S OL UC IO IONA NA R IO P R A C TI TIC CA 1 PROBLEMA 1.- Determinar el contenido de agua agua saturada de un gas de hidrocarburos dulce a 150 ºF y 1000 psia.
DATOS T = 150º F P = 1000 Psia De la tabla 20-4 del GPSA GPSA sacamos el contenido de agua
W = 220 lb H2O / MMscf
PROBLEMA 2.- Determinar 2.- Determinar el contenido de agua saturada de un 80% C 1 una mescla de 20% de CO2 a 160º F y 2000 psia. El contenido de agua determinado experimentalmente era de 172 lb/MMscf.
DATOS T = 160º F P = 2000 Wexp =172 lb/MMscf 20% CO2 80% C1 El contenido de agua total se halla con la siguiente fórmula:
0
No existe contenido de ácido sulfúrico en el gas por lo que Entonces tenemos:
Los valores
,
los obtenemos de las tablas 20- 4 y 20-11 del GPSA
PROBLEMA 2.- Determinar 2.- Determinar el contenido de agua saturada de un 80% C 1 una mescla de 20% de CO2 a 160º F y 2000 psia. El contenido de agua determinado experimentalmente era de 172 lb/MMscf.
DATOS T = 160º F P = 2000 Wexp =172 lb/MMscf 20% CO2 80% C1 El contenido de agua total se halla con la siguiente fórmula:
0
No existe contenido de ácido sulfúrico en el gas por lo que Entonces tenemos:
Los valores
,
los obtenemos de las tablas 20- 4 y 20-11 del GPSA
167 240 Reemplazamos los valores en la ecuación y tenemos:
∗0.80240 ∗ 0.2020 167 PROBLEMA 3.- 3.- Encontrar la presión de formación del hidrato para un gas con la siguiente composición. T=50º F
componente C1 C2 C3 i-c4 n-c4 N 2 C O 2 TOTAL
Fr acción Molar Molar
P eso es o Molecular Molecular
Mi *Yi
0.784 0.060 0.036 0.005 0.019 0.094 0.002 1.000
16.042 30.069 44.096 58.122 58.122 28.013 44.011
12.577 1.804 1.587 0.291 1.104 2.633 0.088 20.084
Calculamos la gravedad específica
20. 0 84 28.964 ⁄⁄ 0.693 ≈0.7
De la tabla 20-19 del GPSA GPSA sacamos la presión de formación de hidratos
PROBLEMA 4 .- El gas en el problema 3 debe debe expandirse de 1500 psia a 500 psia. ¿Cuál es la temperatura inicial mínima que permita la expansión sin formación del hidrato?
Datos Pinicial= 1500 Psia Pfinal= 500 Psia Con los datos, usando el valor de GE hallado en el anterior problema tenemos y usando la tabla 20-21 del GPSA tenemos:
º
PROBLEMA 5.- Utilizando el método de Bukacek, calcular el contenido de agua en el gas a 100 °F y 1000 lpca.
SOLUCION: Sabemos que la correlación de Bukacek es la siguiente
Donde
A y B son constantes obtenidas de la siguiente tabla de correlación de R para calcular el contenido de agua (W) en el gas. De las tablas obtenemos el valor de A y B para una temperatura de 100 °F A = 45100 B = 15.3 Reemplazamos en la ecuación de la correlación de Bukacek, obteniendo el contenido de agua.
