Propiedades de los Gases Naturales
Páginas: 33 (8057 palabras)
Publicado: 4 de diciembre de 2013
Unidad 2. Propiedades de los Gases Naturales
Contenido
2.1 Introducción
Un gas se define como un fluido homogéneo de baja densidad y viscosidad. El gas no tiene volumen y forma determinada, sin embargo, cuando el gas se expande llena completamente el cilindro o tanque que lo contiene.
Las propiedades del gas cambian considerablemente respecto a las propiedades de losfluidos, principalmente debido a que las moléculas en el gas se encuentran más alejadas respecto a las moléculas en los líquidos. Por lo tanto, un cambio en la presión tiene un efecto mayor sobre la densidad de un gas que la que ejercería en un líquido.
El conocimiento de las relaciones Presión-Volumen-Temperatura, PVT, y otras propiedades físicas y químicas de los gases es esencial para resolverproblemas en la ingeniería de yacimientos de gas natural.
Las propiedades físicas de un gas natural se pueden calcular directamente por mediciones de laboratorio o por pronósticos a partir de la composición química de la mezcla de gases. En este último caso, los cálculos se basan sobre las propiedades físicas de los componentes individuales del gas y sus leyes físicas, frecuentemente referidas comoreglas de mezclado, en las que se relacionan las propiedades de cada componente a la mezcla de gas.
El término ecuación de estado implica una expresión matemática necesaria para describir la relación entre el volumen molar de un gas, VM, su presión, p, y su temperatura, T.
Propiedades de los gases naturales
El gas natural es un hidrocarburo formado principalmente por metano, aunque tambiénsuele contener una proporción variable de nitrógeno, etano, CO2, H2O, butano, propano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. El metano es un átomo de carbono unido a cuatro de hidrógeno (CH4) y puede constituir hasta el 97% del gas natural.
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
Fórmula molecular
CH4
Peso molecular mezcla
18,2
Temperatura de ebullición a 1 atmósfera
-160,0 °CTemperatura de fusión
-180,0 °C
Densidad de los vapores (Aire =1) a 15,5
0,61
Densidad del líquido (Agua=1) a 0°/4 °C
0,554
Relación de Expansión
1 litro de líquido se convierte en 600 litros de gas
Solubilidad en agua a 20 °C
Ligeramente soluble (de 0,1 a 1,0%)
Apariencia y color
Incoloro, insípido y con ligero olor a huevos podridos
Características
El gas natural se consume taly como se encuentra en la naturaleza. Desde que se extrae de los yacimientos hasta que llega a los hogares y puntos de consumo, el gas natural no pasa por ningún proceso de transformación.
La estructura molecular más simple del gas natural facilita que queme limpiamente, por ello su combustión no produce partículas sólidas ni azufre.
El gas natural es una de las fuentes de energía fósiles máslimpia ya que es la que emite menos gases contaminantes (SO2, CO2, NOx y CH4) por unidad de energía producida.
2.2 Ecuaciones de estado, gases ideales y gases reales
2.2.1 Ecuaciones de estado
Una ecuación de estado (EdE o EoS en Inglés) es una expresión analítica que relaciona la presión respecto a la temperatura y el volumen. Una descripción adecuada de una relación PVT para fluidoshidrocarburos reales es básica para determinar los volúmenes de los fluidos y el comportamiento de fase de los fluidos petroleros, así como en el pronóstico del comportamiento de los fluidos para el diseño de las instalaciones de separación en la superficie.
La ecuación de estado más simple y mejor conocida para un peso molecular de cualquier gas ideal es la ecuación de los gases ideales, la cual seexpresa matemáticamente como:
en donde VM es el volumen molar de una unidad de peso molecular del gas en ft3/lbm-mol. Para n moles de un gas ideal.
En donde V es el volumen en ft3 para n moles de gas. La ecuación de los gases ideales se emplea solamente para describir el comportamiento volumétrico de gases de hidrocarburos reales a presiones cercanas a la presión atmosférica, para...
