Practica de Gas II Absorción y Adsonrción

-PMCTICA 1 i FUNDAMENTOS DE ABSORCIÓN Y ADSORCIÓN DEL GAS NATURAT Problema 1: Determinar el contenido de agua saturada de un gas de hidrocarburos dulce a 150"Fy1.000psia. Problema 2¡ Determinar el contenido de agua saturada de un B0o/o Ct, una mezcla de 20o/o COz a 160 'F y 2000 psia. El contenido de agua determinado experimentalmente era de L72 lb/MMscf. Problema 3: encontrar la presién de formación del hidrato para un gas con la siguiente composición.T=50oF. co:fpoat q C! "ffi 0.78¿ 0.000 q 0.0s n 0.{to6 nC¿ 0.010 N¡ 0.(l9a cq 0.0ü Toüal LmO Problema 4: El gas en el problema 3 debe expandirse de 1.500 psia a 500 psia. ¿Cuál es la temperatura inicial mínima que permita la expansión sin formación del hidrato? Problema¡ Utilizando el método de Bukacek, calcular el contenido de agua en el gas a 100 'F y 1000lpca. Problema 5t Hasta dónde se puede ampliar un gas de 0,6 gravedad en 2.000 psia y 100 o F sin formación del hidrato. Problema 6: Hasta dónde se puede ampliar un gas de 0,6 gravedad en 2.000 psia y 140 ' F sin formación del hidrato? Problema 7: Calcular la presión para la formación del hidrato a 50 o F para un gas con la siguiente composición. tdo OqoC F¡racüm fp (hl ffiu O?L &b3 O.lro Itqc U6 hh¡ OO{ñ l'Büu¡ O.Ofe IWn¡n o.(B{ CÉtúüdü O.ü!! t*rl Lm Calcular la cantidad de metanol y inhibidor EG de 80% wt necesaria para prevenir la formación de hidratos en la tubería. Problema 13: 100 MMPCD de gas natural con un peso molecular de 18.20-31. Counoneut nd% N¡ 0.?5 T = 0. ¿Cuáles serán las condiciones de hidrato cuando este gas se expande? Cqn* td¡ffi Or o. Determinar el contenido de agua del gas y la cantidad de agua que debe eliminarse. Asumir z = 0.s cor 6. La temperatura de hidrato de gas es de 65 oF.60 sñ {18 C¡ ugl C¡ 9. El gas llega a 40 oF y 900 psia. Estimar el diámetro del contactor y el número de bandeias y la altura del embalaje estructurado necesaria para cumplir con este requisito.{{l ItW = 19.ff? (h {r{ltgE Cü oo188 i!¡ rlrplr ú. Problema 12: Determinar el rendimiento del rehervidor para las condiciones en el problema anterior. El agua saturada en 600 psia y 100 'F y deben secarse a -150oF. La producción de condensado asociado es 10 Bbl/MMscf. 019 C¡" 0.'=é{ I Problema 8: El gas con la composición adjunta opera con 3500 psia y 150 " F. Problema 11: 30 MMscf/d de gas natural0. Utilice el tamiz .92. Asumiendo que la temperatura de TEG rico que enka al regenerador es 300 oF y la temperatura de la caldera es de 400 "F. de su punto de roció.6ff1 Problema 10: 100 MMscf/d de gas natural deja una plataforma offshore a 100 oF y 1200 psia. y hacer un diseño preliminar de un sistema de deshidratación de tamiz molecular formado por dos torres con deshidratación de flujo descendente en una tome y flujo ascendente de regeneración en el otro.8? iCa 0¿o Ñ.16 Cs o.65 gr sp entra en un contactor de TEG a 600 psia y 100'F. El condensado tiene una gravedad API de 50 y un MW de 140. debe procesarse para la recuperación de etano en una planta de cornpresor de turbinas. o(mt úo Q(x)!r llbtrt Problema 9: Estimar la temperatura de formación del hidrato a 610 psia de un gas con el siguiente análisis utilizando Fig. Especificación de contenido de agua de salida es de 7 lb HzO/MMscf y la velocidad de circulación del TEG es gal 3 HzO TEG/lb. 34 n-Cs 0. El gas de regeneración o es parte de residuo gas de la planfa.r-:¡. además de utilizar la ecuación correspondiente y enconÍar el porcentaie de diferencia entre ambos resultados respecto al calculado con el método gráfico.67 Cz s. calcular además el porcentaje de diferencia entra ambos va lores respecto al calculado ficamente: Componente 9o molar Cr 92. determinar la temperatura a la cual se formaran los hidratos mediante los dos métodos conocidos. para estos cálculosl. si se tiene un descenso de Ia presión en 100 psia.14 Problema 16: Para los datos del ejercicio anterior. Problema 15: Estimar la presión para la formación de hidratos a una temperatura de 50 uülizando la gráfica conespondiente y su respectiva