Análisis 7: Comparación de prestaciones de diferentes combustibles (GN y GNL)
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La siguiente tabla muestra la composición volumétrica de dos combustibles gaseosos. Comparar sus prestaciones siguientes:
a) Peso molecular
b) CO2 máximo
c) Poderes caloríficos
d) Densidad
e) Índice de Wobbe
(Condiciones normales 15ºC, 1 atm)
El gas natural producido a partir de formaciones geológicas se presenta en una amplia gama de composiciones. Las variedades de composiciones de gases se pueden clasificar en tres grupos distintos:
Gas asociado
Gas no asociado
Carbón metano
Estos gases producidos pueden contener tanto gases a base de hidrocarburos (los que contienen hidrógeno y carbono) como gases no hidrocarbonados. Los gases de hidrocarburos son metano (C1), etano (C2), propano (C3), butanos (C4), pentanos (C5), hexanos (C6), heptanos (C7), octanos (C8) y nonanos más (C9+). La porción de gas no hidrocarbonado del gas producido puede contener nitrógeno (N2), dióxido de carbono (CO2), helio (He), sulfuro de hidrógeno (H2S), vapor de agua (H2O), oxígeno (O2), otros compuestos de azufre y trazas de gases.
El CO2 y el H2S se denominan comúnmente "gases ácidos", ya que forman compuestos corrosivos en presencia de agua. N2, He y CO2 se denominan diluyentes ya que ninguno de estos se quema y, por lo tanto, no tienen poder calorífico.
El gas asociado se produce como un subproducto de la producción de petróleo y el proceso de recuperación de petróleo. Una vez que los fluidos de producción se llevan a la superficie, se separan en una batería de tanques en o cerca del arrendamiento de producción en una corriente líquida de hidrocarburos (petróleo crudo o condensado), una corriente de agua producida (salmuera o agua salada) y una corriente gaseosa. La corriente gaseosa es tradicionalmente muy rica (Rich Gas) en líquidos de gas natural (LGN). Los LGN se definen como etano, propano, butanos y pentanos y "pesados" (hidrocarburos de mayor peso molecular) (C5+). El producto C5+ se conoce comúnmente como gasolina natural. El gas rico tendrá un poder calorífico elevado y un HDP (punto de rocío de hidrocarburo) elevado. Cuando se hace referencia a los LGN en la corriente de gas, el término GPM (galones por mil pies cúbicos) se utiliza como una medida de la riqueza de hidrocarburos. Los términos "gas rico" y "gas pobre" se utilizan comúnmente en la industria de procesamiento de gas. No son indicadores precisos, solo indican el contenido relativo de LGN.
El gas no asociado (a veces llamado "gas de pozo de gas") se produce a partir de formaciones geológicas que normalmente no contienen muchos hidrocarburos líquidos, si es que contienen alguno. Este gas generalmente tiene un contenido de LGN más bajo que el gas asociado. El gas no asociado puede contener todos o ninguno de los otros gases no hidrocarburos identificados anteriormente.
El metano de lecho de carbón se encuentra dentro de las formaciones geológicas de los depósitos de carbón, se trata del gas de hidrocarburo almacenado en la veta de carbón con metano como componente principal, principalmente adsorbido en la superficie de las partículas de la matriz de carbón, y está parcialmente libre de poros de carbón. Debido a que el carbón es un mineral sólido con muy alto contenido de carbono, generalmente no hay hidrocarburos líquidos contenidos en el gas producido. Primero se debe deshidratar el lecho de carbón para permitir que el gas atrapado fluya a través de la formación para producir el gas. En consecuencia, el metano de lecho de carbón generalmente tiene un poder calorífico más bajo y niveles elevados de CO2, O2 y agua que deben tratarse a un nivel aceptable, dado su potencial de ser corrosivo.
El metano de los lechos de carbón pertenece al gas natural no convencional y es una materia prima química y energética limpia y de alta calidad que ha crecido a nivel internacional en las últimas décadas. En la actualidad, las reservas mundiales de metano de las capas de carbón son de alrededor de 124,8 billones de m^3, el 90% de las cuales se distribuyen en 12 importantes países productores de carbón. Por ejemplo, las reservas de metano de las capas de carbón de China rondan los 30-35 billones de m^3, ocupando el tercer lugar en el mundo.
Si el gas contiene niveles de nitrógeno que exceden los límites permitidos por la legislación pertinente o contiene cantidades comerciales de helio, el siguiente paso en el procesamiento del gas es reducir las concentraciones de estos gases. Para lograr esto, se requiere equipo de planta criogénica. Este es un proceso muy costoso, tanto en gastos operativos como en inversión de capital. La recuperación de helio y la eliminación de nitrógeno no son procesos de uso común.
El dimetil-éter, es una energía renovable y limpia. Su estructura molecular es CH3-O-CH3, que se puede mezclar con una variedad de gas combustible. El dimetil-éter tiene sus propios átomos de oxígeno y no se generan residuos ni humo negro durante el proceso de combustión. Como combustible alternativo, la emisión de gases de combustión se reducirá significativamente. El dimetil-éter está muy preocupado por sus propiedades físicas y químicas únicas.
El combustible GNL:
