ES2585478T3 - Método para determinar el contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos - Google Patents
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Abstract
Un método para determinar un valor de contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos, comprendiendo el método: medir una primera propiedad intensiva dependiente de la composición de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composición, siendo seleccionada la primera propiedad intensiva dependiente de la composición de valor calorífico inferior, valor calorífico superior, conductividad térmica, viscosidad, capacidad calorífica molar, capacidad calorífica específica, y velocidad sónica; medir una concentración de por lo menos un componente no hidrocarbonado en la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de concentración del componente no hidrocarbonado, siendo seleccionado el por lo menos un componente no hidrocarbonado de nitrógeno, monóxido de carbono y dióxido de carbono, y/o medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composición de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composición; y calcular el valor del contenido de carbono usando el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composición y usando el valor de la concentración de componente no hidrocarbonado y/o el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composición en una correlación de contenido de carbono.
Description
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DESCRIPCION
Metodo para determinar el contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos ANTECEDENTES
La presente invencion se refiere generalmente a la produccion de hidrogeno y/o gas de slntesis y mas especlficamente a la determinacion del contenido de carbono de una alimentacion que contiene hidrocarburos para un procedimiento de produccion de hidrogeno y/o gas de slntesis.
Una alimentacion para un procedimiento de produccion de hidrogeno y/o gas de slntesis, por ejemplo, reformado de metano con vapor de agua (SMR), reformado autotermico (ATR), y oxidacion parcial catalltica (CPOX), es generalmente una mezcla que contiene hidrocarburos tal como gas natural y puede incluir gas residual de refinerla. Una de las propiedades de la mezcla que contiene hidrocarburos es su contenido de carbono. El contenido de carbono se usa para determinar la cantidad de vapor de agua a combinar con la mezcla que contiene hidrocarburos para formar una alimentacion mixta antes de introducir la alimentacion mixta en un reactor de formacion de hidrogeno.
La cantidad de vapor de agua a combinar con la mezcla que contiene hidrocarburos se determina por medio de un parametro de control denominado tlpicamente relacion de vapor de agua a carbono. La determinacion precisa del contenido de carbono de la mezcla que contiene hidrocarburos es importante para el procedimiento de formacion de hidrogeno de modo que se anade una cantidad apropiada de vapor de agua. Una insuficiente cantidad de vapor de agua dara lugar a la formacion de carbono sobre el catalizador en el reactor de formacion de hidrogeno, dando como resultado de ese modo la deposicion de carbono y la degradation de la actividad del catalizador, mientras que demasiado vapor de agua disminuye la eficiencia energetica del procedimiento.
Comunmente, el contenido de carbono se determina analizando la composition de la mezcla que contiene hidrocarburos. Tlpicamente, la composicion se analiza por espectroscopia de masas o cromatografla de gases, que son costosas y requieren un mantenimiento frecuente. Ademas, la cromatografla de gases ofrece resultados con un desfase temporal, de modo que cualquier cambio brusco de la composicion no se detecta hasta despues de que la mezcla que contiene hidrocarburos ya se ha introducido en el procedimiento de formacion de hidrogeno.
Por lo tanto, debido al desfase de tiempo en las medidas, la proportion de vapor de agua a carbono se ajusta a menudo conservadoramente para proporcionar mas vapor de agua del necesario para el procedimiento de formacion de hidrogeno. De esto modo, se puede evitar la formacion de carbono sobre el catalizador a expensas de la eficiencia energetica.
Serla deseable proporcionar medidas del contenido de carbono con bajo coste y bajo mantenimiento, preferentemente con poco o ningun desfase de tiempo.
Para evitar el coste y el mantenimiento del analisis de la composicion, se han hecho intentos de usar enfoques que no usan el analisis de la composicion.
Un enfoque consiste en suponer un contenido de carbono fijo para la mezcla que contiene hidrocarburos, por ejemplo, cuando la composicion varla dentro de un pequeno intervalo, tal como cuando la mezcla que contiene hidrocarburos es gas natural. Dado que subestimar el contenido de carbono podrla conducir a la formacion de carbono sobre el catalizador, el supuesto contenido de carbono se escoge conservadoramente basado en la composicion historica de la mezcla que contiene hidrocarburos como se determina por medio del analisis de la composicion fuera de la llnea. Por lo tanto la relacion de vapor de agua a carbono es generalmente mayor que la requerida, dando como resultado una reducida eficiencia energetica del procedimiento de formacion de hidrogeno. El catalizador tambien esta en peligro si el contenido de carbono de la mezcla que contiene hidrocarburos aumenta por encima de su intervalo historico.
Otro enfoque se basa en la medida de la densidad o el peso molecular de la mezcla que contiene hidrocarburos. Los sensores para medir la densidad o el peso molecular son generalmente menos costosos y requieren menos mantenimiento que los espectrometros de masas y cromatografos de gases.
Una correlation entre el contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos y la densidad o el peso molecular se puede establecer en base a los datos de composicion historicos de la mezcla que contiene hidrocarburos. Este enfoque es mas apropiado que el uso de un contenido de carbono fijo para la mezcla que contiene hidrocarburos. Un cambio en el contenido de carbono debido a un cambio en la proporcion de diferentes hidrocarburos provocara un cambio en la densidad o el peso molecular, y la correlacion usara este cambio para proporcionar una estimation mas precisa del contenido de carbono de la mezcla que contiene hidrocarburos.
La FIGURA 1 muestra el peso molecular representado como una funcion del numero de carbono de alcanos de cadena lineal, de metano a hexano, nitrogeno, monoxido de carbono, dioxido de carbono e hidrogeno. La FIGURA 1
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muestra que hay una buena correlacion lineal entre el peso molecular y el numero de carbono de alcanos. El hidrogeno tambien se puede incluir con los alcanos en la correlacion. Debido a la relacion lineal, cuando estos alcanos e hidrogeno forman una mezcla, es util una medida del peso molecular para determinar el numero de carbono.
Dado que la precision del numero de carbono calculado depende de la precision del peso molecular, serla deseable proporcionar una medida precisa del peso molecular.
Un problema con el uso de la densidad o el peso molecular es que la densidad y el peso molecular tambien dependen de los componentes no hidrocarbonados en la mezcla que contiene hidrocarburos, por ejemplo, nitrogeno, argon, dioxido de carbono, monoxido de carbono y agua. Si la cantidad de estos componentes no hidrocarbonados cae fuera del intervalo historico en el que se desarrollo la correlacion, la correlacion se puede volver muy poco fiable.
Serla deseable proporcionar valores de contenido de carbono precisos de modo que la proporcion de vapor de agua a carbono se pueda ajustar menos conservadoramente, previniendo por ello la formacion de carbono sobre el catalizador y mejorando la eficiencia energetica.
El presente metodo resuelve la necesidad sentida desde hace tiempo para determinar el contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos con mejorada precision y tiempo de respuesta, permitiendo de ese modo relaciones de vapor de agua a carbono menos conservadoras a fijar como objetivo.
Las descripciones relacionadas incluyen la solicitud de patente japonesa No. 08-291195, patente de EE.UU. No. 6.758.101 y solicitud de patente europea EP 1.213.566.
La solicitud de patente europea EP 1 063 525 A2 ensena un metodo de medicion de la cantidad de calor suministrado por un gas combustible a un dispositivo, metodo que comprende: medir la velocidad de flujo volumetrico o masico del gas; medir la velocidad del sonido del gas en primeras condiciones de referencia; medir una de las constantes dielectricas del gas, la velocidad del sonido del gas en las segundas condiciones de referencia, el contenido de CO2 del gas, el contenido de N2 del gas o densidad del gas en condiciones de referencia estandar; y determinar la cantidad de calor suministrado por el gas y el valor calorlfico del gas a partir de estos parametros.
BREVE SUMARIO
En un primer aspecto, la presente invencion se refiere a un metodo para determinar un valor de contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos.
El metodo comprende medir una primera propiedad intensiva dependiente de la composition de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un primer valor de la propiedad intensiva dependiente de la composicion; medir una concentration de por lo menos un componente no hidrocarbonado en la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de concentracion de componente no hidrocarbonado, siendo seleccionado el por lo menos un componente no hidrocarbonado de nitrogeno, monoxido de carbono y dioxido de carbono, y/o medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un segundo valor de la propiedad intensiva dependiente de la composicion; y calcular el valor del contenido de carbono usando el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y usando el valor de la concentracion de componente no hidrocarbonado y/o el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion en una correlacion de contenido de carbono. La primera propiedad intensiva dependiente de la composicion se selecciona de valor calorlfico inferior, valor calorlfico superior, conductividad termica, viscosidad, capacidad calorlfica molar, capacidad calorlfica especlfica (es decir, capacidad calorlfica basada en la masa), y velocidad sonica.