45100 15.3 60.4 1000 60.4
PROBLEMA 6.- ¿Hasta dónde se puede ampliar un gas de 0.6 de gravedad en 2000 psia y 100 °F sin formación de hidrato? Debido a que la gravedad específica del gas es de 0.6, debemos usar la Fig. 20-20 del GPSA
P inicial = 2000 psia T mínima de formación = 100 °F P final = 1000 psia PROBLEMA 6.- ¿Hasta dónde se puede ampliar un gas de 0.6 de gravedad en 2000 psia y 140 F sin formación de hidrato? En este caso también debemos utilizar la Fig 20-20 del GPSA
Sin embargo vemos que la presión y la temperatura no se interceptan, por lo tanto el gas puede ser expandido hasta la presión atmosférica sin formación de hidratos. P inicial = 2000 psia T mínima de formación = 140 °F P final = 14.7 psia (Presión atmosférica) PROBLEMA 7.- Calcular la presión de formación del hidrato a 50 F para un gas con la siguiente composición. T = 50 ºf
300 psia
400psia
COMPUESTOS
Y
Kvs
Y/Kvs
Kvs
Y/Kvs
C1
0,784
2.04
0,384
1,75
0,448
C2
0,060
0.79
0,076
0,5
0,5
C3
0,036
0,12
0,3
0,072
0,185
iC4
0,005
0,048
0,104
0,027
0.185
nC4
0,019
0.22
0.086
0.22
1.086
Nitrogeno Dióxido de carbono
0,094
-
-
-
-
0.002
3.0
0.001
1.8
0.001
total
1
0.951
1.34
∑ 1 1.400300 340.951 ∗ 1. 0.951300 312.59≅313
Interpolando, obtenemos
℉
PROBLEMA 8: El gas con la composición adjunta opera con 3500 psia y 150 ¿Cuáles serán las condición es de hidrato cuando este gas se expande?
COMPONENTE FRA CCION MOLAR C1 C2 C3 nC4 iC4 Total
0,9267 0,0529 0,0018 0,0034 0,0014 1,0000
SOLUCION: 1. Hacer un flash adiabático
℉
Pr esi ón inicial Temperatura inicial Pr esi ón final Temperatura[ ] 3500 3500 3500 3500 3500
150 150 150 150 150
300 400 500 600 700
38 45 52 58 64
2. Asumir un temperatura cualquiera par predecir la formación de hidratos proporcionar simples cálculos para 200 y 300 psia Este cálculo ha sido repetido para 400, 500,800 y 1000psia de la figura 20 – 30.
T = 40 ºf
200 psia
300psia
COMPUESTOS
Y
Kvs
Y/Kvs
Kvs
Y/Kvs
C1
0,9267
2,25
0,411866667
1,75
0,52954286
C2
0,0529
0,5
0,1058
0,205
0,25804878
C3
0,0138
0,055
0,250909091
0,03
0,46
NC4
0,0018
0,0225
0,08
0,0105
0,17142857
IC4
0,0034
C5
0,0014
total
1
3. Interpolando
0,848575758
1,41902021
∑ 1
1.4300200 1900.8486 ∗ 1.0.8486200 226.54≅227
4. La intersección de las líneas en la F ig 20 – 30 será el punto en el cual empiezan a formarse los hidratos el resultado es 500 psia.
PROBLEMA 9: Estimar la temperatura de formación de hidratos a 610 psia con el siguiente análisis utilizando. Fig 20 – 31.
COMPONENTE FRA CCION MOLAR N 2 0,30 CO 2 6,66 H 2 S 4,18 C 1 84,27 3,15 C 2 0,67 C 3 nC 4 0,20 iC 4 0,16 C 5+ 0,40 Total 1,0000
SOLUCION: 1. con los datos de la presión se procede a leer la Fig 20 – 31
Γ
= 0.682 y MW = 19.75 P=610 psia
2. observamos la concentración de acido sulfhídrico de 4.18 T =63.5
℉
3. Procedemos a la corrección con el porcentaje de propano que nos da an la cromatografía de 0.67 con la presión del sistema leemos un temperatura en el lado izquierdo de la grafica de -2.7
℉
Tcorrec =-2.7
4 La temperatura de formación de hidratos es:
℉
Tfh= TH2S +Tcorrec Tfh = 63.5 -2.7 =60.8
℉
℉℉
PROBLEMA 10: 100MMscf /d de gas natural deja una plataforma offshore a 100 y 1200psia. El gas llega a 40 y 900psia. La temperatura de hidrato de gas es de 65 . La producción de condensado asociado es 10Bbl/MMscf. El condensado tiene una gravedad API de 50 y un MW de 140. Calcular la cantidad de metanol e inhibidor EG de 80% wt necesaria para prevenir la formación de hidratos
℉
DATOS: Q= Tinicial = Pinicial= Tfinal= Pfinal= Tfh= Qcond= API= MW= INHIBIDOR(EG)
100 100 1200 40 900 65 10 50 140 80%
MMSCFD ºF PSIA ºF PSIA ºF Bbl/MMSCF
S OL UCIÓN :
2 ; 53.0 2/ 9.5 ∆43. 5 2/ ∆∗ 2 ∗100 43.5
1. Calculo de la cantidad de H2O en figura 20 -5
4350 2 ∗ ℎ ℎ 654025 25∗32 0.233525∗32 255→25.5 129. 6 l n ℎ2 129.6ln0.80.28→28.3 ∗ 0.2 55∗4350 0.80. 2 55 2035.321
2. Calculo de la concentración del metanol MWi = 32 y Kh = 2335 ( constante)
3.