formula. Calcular la masa de agua que se debe eliminar de esta corriente de gas para ser transportada con un contenido mlnimo de 7 lb de agua por millén de pie cúbico futilizar el valor obtenido por gráfico para este cálculoJ. Diseñar una torre contactora de bandeias que trabaia con glicol para una instalación en campo que se adapte a las siguientes condiciones: Flujo de gas 12 MMscfd Gravedad específica 0. Componente o/o molar Cr 75 Cz 7 C¡ 4 n'C¿ 3 n-Cs 2 Nz 3 COz 6 oF. -- . que es a 600 psia y 100 F y tiene un peso molecular de 17. El lecho debe calentarse a 500. Problema 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. Problema 17. {Uülizar la presión obtenido de gráficos del ejercicio anterior."F para la regeneración.38 n-C+ 0. el acoplamiento 4 x B). utilizando las gráficas necesarias.molecular 44 de solido granular 1rl8 "[es decir.z9 C¡ 1.75 Presión de operación 900 psig Maxima presión de trabajo del contactor 1440 psig .18 i-C+ 0. El gas dulce entonces se comprime hasta 1500 psia y enfriado hasta 110"F. La temperatura de formación de hidratos es 70 oF. El lecho de adsorción contiene 41000 lb de 1/B pulgadas de diámetro con una densidad de 44lb/ft3. para prevenir la formación de hidratos en la tubería. Problema 21: Diseñe un contactor de glicol para una instalación de deshidratación de campo a cumplir con las siguientes condiciones de operación: Caudal de gas: 10 MMPCD Gas Densidad: 0. El gas producido a la salida esta con 40 oF y 900 psia. El contenido de agua es 60 % de saturación a 120 oF.5% TEG. La producción de condensado asociado es de 127 (lb-mol)/h.000 psig Presión de trabaio máxima del contactor: 1.84.68 BTU/(Ib-"FJ y que el 60 % del tiempo de regeneración envuelve el calentamiento del lecho. donde el gas de salida va hacia Ia sección criogénica de turboexpander. el lecho opera a 100 "F. El lecho trabaja en un ciclo de B horas y el gas deia el calentador a 650 oF. Problema 22zBn una planta de gas se está procesando. con z = A. se utiliza un proceso de desecante sólido para deshidratar más el gas para reducir su contenido en agua a menos de 1ppm. (Constante K para el metanol 2335. El gas luego se deshidrata utilizando un proceso de deshidratación de glicol que reduce su contenido de agua hasta 7 lbs/ MMSCF. Calcular la cantidad de inhibidor requerido fmetanol).65 Presión de operación: 1. Finalmente.5 y la p = 0. 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 del ciclo debe ser cambiado. PM = 32J Problema 19: Un lecho de tamiz molecular de 44 esta procesando 75 MMscfd en un ciclo de 12 hrs con dos lechos.Temperatura del gas de entrada 90 oF Contenido de agua a la salidaI 6lb agua/MMscf Criterio de diseño GWR 3 gal TEG/lbm HzO con 99.5% TEG Problema 18: En un pozo gasífero se producen 90 MMscfd de gas natural a 100 "F y 1200 psia. El fluio de gas es incrementado a 150 MMscfd. 100 MMPCD de gas que contiene Llo/o HzS con datos de operación de 500 psia y B0 "F. El recipiente contiene 55000 lb de acero y la temperatura de regeneración es de 600 oF. -- . El gas se trata en primer lugar mediante un proceso de la DEA para reducir su contenido de HzS hasta 3 ppm. Problema 20: Estimar el calor requerido para regenerar un lecho de adsorción que contiene 40000lb de untamiz molecular de 4 Áy 44}0lb de agua.5 ft y el adsorbente fue instalado dos años atrás.014 cP. El peso molecular del gas es de 18.440 psig Temperatura de entrada de Gas: 90 oF Gas de salida con un contenido de agua de: T lbs HzO/MMscf GWR = gal 3 HzO TEG/lbm con 99. El diámetro interno de la pared del lecho es de 7. Tamblén estimar la relación de fluio de gas para la regeneración asumiendo un Cp para el gas de 0. El gas entra al lecho a 120 oF y 950 psig. la deshidratación del gas debe tener un contenido mínimo de 7 lbslMMscf. La producción de condensado asociado es de 15 Bbl/MMscf. Problema 25: En una planta de gas se está procesando 98 MMscfd de gas con una gravedad especifica de 0. (iü ¿por qué es necesario comprimir y enfriar el gas antes del proceso de deshidratación? [iiü Determinar el diámetro