Equilíbrio de fases e comportamento volumétrico de sistemas aquosos contendo CO2, monoetileno glicol e NaCl nas condições de explotação de gás natural

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Araújo, Izabella Regina de Souza
• Orientador(a): Chiavone Filho, Osvaldo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Equilíbrio de fases; Altas pressões; Dióxido de carbono; MEG; Densidade; Sais
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/27988

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.