Trabajo Práctico Nº2 de Gas Natural II

ING. PETRLEO Y GAS NATURAL. CLAUDIA ORTIZ UZUMI

PRTICO N 2 PRQ-311 ING. Del GAS NATURAL II Pgina 1

TRABAJO PRCTICO DE GAS NATURAL II

1. Determinar el punto de roci y burbuja utilizando la composicin encontrada en su primera prctica a P = 800 psia. y T = 80 F. (Especificar la URL de la composicin).

CAMPO MONTEAGUDO ALGORITMO DE CLCULO PARA EL PUNTO DE BURBUJA:

Utilizando la Correlacin de Whitson & Torp's:

Donde:

Todos los clculos se realizaron en una hoja electrnica de Microsoft Excel.

P= presin del sistema, psig. Pk=presin de convergencia, psig. T=temperatura del sistema, R. Wi=factor acntrico del componente. Tci=temperatura crtica del componente, R. Pci=presin crtica del componente, R.

Datos: P, zi. zi= xi.

Suponer: T.

Calcular: Ki =f(T,P).

Calcular: yi =Ki* xi.

Calcular: yi

yi -11E-4?

si

FIN

no

Datos: T, zi. zi= xi.

Suponer: P.


Calcular: yi =Ki* xi.

Calcular: yi

yi -11E-4?

si

FIN

no



DATOS P= 800 [Psia]. P= 785,3 [Psig].

Pk= 2985,3 [Psig]. A= 0,607

T(supuesta)= 318,012 [R].

Componente % Molar zi=xi PM Pci Tci wi Ki yi [Lb/Lbmol]. [Psia)]. [R].

N2 0,95 0,0095 28,01 493 227 0,039 3,364 0,032 CO2 0,06 0,0006 44,01 1071 548 0,239 0,109 0,000 C1 80,73 0,8073 16,04 668 343 0,011 1,181 0,953 C2 11,17 0,1117 30,07 708 550 0,099 0,115 0,013 C3 5,17 0,0517 44,1 616 666 0,153 0,024 0,001

i-C4 0,61 0,0061 58,12 529 735 0,183 0,008 0,000 n-C4 1,03 0,0103 58,12 551 765 0,199 0,006 0,000 I-C5 0,14 0,0014 72,15 490 829 0,227 0,002 0,000 n-C5 0,1 0,001 72,15 489 854 0,251 0,001 0,000

C6 0,04 0,0004 86,18 437 913 0,299 0,000 0,000 C7+ 0 0 100,2 397 972 0,349 0,000 0,000 Total 100 1 0 0 0 0 1,000

DATOS T= 539,67 [R].

P(supuesta)= 3000,093 [Psia]. P(supuesta)= 2985,393 [Psig].

A= -2,2E-05

Componente % Molar zi=xi PM Pci Tci wi Ki yi [Lb/Lbmol]. [Psia)]. [R].

N2 0,95 0,0095 28,01 493 227 0,039 1,000 0,009 CO2 0,06 0,0006 44,01 1071 548 0,239 1,000 0,001 C1 80,73 0,8073 16,04 668 343 0,011 1,000 0,807 C2 11,17 0,1117 30,07 708 550 0,099 1,000 0,112 C3 5,17 0,0517 44,1 616 666 0,153 1,000 0,052

i-C4 0,61 0,0061 58,12 529 735 0,183 1,000 0,006 n-C4 1,03 0,0103 58,12 551 765 0,199 1,000 0,010 I-C5 0,14 0,0014 72,15 490 829 0,227 1,000 0,001 n-C5 0,1 0,001 72,15 489 854 0,251 1,000 0,001

C6 0,04 0,0004 86,18 437 913 0,299 1,000 0,000 C7+ 0 0 100,2 397 972 0,349 1,000 0,000 Total 100 1 1,000



ALGORITMO DE CLCULO PARA EL PUNTO DE ROCO:

DATOS P= 800 [Psia]. P= 785,3 [Psig].

Pk= 2985,3 [Psig]. A= 0,607

T(supuesta)= 438,093 [R].

