El punto de rocío de hidrocarburos es la temperatura (a una presión dada ) a la que los componentes de hidrocarburos de cualquier mezcla de gases rica en hidrocarburos, como el gas natural , comenzarán a condensarse a partir de la fase gaseosa. A menudo también se lo conoce como HDP o HCDP . La temperatura máxima a la que tiene lugar dicha condensación se denomina cricondenterma . [1] El punto de rocío de hidrocarburos es una función de la composición del gas, así como de la presión.
El punto de rocío de hidrocarburos se utiliza universalmente en la industria del gas natural como un parámetro de calidad importante, estipulado en especificaciones contractuales y aplicado a lo largo de la cadena de suministro de gas natural, desde los productores hasta las empresas de procesamiento , transmisión y distribución y hasta los usuarios finales.
El punto de rocío de hidrocarburos de un gas es un concepto diferente del punto de rocío del agua, siendo este último la temperatura (a una presión determinada) a la que el vapor de agua presente en una mezcla de gases se condensará fuera del gas.
En los Estados Unidos, el punto de rocío de hidrocarburos del gas natural procesado y transportado por tuberías se relaciona y caracteriza con el término GPM, que son los galones de hidrocarburos licuables contenidos en 1000 pies cúbicos (28 m 3 ) de gas natural a una temperatura y presión establecidas. Cuando los hidrocarburos licuables se caracterizan por ser hexano o componentes de mayor peso molecular , se informan como GPM (C6+). [2] [3]
Sin embargo, la calidad del gas natural crudo producido también suele caracterizarse con el término GPM, que significa los galones de hidrocarburos licuables contenidos en 1000 pies cúbicos (28 m3 ) de gas natural crudo. En tales casos, cuando los hidrocarburos licuables en el gas natural crudo se caracterizan por ser etano o componentes de mayor peso molecular, se informan como GPM (C2+). De manera similar, cuando se caracterizan como propano o componentes de mayor peso molecular, se informan como GPM (C3+). [4]
Se debe tener cuidado de no confundir las dos definiciones diferentes del término GPM.
Aunque el GPM es un parámetro adicional de cierto valor, la mayoría de los operadores de gasoductos y otras personas que procesan, transportan, distribuyen o utilizan gas natural están interesados principalmente en el HCDP real, en lugar del GPM. Además, el GPM y el HCDP no son intercambiables y se debe tener cuidado de no confundir lo que cada uno significa exactamente.
Existen principalmente dos categorías de determinación del HCDP: una categoría implica métodos "teóricos" y la otra, métodos "experimentales".
Los métodos teóricos utilizan el análisis de componentes de la mezcla de gases (generalmente mediante cromatografía de gases, GC) y luego utilizan una ecuación de estado (EOS) para calcular cuál debería ser el punto de rocío de la mezcla a una presión determinada. Las ecuaciones de estado de Peng-Robinson y Kwong-Redlich-Soave son las más utilizadas para determinar el HCDP en la industria del gas natural.
Los métodos teóricos que utilizan el análisis GC adolecen de cuatro fuentes de error:
La ventaja significativa de utilizar los modelos teóricos es que el HCDP a varias presiones (así como la cricondentherm) se puede determinar a partir de un único análisis. Esto permite usos operativos como la determinación de la fase de la corriente que fluye a través del caudalímetro, la determinación de si la muestra se ha visto afectada por la temperatura ambiente en el sistema de muestra y la prevención de la formación de espuma de aminas a partir de hidrocarburos líquidos en el contactor de aminas. Sin embargo, los recientes avances en la combinación de métodos experimentales y mejoras de software han eliminado esta deficiencia (véase el enfoque experimental y teórico combinado a continuación).
Los proveedores de GC con un producto orientado al análisis HCDP incluyen a Emerson, [6] ABB, Thermo-fisher y otras empresas.