Pero en el problema nos dice que tiene un contenido mayor al 80 % en contenido de agua entonces utilizamos la ecuación Nielsen-Bucklin :
4. Calculo del flujo másico del metanol en la fase acuosa
5.
6.
Estimación de las pérdidas por evaporación: Tfinal = 40
℉
y Pfinal =900psia
⁄ 1.05 % ⁄ 1. 0 5 % ∗∗ 1.05 %⁄ 100 ∗25.5% 2677.5 40℉ y Xi25.5%. 2035. 3 22677. 5 0 2035.322677.50
Perdidas en la fase liquida Tfinal Mhc= 0
4713
FIG 20.65
FIG 20.66
℉ ∗ ℎ 25∗62 0.233525∗62 3989≅0.4
7. Finalmente el cálculo de la masa del inhibidor: d = 25 MW =62 Kh=23355
0. 4∗ 0.8∗4350 0.4 4350 Problema 11: 30 MMscf/d de gas natural de gravedad específica 0.65 entra en un contactor de TEG a 600 psia y 100 °F. Especificación de contenido de H 2O de salida es de 7 lb H2O/MMscf y la velocidad de circulación del TEG es de 3 gal TEG/lb de H 2O. Estimar el diámetro del contactor y el número de bandejas y la altura del embalaje estructurado necesaria para cumplir con este requisito. Asumir z = 0.92. SOLUCION: DATOS Q =30 MMscf/d SPGR = 0.65 P = 600 psia T = 100 °F WOUT= 7 lb H 2O/MMscf 3 gal TEG/lb de H 2O Estimacion de la concentración de TEG (Fig. 20-68, GPSA).
Pero necesitamos la temperatura de formación del hidrato o lo que es llamado Dewpoint para esto utilizaremos la Fig. 20-4, GPSA. Con:
7 2/ 600
23°
Con la temperatura de equilibrio del punto de rocio y la temperatura del contactor recurimos a la Fig. 20-68, entonces
98.6 % ≈99 %
Estimación del numero teorico de bandejas.
Calculamos la eficiencia de remoción del agua con la siguiente formula:
% 907 90 0.922 3 / 2 99 % 0.884
Utilizando la Fig. 20-70 (N= 1.5) con
Utilizando la Fig. 20-71 (N= 2) con
y
3 / 2 99 % 0.925 y
El valor de eficiencia de remoción es mas próximo para N=2,entonces tenemos
2 platos teóricos 2 platos teoricos 10 ft de embalaje estructurado. Calculo del diámetro del contactor.
Diámetro de las bandejas La velocidad masica
. / í ó 141.5 5 50131. 141.5 5 0.780 131. . 0.78×62.4 48.65 0.78600 2.45 ×× 0.2.972100460 2. 7× 660
Donde densidad del liquido es(API=50)
Densidad del vapor o gas
Entonces la velocidad máxima: (
)
576 2.4548. 652.45 6128.11 ℎ. 0. 6 528. 9 7 1 30 000000 × 1379. × × 62024. 0 4 5 24 ℎ ℎ 0 4 62024. 10. 1 2 6128.11 4 . 4 ×10. 1 2 √ √ . . . . 576 1200 .3.6 .