Componente % Molar zi=yi PM Pci Tci wi Ki xi [Lb/Lbmol]. [Psia)]. [R].

N2 0,95 0,0095 28,01 493 227 0,039 6,51676 0,001 CO2 0,06 0,0006 44,01 1071 548 0,239 0,74014 0,001 C1 80,73 0,8073 16,04 668 343 0,011 3,13247 0,258 C2 11,17 0,1117 30,07 708 550 0,099 0,63501 0,176 C3 5,17 0,0517 44,1 616 666 0,153 0,20612 0,251

i-C4 0,61 0,0061 58,12 529 735 0,183 0,09726 0,063 n-C4 1,03 0,0103 58,12 551 765 0,199 0,07363 0,140 I-C5 0,14 0,0014 72,15 490 829 0,227 0,03570 0,039 n-C5 0,1 0,001 72,15 489 854 0,251 0,02634 0,038

C6 0,04 0,0004 86,18 437 913 0,299 0,01199 0,033 C7+ 0 0 100,2 397 972 0,349 0,00524 0,000 Total 100 1 0 0 0 0 1,000

Datos: P, zi. zi= yi.

Suponer: T.


Calcular: xi = yi /Ki.

Calcular: xi

xi -11E-4?

si

FIN

no

Datos: T, zi. zi= yi.

Suponer: P.


Calcular: xi = yi /Ki.

Calcular: xi

xi -11E-4?

si

FIN

no



DATOS T= 539,67 [R].

P(supuesta)= 3001,553 [Psia]. P(supuesta)= 2986,853 [Psig].

A= 3,07E-03

Componente % Molar zi=yi PM Pci Tci wi Ki xi [Lb/Lbmol]. [Psia)]. [R].

N2 0,95 0,0095 28,01 493 227 0,039 0,998959214 0,00949 CO2 0,06 0,0006 44,01 1071 548 0,239 0,999993464 0,00060 C1 80,73 0,8073 16,04 668 343 0,011 0,999958497 0,80727 C2 11,17 0,1117 30,07 708 550 0,099 1,000002682 0,11170 C3 5,17 0,0517 44,1 616 666 0,153 1,000034749 0,05170

i-C4 0,61 0,0061 58,12 529 735 0,183 1,000056529 0,00610 n-C4 1,03 0,0103 58,12 551 765 0,199 1,000064098 0,01030 I-C5 0,14 0,0014 72,15 490 829 0,227 1,000084994 0,00140 n-C5 0,1 0,001 72,15 489 854 0,251 1,000093303 0,00100

C6 0,04 0,0004 86,18 437 913 0,299 1,000115584 0,00040 C7+ 0 0 100,2 397 972 0,349 1,000138920 0,00000 Total 100 1 1,000

FUENTE: Datos de composicin, apuntes electrnicos del Ing. Carlos Basman. Datos termodinmicos, Banco de datos del Ing. Quiroga.

2. Un equipo Flash Isotrmico a P =50 psia y T = 150 F es alimentada por una mezcla de hidrocarburos

(composicin de la primera prctica). Calcular la fraccin vaporizada y las composiciones de las corrientes de salida.

Realice las siguientes consideraciones, ya que a los datos dados de P y T, la fraccin vaporizada se disparaba, por lo que tome como datos:

Condiciones de Operacion Pop= 1038,7 psia Top= -82 F

Para calcular la fraccin vaporizada utilice Newton Raphson:

+1

= 0 ()

C

i i

ii

K

Kzf

12

2'

)1(1

)1()(

C

i i

ii

K

Kzf

1

0)1(1

)1()(

)(

)('

1

k

kkk

f

f



DATOS P= 1038,7 [Psia]. P= 1024 [Psig]. T= 378 [R]. Pk= 2985,3 [Psig]. A= 0,527

Componente % Molar zi PM Pci Tci

wi Ki f()i f"()i [Lb/Lbmol]. [Psia)]. [R]. N2 0,95 0,0095 28,01 493 227 0,04 3,65709983 -0,00823 0,00712