En los métodos "experimentales", uno enfría realmente una superficie en la que se condensa el gas y luego mide la temperatura a la que se produce la condensación. Los métodos experimentales se pueden dividir en sistemas manuales y automatizados. Los sistemas manuales , como el comprobador de punto de rocío de la Oficina de Minas, dependen de un operador que enfríe manualmente el espejo enfriado lentamente y detecte visualmente el inicio de la condensación. Los métodos automatizados utilizan controles y sensores de enfriamiento automáticos del espejo para detectar la cantidad de luz reflejada por el espejo y detectar cuándo se produce la condensación a través de cambios en la luz reflejada. La técnica del espejo enfriado es una medición de primer principio. Dependiendo del método específico utilizado para establecer la temperatura del punto de rocío, pueden ser necesarios algunos cálculos de corrección. Como la condensación necesariamente debe haberse producido previamente para que se detecte, la temperatura informada es menor que cuando se utilizan métodos teóricos. [5]
Al igual que el análisis GC, el método experimental está sujeto a posibles fuentes de error. El primer error está en la detección de la condensación. Un componente clave en las mediciones del punto de rocío con espejo enfriado es la sutileza con la que se puede detectar el condensado; en otras palabras, cuanto más delgada sea la película al detectarlo, mejor. Un dispositivo manual de espejo enfriado depende del operador para determinar cuándo se ha formado una niebla en el espejo y, según el dispositivo, puede ser muy subjetivo. Tampoco siempre está claro qué se está condensando: agua o hidrocarburos. Debido a la baja resolución que tradicionalmente ha estado disponible, el operador ha sido propenso a informar de forma incompleta el punto de rocío, en otras palabras, a informar que la temperatura del punto de rocío está por debajo de lo que es en realidad. Esto se debe al hecho de que, cuando la condensación se ha acumulado lo suficiente para ser visible, el punto de rocío ya se ha alcanzado y superado. Los dispositivos manuales más modernos permiten una precisión de informe mucho mejor. Hay dos fabricantes de dispositivos manuales y cada uno de sus dispositivos cumple con los requisitos para aparatos de medición del punto de rocío según se define en el Manual de ASTM para análisis de hidrocarburos. Sin embargo, existen diferencias significativas entre los dispositivos, incluida la resolución óptica del espejo y el método de enfriamiento del espejo, dependiendo del fabricante.
Los dispositivos de espejo enfriado automatizados proporcionan resultados significativamente más repetibles, pero estas mediciones pueden verse afectadas por contaminantes que pueden comprometer la superficie del espejo. En muchos casos, es importante incorporar un sistema de filtración eficaz que prepare el gas para el análisis. Por otro lado, la filtración puede alterar ligeramente la composición del gas y los elementos de filtro están sujetos a obstrucciones y saturación. Los avances en la tecnología han llevado a analizadores que se ven menos afectados por contaminantes y ciertos dispositivos también pueden medir el punto de rocío del agua que puede estar presente en el gas. Una innovación reciente es el uso de espectroscopia para determinar la naturaleza del condensado en el punto de rocío. Otro dispositivo utiliza interferometría láser para registrar cantidades extremadamente tenues de condensación. Se afirma que estas tecnologías se ven menos afectadas por la interferencia de contaminantes. Otra fuente de error es la velocidad de enfriamiento del espejo y la medición de la temperatura del espejo cuando se detecta la condensación. Este error se puede minimizar controlando la velocidad de enfriamiento o teniendo un sistema rápido de detección de condensación.
Los métodos experimentales sólo proporcionan un HCDP a la presión a la que se toma la medición y no pueden proporcionar la cricondentherm ni el HCDP a otras presiones. Como la cricondentherm del gas natural suele rondar los 27 bar, existen sistemas de preparación de gas disponibles actualmente que ajustan la presión de entrada a este valor. Aunque, como los operadores de tuberías a menudo desean conocer el HCDP a la presión actual de su línea, la presión de entrada de muchos sistemas experimentales se puede ajustar mediante un regulador.
Existen instrumentos de la empresa Vympel [7] que pueden funcionar tanto en modo manual como automático .
Las empresas que ofrecen un sistema de espejo enfriado automatizado incluyen: Vympel, [7] Ametek, Michell Instruments, ZEGAZ Instruments [8] y Bartec Benke (modelo: Hygrophil HCDT).
Una innovación reciente es combinar el método experimental con el teórico. Si se analiza la composición del gas mediante un cromatógrafo de gases C6+ y se mide experimentalmente un punto de rocío a cualquier presión, entonces el punto de rocío experimental se puede utilizar en combinación con el análisis cromatográfico para proporcionar un diagrama de fases más exacto. Este enfoque supera la principal deficiencia del método experimental, que es no conocer el diagrama de fases completo. Starling Associates ofrece un ejemplo de este software.
https://www.bartec.de/es/products/analyzers-and-measurement-technology/trace-moisture-measurement-for-gases/hygrophil-hcdt/