La correlacion del contenido de carbono puede ser una funcion multivariable de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
El valor del contenido de carbono puede ser un valor del numero de carbono. El valor del contenido de carbono puede ser un valor del factor de carbono.
La segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion se puede seleccionar del valor calorlfico inferior, valor calorlfico superior, conductividad termica, viscosidad, peso molecular, densidad, capacidad calorlfica molar, capacidad calorlfica especlfica, y velocidad sonica.
La correlacion del contenido de carbono puede ser una funcion lineal de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y una funcion lineal de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
La primera propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser el valor calorlfico superior o el valor calorlfico inferior y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser el peso molecular.
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La primera propiedad intensiva dependiente de la composition puede ser el valor calorlfico superior o el valor calorlfico inferior y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser la capacidad calorlfica molar.
La primera propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser el valor calorlfico superior o el valor calorlfico inferior y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser la conductividad termica.
La primera propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser el valor calorlfico superior o el valor calorlfico inferior y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser la viscosidad.
La primera propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser el valor calorlfico superior o el valor calorlfico inferior y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser la velocidad sonica.
La primera propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser la viscosidad y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser el peso molecular.
La primera propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser la viscosidad y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser la velocidad sonica.
El metodo para determinar un valor del contenido de carbono puede comprender adicionalmente medir una tercera propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un tercer valor de la propiedad intensiva dependiente de la composicion, en el que la etapa de calcular el valor del contenido de carbono usa adicionalmente el valor de tercera la propiedad intensiva dependiente de la composicion.
Segun un segundo aspecto, la presente invention se refiere a un metodo para producir una alimentation mixta para la production de hidrogeno o gas de slntesis usando el metodo para determinar el valor del contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos segun el primer aspecto de la invencion.
El metodo para producir la alimentacion mixta comprende: medir un primer caudal de una mezcla que contiene hidrocarburos obteniendo por ello un valor de caudal medido; medir una primera propiedad intensiva de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la primera propiedad intensiva, la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion seleccionada del valor calorlfico inferior, valor calorlfico superior, conductividad termica, viscosidad, capacidad calorlfica molar, capacidad calorlfica especlfica y velocidad sonica; medir una concentration de por lo menos un componente no hidrocarbonado en la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la concentracion de componente no hidrocarbonado, siendo seleccionado el por lo menos un componente no hidrocarbonado de nitrogeno, monoxido de carbono y dioxido de carbono, y/o medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion; calcular un valor de contenido de carbono usando el valor de la primera propiedad intensiva y usando el valor de la concentracion del componente no hidrocarbonado y/o el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion en una correlacion del contenido de carbono; seleccionar una deseada relacion de vapor de agua a carbono de la alimentacion mixta; calcular un caudal objetivo de una alimentacion que contiene vapor de agua necesario para obtener la relation deseada de vapor de agua a carbono de la alimentacion mixta usando el valor del caudal medido y el valor del contenido de carbono, teniendo la alimentacion que contiene vapor de agua un caudal de alimentacion que contiene vapor de agua; regular el caudal de la alimentacion que contiene vapor de agua, de modo que el caudal de la alimentacion que contiene vapor de agua esta mas cerca o es igual al caudal objetivo, obteniendo por ello un caudal regulado; y combinar la mezcla que contiene hidrocarburos del primer caudal con la alimentacion que contiene vapor de agua del caudal regulado para formar la alimentacion mixta.
El metodo para producir la alimentacion mixta segun el segundo aspecto de la invencion puede incluir cualquiera de las caracterlsticas especlficas descritas para el metodo para determinar un valor de contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos segun el primer aspecto de la invencion.
BREVE DESCRIPCION DE VARIAS VISTAS DE LOS DIBUJOS
LA FIGURA 1 es un grafico del peso molecular frente al numero de carbono.
LA FIGURA 2 es un grafico del valor calorlfico superior frente al numero de carbono.
LA FIGURA 3 es un grafico de la capacidad calorlfica molar como una funcion del numero de carbono.
LA FIGURA 4 es un grafico de la conductividad termica como una funcion del numero de carbono.
LA FIGURA 5 es un grafico de la viscosidad como una funcion del numero de carbono.
LA FIGURA 6 es un grafico de la velocidad sonica como una funcion del numero de carbono
LA FIGURA 7 es un esquema de un aparato ejemplar para realizar un metodo para determinar un valor de
contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos.
LA FIGURA 8 es un esquema de un aparato ejemplar para realizar un metodo para producir una alimentacion
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mixta.
DESCRIPCION DETALLADA
Los artlcuios indefinidos "un, una" y "un, una" como se usan aqul quieren decir uno o mas cuando se aplican a cualquier caracterlstica en las reaiizaciones de la presente invencion descritas en la memoria descriptiva y reivindicaciones. El uso de "un, una" y "un, una" no limita el significado a una sola caracterlstica a menos que dicho llmite se indique especlficamente. El artlculo definido "el" que precede a nombres o frases nominales singulares o plurales denota una caracterlstica especificada en particular o caracterlsticas especificadas en particular y puede tener una connotacion singular o plural dependiendo del contexto en el que se usa. El adjetivo "cualquier" significa uno, alguno o todos indiscriminadamente de cualquier cantidad.
Con el proposito de sencillez y claridad, las descripciones detalladas de dispositivos, circuitos y metodos bien conocidos se omiten para no oscurecer la descripcion de la presente invencion con detalles innecesarios.
La presente invencion se refiere a un metodo para determinar un valor de contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos.
Una mezcla que contiene hidrocarburos es una mezcla fluida que contiene por lo menos un hidrocarburo. La mezcla que contiene hidrocarburos se puede formar a partir de gas natural y/o gas residual de refinerla. La mezcla que contiene hidrocarburos puede contener diversos hidrocarburos, y tambien no hidrocarburos, tales como hidrogeno, nitrogeno, argon, dioxido de carbono, monoxido de carbono, vapor de agua y otros gases.
Tal como se usa aqul, el contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos es cualquier medida de la cantidad relativa de carbono contenido en la mezcla que contiene hidrocarburos apropiada para determinar o controlar la relacion de vapor de agua a carbono de una alimentacion mixta para un sistema de production de hidrogeno. El numero de carbono basado en moles y el factor de carbono basado en la masa son ejemplos del contenido de carbono y son parametros convencionales usados en el campo de la produccion de hidrogeno y/o la produccion de gas de slntesis. Una alimentacion mixta es cualquier mezcla de especies moleculares apropiadas para introducir en un procedimiento de produccion de hidrogeno, la mezcla formada a partir de por lo menos una mezcla que contiene hidrocarburos y una alimentacion que contiene vapor de agua.
Tal como se usa aqul, la produccion de hidrogeno incluye la produccion de gas de slntesis.
El valor del contenido de carbono puede ser un valor del numero de carbono. El numero de carbono, Nc, se define como los moles totales de atomos de carbono asociados con todos los hidrocarburos en un mol de la mezcla que contiene hidrocarburos. Por ejemplo, una mezcla que contiene hidrocarburos que contiene 90% en moles de metano, 5% en moles de etano y 5% en moles de nitrogeno tendrla un numero de carbono de 1, es decir
[90% x
1 mo? de C 1 mo? de CH4
+ 5% X
2 moles de C 1 mo? de C2Ht> + *
0 mo!es de C
1 mo! de ,V2
1.0]
El valor del contenido de carbono puede ser un valor del factor de carbono. El factor de carbono, F, se define como la masa de atomos de carbono asociada a todos los hidrocarburos por unidad de masa de la mezcla que contiene hidrocarburos. Por ejemplo, una mezcla que contiene hidrocarburos que contiene 0,90 de fraction en masa de metano, 0,05 de fraccion en masa de etano, y 0,05 de fraccion en masa de nitrogeno tendrla un factor de carbono de 0,715, es decir.
[0,90 X
12 g de C 16 g de CH4
+ 0,05 X
24 g de C ZQgde C2H8
+ 0,05X
0 gdeC 28 g de N2
- 0,715]
Un valor de contenido de carbono es un valor expreso del contenido de carbono para una composition de mezcla que contiene hidrocarburos en particular. Por ejemplo, el valor del contenido de carbono para la mezcla que contiene hidrocarburos que contiene 90% en moles de metano, 5% en moles de etano y 5% en moles de nitrogeno es un numero de carbono de 1.