CO2 0,06 0,0006 44,01 1071 548 0,239 0,35070644 0,00079 0,00103 C1 80,73 0,8073 16,04 668 343 0,011 1,72588582 -0,37440 0,17363 C2 11,17 0,1117 30,07 708 550 0,099 0,33146896 0,15575 0,21716 C3 5,17 0,0517 44,1 616 666 0,153 0,10552686 0,15235 0,44894

i-C4 0,61 0,0061 58,12 529 735 0,183 0,04953583 0,02230 0,08155 n-C4 1,03 0,0103 58,12 551 765 0,199 0,03704085 0,03964 0,15255 I-C5 0,14 0,0014 72,15 490 829 0,227 0,0178308 0,00584 0,02440 n-C5 0,1 0,001 72,15 489 854 0,251 0,01299511 0,00426 0,01818

C6 0,04 0,0004 86,18 437 913 0,299 0,00581381 0,00176 0,00775 C7+ 0 0 100,2 397 972 0,349 0,00249241 0,00000 0,00000 Total 100 1

(suponer)= 0,779 f()i= 0,00007 f()i"= 1,13231

(calculador)= 0,779 CONDICIN= 0,000

Las composiciones de las corrientes de salida son:

xi yi 0,0031 0,0113 0,0012 0,0004 0,5158 0,8902 0,2329 0,0772 0,1703 0,0180 0,0235 0,0012 0,0412 0,0015 0,0059 0,0001 0,0043 0,0001 0,0018 0,0000 0,0000 0,0000 1,0000 1,0000



3. Un separador bifsico vertical opera a 599 psia y 189 F al cual entran 736,38 BPD de crudo (Qg=7.5 MMPCSD). Si el 36,86 % de la alimentacin esta en la fase gaseosa y las composiciones molares de las fases gas y liquido se indican en la figura, determine bajo estas condiciones, el dimetro y altura del separador VERTICAL HORIZONTAL. (Detallar las consideraciones asumidas). Que conclusiones se pueden obtener (Individual)?

DATOS TEMPERATURA 648,67 [R.] PRESION 599 [Psia.] FLUJO MOLAR 1098 [lbmol/hr.] FLUJO DE GAS ESTNDAR 7,5 [MMPCSD.] FLUJO MASICO 21400 [lb/hr.]

R 10,731 [Psi*ft3/lbmol*R.] API 90,95

DATOS DEL EJEMPLO: DIAMETRO DE PARTICULA LIQUIDA (dm) 100 [micras.] FLUJO DE LIQUIDO (Qg) 736,38 [BPD.] GRAVEDAD ESPECFICA DEL AIRE (Sgg) 0,6361 [Adim.]



Para el clculo de algunos datos se utilizaron las siguientes ecuaciones:

FASE GASEOSA: = 706 51.7 11.1 2 (psia)

= 187 + 330 71.5 2 (R)

=

=

= +1

+

Donde:

= 1.39 0.92 0.5 0.36 0.101

= 0.62 0.23 + 0.066

0.86 0.037 2 +

0.32

109 1 6

= 0.132 0.32 log = antilog 0.3106 0.49 + 0.18242

= 0.016018463374 28.97

10.732 . (gr/cc)

= 104 (Cp)

Donde:

= 9.4 + 0.02 1.5

209 + 19 + = 3.5 +

986

+ 0.01 = 2.4 0.2

= 28.97

FASE GASEOSA T P Tsc Tsr Psc Psr

[R.] [Psia] [R] [adim.] [Psia] [adim.] 648,67 599 367,982 1,7628 668,622 0,8959

Sg A B C D Z [adim.] [adim.] [adim.] [adim.] [adim.] [adim.] 0,6361 0,54045934 0,2211998 0,05321705 1,031871162 0,95631

M g X Y K [gr/mol] [gr/cc] [adim.] [adim.] [adim.] [cP]

18,427817 0,02655941 5,20431147 1,359137706 133,6200441 0,01387335

FASE LQUIDA:

= =1 (psia)



= =1 (R)

