Evaluación del proceso de separación supersónica en la remoción de hidrocarburos pesados de gas natural colombiano usando dinámica de fluidos computacional

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dc.contributor.advisorChaves Guerrero, Arlex
dc.contributor.advisorGonzález Silva, Germán
dc.contributor.advisorDiaz Mateus, Fabian Andrey
dc.contributor.advisorFuentes Osorio, Jose Augusto
dc.contributor.authorPérez Fuentes, Sergio Andrés
dc.date.accessioned2024-03-04T00:47:50Z
dc.date.available2020
dc.date.available2024-03-04T00:47:50Z
dc.date.created2020
dc.date.issued2020
dc.description.abstractTípicamente, el proceso de separación de las fracciones de hidrocarburos pesados condensables del gas natural se realiza a través de separadores gravitacionales operados a bajas presiones. Sin embargo, este proceso tiene la desventaja de que es necesario recomprimir el gas tratado para inyectarlo a las líneas de transporte, lo que incrementa el costo de producción, y hace inviable económicamente los campos pequeños. Una solución a este problema es la tecnología de separación supersónica, en la cual hay una caída repentina de presión y temperatura que permite la separación de los líquidos de gas natural; luego, el gas natural pasa a través de un difusor donde se recupera parte de la presión de entrada. Por esta razón, el objetivo de esta investigación fue evaluar a través de CFD la viabilidad del proceso de separación supersónica en la remoción de los LGN aplicado a campos de producción colombianos. El diseño geométrico se basó en información de patentes y artículos científicos, y, para aquellos parámetros que no pudieron tomarse de la literatura revisada, se realizaron simulaciones para establecer los mejores valores posibles para ellos. Se construyó una malla no estructura de elementos tetraedros y se realizaron pruebas de independencia para obtener la mejor relación posible entre la calidad y el número de elementos. Adicionalmente, se realizaron simulaciones en ANSYS Fluent para comparar diferentes resultados contra otras investigaciones: una con aire usando el modelo de gas ideal para verificar la ubicación de la onda de choque, otra para verificar la caída de presión y temperatura y una final para comparar los resultados obtenidos en este trabajo con resultados experimentales. Finalmente, se realizó una simulación con gas natural colombiano para evaluar la recuperación de la presión de LGN. Los resultados obtenidos mostraron una recuperación de presión del 70,39% y una separación de LGN del 73,33%.
dc.description.abstractenglishTypically, the process of separation of the condensable heavy hydrocarbon fractions of Natural Gas is done through gravitational separators operating at low pressures. However, this process has the disadvantage that it is necessary to re-compress the treated gas to introduce it to the transport lines, which increases the economic cost of production and make small production fields economically unviable. A solution to this problem is the supersonic separation technology, in which there is a sudden decrease in pressure and temperature that allows the separation of the NGL; then, the Natural Gas passes through a diffuser and part of the inlet pressure is recovered. For this reason, the objective of this research is to evaluate through CFD the viability of the supersonic separation process in the removal of NGL applied to Colombian production fields. The geometric design was made based on available data from patents and scientific articles, and, for those parameters that could not be extracted from the reviewed literature, some simulations were done to establish the best possible value for them. An unstructured mesh with tetrahedral elements was design in ANSYS Meshing and a mesh independence test was carried out to get the best possible relationship between the quality of the mesh and the number of elements. In addition, different simulations were carried out in ANSYS Fluent to compare results against other researches: one with air using the ideal gas model to verify the shockwave location, another one to verify the behavior of the pressure and temperature drop and a last one to compare experimental results against those obtained through CFD. Finally, a simulation was carried out with a Colombian Natural Gas to evaluate the pressure recovery and the separation of the NGL. The obtained results showed a pressure recovery of 70.39% and an NGL separation of 73.33%.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería Química
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/40531
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería Química
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería Química
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0
dc.subjectSimulación
dc.subjectGas natural
dc.subjectDinámica computacional de fluidos
dc.subjectCampos de producción pequeños
dc.subjectRemoción de hidrocarburos pesados
dc.subjectlíquidos de gas natural.
dc.subject.keywordSimulation
dc.subject.keywordNatural gas
dc.subject.keywordComputational fluid dynamics
dc.subject.keywordSmall production fields
dc.subject.keywordHeavy hydrocarbons removal
dc.subject.keywordnatural gas liquids.
dc.titleEvaluación del proceso de separación supersónica en la remoción de hidrocarburos pesados de gas natural colombiano usando dinámica de fluidos computacional
dc.title.englishEvaluation of the supersonic separation process in the removal of heavy hydrocarbons in Colombian natural gas through computational fluid dynamics. *
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestria
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