Una propiedad intensiva dependiente de la composicion se define como cualquier propiedad flsica intensiva de una mezcla fluida que varla dependiendo de la concentration de los distintos componentes de la mezcla. Una propiedad intensiva de una mezcla fluida es una propiedad flsica de la mezcla fluida que no depende de la cantidad de la mezcla fluida. El valor calorlfico inferior, valor calorlfico superior, conductividad termica, viscosidad, peso molecular, densidad, capacidad calorlfica molar, capacidad calorlfica especlfica, y velocidad sonica son ejemplos de propiedades intensivas dependientes de la composicion. Las propiedades intensivas dependientes de la composicion se pueden seleccionar sin experimentation innecesaria a la vista de las ensenanzas de la presente solicitud.
Un valor de una propiedad intensiva dependiente de la composicion es un valor expreso relacionado con una
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propiedad intensiva dependiente de la composicion para una composicion de mezcla que contiene hidrocarburos en particular. Un valor de una propiedad intensiva dependiente de la composicion puede estar en cualquier unidad apropiada y puede ser directamente proporcional o inversamente proporcional a un valor de la propiedad intensiva dependiente de la composicion usando unidades convencionales del S.I. Un valor de una propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser tambien un valor en forma nativa que depende de un sensor y/o dispositivo de medida usado para medir la propiedad intensiva dependiente de la composicion. Un valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion es un valor expreso relacionado con una primera propiedad intensiva dependiente de la composicion para una composicion de mezcla que contiene hidrocarburos en particular. Un valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion es un valor expreso relacionado con una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion para una composicion de mezcla que contiene hidrocarburos en particular. Un valor de la tercera propiedad intensiva dependiente de la composicion es un valor expreso relacionado con una tercera propiedad intensiva dependiente de la composicion para una composicion de mezcla que contiene hidrocarburos en particular.
El valor calorlfico superior, denominado tambien valor calorlfico bruto, es el calor total obtenido de la combustion de una cantidad especificada de combustible y su cantidad estequiometrica correcta de aire, estando ambos a 60°F (16°C) cuando comienza la combustion, y siendo enfriados los productos de combustion a 60°F (16°C) antes de medir el calor desprendido. Las unidades del valor calorlfico superior son BTU/lbmol o equivalente, por ejemplo, Julios/kgmol.
El valor calorlfico inferior, denominado tambien valor calorlfico neto, es el valor calorlfico bruto menos el calor latente de vaporizacion del vapor de agua formado por la combustion de componentes en el combustible que incluyen el elemento hidrogeno, tales como hidrogeno, metano, propano, etc.. El valor calorlfico inferior se expresa en las mismas unidades que el valor calorlfico superior.
Tal como se usa aqul, una correlation es cualquier funcion o ecuacion matematica que describe una relation entre variables. Una correlacion generalmente describe una variable dependiente como funcion de una o mas variables independientes.
Una correlacion de contenido de carbono es una correlacion del contenido de carbono como funcion de una o mas propiedades intensivas dependientes de la composicion y/o la concentration de uno o mas componentes.
En el metodo para determinar el valor del contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos segun el primer aspecto de la invention se mide una primera propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion, en el que la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion se selecciona de valor calorlfico inferior, valor calorlfico superior, conductividad termica, viscosidad, capacidad calorlfica molar, capacidad calorlfica especlfica, y velocidad sonica.
El metodo segun el primer aspecto tambien comprende calcular el valor del contenido de carbono usando el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion en una correlacion de contenido de carbono. El valor del contenido de carbono se puede calcular expllcitamente o como parte de otro calculo. El valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion se “usa” si el valor del contenido de carbono depende directa o indirectamente del valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion.
La FIGURA 2 muestra un grafico del valor calorlfico superior, HHV, como funcion del numero de carbono, Nc, para alcanos de cadena lineal (de metano a hexano), hidrogeno, monoxido de carbono, nitrogeno y dioxido de carbono. Como se ve en la FIGURA 2, el hidrogeno y el monoxido de carbono se pueden correlacionar convenientemente junto con los hidrocarburos. Si la mezcla que contiene hidrocarburos contiene cantidades pequenas o aproximadamente constantes de otros no hidrocarburos, se puede usar el valor calorlfico superior para proporcionar una correlacion apropiada para el contenido de carbono. La correlacion del contenido de carbono y el valor calorlfico superior pueden dar cuenta de la presencia de hidrogeno y monoxido de carbono en la mezcla que contiene hidrocarburos, independientemente de la cantidad o cantidades relativas de hidrogeno y monoxido de carbono. Esta correlacion es particularmente apropiada para una mezcla que contiene hidrogeno que contiene grandes cantidades de hidrogeno y monoxido de carbono, tal como gas residual de refinerla.
La FIGURA 3 muestra un grafico de la capacidad calorlfica molar como una funcion del numero de carbono, Nc, para alcanos de cadena lineal (de metano a hexano), hidrogeno, monoxido de carbono, nitrogeno y dioxido de carbono. La FIGURA 3 muestra que el hidrogeno, monoxido de carbono y nitrogeno aproximadamente siguen la correlacion entre el numero de carbono y la capacidad calorlfica molar para hidrocarburos. El hidrogeno, monoxido de carbono y nitrogeno pueden estar correlacionados convenientemente junto con los hidrocarburos. Si la mezcla que contiene hidrocarburos contiene cantidades pequenas o aproximadamente constantes de otros no- hidrocarburos, la capacidad calorlfica molar se puede usar para proporcionar una correlacion adecuada para el contenido de carbono. La correlacion del contenido de carbono y capacidad calorlfica molar puede dar cuenta de la
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presencia de hidrogeno, monoxido de carbono y nitrogeno en la mezcla que contiene hidrocarburos, independientemente de la cantidad o cantidades relativas de hidrogeno, monoxido de carbono y nitrogeno.
Una correlacion de contenido de carbono basada en la capacidad calorlfica molar es especialmente adecuada para mezclas que contienen hidrocarburo que contienen grandes cantidades de hidrogeno, monoxido de carbono y nitrogeno, tales como las que se podrlan encontrar cuando se usa gas residual de refinerla, que tiene cantidades variables de hidrogeno y monoxido de carbono, o usando gas natural, que tiene cantidades variables de nitrogeno. Una correlacion de contenido de carbono basada en la capacidad calorlfica molar todavla puede ser util para mezclas que contienen hidrocarburo que contienen dioxido de carbono, siempre que la concentracion de dioxido de carbono sea pequena o aproximadamente constante.
La FIGURA 4 muestra un grafico de la conductividad termica como una funcion del numero de carbono, Nc, para alcanos de cadena lineal (de metano a hexano), hidrogeno, monoxido de carbono, nitrogeno y dioxido de carbono. Puede haber situaciones especiales en las que una correlacion de contenido de carbono basada en la conductividad termica sea util, por ejemplo, cuando la concentracion total de monoxido de carbono, dioxido de carbono y nitrogeno es suficientemente constante y solo varla la proporcion de estos componentes. Una correlacion de contenido de carbono basada en la conductividad termica tambien puede ser util cuando la concentracion de hidrogeno es suficientemente constante.
La FIGURA 5 muestra un grafico de la viscosidad como una funcion del numero de carbono, Nc, para alcanos de cadena lineal (de metano a hexano), hidrogeno, monoxido de carbono, nitrogeno y dioxido de carbono. El monoxido de carbono, dioxido de carbono y nitrogeno se pueden correlacionar convenientemente junto con los hidrocarburos. Si la mezcla que contiene hidrocarburos contiene cantidades pequenas o aproximadamente constantes de otros no- hidrocarburos, la viscosidad se puede usar para proporcionar una correlacion adecuada para el contenido de carbono. La correlacion del contenido de carbono y la viscosidad puede dar cuenta de la presencia de monoxido de carbono, dioxido de carbono y nitrogeno en la mezcla que contiene hidrocarburos, independientemente de la cantidad o cantidades relativas de monoxido de carbono, dioxido de carbono y nitrogeno.
La FIGURA 6 muestra un grafico de la velocidad sonica en funcion del numero de carbono, Nc, para alcanos de cadena lineal (de metano a hexano), hidrogeno, monoxido de carbono, nitrogeno y dioxido de carbono. Una correlacion de contenido de carbono basada en la velocidad sonica puede ser util para las mezclas que contienen hidrocarburos para situaciones especiales.