FASE LIQUIDA

COMPOSICION %molar Alimentacin xi Tci Tci xi*Tci Tc mezcla

[K.] [R.] [R.] [R.] METANO C1 44,04 0,4404 0,16285 190,4 342,72 55,812 822,852 ETANO C2 4,32 0,0432 0,039443 305,4 549,72 21,683 Tr mezcla

PROPANO C3 4,05 0,0405 0,051375 369,8 665,64 34,197 [Adim.] n-BUTANO n-C4 2,84 0,0284 0,041487 425,2 765,36 31,752 0,78831947 n-PENTANO n-C5 1,74 0,0174 0,026753 469,7 845,46 22,619 Z n-HEXANO n-C6 2,9 0,029 0,045424 507,5 913,5 41,495 [Adim.] HEPTANO C7 40,11 0,4011 0,632667 540,3 972,54 615,294 0,1798

COMPOSICION %molar Alimentacin xi Pci Pci xi*Pci Pc mezcla

[bar.] [Psi.] [Psi.] [Psi.] METANO C1 44,04 0,4404 0,16285 46 667,171 108,649 475,429 ETANO C2 4,32 0,0432 0,039443 48,8 707,782 27,917 Pr mezcla

PROPANO C3 4,05 0,0405 0,051375 42,5 616,408 31,668 [Adim.] n-BUTANO n-C4 2,84 0,0284 0,041487 38 551,142 22,865 1,25991505 n-PENTANO n-C5 1,74 0,0174 0,026753 33,7 488,776 13,076 Sg n-HEXANO n-C6 2,9 0,029 0,045424 30,1 436,562 19,830 [adim.] HEPTANO C7 40,11 0,4011 0,632667 27,4 397,402 251,423 0,6361

M l X Y K

[gr/mol] [gr/cc] [adim.] [adim.] [adim.] [cP]

18,427817 0,6361 5,2043 1,3591 133,6200 0,22283589

DATOS CALCULADOS: DENSIDAD FASE GAS (g) 1,66 [lb/ft3.] DENSIDAD FASE LIQUIDA (l) 39,71 [lb/ft3.] VISCOSIDAD FASE GAS () 0,01387335 [cP.] FACTOR DE COMPRESIBILIDAD (Z) 0,95631 [Adim.]

Separador Horizontal: Algoritmo de Clculo:

1. Datos necesarios: Flujos y composiciones de las fases lquida y vapor que salen del separador Ql, Qg, Presin y Temperatura del separador, dimetro de la partcula lquida entre otros y propiedades de las fases lquida y vapor.

2. Calcular CD. a. Suponer CD=0.34 b. Calcular Vt. c. Calcular Re.



d. Calcular CD. e. Comparar si CD,supuesto = CD, Calculado.

Si es igual, ir paso 3. Si no es igual CD,supuesto = CD, Calculado, volver paso b).

3. Calcular las dimensiones del separador considerando como fase controlante la fase gas: dLeff.

4. Calcular las dimensiones del separador considerando como fase controlante la fase lquida: d2Leff.

5. Elaborar una tabla en la que d es la variable independiente.

d Leff (gas) Leff (liq) Lss Lss/d

6. Calcular Lss y Lss/d.

7. Tomar el d en el cual 3 < Lss/d < 4.

SEPARADOR HORIZONTAL (fase controlante: gas)

SEPARADOR HORIZONTAL (fase controlante: lquido)



No debe exceder de:

En general la relacin de Lss/d debe estar comprendida entre: 3 < Lss/d < 4

DATOS . Field Units . Flujo del gas. Qg 7,5000 MMPCSD. Flujo del lquido. Ql 736,3800 BPD. Temperatura de operacin T 648,6700 R. Presin de operacin. P 599,0000 Psia. Factor de compresibilidad. Z 0,9563 [ad] Dimetro de la partcula. dm 100,0000 micra. Densidad de la fase gaseosa. g 1,6600 Lb/ft3. Densidad de la fase lquida. l 39,7100 Lb/ft3. Viscosidad de la fase gaseosa. 0,0139 cP. Tiempo de retencin. tr 0,8330 min.

