La medición acertada y predicciones de la presión de vapor de los crudos, los Líquidos del Gas Natural (LGN) son importantes para asegurar seguridad en el almacenamiento, transporte, transferencia por custodio, minimizar pérdidas de vaporización, y protección ambiental. Las especificaciones de la Presión de Vapor se relacionan típicamente con los sistemas de medición Presión de Vapor Reid (PCR, RVP) y/o la Presión de Vapor Actual (PVA,TVP). Adicional a los procedimientos estándar para estas mediciones, existen métodos rigorosos, y agilizados para su estimación y pronóstico.
Basado en el ASTM D323, existen figuras y monografías para la conversión del PVR (RVP), a la PVA (TVP) para los LGN (líquidos del Gas Natural) y los crudos a una temperatura especificada [-141,2]. Continuando con el Previo del Mes (PDM) de Febrero 2016 [3], este previo presentará correlaciones sencillas para determinar la PVA (TVP), y luego la RVPE (Presión de Vapor Reid Equivalente) tal como descrita en la normativa (Estándar) ASTM D6377-14 [4] a una temperatura especificada. Las correlaciones son fáciles de aplicar en los cómputos a mano o llevados por hoja de cálculo.
El Estándar D6377 describe el uso de los instrumentos automatizados de presión da vapor para determinar este parámetro efectuado en un vacío para los crudos. El método de prueba es empleable para el análisis de muestras que ejercen una presión de vapor entre 25 kPa y 180 kPa a 37.8 °C (3.63 lpca and 26.1 lpca at 100 °F) a relaciones vapor-liquido de 4:1 hasta 0.02:1 (V/L = X = 4 to 0.02). Una medición TVP (PVA) puede ser determinada tomando presiones de vapor a distintas relaciones de expansión (V/L = X) y extrapolando hasta V/L = X = 0. Verifiquen la referencia [4] para la descripción en detalle de este método estándar.
Para demostrar el procedimiento Estandar ASTM D6377 generamos presión de vapor de una muestra de condensado indicada en la Tabla 1 a cuatro relaciones de expansión X = 1, 2, 3, 4 empleando el programa de Simulación ProMax [5] basado en la ecuación de estado Soave Redlich Kwong [6]. En esta tabla las fracciones pesadas son presentadas por las fracciones-F y sus propiedades se muestran en la Tabla 2.
Table 1. Composicion del condensado
Table 2. Propiedades de las Fracciones Pesadas aplicadas en la Tabla 1
La Tabla 3 presenta la presión de vapor generada a 37.8 °C (100 °F ) para las cuatro relaciones de expansión aplicando el ProMax para imitar los resultados experimentales.
Tabla 3. Presiones de Vapor a 37.8 °C (100 °F) para cuatro relaciones de expansión
Ecuación Cuadrática:
La presión de Vapor (PV) como función de la relación de expansión (X) en la Tabla 3 fueron correlacionadas mediante una ecuación cuadrática como sigue:
VP = a + bX +cX2
Los parámetros correlacionados a, b, y c son presentados en la Tabla 4 para las presiones de la Tabla 3 en kPa y lpca.
Tabla 4. Parametros establecidos para la ecuación cuadrática
1AAPD = Porcentaje de Desviación Ponderada Absoluta
2MAPD = Porcentaje de Desviación Absoluta Máxima
3NP = Número de Puntos de Data (NP)
La Figura 1 presente la generada la presión de vapor (círculos rellenos) y el ajuste cuadrático (línea sólida) del condensado en la Tabla 1. La presión de vapor extrapolada a X = 0 (relación de expansión) es 8.56 lpca (59 kPa). Este valor de presión de vapor extrapolado se ajusta muy cercanamente a la Presión de Burbuja del condensado en la Tabla 1 por ProMax.
Figura 1. Ajuste cuadrático e la presión de vapor vs relación de expansión
Ecuación Exponencial:
La presión de vapor (PV) como función de la relación de expansion (V/L = X) en la Tabla 3 igual puede ser ajustada a una ecuación exponencial como sigue:
VP = αe(βX)
Los parametros α and β son presentados en la Tabla 5 dadas las presiones en la Tabla 3 en kPa y lpca.
Tabla 5. Parámetros ajustados para la ecuacion exponencial
1AAPD = Porcentaje Absoluto de Desviación Ponderado
2MAPD = Máximo Porcentaje Absoluto de Desviación
3NP = Número de Puntos de Datas
La Figura 2 presenta la presión de vapor generada (círculos llenados) y la data experimental exponencial (línea solida) del condensado de la Tabla 1. La presión de vapor extrapolada a X = 0 (relación de expansión) es 8.56 lpca (59.0kPa). Similar al ajuste cuadrático, este valor extrapolado de la presión de vapor se compara muy cercanamente al punto de burbuja estimado del condensado expuesto en la Tabla 1 por ProMax.