El metodo segun el primer aspecto en algunas realizaciones comprende adicionalmente la medida de una concentracion de por lo menos un componente no hidrocarbonado para determinar un valor de concentracion de componente no hidrocarbonado. En la etapa de calcular el valor del contenido de carbono, el valor de la concentracion de componente no hidrocarbonado se usa a continuacion tambien en la correlacion de contenido de carbono. El por lo menos un componente no hidrocarbonado se selecciona de nitrogeno, monoxido de carbono y dioxido de carbono.
La concentracion de varias especies no hidrocarbonadas se puede medir usando varios medios. Por ejemplo, para el hidrogeno, COSA/Xentaur ofrece un analizador de hidrogeno continuo comercial (CHA). El dispositivo tiene un sensor electroqulmico que produce una senal continua que corresponde directamente a la concentracion de hidrogeno. Para el monoxido de carbono y/o dioxido de carbono, Servomex ofrece un analizador continuo, por ejemplo, el Servomex 1440 Gas Analyzer, que usa tecnologla de infrarrojos de un solo haz de una sola longitud de onda para medir selectivamente monoxido de carbono y/o dioxido de carbono. Para el nitrogeno, hidrogeno, monoxido de carbono y/o dioxido de carbono, se puede usar un cromatografo de gases para medir las concentraciones de estos componentes. Los cromatografos de gases son ofrecidos por varias companlas, incluyendo Perkin Elmer. La patente de EE.UU. No. 7.010.433 describe tambien la medida de las concentraciones de nitrogeno y dioxido de carbono en una mezcla que contiene hidrocarburos.
Una correlacion del contenido de carbono que usa valores de concentracion de componentes no hidrocarbonados se puede formular de varias maneras.
Una correlacion del numero de carbono se puede formular para hidrocarburos y otros componentes que se pueden convenientemente agrupar con los hidrocarburos. Por ejemplo, el hidrogeno y monoxido de carbono se pueden convenientemente agrupar con los hidrocarburos en una correlacion que usa el valor calorlfico superior. Los restantes componentes, en este ejemplo nitrogeno y dioxido de carbono, se consideran componentes atlpicos. El hidrogeno se puede convenientemente agrupar con los hidrocarburos en una correlacion que usa el peso molecular o la densidad. Los restantes componentes, en este ejemplo nitrogeno, monoxido de carbono y dioxido de carbono, se consideran componentes atlpicos. La correlacion para los hidrocarburos y los componentes no atlpicos se denomina aqul la principal correlacion de numero de carbono, se puede escribir:
jVfc = cL X PKC + cL (Erucciorc 6'i
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en la que Nc° es el principal numero de carbono, Phc es una propiedad intensiva dependiente de la composicion para los componentes hidrocarbonados y componentes no atipicos, a1 es un coeficiente determinado por analisis de regresion, y ci es una constante determinada por analisis de regresion.
Las propiedades intensivas dependientes de la composicion se pueden aproximar por varias reglas de mezcla, por ejemplo:
CiEriiGcimj T)
en la que P es la propiedad intensiva dependiente de la composicion de toda la mezcla, yi es la fraccion molar del componente i atipico, y Pi es el valor de la propiedad del componente puro para el componente i atipico.
El numero de carbono de la mezcla que contiene hidrocarburos se puede calcular de
■\- = (1_2yi)X N‘
(E cuacion B)
Substituyendo y reorganizando da el numero de carbono como una funcion de la propiedad intensiva dependiente de la composicion medida, P, y la fracciones molares de componentes atipicos, yi.
Jtr = o, X P
{Ecuacion 9}
La ecuacion 9 se puede usar a continuacion para calcular el numero de carbono a partir de una medida de la propiedad intensiva dependiente de la composicion y de la fraccion molar de la una o mas especies atipicas.
Tambien se pueden formular metodos alternativos para usar el valor de la concentracion de especies no hidrocarbonadas en la correlacion de contenido de carbono. El ejemplo anterior es para fines ilustrativos y no pretende limitar el alcance de las reivindicaciones.
El metodo segun el primer aspecto en otras realizaciones comprende adicionalmente medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion. En la etapa de calcular el valor del contenido de carbono, el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion se usa a continuacion tambien en la correlacion de contenido de carbono.
La segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion es una propiedad intensiva dependiente de la composicion diferente de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion. Por ejemplo, si se escoge el valor calorifico superior para ser la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion, la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion no es el valor calorifico superior. Los pares apropiados de propiedades intensivas dependientes de la composicion se pueden seleccionar sin excesiva experimentacion.
La medida de las propiedades intensivas dependientes de la composicion puede ser mediante cualquier sensor apropiado conocido en la tecnica. Por ejemplo, el valor calorifico se puede medir por COSA 96°° de COSA Instrument Corporation. La conductividad termica se puede medir mediante el analizador de conductividad termica Servomex K155°. La capacidad calorifica se puede medir por medidas de calorimetria y/o medidas de la velocidad del sonido con un tubo de Kundt. La viscosidad se puede medir mediante un viscosimetro capilar. La medida de la velocidad sonica se describe en la patente de EE.UU. No. 5.467.637. La persona experta es capaz de seleccionar sensores apropiados.
Las medidas de las propiedades intensivas pueden ser por tecnicas directas o inferidas. La medida incluye cualquier etapa para producir una senal de salida representativa de la propiedad intensiva. Por ejemplo, la densidad se puede medir de hecho midiendo la frecuencia de un tubo vibrante, como en un densitometro de tubo vibrante. El valor de la propiedad intensiva dependiente de la composicion puede ser una frecuencia que se relaciona directamente con la densidad de la mezcla que contiene hidrocarburos. En otra de varias alternativas, la frecuencia se puede usar para calcular la densidad de la mezcla que contiene hidrocarburos en unidades convencionales del S.I.
El metodo segun el primer aspecto puede comprender por lo tanto calcular el valor del contenido de carbono usando por lo menos el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion en una correlacion de contenido de carbono. El valor del contenido de carbono se puede calcular explicitamente o como parte de otro calculo. El valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la
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composicion se “usan" si el valor del contenido de carbono depende directa o indirectamente del valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y del valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
La correlation de contenido de carbono puede estar relacionada con dos o mas propiedades intensivas dependientes de la composicion. Para facilidad de aplicacion, la correlacion de contenido de carbono puede describir el contenido de carbono como la variable dependiente y las dos o mas propiedades intensivas dependientes de la composicion como variables independientes.
En el metodo segun el primer aspecto, la correlacion de contenido de carbono puede ser una funcion de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion. La correlacion de contenido de carbono puede ser una sola funcion que describe la relation entre el contenido de carbono y la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
En el metodo segun el primer aspecto, la correlacion de contenido de carbono puede comprender una funcion multivariable de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion y opcionalmente propiedades intensivas dependientes de la composicion adicionales.
Una funcion multivariable es una funcion en la que una variable independiente no esta relacionada por funciones separadas e independientes de varias variables dependientes. Una funcion separada es una funcion que relaciona una variable independiente con una variable dependiente sin tener en cuenta otras variables dependientes. Por ejemplo, el contenido de carbono se puede correlacionar con la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y correlacionar por separado con la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion. Este ejemplo no representarla una funcion multivariable.
En el metodo segun el primer aspecto, la correlacion de contenido de carbono puede ser una funcion lineal de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y una funcion lineal de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion. Por ejemplo, el contenido de carbono, expresado en terminos de un numero de carbono Nc puede tener la forma funcional:
Nc = bi x P + b2 x Q + b3 (Ecuacion 10)
en la que P es la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion, Q es la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion, bi y b2 son coeficientes determinados por analisis de regresion, y b3 es una constante determinada por analisis de regresion.
Esta funcion lineal es un ejemplo de una funcion multivariable. El contenido de carbono se relaciona con la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion en la misma ecuacion.
Una correlacion de contenido de carbono se puede producir de varias maneras diferentes. La correlacion de contenido de carbono se puede producir usando muestras reales de mezclas que contienen hidrocarburo de un procedimiento de production de hidrogeno y las medidas reales de propiedades intensivas dependientes de la composicion de esas muestras. La correlacion de contenido de carbono se puede producir usando muestras reales de mezclas que contienen hidrocarburo y simulaciones de propiedades intensivas. La correlacion de contenido de carbono se puede producir usando muestras hipoteticas de mezclas que contienen hidrocarburo y simulaciones de propiedades intensivas.
