1. Sistemas Gas Natural-Agua

2. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Hidratos en el gas natural
Los hidratos de gas natural son componentes cristalinos sólidos, similar
a la nieve o escarcha de hielo. Se forman cuando los componentes del
gas natural (metano, etano, propano, i-butano, H2s , CO2 y N2) se
enlazan con las moléculas de agua por su solubilidad.
Metano CH4. 6H2O
Etano C2H6. 8 H2O
Propano C3H6. 17H2O
Isobutano i-C4H10. 17 H2O
Nitrógeno N2. 6 H2O
Dióxido de Carbono CO2. 6 H2O
Ácido Sulfídrico H2S. 6 H2O
Las parafinas mas pesadas que el butano no forman hidratos, el butano
normal no forma hidratos, pero presenta comportamiento muy inestable.
W. Gonzales M.

3. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Diagrama de Equilibrio gas-agua-hidratos
20
D Hidroc.
G Hidrato Líquido
+ +
Hidroc. Líquido agua
Línea de presión +
de vapor I
agua C
H F
Presión Hidrato
+
Hidrato Curva de
Hidroc. Vapor
+ hidratos
+
Hidroc. Vapor agua
+ Hidroc. Vapor
Hielo +
agua
B
A Curva de punto de
Hidroc. Vapor congelamiento del
+ agua
Hielo E
32oF Temperatura
W. Gonzales M.

4. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Condiciones que promueven la formación de hidratos
Las condiciones primarias necesarias para que un flujo de gas natural
pueda formar hidratos estables pueden resumirse en:
•Gas Natural a condiciones o por debajo del punto de rocío con agua
líquida presente. No es posible formar hidratos si es que no existe
presencia de agua.
•Bajas temperaturas, a o por debajo de la temperatura de formación
de hidratos para una dada presión y composición de gas.
•Presiones de operación elevadas que podrían alcanzar la
temperatura de formación de hidratos a la temperatura de operación.
Entre los otros factores que ayudan y aceleran la formación de hidratos
puede ser:
•Elevadas velocidades, o agitación, o presiones de pulsación.
•Presencia de pequeños cristales de hidratos.
•Presencia de H2S y CO2 estimulan la formación de hidratos
W. Gonzales M.

5. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Predicción de la Formación de Hidratos
Esta figura debe ser aplicada para una
primera aproximación, se sugiere utilizar
el método de Katz el at.(1959) u otro
método para mejorar la precisión.
W. Gonzales M.

6. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Predicción de la Formación de Hidratos para Gases Dulces
Ejemplo:
Se tiene un gas natural con
G=0,68 a 500 psia y 100 oF. A que
temperatura puede reducirse la
corriente sin correr el riesgo de
formar hidratos?
Respuesta:
De la figura la temperatura será
Th = 54 oC
Esta figura debe ser aplicada para una primera
aproximación, se sugiere utilizar el método de Katz el
at.(1959) u otro método para mejorar la precisión.
W. Gonzales M.

7. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Efecto de la presencia de CO2 y H2S en la Th
W. Gonzales M.

8. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Predicción de la
Formación de Hidratos
para Gases Dulces
W. Gonzales M.

9. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Ejemplo:
Cuanto se puede disminuir la presión
sin correr el riesgo de formar
hidratos? Se tiene gas con G=0,7 e
inicialmente se encuentra a P=1500
psia y T=100 oF
Respuesta:
De la figura la temperatura será
Pfinal = 800 psia
W. Gonzales M.

10. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Predicción de la Formación de Hidratos Método de
radios de equilibrio sólido-gas de Katz et al.
∑y K i vsi
siendo ∑
yi
=1 K vs =
y
Th = i
i K vsi xs
0,445
Donde:
Th = Temperatura de formación de hidratos oK
Kvs = Radios de equilibrio de vapor-sólido (obtener valores de tablas-ver anexos)
y = Fracción molar del hidrocarburo en el gas en base seca
xs = Fracción molar del hidrocarburo en el sólido libre de agua
W. Gonzales M.

11. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Predicción de Contenido de Agua
Para el diseño y operación de sistemas de deshidratación es necesario
conocer el contenido de agua del gas natural. El contenido de agua del
gas depende de:
- Presión: el contenido de agua disminuye con el incremento de la
presión.
- Temperatura: el contenido de agua aumenta con el incremento de la
temperatura.
- Contenido de Sal: el contenido de agua disminuye con el contenido
de sal en el reservorio.
Composición del gas: a mayor gravedad específica el contenido de
agua es menor.
W. Gonzales M.

12. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Predicción de
Contenido de Agua
Gases Dulces
W. Gonzales M.

13. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Predicción de
Contenido de Agua
Gases Ácidos
w = y hc whc + y CO2 wCO2 + y H 2 S wH 2 S
W. Gonzales M.

14. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Predicción de
Contenido de Agua
Gases Ácidos
w = y hc whc + y CO2 wCO2 + y H 2 S wH 2 S
W. Gonzales M.

15. Cap. 7 Sistemas Gas Natural -Agua
Ejemplo:
Determinar el contenido de agua de un gas a 1000 psia y 100
oF. El gas tiene la siguiente composición: Metano(80%),
Etano(5%), Propano(1,5%), n-Butano (0,5%), CO2 (2,5%), N2
(2%) y H2S (8,5%).
Solución: Aplicamos w = y hc whc + y CO2 wCO2 + y H 2 S wH 2 S
yhc = 0,8 + 0,05 + 0,015 + 0,005 + 0,02 = 0,89
yCO2 = 0,025
y H 2 S = 0,085
WHC =
WCO 2 =
WH 2 S = W. Gonzales M.