Unidad 2. Propiedades de los Gases Naturales
Contenido
2.1 Introducción
Un gas se define como un fluido homogéneo de baja densidad y viscosidad. El gas no tiene volumen y forma determinada, sin embargo, cuando el gas se expande llena completamente el cilindro o tanque que lo contiene.
Las propiedades del gas cambian considerablemente respecto a las propiedades de losfluidos, principalmente debido a que las moléculas en el gas se encuentran más alejadas respecto a las moléculas en los líquidos. Por lo tanto, un cambio en la presión tiene un efecto mayor sobre la densidad de un gas que la que ejercería en un líquido.
El conocimiento de las relaciones Presión-Volumen-Temperatura, PVT, y otras propiedades físicas y químicas de los gases es esencial para resolverproblemas en la ingeniería de yacimientos de gas natural.
Las propiedades físicas de un gas natural se pueden calcular directamente por mediciones de laboratorio o por pronósticos a partir de la composición química de la mezcla de gases. En este último caso, los cálculos se basan sobre las propiedades físicas de los componentes individuales del gas y sus leyes físicas, frecuentemente referidas comoreglas de mezclado, en las que se relacionan las propiedades de cada componente a la mezcla de gas.
El término ecuación de estado implica una expresión matemática necesaria para describir la relación entre el volumen molar de un gas, VM, su presión, p, y su temperatura, T.
Propiedades de los gases naturales
El gas natural es un hidrocarburo formado principalmente por metano, aunque tambiénsuele contener una proporción variable de nitrógeno, etano, CO2, H2O, butano, propano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. El metano es un átomo de carbono unido a cuatro de hidrógeno (CH4) y puede constituir hasta el 97% del gas natural.
PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS
Fórmula molecular
CH4
Peso molecular mezcla
18,2
Temperatura de ebullición a 1 atmósfera
-160,0 °CTemperatura de fusión
-180,0 °C
Densidad de los vapores (Aire =1) a 15,5
0,61
Densidad del líquido (Agua=1) a 0°/4 °C
0,554
Relación de Expansión
1 litro de líquido se convierte en 600 litros de gas
Solubilidad en agua a 20 °C
Ligeramente soluble (de 0,1 a 1,0%)
Apariencia y color
Incoloro, insípido y con ligero olor a huevos podridos
Características
El gas natural se consume taly como se encuentra en la naturaleza. Desde que se extrae de los yacimientos hasta que llega a los hogares y puntos de consumo, el gas natural no pasa por ningún proceso de transformación.
La estructura molecular más simple del gas natural facilita que queme limpiamente, por ello su combustión no produce partículas sólidas ni azufre.
El gas natural es una de las fuentes de energía fósiles máslimpia ya que es la que emite menos gases contaminantes (SO2, CO2, NOx y CH4) por unidad de energía producida.
2.2 Ecuaciones de estado, gases ideales y gases reales
2.2.1 Ecuaciones de estado
Una ecuación de estado (EdE o EoS en Inglés) es una expresión analítica que relaciona la presión respecto a la temperatura y el volumen. Una descripción adecuada de una relación PVT para fluidoshidrocarburos reales es básica para determinar los volúmenes de los fluidos y el comportamiento de fase de los fluidos petroleros, así como en el pronóstico del comportamiento de los fluidos para el diseño de las instalaciones de separación en la superficie.
La ecuación de estado más simple y mejor conocida para un peso molecular de cualquier gas ideal es la ecuación de los gases ideales, la cual seexpresa matemáticamente como:
en donde VM es el volumen molar de una unidad de peso molecular del gas en ft3/lbm-mol. Para n moles de un gas ideal.
En donde V es el volumen en ft3 para n moles de gas. La ecuación de los gases ideales se emplea solamente para describir el comportamiento volumétrico de gases de hidrocarburos reales a presiones cercanas a la presión atmosférica, para...
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