Figura 2. Ajuste Exponencial de la presión de vapor vs. la relación de expansion.
RVPE ASTM D6377:
El RVPE (Presión de Vapor Reid Equivalente) puede ser estimado mediante las siguientes correlaciones:
Sesgo ponderado de distintos crudos [7]
RVPE = A x VPCRX=4 (a 100 °F o 37.8°C) + B
donde A= 0.752 y B=0.88 lpc (6.07 kPa).
Para el condensado de la Tabla 1 y de la Tabla 3, VPCRX=4 = 7.63 lpc (52.63 kPa)
RVPE = 0.752 x 7.63 + 0.88 = 6.62 lpc
RVPE = 0.752 x 52.62 + 6.07 = 45.64 kPa
Nueva correlación para los crudos “vivos” (para las muestras en los cilindros presurizados de pistón flotante) [4]
RVPE = 0.834 x VPCRX=4 = 7.63 lpc (52.63 kPa)
RVPE = 0.834 x 7.63 = 6.36 lpc
RVPE = 0.834 x 52.62 = 43.89 lpc
Nueva correlación para los crudos muertos (muestras para ejemplos en cilindron no presurizados de 1 litro) [4]
RVPE = 0.915 x VPCRX=4 (a 100 °F o 37.8°C)
Resumen::
Para mediciones certeras, procedimientos estándar expuestos en el ASTM D6377-14 y otras guías deben ser consultadas. Varias organizaciones están en la actualidad trabajando para mejorar la precisión de la estimación del PVA y/o VPCRx (ASTM D6377) mediante las técnicas de medición. En todos los casos, las Leyes y Regulaciones Federales y Estatales deben ser respetadas para la seguridad y protección ambiental.
Una correlación cuadrática, y otra exponencial fueron presentadas para incorporar presiones de vapor medidas mediante un ajuste de data a distintas relaciones de expansión (V/L = X) (e.i. 1, 2, 3 y 4). Para demostrar las mediciones de presión de vapor mediante el ASTM D6377, una muestra ejemplar de un condensado fue empleado y sus valores estimados por el ProMax, así imitando éstas mediciones. Los valores fueron ajustados a una correlación y extrapolados a una relación de expansión de cero (V/L = X) para así estimar la PVA (TVP). Luego las correlaciones del D6377 fueron empleadas para pronosticar el RVPE aplicando la medición de la presión de vapor a una relación de expansión de V/L = X = 4.
Las Figuras 1 y 2 presentan una relación casi lineal entre le presión de vapor vs la relación de expansión debido al rango muy cerrado de éste (1 al 4). Como se ve en el Apéndice, dado un rango más amplio de la relación de expansión (5 a 50) la presión de vapor vs relación de expansión no es lineal. En adición el ajuste cuadrático con tres coeficientes arroja mejor aproximación en comparación con la relación exponencial con solo dos coeficientes.
By: Dr. Mahmood Moshfeghian
Traducido al Español por: Dr. Frank E. Ashford
References:
- Campbell, J.M., Gas Conditioning and Processing, Volume 1: The Basic Principles, 9th Edition, 2nd Printing, Editors Hubbard, R. and Snow–McGregor, K., Campbell Petroleum Series, Norman, Oklahoma, 2014.
- ASTM D323: Standard Test Method for Vapor Pressure of Petroleum Products (Reid Method), 1999.
- Moshfeghian, M., http://www.jmcampbell.com/tip-of-the-month/2016/02/correlations-for-conversion-between-true-and-reid-vapor-pressures-tvp-and-rvp/, 2016
- ASTM D6377: Standard Test Method for Determination of Vapor Pressure of Crude Oil: VPCRX (Expansion Method), 2014
- ProMax 4.0, Bryan Research and Engineering, Inc., Bryan, Texas, 2017.
- Soave, G., Chem. Eng. Sci. Vol. 27, No. 6, p. 1197, 1972.
ASTM D6377: Standard Test Method for Determination of Vapor Pressure of Crude Oil: VPCRx (Expansion Method), 2003.
Appendix:
Tabla 3A. Presión de Vapor a 37.8 °C (100 °F para tres relaciones de expansión
Tabla 4A. Parámetros ajustados para la ecuación cuadrática
1AAPD = Porcentaje Absoluto de Desviación Ponderado
2MAPD = Máximo Porcentaje Absoluto de Desviación
3NP = Número de Puntos de Datas
Figura 1A. Ajuste Cuadrático de la presión de vapor vs la relación de expansión
Tabla 5A. Parámetros ajustados de la ecuación cuadrática
Figura 2A. Ajuste Exponencial de la presión de vapor vs relación de expansión
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