Para el metodo segun el primer aspecto, la correlacion de contenido de carbono se puede producir por: tomar una pluralidad de muestras de mezclas que contienen hidrocarburo; determinar el valor del contenido de carbono de la pluralidad de muestras que contienen hidrocarburo de la mezcla por analisis de la composicion, formar por ello una matriz de valor de contenido de carbono; medir una primera propiedad intensiva dependiente de la composicion para la pluralidad de muestras de mezcla que contiene hidrocarburos para obtener una primera matriz de valores de propiedad intensiva dependiente de la composicion; medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion para la pluralidad de muestras de mezcla que contiene hidrocarburos para obtener una segunda matriz de valores de propiedad intensiva dependiente de la composicion; y correlacionar la matriz de valores de contenido de carbono con la primera matriz de valor de la propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda matriz de valores de propiedad intensiva dependiente de la composicion para formar la correlacion de contenido de carbono. La correlacion de contenido de carbono puede estar en la forma de una funcion multivariable de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
Los datos para generar la correlacion se pueden obtener de la instalacion de produccion de hidrogeno. Un sensor
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para la medida de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion o densidad y, opcionalmente, un sensor para la medida de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion puede medir la mezcla que contiene hidrocarburos in situ, y una muestra recogida para el analisis de la composicion fuera de la llnea. Alternativamente, se pueden recoger muestras con las medidas y analisis realizados fuera de la llnea.
Para el metodo segun el primer aspecto, la correlacion de contenido de carbono se puede producir por: tomar una pluralidad de muestras de mezcla que contiene hidrocarburos de una instalacion de produccion de hidrogeno; determinar la composicion de la muestra y el valor del contenido de carbono de la pluralidad de muestras de la mezcla por analisis de la composicion, formar por ello una matriz de valores de contenido de carbono; calcular una matriz de valores de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion usando una simulacion de la propiedad intensiva de la composicion de la muestra a partir del analisis de la composicion; calcular una matriz de valores de la segunda propiedad intensiva que depende de la composicion usando una simulacion de propiedades intensivas de la composicion de la muestra a partir del analisis de la composicion; y correlacionar la matriz del valor del contenido de carbono con la matriz del valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la matriz del valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion para formar la correlacion de contenido de carbono. La correlacion de contenido de carbono puede estar en la forma de una funcion multivariable de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
La pluralidad de muestras de mezcla que contiene hidrocarburos puede cubrir el intervalo mas amplio de composiciones esperadas para proporcionar la correlacion mas apropiada.
Para el metodo segun el primer aspecto, la correlacion de contenido de carbono se puede producir por: especificar una pluralidad de composiciones de mezcla hipotetica que representa un intervalo apropiado de composiciones de mezcla esperadas de una instalacion de produccion de hidrogeno; calcular el valor del contenido de carbono de la pluralidad de composiciones de mezcla hipotetica, formar por ello una matriz del valor del contenido de carbono; calcular una primera matriz del valor de la propiedad intensiva dependiente de la composicion usando una simulacion de propiedades intensivas de la pluralidad de composiciones de mezcla hipotetica; calcular una segunda matriz de valores de propiedad intensiva dependiente de la composicion usando una simulacion de propiedades intensivas de la pluralidad de composiciones de mezcla hipotetica; y correlacionar la matriz de valores de contenido de carbono con la matriz del valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la matriz del valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion para formar la correlacion de contenido de carbono. La correlacion de contenido de carbono puede estar en la forma de una funcion multivariable de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
La correlacion puede ser mediante cualquier conocida rutina de regresion, por ejemplo, regresion lineal por mlnimos cuadrados. Las rutinas de regresion estan facilmente disponibles. Los datos se pueden ponderar de otro modo, si se desea.
Con referencia ahora a los dibujos, en los que numeros de referencia similares se refieren a elementos similares en todas las figuras, la FIGURA 7 muestra un esquema de un aparato 1 ejemplar para realizar el metodo para determinar un valor de contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos segun el primer aspecto de la invencion. La mezcla 5 que contiene hidrocarburos es analizada por el sensor 30 para medir una primera propiedad intensiva dependiente de la composicion. El sensor 30 mide uno de valor calorlfico inferior, valor calorlfico superior, conductividad termica, viscosidad, capacidad calorlfica molar, capacidad calorlfica especlfica y velocidad sonica. El sensor 30 envla una senal al ordenador 20 y se determina un valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion.
La mezcla 5 que contiene hidrocarburos puede ser analizada por el sensor 40 para medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion. En este caso, el sensor 40 envla una senal al ordenador 20 y se determina un valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion. Alternativa o adicionalmente, la mezcla 5 que contiene hidrocarburos es analizada por el sensor 50 para medir una concentracion de por lo menos un componente no hidrocarbonado en la mezcla que contiene hidrocarburos. En este caso, el sensor 50 envla una senal al ordenador 20 y se determina un valor de concentracion de componente no hidrocarbonado. El ordenador 20 tiene una correlacion 10 de contenido de carbono para calcular un valor de contenido de carbono como una funcion de propiedades intensivas dependientes de la composicion y/o concentraciones de los componentes no hidrocarbonados. El ordenador 20 calcula el valor del contenido de carbono usando el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y usando el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion y/o el valor de la concentracion del componente no hidrocarbonado en una correlacion 10 de contenido de carbono. El valor del contenido de carbono se puede usar a continuacion por el procedimiento de produccion de hidrogeno para generar una relacion deseada de vapor de agua a carbono.
El sensor 30, sensor 40 y sensor 50 pueden estar orientados de varios modos. El sensor 30, sensor 40, y sensor 50 pueden estar montados en la conduccion que contiene la mezcla que contiene hidrocarburos. Alternativamente, una
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o mas corrientes secundarias se pueden tomar de la conduccion que contiene la mezcla que contiene hidrocarburos. El sensor 30, sensor 40 y sensor 50 puede estar montado para medir las una o mas corrientes secundarias. La corriente secundaria puede estar acondicionada, por ejemplo, cuando la temperatura y/o presion estan modificadas con respecto a las condiciones de la corriente de procedimiento. En otra alternativa, uno o mas del sensor 30, sensor 40 y sensor 50 puede estar montado en la conduccion que contiene la mezcla que contiene hidrocarburos y el(los) sensor(s) restante(s) montado(s) para medir una corriente secundaria.
El metodo para determinar un valor de contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos segun el primer aspecto de la invencion se puede usar en un metodo para producir una alimentacion mixta para la produccion de hidrogeno.
Un metodo para producir una alimentacion mixta para la produccion de hidrogeno o gas de slntesis mediante el un metodo para determinar el valor del contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos segun el primer aspecto se describe con referencia a la FIGURA 8. La FIGURA 8 muestra un esquema de un ejemplo de aparato 2 para realizar el metodo para la produccion de una alimentacion mixta.
El metodo para producir una alimentacion mixta usando el metodo para determinar el valor del contenido de carbono segun el primer aspecto comprende medir un caudal de una mezcla que contiene hidrocarburos obteniendo por ello un caudal medido. Como se muestra en la FIGURA 8, el caudal de la mezcla que contiene hidrocarburos se mide por el caudallmetro 90 y el caudallmetro 90 envla una senal al ordenador 20 indicativa del caudal. Los dispositivos adecuados para medir el caudal son conocidos en la tecnica.
El metodo para producir una alimentacion mixta tambien comprende medir una primera propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion, y medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion y/o medir una concentracion de por lo menos un componente no hidrocarbonado en la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la concentracion de componente no hidrocarbonado. Como se muestra en la FlGURA 8, la mezcla 5 que contiene hidrocarburos es analizada por el sensor 30 para medir una primera propiedad intensiva dependiente de la composicion, opcionalmente analizada por el sensor 40 para medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion y, opcionalmente analizada por el sensor 50 para medir una concentracion de por lo menos un componente no hidrocarbonado. El sensor 30 y, opcionalmente, el sensor 40 y el sensor 50 envlan senales al ordenador 20 y se determina un valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y, opcionalmente, un valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion y el valor de la concentracion del componente no hidrocarbonado.
El metodo para producir la alimentacion mixta comprende adicionalmente calcular un valor de contenido de carbono usando el valor de la primera propiedad intensiva y usando el valor de la segunda propiedad intensiva y/o el valor de la concentracion de componente no hidrocarbonado en una correlacion de contenido de carbono como se discutio anteriormente. El ordenador 20 tiene una correlacion 10 de contenido de carbono para calcular un valor de contenido de carbono como una funcion de las propiedades intensivas dependientes de la composicion y opcionalmente la(s) concentracion(es) de componente(s) no hidrocarbonado(s). El ordenador 20 calcula el valor del contenido de carbono usando el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y usando el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion y/o el valor de la concentracion del componente no hidrocarbonado en la correlacion 10 de contenido de carbono.
