CÁLCULOS DEL EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR CON LA ECUACIÓN DE ESTADO PC-SAFT APLICADOS A SISTEMAS DE HIDROCARBUROS

Abstract

La predicción de las propiedades termodinámicas y del equilibrio de fases con ecuaciones de estado es una herramienta valiosa en la industria petrolera. A través del tiempo estas ecuaciones han evolucionado, pasando desde las ecuaciones para predecir el comportamiento en sistemas que no se asocian, hasta las ecuaciones que tienen en cuenta las asociaciones moleculares. Las ecuaciones de estado más utilizadas en el cálculo de las propiedades termodinámicas y el comportamiento de fases en los sistemas de hidrocarburos han sido las ecuaciones de estado cúbicas, pero los resultados no son los adecuados para mezclas polidispersas y fluidos que se asocian como es el caso de los asfaltenos presentes en el crudo. Ha surgido una nueva generación de ecuaciones de estado que considera las asociaciones moleculares como la ecuación de estado PC-SAFT (Perturbed-Chain Statistical Associating Fluid Theory). El modelamiento de un sistema con la ecuación de estado PC SAFT tiene en cuenta el efecto de la forma molecular, las fuerzas de van der Waals, las interacciones polares y las asociaciones entre las moléculas sobre las propiedades termodinámicas y el comportamiento de fases de los fluidos. Para el modelamiento del comportamiento de fases de los componentes del petróleo es necesario primero caracterizar su fracción indefinida; para la aplicación de la ecuación PCSAFT se debe caracterizar el petróleo con unos parámetros específicos. En este trabajo se presenta la caracterización de la fracción C7+ por el método SARA; mediante este método se calcularon los parámetros que deben incluirse en la ecuación de estado como son: el número de segmentos (m), el diámetro de los segmentos (σ), y la energía de interacción entre los segmentos (Ɛ/k).Posteriormente se llevó a cabo el procedimiento específico para el cálculo del modelamiento termodinámico con la EOS PC-SAFT, calculando cada uno de sus términos (término de dispersión, término de la cadena rígida) y observando la contribución al factor de compresibilidad ideal (Z=1). El cálculo del factor de compresibilidad Z se hizo tanto para la fase líquida como para la fase gaseosa, este factor de compresibilidad Z se utilizó para el cálculo de la presión onset; además se calculó la densidad del crudo a las condiciones dadas. Posteriormente se calculó el coeficiente de fugacidad para las dos fases: líquida y vapor. Finalmente se realizó la validación de los valores de la presión onset calculados en este trabajo, corroborando que se ajustaban los valores de la literatura a los valores obtenidos con la EOS PC-SAFT; se tomaron en cuenta tres casos donde se variaron los valores de los parámetros de interacción binaria kij; en el primer caso todos los kij entre asfaltenos-otro pseudocomponente (CO2/N2, C1, ligeros) se hacen igual a cero; en el segundo caso todos los kij de asfaltenos-otro pseudocomponente (CO2/N2, C1, ligeros) se hacen iguales a los valores de aromáticos+ resinas; y en el tercer caso se hace lo mismo que en el caso 2, pero con el objeto de ajustar los kijs para encontrar el punto de precipitación experimental de los asfaltenos a una presión alta, obteniendo un ajuste muy cercano a los valores consultados en la literatura.