El flujo masico es:
Entonces el área es:
Para el embalaje estructurado:
PROBLEMA 12: determinar el rendimiento del rehervidor para las condiciones en el problema anterior. Asumiendo que la temperatura de TEG rico que entra al regenerador es 300°F y la temperatura de la caldera es de 400 °F. SOLUCIÓN DATOS
? 300° 400°
Eficiencia del rehervidor del glicol: para 1gal TEG De la siguiente tabla podemos identificar la densidad de TEG y el calor especifico.
Calor sensible: para 1 gal
. .∆ 1 × 9.134 ×0.52.° × 400300°485.68 ∆ 970 ×31 323.33 La vaporización de absorción del H2O para los 3 gal de TEG
Calor de reflujo de condensado (25%)
0. 2 5× 0.25×323.3388.83
Eficiencia total del rehervidor incluido la perdida del 10%
485.68323.3388.83 ×1.1 987.62 907 1 30 MMscf ×987. 6 2 ×3 × × d 1 MMscf 24 ℎ 307396.72 ℎ
Eficiencia total del rehervidor para los 30MMscfd
Problema 13: 100 MMPCD de gas natural con un peso molecular de 18, debe procesarse para la recuperación de etano en una planta de compresor de turbinas. El agua saturada en 600 psia y 100°F y deben secarse a -150 °F de su punto de roció. Determinar el contenido de agua del gas y la cantidad de agua que debe eliminarse; y hacer un diseño preliminar de un sistema de deshidratación de tamiz molecular formado por dos torres con deshidratación de flujo descendente en una torre y flujo ascendente de regeneración en el otro. Utilice el tamiz molecular 4A de solido granular 1/8” (es decir el acoplamiento 4x8). El gas de regeneración es
parte de residuo gas de la planta, que es a 600 psia y 100°F y tiene un peso molecular de 17. El lecho debe calentarse a 500 °F para la regeneración.
SOLUCION: DATOS Q = 100 MMPCD MW = 18 Agua saturada:
P = 600 psia;
T = 100 °F
Tsecado= -150 °F
a) Determinar el contenido de agua del gas y la cantidad de agua que debe eliminarse Determinaremos la cantidad de gas que será removida por cada ciclo. Es decir 1 ciclo = 24 hr (12 horas de absorción y 12 horas de regeneracion) De la Fig. 20-4 Con 100°F y 600 psia
W i=88 lb H2O/MMscf
Con T = -150°F (punto de rocio)
W f =0 lb H 2O/MMscf
El agua removida total es:
2 × 100 1 2 880 × 366. 6 7≈367 24 ℎ ℎ 367
Cantidad de agua removida por ciclo: 1 ciclo = 12 hr
367 ℎ2 ×12 ℎ4404 2 4404 2
b) Diseño preliminar de un sistema de deshidratación de tamiz molecular formado por dos torres con deshidratación de flujo descendente en una torre y flujo ascendente de regeneración en el otro.
1. Determinando el diámetro del lecho y su correspondiente P/L y la velocidad superficial. Determinamos LA MAXIMA VELOCIDAD superficial:
DONDE:
. / ∆/ . [× 2 ] ∆/ 0.33
Los valores de B,C son extraidos de la siguiente tabla:
Valores típicos de absorbentes:
También: Z= 0.93 (Fig 23-5) para MW=17.4 que es el mas cercano a nuestro gas (MW = 18) Densidad
... 10.7318.600 1. 9 3 1004600.93 µ 0.0145 0. 0 145 . 0. 3 3 0. 0 56 1. 9 3 0.0000889×1.93 0.0000889× 2 41.49 18 1 100×10 × 1379. × × 197628. 4 6 5 1 24 ℎ ℎ
Viscosidad:
Asumiendo SPGR = 0.7 en la Fig. 23-23
cp
El flujo masico:
El flujo volumetrico actual es:
197628. 4 6 ℎ 60. 60 ℎ ×1.93 1706,64 . . 4. 4×1706, 6 4 . ×41.49 7.24
El diametro minimo de la torre sera:
Diametro seleccionado:
La velocidad requerida:
7.5
. 38.66 ∆ 0.33 × 0.33 ×38.41.6469 ∆ 0.29
La caida de presion es:
2. Determinar la cantidad de solido granular y la altura del lecho
Suponemos que el gas esta saturada de agua a la entrada, entonces saturacion 100% Fig. 20-84 con sat = 100%
CSS = 1.0
Fig 20-85 con T = 100°F
CT = 0.93
La cantidad de desevcante requerido es:
0.13× × 0.131.440400.93 36426.8 /ℎ 45/ 4×36426. 8 . 4.. ×7. 5 ×45 18.32 . 35 .
