002
3.0
0.00066
1.9
0.00105
2.9
0.0689


yi/Ki=
0.91226
yi/Ki=
1.292
yi/Ki=
0.9306

Para una temperatura de 50ºF, por interpolación para  yi/Ki=1 ; P=327 psia.


7.3. Método de Treckell y Campbell.

El método anterior da buenos resultados por debajo de 1000 psias, aunque el cálculo estedioso.

El método de Treckell - Campbell es un método más sencillo que es usado para sistemas con presiones superiores a las 1000 psias.

Características del método.

A presiones superiores a 1000 psia se ve que el C2 y n-C4 no tienen el mismo comportamiento.
Por encima de 3000 psia el punto de hidratación es deprimido ligeramente, debido a que la estructura del enrejado del hidrato es deformado,el cual cambia relativamente la estructura de pocos hoyos o espacios grandes que puede simplemente acomodar aquellas moléculas en esos espacios.
Muestra que los pentanos y pesados tienen efecto sobre el punto de hidratación, lo cual significa que K ≠  estrictamente hablando
El H2S y CO2 no tienen efecto significativo en gases naturales que contienen cantidades razonables de C2 hasta C3 portanto se considera despreciable la
corrección debido al CO2 como también al N2 .

La ecuación general para deteminar la temperatura de hidratación por éste metodo es la siguiente:
TH = THc1 + THi
Donde: THc1 = Temperatura de hidratación del CH4
THi = Incrementos de temperatura de hidratación: i: C2, C3, i-C4 , n-C4, C5+















Ejemplo:

Calcular la temperatura dehidratación de un gas natural que se encuentra a 1800 psia = 12.4 MPa , la composición del gas se muestra en la tabla:

Comp.
%molar
P=1000 psia = 6.9 MPa
P=2000 psia = 13.8 MPa


T(ºF)
T(ºF)
C1
88.36
49.10
59.65
C2
6.82
5.2
3.90
C3
2.54
8.2
5.80
i- C4
0.38
2.3
1.47
n- C4
0.89
0.35
0
C5 +
1.01
-2.20
-0.14

TH (ºF)=
62.95
70.68

A P=1800 psia ; TH = 69.13ºF (por interpolación)...