FASE DOMINANTE: GAS.

ALGORITMO DE CALCULO DEL COEFICIENTE DE ARRASTRE

Field Units . Coeficiente de arrastre (Supuesto). CD 1,96008 [ad] Clculo de la velocidad terminal.. Vt 0,40694 ft/s. Clculo del nmero de Reynolds. Re 23,85924 [ad] Re-clculo del coeficiente de arrastre. CD* 1,96008 [ad] [CD supuesto = CD calculado]. SI CUMPLE



N SU iteracion

CD supuesto Vt Re CD 1 0,34 0,977081498 57,28667482 1,155309817 2 1,155309817 0,530055098 31,07734014 1,650411894 3 1,650411894 0,443480037 26,00141007 1,851359316 4 1,851359316 0,418721142 24,54978625 1,9230819 5 1,9230819 0,410838711 24,08763618 1,947619225 6 1,947619225 0,408242506 23,93541968 1,955896109 7 1,955896109 0,407377798 23,8847215 1,958674904 8 1,958674904 0,40708872 23,86777272 1,959606354 9 1,959606354 0,406991959 23,86209957 1,959918411

10 1,959918411 0,406959557 23,86019984 1,960022938 11 1,960022938 0,406948705 23,85956361 1,960057949 12 1,960057949 0,406945071 23,85935051 1,960069675 13 1,960069675 0,406943853 23,85927914 1,960073603 14 1,960073603 0,406943446 23,85925524 1,960074918 15 1,960074918 0,406943309 23,85924723 1,960075359 16 1,960075359 0,406943263 23,85924455 1,960075507 17 1,960075507 0,406943248 23,85924365 1,960075556 18 1,960075556 0,406943243 23,85924335 1,960075573 19 1,960075573 0,406943241 23,85924325 1,960075578 20 1,960075578 0,406943241 23,85924322 1,96007558 21 1,96007558 0,40694324 23,85924321 1,960075581 22 1,960075581 0,40694324 23,8592432 1,960075581

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL SEPARADOR d. Leff (gas). Lss. Lss/d. ITERACION

plg. ft. ft. (ad). 12,00000 7,94947 8,94947 8,94947 1 16,00000 5,96210 7,29544 5,47158 2 20,00000 4,76968 6,43635 3,86181 3 24,00000 3,97473 5,97473 2,98737 4

FASE DOMINANTE: LQUIDO.





N SU iteracion


10 1,959918411 0,406959557 23,86019984 1,960022938 11 1,960022938 0,406948705 23,85956361 1,960057949 12 1,960057949 0,406945071 23,85935051 1,960069675 13 1,960069675 0,406943853 23,85927914 1,960073603 14 1,960073603 0,406943446 23,85925524 1,960074918 15 1,960074918 0,406943309 23,85924723 1,960075359 16 1,960075359 0,406943263 23,85924455 1,960075507 17 1,960075507 0,406943248 23,85924365 1,960075556 18 1,960075556 0,406943243 23,85924335 1,960075573 19 1,960075573 0,406943241 23,85924325 1,960075578 20 1,960075578 0,406943241 23,85924322 1,96007558 21 1,96007558 0,40694324 23,85924321 1,960075581 22 1,960075581 0,40694324 23,8592432 1,960075581

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL SEPARADOR d. Leff (gas). Lss. Lss/d. ITERACION

plg. ft. ft. (ad). 12,00000 6,08536 7,08536 7,08536 1 16,00000 3,42302 4,75635 3,56726 2 20,00000 2,19073 3,85740 2,31444 3 24,00000 1,52134 3,52134 1,76067 4

RESULTADO PARA EL DISEO

FASE DOMINANTE: GAS d (plg.) Leff (ft.) Lss (ft.) 20 5 6

FASE DOMINANTE: LIQUIDO

d (plg.) Leff (ft.) Lss (ft.) 16 3 5



Separador Vertical: Algoritmo de Clculo:

1. Datos necesarios: Flujos y composiciones de las fases lquida y vapor que salen del separador Ql, Qg, Presin y Temperatura del separador, dimetro de la partcula lquida entre otros y propiedades de las fases lquida y vapor.

