Equilíbrio de fases e comportamento volumétrico de sistemas aquosos contendo CO2, monoetileno glicol e NaCl nas condições de explotação de gás natural
Phase equilibrium and volumetric behavior of aqueous systems containing CO2, ethylene glycol and NaCl under the conditions of exploitation of natural gas
| dc.contributor | Chiavone Filho, Osvaldo | |
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| dc.contributor | Jesus, Anderson Alles de | |
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| dc.contributor | Silva, Dannielle Janainne da | |
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| dc.contributor | Guerra Neto, Dival de Brito | |
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| dc.creator | Araújo, Izabella Regina de Souza | |
| dc.date | 2019-11-25T20:24:11Z | |
| dc.date | 2019-07-26 | |
| dc.identifier | ARAÚJO, Izabella Regina de Souza. Equilíbrio de fases e comportamento volumétrico de sistemas aquosos contendo CO2, monoetileno glicol e NaCl nas condições de explotação de gás natural. 2019. 160f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. | |
| dc.identifier | https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27988 | |
| dc.description | Gas explotation in deep water in Brazil brings challenges due to high pressures, low temperatures, high content of CO2 and NaCl carried to the production fluids. The regeneration process of ethylene glycol (MEG) at low pressures, used as a hydrate inhibitor, also presents a field of study regarding the solubility and precipitation of NaCl salt. In this context, this work included the assembly of an experimental apparatus for the evaluation of volumetric behavior and phase equilibrium in mixtures, under conditions of temperature and pressure, close to those of gas exploration in deep waters, evaluating parameters such as density and solubility, at pressures from 4,0 to 31.0 MPa and temperatures of 293.15 and 323.15 K. The experimental apparatus was assembled through the interconnections between an Anton Paar 4200M densimeter, a syringe pump and thermostatic baths with two types of pressure vessels: the Parr reactor 4561 and a variable volume equilibrium cell. The density points obtained with the experimental apparatus were validated with data and models from the literature. For this purpose, simple systems such as the pure CO2 and water were used (mean deviations of 0.11%, ±0.00095 g/cm³, for CO2 and 0.15%, ±0.00015 g/cm³, for water when compared to specific equations for these components), and the CO2 + water (mean deviations below 0.07%, ±0.0007 g/cm³, when compared with models obtained from literature data). The calibration of the densimeter was carried out with tetrachloromethane and ethanol, to allow using at temperatures between 293.15 and 329.85 K, and pressures between 1.0 and 31.0 MPa, resulting in an uncertainty of 0.09% (±0.0014 g/cm³). In addition to the experimental data obtained from the previously mentioned pure components and the CO2 + water binary system, data were also obtained for the water + NaCl binary system, for the CO2 + water + NaCl ternary system (1 molal and 4 molal saline solutions) and the CO2 + water + MEG (30%, 50% and 80% m/m MEG aqueous solutions concentrations). The software Specs v5.63 and a code made in MATLAB were used to verify which equation of state (Soave-Redlich-Kwong or PengRobinson cubic equations, or Cubic Plus Association equation) was more adequate to predict the aqueous phase density of the binary and ternary systems in the absence of electrolytes under experimental conditions; it being concluded that the use of Cubic Plus Association equation (CPA) resulted in more coherent values for the density of the aqueous phase. In addition to the measured experimental densities, the CO2 solubilities in the aqueous phase of the systems were also obtained by modeling with the CPA equation, resulting in values close to those in the literature. In the case of systems containing electrolytes, literature data were primarily used for comparison with the experimental data of this work. | |
| dc.description | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | |
| dc.description | A explotação de gás em águas profundas no Brasil traz desafios devido às elevadas pressões, baixas temperaturas, alto teor de CO2 presente e de NaCl carreado para os fluidos de produção. O processo de regeneração do monoetileno glicol (MEG) em baixas pressões, utilizado como inibidor de hidrato, também apresenta um campo de estudo com relação à solubilidade e precipitação do sal NaCl. Neste contexto, este trabalho englobou a montagem de um aparato experimental, para avaliação do comportamento volumétrico e do equilíbrio de fases em misturas, em condições de temperatura e pressão aproximadas daquelas da explotação de gás em águas profundas, avaliando parâmetros como densidade e solubilidade, em pressões de 4,0 a 31,0 MPa e nas temperaturas de 293,15 e 323,15 K. O aparato experimental foi montado através das interligações entre um densímetro Anton Paar 4200M, uma bomba seringa e banhos termostáticos com dois tipos de vasos de pressão: o Reator Parr 4561 e uma célula de equilíbrio de volume variável. Os pontos de densidade obtidos com o aparato experimental foram validados com dados e modelos da literatura. Para tanto utilizou-se sistemas simples como os componentes puros CO2 e água (desvios médios de 0,11%, ou seja, ±0,00095 g/cm³ para o CO2, e 0,15%, ou seja, ±0,0015 g/cm³ para a água, quando comparados com equações específicas para esses componentes), e o binário CO2 + água (desvios médios abaixo de 0,07%, ou seja, ±0,0007 g/cm³, ao serem comparados com modelos obtidos a partir de dados da literatura). Realizou-se a calibração do densímetro, para permitir o uso em temperaturas entre 293,15 e 329,85 K, e pressões entre 1,0 e 31,0 MPa, com tetraclorometano e etanol, resultando em uma incerteza de 0,09% (±0,0014 g/cm³). Além dos pontos experimentais obtidos dos componentes puros já mencionados e do binário CO2 + água, também foram obtidos dados do sistema binário água + NaCl 6,22 molal, do sistema ternário CO2 + água + NaCl (soluções salinas 1 molal e 4 molal) e do ternário CO2 + água + MEG (concentrações das soluções aquosas de MEG de 30%, 50% e 80% m/m). O software Specs v5.63 e um código feito no software MATLAB foram utilizados para verificar qual equação de estado (equações cúbicas Soave-Redlich-Kwong ou Peng-Robinson, ou equação Cubic plus Association) era mais adequada para predizer a densidade da fase aquosa dos sistemas binários e ternários na ausência de eletrólitos nas condições experimentais; concluindo-se que a utilização da equação Cubic plus Association (CPA) resultava em valores mais coerentes de densidade da fase aquosa. Além das densidades experimentais medidas, também foram obtidas as solubilidades do CO2 na fase aquosa dos sistemas através de modelagem com a equação CPA, resultando em valores aproximados àqueles da literatura. No caso dos sistemas contendo eletrólitos, foram utilizados principalmente dados da literatura para comparação com os dados experimentais deste trabalho. | |
| dc.description | 2022-12-31 | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | pt_BR | |
| dc.publisher | Brasil | |
| dc.publisher | UFRN | |
| dc.publisher | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Equilíbrio de fases | |
| dc.subject | Altas pressões | |
| dc.subject | Dióxido de carbono | |
| dc.subject | MEG | |
| dc.subject | Densidade | |
| dc.subject | Sais | |
| dc.subject | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | |
| dc.title | Equilíbrio de fases e comportamento volumétrico de sistemas aquosos contendo CO2, monoetileno glicol e NaCl nas condições de explotação de gás natural | |
| dc.title | Phase equilibrium and volumetric behavior of aqueous systems containing CO2, ethylene glycol and NaCl under the conditions of exploitation of natural gas | |
| dc.type | masterThesis |