Longitud del solido granular (
)
Longitud de la zona de transferencia de masa:
Donde:
Z = 1.70 ft para 1/8 plg de solido granular Z = 1.85 ft para 1/16 plg de solido granular
. 38. 6 6 35 .1.70 1.75
Altura del lecho total
18.321.7520.1 × 36426.8 × 18.20.312 40010
Cantidad del solido granular:
3. Verificando si nuestro diseño es factible en cuanto a la presion Con la altura del lecho y la caida de presion calculado en el punto 1, tenemos
∆0.29 ×20.1 ∆5.8
Este valor es toleble ya que esta en el rango (5-7 PSI) 4. Calculo del requerimiento de calor para adsorber el agua. Si el lecho debe calentarse hasta 500 °F Calculamos el peso del acero con la siguiente ecuacion:
155.0.125 0.75 3 × 12×7. 5 ×660 ñ 12× 2×188001.2ñ 2×188001.2×660
Donde t = tickness de la torre.
Presion de diseño = 110% presion de operación Presion de operación = 600 PSI
ñ 660 1.614 155.1.6140.12518.321.750.757.537.5 58010 Calor requerido sera:
2.5 1800 × ℎ1800 ×4404 7927000 ×0.2 4 ° ×( ) 40010 ×0.24 ° ×500100°3841000 ×0.12 ° ×( ) 58010 ×0.12 ° × 500100°2784480 7927000 3841000 2784480 0 . 1 145524 2.579270003841000278448014552440×10 40×10 5. Calculo del flujo de regeneracion
El tiempo de calentamiento es 60 % del tiempo de regeneracion:
7.2 ℎ 50 °550 ° ; . 100 ° 545 ; 250 0.66 ° 40×10 ̇ × × 0.66×550100×7.2
Calculando la capacidad de calentamiento Cp:
Las entalpias se determina mediante la Fig. 24-12. Con P=600 PSI y MW = 17
El flujo de la regeneracion sera:
̇18706
RESPUESTA: El diseño del sistema de deshidratacion es como sigue: Torres:2 Presion y temperatura de diseño: 660 psig y 100 °F Dimensiones de la torre: diametro de 7.5 ft (90”) y altura del lecho 20.1 ft, por tanto la altura de la torre es 23.1 ft Cantidad de solido granular: (2 torres) 2* 40010 lb Flujo de regeneracion: 18706 lb/hr Temperatura de regeneracion:550 °F Ciclo= 24 horas (12 horas de adsorcion y 12 horas de regeneracion)
14. Calcular el contenido de agua de un gas natural pobre y dulce de composición mostrada en el cuadro a una presión de 800 psia y 140 ºF, utilizando las gráficas necesarias, además de utilizar la ecuación correspondiente y encontrar el porcentaje de diferencia entre ambos resultados respecto al calculado con el método grafico. Calcular la masa de agua que se debe eliminar de esta corriente de gas para ser transportada con un contenido minimo de 7 Lb de agua por millón de pie cubico (utilizar el valor obtenido por grafico para este calculo).