El metodo para producir la alimentacion mixta comprende adicionalmente seleccionar una relacion deseada de vapor de agua a carbono de la alimentacion mixta. La relacion deseada de vapor de agua a carbono se puede seleccionar dependiendo del catalizador usado, consideraciones de eficiencia termica, y otros parametros de funcionamiento. La relacion de vapor de agua a carbono es tlpicamente siempre en base molar pero puede ser en base a la masa, si se desea.
El metodo para producir la alimentacion mixta comprende adicionalmente calcular un caudal objetivo de una alimentacion que contiene vapor de agua requerido para obtener la relacion deseada de vapor de agua a carbono de la alimentacion mixta. Esta etapa de calculo usa el caudal medido y el valor del contenido de carbono como se conoce en la tecnica. El ordenador 20 puede calcular el caudal objetivo de la alimentacion que contiene vapor de agua. La correlacion de contenido de carbono puede ser expllcita o impllcita en una ecuacion para calcular el caudal de vapor de agua.
El metodo para producir la alimentacion mixta comprende adicionalmente regular el caudal de alimentacion que contiene vapor de agua, de modo que el caudal de alimentacion que contiene vapor de agua esta cerca o es igual al caudal objetivo. Con referencia a la FIGURA 8, el ordenador 20 envla una senal a la valvula 80 y el caudal de la alimentacion que contiene vapor de agua es regulado por la valvula 80. El caudal resultante es un caudal regulado.
El metodo para producir la alimentacion mixta comprende adicionalmente combinar la mezcla que contiene
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hidrocarburos al caudal medido con la alimentacion que contiene vapor de agua, mostrada en la FIGURA 8 como alimentacion mixta 60, al caudal regulado para formar la alimentacion mixta, mostrada en la FIGURA 8 como alimentacion mixta 70.
Cualquiera de las diversas caracterlsticas descritas para el metodo para determinar un valor de contenido de carbono segun el primer aspecto de la invention se puede usar en un metodo para producir una alimentacion mixta para la produccion de hidrogeno.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos comparan los numeros de carbono calculados a partir de varias correlaciones frente a los numeros de carbono reales para 11 muestras de mezclas que contienen hidrocarburo que tienen composition conocida. Las composiciones de estas 11 muestras se dan en la Tabla 1, en la que las composiciones tienen unidades de % en moles. i-C4H10 es isobutano, i-C4H8 es isobuteno, FC5H12 es isopentano, y cis-2-C5H10 es cis-2- penteno. Varias propiedades intensivas dependientes de la composicion se dan tambien en la Tabla 1 para las muestras 1 a 11.
Las muestras 1 a 10 son composiciones que corresponden a muestras reales tomadas de una instalacion de production de hidrogeno. Algunas de las muestras corresponden a la mezcla que contiene hidrocarburos formada a partir de gas natural. Otras muestras corresponden a la mezcla que contiene hidrocarburos formada a partir de una mezcla de gas natural y butano. Mientras que otras muestras corresponden a la mezcla que contiene hidrocarburos formada a partir de gas natural, butano y gas residual de refinerla.
Todas las correlaciones generadas por los ejemplos usaron los datos de las muestras 1 a 10.
La muestra 11 es una muestra hipotetica en la que la muestra 9 se modifica sustituyendo 4% en moles del metano por 4% en moles de nitrogeno. La muestra 11 se usa para ilustrar el error potencial cuando una mezcla que contiene hidrocarburos tiene una composicion fuera del intervalo de los datos usados para formar la correlation de contenido de carbono.
Los pesos moleculares mostrados en la Tabla 1 se calcularon a partir del peso molecular de los componentes individuales y de la concentracion de ese componente.
Los valores calorlficos superiores, valores calorlficos inferiores, capacidades calorlficas molares, capacidades calorlficas especlficas, viscosidades, conductividad termica y las velocidades sonicas mostradas en la Tabla 1 se calcularon a partir de software de simulation de propiedades flsicas.
Ejemplo 1 (Comparativo) - Peso Molecular
En el Ejemplo 1, una correlacion de contenido de carbono esta basada en una sola propiedad intensiva dependiente de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion del peso molecular (MW).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono previstos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 2%.
El error relativo medio es la media aritmetica de los valores absolutos del error relativo del numero de carbono. El error relativo es la diferencia entre el numero de carbono predicho y el numero de carbono real, la diferencia dividida entre el numero de carbono real.
El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 16%. Aunque el error relativo medio para las muestras 1 a 10 es bueno, el error para la muestra 11 no es bueno. Esto ilustra el problema potencial con una correlacion de una sola propiedad intensiva dependiente de la composicion si la composicion esta fuera del intervalo usado para desarrollar la correlacion de contenido de carbono.
Ejemplo 2 - Peso molecular y valor calorlfico superior
En el Ejemplo 2, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal del valor calorlfico superior (HHV) y el peso molecular (MW).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11 para el ejemplo 2. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 es de alrededor del 0,06%.
El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 0,07%. Este ejemplo pone de manifiesto que se puede obtener una mejora de la determination del contenido de carbono usando por lo menos dos propiedades intensivas dependientes de la composicion, incluso cuando la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos cae fuera del intervalo de los datos usados para el desarrollo de la correlacion de contenido de carbono.
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El alcance de la mejora usando dos propiedades intensivas dependientes de la composition en una funcion multivariable en la correlation fue inesperado. La mejora para el error relativo medio para las muestras 1 a 10 es de casi un orden de magnitud. La mejora para la muestra 11 era de varios ordenes de magnitud, 16% frente a 0,07%.
Un resultado similar se puede esperar para un metodo y/o correlacion en el que se usa el valor calorlfico inferior en lugar del valor calorlfico superior.
Ejemplo 3 - Peso molecular y capacidad calorlfica molar
En el Ejemplo 3, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal del peso molecular (MW) y la capacidad calorlfica molar (Cp).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1,2%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 3%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 4 - Peso Molecular y conductividad termica
En el Ejemplo 4, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal del peso molecular (MW) y la conductividad termica (k).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1,8%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 17%.
Estos resultados son del orden del error usando el peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 5 - Peso molecular y viscosidad
En el Ejemplo 5, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal del peso molecular (MW) y la viscosidad (p).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era del 1,1%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 2,4%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 6 - Peso Molecular y velocidad sonica
En el Ejemplo 6, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal del peso molecular (MW) y la velocidad sonica (Vs).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1,9%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 11,6%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una ligera mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 7 - Peso Molecular y capacidad calorlfica especlfica
En el Ejemplo 7, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal del peso molecular (MW) y la capacidad calorlfica especlfica (Cp).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1,2%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 3,8%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una ligera mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 8 - Valor calorlfico superior y capacidad calorlfica molar
En el Ejemplo 8, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una
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funcion del valor calorlfico superior (HHV) y la capacidad calorlfica molar (Cp).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,2%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 1,3%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 9 - Valor calorlfico superior y conductividad termica
En el Ejemplo 9, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion del valor calorlfico superior (HHV) y la conductividad termica (k).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,2%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 1,9%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Se puede esperar un resultado similar para un metodo y/o correlacion en el que se usa el valor calorlfico inferior en lugar del valor calorlfico superior.
Ejemplo 10 - Valor calorlfico superior y viscosidad
En el Ejemplo 10, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion del valor calorlfico superior (HHV) y la viscosidad (p).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,3%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 1,6%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Se puede esperar un resultado similar para un metodo y/o correlacion en el que se usa el valor calorlfico inferior en lugar del valor calorlfico superior.
Ejemplo 11 - Valor calorlfico superior y velocidad sonica
En el Ejemplo 9, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion del valor calorlfico superior (HHV) y la velocidad sonica (Vs).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,1%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 0,3%.
Estos resultados son casi tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2. Este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Se puede esperar un resultado similar para un metodo y/o correlacion en el que se usa el valor calorlfico inferior en lugar del valor calorlfico superior.
Ejemplo 12 - Valor calorlfico superior y capacidad calorlfica especlfica
En el Ejemplo 12, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion del valor calorlfico superior (HHV) y la capacidad calorlfica especlfica (Cp).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,1%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 0,5%.
Los resultados para el valor calorlfico superior y la capacidad calorlfica especlfica son comparables a los resultados en el Ejemplo 2. Este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Se puede esperar un resultado similar para un metodo y/o correlacion en el que se usa el valor calorlfico inferior en lugar del valor calorlfico superior.
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Ejemplo 13 - Conductividad termica y capacidad calorlfica molar
En el Ejemplo 13, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion de la conductividad termica y la capacidad calorlfica molar (Cp).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,5%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 5%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 14 - Conductividad termica y viscosidad
En el Ejemplo 14, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion de la conductividad termica y la viscosidad (p).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 8%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 15 - Conductividad termica y velocidad sonica
En el Ejemplo 15, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion de la conductividad termica y la velocidad sonica (Vs).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1,5%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 15%.
Estos resultados son del orden del error usando el peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 16 - Conductividad termica y capacidad calorlfica especlfica
En el Ejemplo 16, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion de la conductividad termica y la capacidad calorlfica especlfica (cp).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 6%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 17%.
El error usando estas propiedades intensivas dependientes de la composicion es peor que el error usando el peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 17 - Velocidad sonica y capacidad calorlfica molar
En el Ejemplo 17, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion de la velocidad sonica (Vs) y la capacidad calorlfica molar (Cp).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 2%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 18 - Velocidad sonica y viscosidad
En el Ejemplo 18, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal de la velocidad sonica (Vs) y la viscosidad (p).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 2%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
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Ejemplo 19 - Velocidad sonica y capacidad calorlfica especlfica
En el Ejemplo 19, una correlacion de contenido de carbono esta basada en dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal de la velocidad sonica (Vs) y la capacidad calorlfica especlfica (cp).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 1%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 4%.
Aunque no tan buenos como los resultados en el Ejemplo 2, este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 20 - Valor calorlfico superior, capacidad calorlfica molar y peso molecular
En el Ejemplo 20, una correlacion de contenido de carbono esta basada en tres propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal del valor calorlfico superior (HHV) y capacidad calorlfica molar (Cp) y peso molecular (MW).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11 para el Ejemplo 20. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,04%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 0,08%.
Los resultados para el valor calorlfico superior, capacidad calorlfica molar y peso molecular son aproximadamente los mismos que los resultados en el Ejemplo 2. Este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Se puede esperar un resultado similar para un metodo y/o correlacion en el que se usa el valor calorlfico inferior en lugar del valor calorlfico superior.
Ejemplo 21 - Valor calorlfico superior, conductividad termica y peso molecular
En el Ejemplo 21, una correlacion de contenido de carbono esta basada en tres propiedades intensivas dependientes de la composicion. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion multivariable lineal del valor calorlfico superior (HHV), conductividad termica (k) y peso molecular (MW).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11 para el Ejemplo 21. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,04%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 0,07%.
Los resultados para el valor calorlfico superior, conductividad termica y peso molecular son ligeramente mejores que los resultados en el Ejemplo 2. Este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Se puede esperar un resultado similar para un metodo y/o correlacion en el que se usa el valor calorlfico inferior en lugar del valor calorlfico superior.
Ejemplo 22 - Valor calorlfico superior y peso molecular
En el Ejemplo 22, una correlacion de contenido de carbono esta basada en una funcion no lineal de dos propiedades intensivas dependientes de la composicion. La funcion incluye terminos cruzados y de segundo orden. La correlacion de contenido de carbono fue desarrollada para el numero de carbono como una funcion del valor calorlfico superior (HHV) y peso molecular (MW).
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,01%.
El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 1%.
Este ejemplo ilustra que se pueden usar tambien funciones no lineales que tambien proporcionan buenos resultados.
Se puede esperar un resultado similar para un metodo y/o correlacion en el que se usa el valor calorlfico inferior en lugar del valor calorlfico superior.
Ejemplo 23 (Comparativo) - Valor calorlfico superior
En el Ejemplo 23, una correlacion de contenido de carbono esta basada en una sola propiedad intensiva dependiente de la composicion, el valor calorlfico superior.
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La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11 para el ejemplo 23. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,45%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor del 2,12%.
Este ejemplo muestra una notable mejora sobre el uso del peso molecular solo como para el Ejemplo 1.
Ejemplo 24 - Valor calorlfico superior y concentracion de nitrogeno
En el Ejemplo 24, una correlacion de contenido de carbono basada en la Ecuacion 9 y basada en una funcion del valor calorlfico superior y concentracion de nitrogeno. El hidrogeno y monoxido de carbono se agrupan con los hidrocarburos. En este caso, dado que la concentracion de dioxido de carbono es pequena, el dioxido de carbono tambien se agrupa con los hidrocarburos para esta correlacion. El unico componente atlpico considerado es el nitrogeno.
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a reales para las muestras 1 a 11 para el Ejemplo 24. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor del 0,14%. El error relativo para la muestra 11 era de alrededor del 0,12%.
Este ejemplo muestra la mejora proporcionada por incluir una correccion para la concentracion de nitrogeno.
Ejemplo 25 (Comparativo) - Peso molecular y concentracion de nitrogeno
En el Ejemplo 25, una correlacion de contenido de carbono basada en la Ecuacion 9 y basada en una funcion del peso molecular y la concentracion de nitrogeno. El hidrogeno, monoxido de carbono y dioxido de carbono se agrupan con los hidrocarburos. El unico componente atlpico considerado es el nitrogeno.
La Tabla 2 muestra numeros de carbono predichos frente a los reales para las muestras 1 a 11 para el Ejemplo 25. El error relativo medio para las muestras 1 a 10 era de alrededor de 0,38%. El error relativo para la muestra 11 es de alrededor de 0,56%.
Este ejemplo muestra la mejora proporcionada por incluir una correccion para la concentracion de nitrogeno.
TABLA 1
- Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6
- Componente
- N2
- 1,050 1,020 0,788 0,795 1,520 1,360
- CO2
- 0,290 0,310 0,960 0,477 0,380 0,760
- CO
- 0,360 0,370 0,000 0,298 0,210 0,000
- H2
- 10,896 10,197 0,000 7,659 4,780 0,000
- CH4
- 75,773 74,780 95,774 80,465 85,631 95,089
- C2H4
- 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
- C2H6
- 2,109 2,099 2,275 1,907 1,590 2,380
- C3H6
- 0,000 0,000 0,000 0,010 0,000 0,000
- CaHa
- 0,250 0,260 0,153 0,248 0,180 0,290
- i-C4Hio
- 0,530 0,580 0,019 0,199 0,056 0,034
- C4H10
- 8,677 10,297 0,021 7,172 5,469 0,048
- i-C4H8
- 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
- i-C5H12
- 0,026 0,035 0,006 0,526 0,140 0,011
- C5H12
- 0,010 0,014 0,004 0,219 0,019 0,010
- cis-2-C5H10
- 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
- C6H14
- 0,029 0,038 0 0,025 0,025 0,019
- Propiedad
- Nc (mol C/mol)
- 1,18 1,24 1,01 1,18 1,12 1,01
- MW (g/gmol)
- 19,05 19,86 16,79 19,11 18,39 16,89
- HHV (kJ/gmol)
- 1014 1052 894 1015 972 895
- LHV (kJ/gmol)
- 918 953 806 919 879 806
- Cp (kJ/kg K)
- 2,786 2,760 2,735 2,758 2,739 2,726
- Cp (kJ/kgmol K)
- 53,05 54,82 45,93 52,70 50,37 46,04
- k (W/m K)
- 0,0687 0,0671 0,0611 0,0657 0,0638 0,0610
- p (N/m2 s)
- 1,63 x10-5 1,62 x10'5 1,69 x10'5 1,63 x10'5 1,65 x10'5 1,69 x10'5
- Vs (m/s)
- 498 486 538 497 509 536
- TABLA 1 (Continuation)
- Muestra 7 Muestra 8 Muestra 9 Muestra 10 Muestra 11
- Componente
- N2
- 2,103 2,920 6,000 4,512 10
- CO2
- 0,573 0,586 0,756 0,230 0,76
- CO
- 0,000 0,000 0,000 0,500 0
- H2
- 0,000 0,000 0,000 19,408 0
- CH4
- 94,777 94,282 90,802 55,922 86,8
- C2H4
- 0,000 0,000 0,000 4,602 0
- C2H6
- 2,204 1,888 2,183 9,324 2,18
- C3H6
- 0,000 0,000 0,000 1,371 0
- C3H8
- 0,226 0,228 0,178 3,021 0,18
- i-C4H10
- 0,034 0,038 0,027 0,090 0,03
- C4H10
- 0,039 0,041 0,025 0,190 0,02
- i-C4H8
- 0,000 0,000 0,000 0,100 0
- EC5H12 0,012 0,000 0,000 0,170 0
- C5H12 0,009 0,000 0,000 0,150 0
- cis-2-C5H10 0,000 0,000 0,000 0,090 0
- C6H14 0,023 0,017 0,030 0,320 0,03
- Propiedad
- Nc (mol C/mol) 1,00 0,99 0,96 1,02 0,92
- MW (g/gmol) 16,89 16,93 17,37 17,66 17,85
- HHV (kJ/gmol) 888 878 850 900 814
- LHV (kJ/gmol) 800 791 766 815 734
- Cp (kJ/kg K) 2,714 2,692 2,599 2,760 2,494
- Cp (kJ/kgmol K) 45,83 45,58 45,15 48,75 44,51
- k (W/m K) 0,0609 0,0608 0,0599 0,0770 0,0589
- p (N/m2 s) 1,69 x10-5 1,7 x10- 5 1,72 x10- 5 1,66 x10 5 1,74 x10"5
- Vs (m/s) 537 537 530 522 524
- TABLA 2
- Muestra Nc real Ejemplo 1 Ejemplo 2 Ejemplo 3 Ejemplo 4 Ejemplo 5 Ejemplo 6
- 1 1,18 1,17 1,18 1,19 1,17 1,18 1,18
- 2 1,24 1,24 1,24 1,23 1,24 1,23 1,22
- 3 1,01 0,98 1,01 1,00 0,98 1,00 0,98
- 4 1,18 1,17 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18
- 5 1,12 1,11 1,12 1,11 1,12 1,12 1,13
- 6 0,96 1,03 0,96 0,97 1,03 0,97 1,01
- 7 1,01 0,99 1,01 1,00 0,99 1,00 0,99
- 8 1,00 0,99 1,00 0,99 0,99 1,00 0,99
- 9 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99
- 10 1,02 1,05 1,03 1,07 1,04 1,07 1,07
- 11 0,92 1,07 0,92 0,95 1,08 0,94 1,03
- TABLA 2 (Continuacion)
- Muestra Ejemplo 7 Ejemplo 8 Ejemplo 9 Ejemplo 10 Ejemplo 11 Ejemplo 12 Ejemplo 13
- 1
- 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18
- 2
- 1,23 1,23 1,23 1,23 1,24 1,24 1,24
- 3
- 1,00 1,01 1,01 1,01 1,01 1,01 1,00
- 4
- 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18
- 5
- 1,11 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12 1,12
- 6
- 0,97 0,96 0,95 0,95 0,96 0,96 0,98
- 7
- 1,00 1,01 1,02 1,02 1,01 1,01 1,00
- 8
- 0,99 1,00 1,01 1,01 1,00 1,01 1,00
- 9
- 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99 0,99
- 10
- 1,07 1,03 1,02 1,02 1,03 1,02 1,02
- 11
- 0,96 0,91 0,90 0,91 0,92 0,92 0,97
TABLA 2 (Continuacion)
Muestra Ejemplo 14 Ejemplo 15 Ejemplo 16 Ejemplo 17 Ejemplo 18 Ejemplo 19 Ejemplo 20
- 1
- 1,18 1,17 1,15 1,19 1,18 1,19 1,18
- 2
- 1,23 1,23 1,11 1,23 1,23 1,22 1,24
- 3
- 1,03 0,98 1,09 1,00 1,00 1,00 1,01
- 4
- 1,18 1,18 1,11 1,17 1,18 1,18 1,18
- 5
- 1,12 1,12 1,09 1,11 1,12 1,12 1,12
- 6
- 0,93 1,03 0,91 0,97 0,97 0,97 0,96
- 7
- 1,03 0,99 1,07 1,00 1,00 1,00 1,01
- 8
- 1,01 0,99 1,06 1,00 1,00 0,99 1,00
- 9
- 0,99 0,99 1,03 0,99 0,99 0,99 0,99
- 10
- 1,03 1,04 1,11 1,07 1,07 1,08 1,02
- 11
- 0,85 1,06 0,77 0,94 0,94 0,96 0,92
- TABLA 2 (Continuacion)
- Muestra
- Ejemplo 21 Ejemplo 22 Ejemplo 23 Ejemplo 24 Ejemplo 25
- 1
- 1,18 1,18 1,19 1,18 1,18
- 2
- 1,24 1,24 1,24 1,23 1,24
- 3
- 1,01 1,01 1,02 1,01 1,02
- 4
- 1,18 1,18 1,19 1,18 1,19
- 5
- 1,12 1,12 1,13 1,12 1,12
- 6
- 0,96 1,01 1,02 1,01 1,02
- 7
- 1,01 1,00 1,01 1,00 1,00
- 8
- 1,00 0,99 0,99 0,99 0,99
- 9
- 0,99 0,96 0,95 0,96 0,97
- 10
- 1,02 1,02 1,02 1,03 1,01
- 11
- 0,92 0,93 0,90 0,92 0,93
Claims (12)
- 51015202530354045505560REIVINDICACIONES1. Un metodo para determinar un valor de contenido de carbono de una mezcla que contiene hidrocarburos, comprendiendo el metodo:medir una primera propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion, siendo seleccionada la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion de valor calorlfico inferior, valor calorlfico superior, conductividad termica, viscosidad, capacidad calorlfica molar, capacidad calorlfica especlfica, y velocidad sonica;medir una concentracion de por lo menos un componente no hidrocarbonado en la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de concentracion del componente no hidrocarbonado, siendo seleccionado el por lo menos un componente no hidrocarbonado de nitrogeno, monoxido de carbono y dioxido de carbono, y/o medir una segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion; ycalcular el valor del contenido de carbono usando el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y usando el valor de la concentracion de componente no hidrocarbonado y/o el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion en una correlacion de contenido de carbono.
- 2. El metodo de la reivindicacion 1, en el que:la concentracion de por lo menos un componente no hidrocarbonado en la mezcla que contiene hidrocarburos se mide para determinar el valor de la concentracion de componente no hidrocarbonado; y la etapa de calcular el valor del contenido de carbono usa el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y el valor de la concentracion del componente no hidrocarbonado en la correlacion de contenido de carbono.
- 3. El metodo de la reivindicacion 1 o 2, en el que:la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos se mide para determinar el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion; y la etapa de calcular el valor del contenido de carbono usa el valor de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y el valor de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion en la correlacion de contenido de carbono.
- 4. El metodo de la reivindicacion 3, en el que la correlacion de contenido de carbono es una funcion multivariable de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
- 5. El metodo de la reivindicacion 3 o 4, en el que la correlacion de contenido de carbono es una funcion lineal de la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion y una funcion lineal de la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion.
- 6. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion se selecciona de valor calorlfico inferior, valor calorlfico superior, conductividad termica, viscosidad, peso molecular, densidad, capacidad calorlfica molar, capacidad calorlfica especlfica, y velocidad sonica.
- 7. El metodo de cualquier reivindicacion precedente, en el que la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion es el valor calorlfico superior o el valor calorlfico inferior.
- 8. El metodo de la reivindicacion 7 cuando depende de la reivindicacion 2, en el que el por lo menos un componente no hidrocarbonado se selecciona de nitrogeno y dioxido de carbono.
- 9. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la primera propiedad intensiva dependiente de la composicion es la viscosidad y la segunda propiedad intensiva dependiente de la composicion es el peso molecular o la velocidad sonica.
- 10. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9 que comprende adicionalmente:medir una tercera propiedad intensiva dependiente de la composicion de la mezcla que contiene hidrocarburos para determinar un valor de la tercera propiedad intensiva dependiente de la composicion, en el que la etapa de calcular el valor del contenido de carbono adicionalmente usa el valor de la tercera101520propiedad intensiva dependiente de la composicion en la correlation de contenido de carbono.
- 11. Un metodo para producir una alimentation mixta para la production de hidrogeno o gas de slntesis, comprendiendo el metodo:medir un primer caudal de una mezcla que contiene hidrocarburos obteniendo por ello un valor medido de caudal; llevar a cabo el metodo de la reivindicacion 1 para determinar un valor de contenido de carbono de la mezcla que contiene hidrocarburo;seleccionar una deseada relation de vapor de agua a carbono de la alimentacion mixta; calcular un caudal objetivo de una alimentacion que contiene vapor de agua requerido para obtener la deseada relacion de vapor de agua a carbono de la alimentacion mixta usando el valor medido del caudal y el valor del contenido de carbono, teniendo la alimentacion que contiene vapor de agua un caudal de alimentacion que contiene vapor de agua;regular el caudal de la alimentacion que contiene vapor de agua de modo que el caudal de la alimentacion que contiene vapor de agua esta cerca o es igual al caudal objetivo, obteniendo por ello un caudal regulado; y combinar la mezcla que contiene hidrocarburos al primer caudal con la alimentacion que contiene vapor de agua al caudal regulado para formar la alimentacion mixta.
- 12. El metodo de la reivindicacion 11, en el que la etapa de determinar el valor del contenido de carbono de la mezcla que contiene hidrocarburos comprende llevar a cabo el metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10.
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