requerido del contactor de glicol con Co = 0. (viil Dibuiar el diagrama de fluio de proceso del proceso de deshidratación mediante desecante sólido utilizado para secar el gas. para ello se emplea TEG al 98. ID Suponiendo que el gas se introduce en el compresor con 500 psia y 80"F y está saturado con vapor d{agua. Que volumen de etilenglicol debe ser añadido diariamente si el gas entra al ducto 120 " F. fviiü Determinar el volumen del desecante necesitado y el diámetro y altura de la torres de adsorción dado que la velocidad superficial máxima permitida en la torre es 40 ft/min y utiliza un tiempo de ciclo de I h. determinar la cantidad de agua en el gas después su compresión y enfriamiento (1500 psia y 110'F).852 y dm = 120 pm.5%. [vr] Discutir las limitaciones en las temperaturas del glicol y gas. Calcular el diámetro del contactor 2. La concentración de eülenglicol en el mercado es de 85 7o en peso. Iiv) Determinar la tasa de circulación requiere glicol en gal. Determinar el promedio de circulación de glicol y estimar el rendimiento del rehervidor 3.. Cd = 0.852. La presión en la tubería es de 1100 psia. Calcular el rendimiento del intercambiador gas /glicol e intercambiador glicol/glicol Problema 26: Con los siguientes datos determinar la variación de presién en un proceso de deshidratación con lecho sólido: Promedio de fluio del gas: 50 MMscfd Peso Molecular del gas L7.5o/o.4 . Tcr = 376 "R.000 psig y 100 "F. 1. saturación del gas a 1.65 es enfriado al ingresar a un ducto subterráneo a 55 " F. Pcr = 669 psia. Calcular la cantidad de metanol al B0 %o en peso requerido para evitar la formación de hidratos en el ducto. El condensado tiene una gravedad API de 68 y Peso Molecular de 140. Problema 23: EI campo Bulo Bulo procesa 75 MMscfd de un gas natural dejando el campo a 90 'F y 1000 psia. La gravedad especifica del gas es de 0. Problema 24:15 MMscfd de un gas natural con una gravedad específica de 0. (vl Determinar la tasa de circulación requerida de glicol en galones por minuto y el rendimiento del rehervidor (reboiler) suponiendo que la concenración de glicol pobre es de 98.67.65.. el gas llega a la planta de tratamiento a 55 'F y 750 psia. Calcule la cantidad de metanol requerido para suprimir esta temperatura por 10 "C utilizando la ecuación de Hammerschmidt .054 Problema 32: El metano forma hidratos a 15oC y L2. calcular: (a) La temperatura a la cual puede bajarse sin que exista la formación de hidratos (bJ Cuanto el gas puede ser expandido sin formación de hidratos.65 y una presión de 1200 psia. considerar DEG como inhibidor. Problema 28: Un gas de gravedad específica 0.820. EI agua absorbida en el ciclo de regeneración 2. la presión mínima de la tuberla es de 1200 psia.75 Presión de operación en línea: 900 psig Máxima presión de operación en el contactor: 1440 psig Temperatura de ingreso del gas: 90"F Salida de gas con contenido de agua: 6 IbHzO/MMscf GWR= 3 gal TEG/IbHZO con 99. de acuerdo a los siguientes requerimientos: Flujo promedio de gas: 12 MMscfd Gravedad específica: 0.65.79 MPa. La presión de operación y su variación respecto al diámetro de la tope 4.t26. calcule el volumén de inhibidor debe ser añadido diariamente en el gas. si el gas saturado entra a la línea a 90oF. Problema 27: Efectuar el diseño de una torre contactora de gas natural. suponiendo la presencia de agua libre.5o/ade TEG. [c) Cuanto el gas puede ser expandido sin formación de hidratos. es enfriado hasta 35o F en el trasporte por ducto marino. Hzs 0. Problema 29: Determinar el incremento de presión límite para Ia formación de hidratos de un gas de gravedad específica A.75 y una temperatura de 100 oR así como la máxima expansión del gas desde 1000 psia sin que tampoco haya formación de hidratos. Diámetro y altura de la torre de adsorción 3.70 Lbs/ pie3 Temperatura de operación: 110"d Presión de operación: 600 psia Ingreso punto de rocíor 100'F fequivalente a 90 Ib de HzO/MMcf] Salida punto de rocío: 1 ppm HzO agua adsorbida Calcular: L.Densidad del gas: 1. si Ia temperatura inicial del gas es de 120 oF. Problema 31: Calcular la presión a la cual se formara un hidrato para la siguiente mezcla: cH+ 0. Requerimiento del calor de regeneración en el sistema. Problema 30: 20 MMscfd de gas natural de Sp Gr 0. c020. si la temperatura inicial del gas es de L00 oF. Problema 34: Encontrar la presión a que se forma hidrato en T = 40 o F para un gas con la siguiente composición:' I!