2. Calcular CD a. Suponer CD=0.34 b. Calcular Vt c. Calcular Re d. Calcular CD e. Comparar si CD,supuesto = CD, Calculado Si es igual, ir paso 3. Si no es igual CD,supuesto = CD, Calculado, volver paso b)

3. Calcular el dimetro del separador considerando como fase controlante la fase gas: d

4. Calcular las dimensiones del separador considerando como fase controlante la fase lquida: d2h.

5. Elaborar una tabla para determinar d y h para varias tr

tr d h Lss Lss/d

6. Calcular Lss y Lss/d

7. Tomar el d en el cual 3 < Lss/d < 4

SEPARADOR VERTICAL (fase controlante: gas)



SEPARADOR VERTICAL (fase controlante: lquido)

FASE CONTROLANTE: GAS.

ALGORITMO DE CALCULO DEL COEFICIENTE DE ARRASTRE Field Units .

Coeficiente de arrastre (Supuesto). CD 1,960076 [ad] Clculo de la velocidad terminal.. Vt 0,406943 ft/s. Clculo del nmero de Reynolds. Re 23,859243 [ad] Re-clculo del coeficiente de arrastre. CD* 1,960076 [ad] [CD supuesto = CD calculado]. SI CUMPLE



N SU iteracion


10 1,959918411 0,406959557 23,86019984 1,960022938 11 1,960022938 0,406948705 23,85956361 1,960057949 12 1,960057949 0,406945071 23,85935051 1,960069675 13 1,960069675 0,406943853 23,85927914 1,960073603 14 1,960073603 0,406943446 23,85925524 1,960074918 15 1,960074918 0,406943309 23,85924723 1,960075359 16 1,960075359 0,406943263 23,85924455 1,960075507 17 1,960075507 0,406943248 23,85924365 1,960075556 18 1,960075556 0,406943243 23,85924335 1,960075573 19 1,960075573 0,406943241 23,85924325 1,960075578 20 1,960075578 0,406943241 23,85924322 1,96007558 21 1,96007558 0,40694324 23,85924321 1,960075581 22 1,960075581 0,40694324 23,8592432 1,960075581

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL SEPARADOR d.

plg. 0,129

FASE CONTROLANTE: LQUIDO:





N SU iteracion


10 1,959918411 0,406959557 23,86019984 1,960022938 11 1,960022938 0,406948705 23,85956361 1,960057949 12 1,960057949 0,406945071 23,85935051 1,960069675 13 1,960069675 0,406943853 23,85927914 1,960073603 14 1,960073603 0,406943446 23,85925524 1,960074918 15 1,960074918 0,406943309 23,85924723 1,960075359 16 1,960075359 0,406943263 23,85924455 1,960075507 17 1,960075507 0,406943248 23,85924365 1,960075556 18 1,960075556 0,406943243 23,85924335 1,960075573 19 1,960075573 0,406943241 23,85924325 1,960075578 20 1,960075578 0,406943241 23,85924322 1,96007558 21 1,96007558 0,40694324 23,85924321 1,960075581 22 1,960075581 0,40694324 23,8592432 1,960075581

CALCULO DE LAS DIMENSIONES DEL SEPARADOR d. h. ECUACION Lss. Lss/d.

plg. plg. ft. (ad). 12 35,4979 ECUACION 4-16a 9,2915 9,2915 16 19,9676 ECUACION 4-16a 7,9973 5,9980 20 12,7793 ECUACION 4-16a 7,3983 4,4390 24 8,8745 ECUACION 4-16a 7,0729 3,5364 30 5,6797 ECUACION 4-16a 6,8066 2,7227

RESULTADOS PARA EL DISEO FASE DOMINANTE: GAS FASE DOMINANTE: LIQUIDO

d (plg.) d (plg.) h (plg.) Lss (ft.) 0,129 24 9 7

CONCLUCIONES:

Trabajo Práctico Nº2 de Gas Natural II

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