Solucion:
Con los siguientes datos: P = 800 psia T=140 ºF Ws=7 (lbH2O/MMscf) Desarrollando la tabla:
Componente
fraccion molar
M
XM
C1
0,75
16,043
12,03225
C2
0,07
30,07
2,1049
C2
0,04
44,097
1,76388
NC4
0,03
58,124
1,74372
NC5
0,02
72,151
1,44302
N2
0,03
28,013
0,84039
CO2
0,06
44,01
2,6406
TOTAL
1
22,56876
1º Metodo Grafico: A P=800 psia y T=140 ºF De la grafica obtenemos que: W = 200 (lbH 2O/MMscf) A este valor debemos corregir mediante la gravedad especifica que es:
0,779308
De la siguiente figura:
De la figura obtenemos que: Cg = 0,98. Entonces mediante la formula:
∗ 0,98 200196
Mediante el método analítico:
Pero sabiendo que
Donde la
obtenemos mediante tablas y nos da como resultado:
, nos da como resultado: 2,893 psia.
Entonces reemplazamos:
Entonces:
2,800893 3,62 10−
18 1 10 − 3,62 10 1 379,5 171,70
Entonces el porcentaje de diferencia se calcula mediante:
7 0 % 196171, 196 10012,40%
Finalmente la masa de agua a eliminar es:
= − =−=
15. Estimar la presión para la formación de hidratos a una temperatura de 50ºF, utilizando la grafica correspondiente y su respectiva formula, calcular además el porcentaje de diferencia entre ambos valores respecto al calculado gráficamente:
Componente
C1 C2 C3 nC4 iC4 NC5 TOTAL
Mediante la formula:
fraccion molar 0,9267
0,0529 0,0138 0,0018 0,0034 0,0014 1
M
XM
16,043 30,07 44,097 58,124 58,124 72,151
14,867048 1,590703 0,6085386 0,1046232 0,1976216 0,1010114 17,469546
0,6032302
Entonces mediante el método grafico: a GE = 0,60 y T=50 ºF
480
Obtenemos que P FH = 480 psia. Mediante el método analítico:
Despejando P, obtenemos que:
16,5 6,83 13,8ln
+,,+,
Reemplazando los valores obtenemos la presión:
+,,+,, 489,62
Finalmente el porcentaje de diferencia es:
6 2 % 480489, 480 1002%
16. Para los datos del ejercicio anterior, si se tiene un descenso de la presión en 100 psia, determinar la temperatura a la cual se formaran los hidratos mediante los dos métodos conocidos (utilizar la presión obtenida de graficos del ejercicio anterior).
Considerando un descenso de 100 psia entonces:
480100380
Con este valor determinamos la temperatura junto a la gravedad especifica que es 0,60 mediante la siguiente grafica:
De la figura obtenemos una T de 47 ºF. Ahora mediante el método analítico, determinamos:
16,5 6,83 13,8ln 16,5 0,6,6803 13,8ln380 46,5 ℉
Problema 17.- Diseñar una torre contactora de bandejas que trabaja con glicol para una instalación en campo que se adapte a las siguientes condiciones: Solución:
Flujo de gas 12000000 scfd SG 0.75 de tabla Win = 50 lbH20/MMscf P. operación 900 psig Wout = 6 lbH20/MMscf Máxima P contactor 1440 psig T. entradad de gas 90 ºF de acuerdo a la ecuación de qs Contenido de agua salida 6 lbH20/MMscf qs = 12248647.55 scfd Criterio de diseño 3 gal/lb 99.50% TEG Wr = 22.46 lbH20/hr de tabla
de tabla se saca Dc por la presión de 914,7 psia Ct = Cg =
1.01 0.97
Dc =
30
2.5
ft
el área sera: A=
4.91
ft2
el número de platos se obtiene a partir de la siguiente manera para 99,5 % TEG: (Win - Wout)/Win =
0.88
De fig 20 -70 GPSA N =1,5 a 3 gal TEG/lb H2O (Win - Wout)/Win =
por lo que N = 1,5 se aproxima más
0.91