¡ffiilt C. En estas condiciones el gas está satunado con agua a 150 lb/MMscf.38 n-C+ 0.18 i-C+ 0. de la siguiente composición de un gas natural. Utilice una taza de glicol de 2. Aplique el método de letz . el rendimiento del rehervidor. Uülizando las constantes de equilibrio de vapor-sólido.0t Problema 35¡ Hasta dónde se puede expandirse un gas de 0.5 gal de glicol/lb de agua. aplique el método propuesto por Katz.34 n-Cs 0. a 120 oF y 600 psia.@ c 0.14 Problema 36: Calcular la temperatura para la formación de hidrato a 435 psi.500 psia y L44"F sin formación del hidrato?.29 C¡ 1. Es gas debe ser secado hasta 7lblMMscf.67 Cz 5.6 gravedad en 2. Componente 9o firolar Cr 92. Calcular la velocidad de circulacióa el diámetro de la torres contactora.Problema 33: Una corriente de^gas natural hrlmedo debe ser deshidratado mediante una unidad de deshidratación de TEG/si el caudal de flujo es de 10MMscfd.4onrnl hp cl 0¡c cr 00 cl 0. Calcular la taza de circulación de TEG. . Canüdad de agua que queda en el gas deshidratado 5. Desde Ia línea de fondo para glicol rico en fluio 96. Contenido de agua en el gas que llega a Ia planta 3. La temperatura a la cual se formaran hidratos en el gas.0r cq o. el punto de rocío del gas de salida es 20 oF. Calcular: 1. y la presión absoluta es 400 mmHg. 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: 0.Tr= 280 "F.7. 2.06 c.3. el ingreso de gas con agua saturada tiene una masa molecular de 20.79 c.o3 F{. a una presión de 1000 psi y 110 "R el cual debe ser deshidraado hasta un punto de rocío de 3S. Seleccione el tipo de glicol a utilizar 7. los datos del hervidor para el gas es de Te= 400 oF . Cantidad de agua gue se debe remover del gas natural 6.F. o.(x c¡. El proceso se realiza a 400 " F y luego verticalmente para obtener un 99. Descenso del punto de rocío 4. I ror trrcllon Coñpon rit (D Nr 0.310/o de peso Si se emplea un vacío. Encontrar el porcentaje en peso (!t¡t yol de TEG en solución de glicol pobre bajo una presión atmosftrica de 400 mmHg. 0. Problema 39: Calcule la cantidad de gas que se puede procesar si la corriente de gas llega con un contenido de agua de 7 lbs/MMpcdn y se tiene que deshidratar totalmente: Cantidad de agua en el gas procesado: T \bsHZO/MMpcdn Capacidad del desecante: 22 o/o Masa del desecante: 50000lbs Tiempo en ciclo de absorción: 24 horas Capacidad de procesamiento del gas: 400 MM pcdn Problema 40: Se dispone de 100 MMscfd de gas natural de gravedad especifica 0.02 I Problema 37: Un 96. a las condiciones originales.45 wt % de glicol rico entra un regenerador con scf de extracción de gas por galón de solución de glicol. la concentración baja de glicol es 99. Diámetro del absorbedor.o8 q o. 0.45 el valor inyectado de B scf/gal. 0.52o/o de peso. o.01 H. La temperatura del rehervidor es de 400oF. Calcular la cantidad de glicol requerido y le requerimiento de calor en el reboiler. utilizando una torres de cinco platos reales B.7 MMscflhr a 1000 psia y una temperatura de 100 "F. 0.o0 Calcular: 1. Contenido de agua del gas a la enrada de la planta 2.57 c.60 lü' 0.Problema 41: En una planta {e gas se está tratando un gas natural con las siguientes características: ! TEG en solución al98.7 psia Contenido de agua T lbs/MMscf máximo Gas saturado con agua.07 c:' 0.17 c: 83.7o/o en peso Regeneración a 400 "F y presién atmosférica Gas de alimentación: Presión 1230 psia y T= 100 "F Caudalvolumétrico de cada unidad: 70 MMscfd Gas tratado a presión de LZL4.la composicién de gas es la siguiente: Cqnnonenüg oÁ molar co^ 15.06 E = io0. Agua a ser removida en la corriente del gas 3. Caudal de circulación del gas .63 c: 0. 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