De fig 20 -71 GPSA N = 2 a 3 gal TEG/lb H2O (Win - Wout)/Win =
Ecuaciones
− ×
0.95
utilizadas
Problema 18.- En un pozo gasífero se producen 90 MMscfd de gas natural a 100 ºF y 1200 psia. El gas producido a la salida esta con 40 ºF y 900 psia. La temperatura de formación de hidratos es 70 ºF. La producción de condensado asociado es de 127 (lb-mol)/h. Calcular la cantidad de inhibidor
requerido (metanol), para prevenir la formación de hidratos en la tubería. (Constante K para el metanol 2335, PM = 32) Solución: Q= 90000000 T= 100 P= 1200 P final = 900 T final = 40 T fh = 70 K= 2335 PM = 32 127 (lb-mol)/hr
scfd ºF psia psia ºF ºF
de tabla se obtiene contenido de agua a) agua removida W= 34 lb/MMscf W final =
9.5
ΔW =
lb/MMscf 24.5 lb/MMscf
Wr=
91.88
lb/h
b) Concentración de metanol d= xi =
30 0.29
ºF
c) Cáculo del flujo másico del metanol en la fase acuosa m I = 37.7730193 lbH20 metanol/día
Ecuaciones utilizadas a)
b)
∆ − × ℎ
c)
Problema 19.- Un lecho de tamiz molecular de 4A está procesando 75 MMscfd en un ciclo de 12 hrs con dos lechos, donde el gas de salida va hacia la sección criogénica de turboexpander. El flujo de gas es incrementado a 150 MMscfd. Estimar la caída de presión en el lecho y
determinar si la capacidad del lecho permite continuar la operación en un ciclo de 12 horas ó el tiempo de ciclo debe ser cambiado. El gas entra al lecho a 120 ºF y 950 psig. El contenido de agua es 60% de saturación a 120 ºF. El peso molecular del gas es 18,5 y la viscosidad es 0,014 cp, con z = 0,84. El lecho de absorción contiene 41000 lb de 1/8 pulgadas de diámetro con una densidad de 44 lb/ft3. El diámetro interno de la pared del lecho es de 7,5 ft y el absorbente fue instalado dos años atrás. Solución: Q= Qinc = Tent = Pent = Visc =
Z= Dens = d= m abs = PM =
75000000 scfd 150000000 scfd 120 ºF 964.7 psia 0.014 cp 0.84 44 lb/ft3 7.5 ft 41000 lb 18.5
a) Volumen de absorbente V=
ft3
44.2
ft2
b) Area del lecho A=
c) Altura de la cama absorbente Hc =
e tablas
932
21.1
ft
d) Cálculo de la densidad del gas
B=
0.056
c=
0.0000889
dens gas =
3.41
lb/ft3
e) Caudal Qc =
1487.2
ft3/min
f) Velocidad superficial del gas Vs =
33.7
ft/min
g) Caida de presión ΔP/L =
0.370
psi/ft
ΔP
7.81
psi
=
Conclusión so es aceptable la caída de presión por lo tanto no puede continuar el ciclo de 12 horas se debe cambiar a un ciclo de 8 horas. Ecuaciones utilizadas
a) Masa solido granular Vol. Adsorbente = ----------------------------------Densidad del absorbente b) π * D²
Área lecho = --------4 c)
Volumen del Adsorbente Hc = ---------------------------------- Área lecho d)
(MW)(P) ρ gas = --------------ZRT e) V 14.7 T Z Q = ------- *------- * --------- * 1440 P 520 f) Q Vs = ------- AL g)
Problema 33.
Una corriente de gas natural húmedo debe ser deshidratado mediante una unidada de deshidratación de TEG; si el caudal de flujo es de 10 MMscfd, a 120 °F y 600 psia. En estas condiciones el gas está saturada con agua a 150 lb/MMscf. Es gas debe ser secado hasta 7 lb/MMscf. Calcular la velocidad de circulación, el diámetro de la torres contactora, el rendimiento del rehervidor. Utilice una taza de glicol de 2.5 gal de glicol/lb de agua.
Datos: Q= 10 MMscfd. T= 120 °F P= 600 psia Cwi= 150lb H2O/MMscf Cws= 70lb H2O/MMscf
?? ??
r (rendimiento del contactor)= ¿?=rendimiento del rehervidor
a) Velocidad de circulación Z= 0.90
sg= 0.63
1. Volumen de gas
379.5 10∗10 379.5
2350.5 ∗∗∗ 263350. 5∗0.60090∗10.73∗580 ∗ 124 ℎ ∗ 601ℎ 170.82 b) Ecuación de Souder Brown calculo de la velocidad máxima
−/ ∗ ∗. 2.017 / 660 660 −../ 63.93
…………ec.1
ρV= 2.75*G*
ρV= 2.75*0.65*
En ecuación 1.
c) Área del contactor
. . 2.67 d) Diámetro del contactor
√ 4 ∗ √ 4∗2. 67 1.85
Problema 34: Encontrar la presión a que se forma hidrato en T = 40°F para un gas con la siguiente composición: Componente Fracción molar(Y) C C C C 1
2
3
4
Σ
0,88 0,09 0,02 0,01 1
peso Y*PM molecular(PM) 16,042 14,11696 30,069 2,70621 44,096 0,88192 58,122 0,58122 18,28631
Solución: Peso molecular promedio del gas será: PM
18,286lb lb
mol
Calculo de la gravedad especifica del gas: GE g
PM g
PM a
18,286
28,964
0,631
Para determinar la presión de formación de hidratos, utilizaremos la FIG. 20-19(GPSA)
Realizando la correspondiente lectura para T=40°F y GE g 0,63 se tiene:
P = 220(psia)
Problema 36
Calcular la temperatura para la formación de hidrato a 435 psi, de la siguiente composición de un gas natural. Aplique el método de Katz. Componente Fraccion molar N2 0,05 C1 0,78 C2 0,06 C3 0,03 i-C4 0,01 H2 0,01 CO2 0,04 C5 0,02 TOTAL 1
PM
PM * Y
28,013 16,043 30,07 44,097 58,124 2 44,01 72,151
1,40065 12,51354 1,8042 1,32291 0,58124 0,02 1,7604 1,44302 20,84596
., =
=0.796
Con: GE= 0,72 P=435 PSI La temperatura según el grafico es: TFH= 54°F
Problema 38: Efectué el diseño de una torre de absorción y un rehervidor para una unidad de glicol con los siguientes datos: flujo del gas es 0.7MMscf/hrs a 1000psia y una temperatura de 100°F, el punto de roció del gas de salida es 20°F, el ingreso de gas con agua saturada tiene una masa molecular de 20.3, los datos del hervidor para el gas es de T2=400°F – T1=280°F. Solución: Datos: Q = 0.7 MMPCH T= 100 °F P = 1000 psia MW = 20.3 Punto de rocio: T = 20 °F T2= 400 °F T1= 280 °F
Calculo del volumen del gas
Calculo de factor de compresibilidad(z)
8 3∗10. 7 3∗560 1 ℎ 700 000∗0. × 153. 3 2 1000∗379.5 ℎ 60 GE g
PM g
PM a
20,3
28,96
0,7
De la siguiente figura determinamos el valor de la z
Z=0.83
. . .×× 4. 0 7 × . +
Calculo de la velocidad superficial máximo del gas v max
vmax
70 4.07 660 * 4.07
vmax
1
V 660 * L V
44.27
Area del contactor
ft min
2
1 2
2656.37
ft h
*
1h 60 min
..
Diámetro del contactor
√ √ ∗.
. .
Problema 40
Se dispone de 100 MMscfd de gas natural de gravedad especifica 0,7 a una presión de 1000 psi y 110°F, el cual debe ser deshidratado hasta un punto de rocio de 35°F. Calcular: DATOS: Q=100MMcsf. GE= 0.7 T= 110°F P=1000psia T =35 °F 1. La temperatura a la cual se formara hidratos en el gas a las condiciones originales. Con : P=1000psia T =35 °F Se tiene la temperatura de formación de hidratos:
TFH= 65°F
2. Contenido de agua en el gas que llega a la planta. Con : T= 110°F P=1000psia
El contenido de agua es: W= 80 lb H2O/MMscf
