Modelagem e simulação da formação de hidratos de metano: um estudo do equilíbrio termodinâmico sólido-líquido-vapor
| Ano de defesa: | 2007 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Universidade do Estado do Rio de Janeiro
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| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Modelagem Computacional
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| Departamento: |
Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto Politécnico
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| País: |
BR
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Resumo: | The objective of the present work is to present a study of solid-vapor-liquid three-phase equilibrium for methane hydrates. The analysis of three-phase equilibrium has several applications for water-hydrocarbon systems, since it permits, for example, determination of stability region for methane hydrates and natural gas hydrates. We have started seeking in literature about the state-of-art for thermodynamic behaviour and phase equilibrium for hydrates. And then the models proposed by Ballard (2002) and Zhang et al. (2005) were implemented. Zhang et al. (2005) have proposed a phase equilibrium for single-guest gas hydrates at temperatures below 300 K. Their approach has combined the van der Waals Platteeuw theory for the hydrate phase and the Peng Robinson equation of state for both fluid phases (vapor and aqueous phase) (1976) modified by Stryjek and Vera (1986). Ballard s (2000) approach has allowed the hydrate distortion from its standard state and has gave a more accurate composition of the hydrate and has improved hydrate formation predictions at high pressures. As a direct result of accounting for a changing hydrate volume, the cage radii were functions of the hydrate volume. Thus, Ballard have proposed the hydrate phase equilibrium by Gibbs energy minimization in a multi-phase flash routine. Thus, this work presents the Zhang et al. (2005) and Ballard s (2002) approaches for hydrate thermodynamic behavior and makes an analysis and comparison of them. To compute the flash problem, we use the tool lsqnonlin (built-in of MATLAB® software). The algorithm lsqnonlin is based on the Levenberg-Marquadt method. |
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Oliveira, Luiz Nelio Henderson Guedes dehttp://lattes.cnpq.br/0543546857869709Lima, Cláudio Távorahttp://lattes.cnpq.br/3465680874418435Sacco, Wagner Figueiredohttp://lattes.cnpq.br/7328915770509368Lage, Paulo Laranjeira da Cunhahttp://lattes.cnpq.br/5576851640501227Campos, Flavio Barbozahttp://lattes.cnpq.br/2946656068593045http://lattes.cnpq.br/4110544130110993Povoleri, Fernanda Barbosa2021-01-07T14:41:06Z2008-08-272007-08-31POVOLERI, Fernanda Barbosa. Modelagem e simulação da formação de hidratos de metano: um estudo do equilíbrio termodinâmico sólido-líquido-vapor. 2007. 91 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Nova Friburgo, 2007.http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/13771The objective of the present work is to present a study of solid-vapor-liquid three-phase equilibrium for methane hydrates. The analysis of three-phase equilibrium has several applications for water-hydrocarbon systems, since it permits, for example, determination of stability region for methane hydrates and natural gas hydrates. We have started seeking in literature about the state-of-art for thermodynamic behaviour and phase equilibrium for hydrates. And then the models proposed by Ballard (2002) and Zhang et al. (2005) were implemented. Zhang et al. (2005) have proposed a phase equilibrium for single-guest gas hydrates at temperatures below 300 K. Their approach has combined the van der Waals Platteeuw theory for the hydrate phase and the Peng Robinson equation of state for both fluid phases (vapor and aqueous phase) (1976) modified by Stryjek and Vera (1986). Ballard s (2000) approach has allowed the hydrate distortion from its standard state and has gave a more accurate composition of the hydrate and has improved hydrate formation predictions at high pressures. As a direct result of accounting for a changing hydrate volume, the cage radii were functions of the hydrate volume. Thus, Ballard have proposed the hydrate phase equilibrium by Gibbs energy minimization in a multi-phase flash routine. Thus, this work presents the Zhang et al. (2005) and Ballard s (2002) approaches for hydrate thermodynamic behavior and makes an analysis and comparison of them. To compute the flash problem, we use the tool lsqnonlin (built-in of MATLAB® software). The algorithm lsqnonlin is based on the Levenberg-Marquadt method.O objetivo do presente trabalho é apresentar um estudo sobre o equilíbrio de fases sólido-líquido-vapor para hidratos de metano. A análise do equilíbrio trifásico sólido-líquido-vapor tem encontrado diversas aplicações para sistemas hidrocarboneto-água, uma vez que permite, por exemplo, a determinação da região de estabilidade de hidratos de metano e hidratos de gás natural. Inicialmente foi feita uma pesquisa sobre o estado da arte no que diz respeito ao comportamento termodinâmico e equilíbrio de fases de hidratos. Foram implementados os modelos apresentados por Ballard (2002) e Zhang et al. (2005). A proposta de Zhang et al. (2005) é aplicável para equilíbrios de fases a temperaturas abaixo de 300 K. Sua abordagem combinou a teoria de van der Waals e Platteeuw para a fase hidrato com a equação do estado de Peng-Robinson (1976) modificada por Stryjek e Vera (1986) para ambas as fases fluidas (fase vapor e fase aquosa). A abordagem de Ballard (2000) considerou a distorção do hidrato do seu estado padrão, o que fornece uma exata composição do hidrato e melhora a previsão da formação dos hidratos a altas pressões. Ao esclarecer a mudança de volume no hidrato, o raio da gaiola do hidrato é uma função do seu volume. Com isso, Ballard propôs uma nova abordagem considerando tal variação de volume e gerou um equilíbrio de fases em uma rotina de flash multifásico através da minimização da energia livre de Gibbs. Assim, o presente trabalho apresenta as abordagens de Zhang et al. (2005) e Ballard (2002) para o comportamento termodinâmico de hidratos e faz uma análise e comparação entre eles. Para resolver o problema do flash computacionalmente, foi utilizada a ferramenta lsqnonlin (built-in do software MATLAB®). O lsqnonlin é um algoritmo baseado no método de Levenberg-Marquadt.Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T14:41:06Z No. of bitstreams: 1 DissertacaoFernandaBarbosaPovoleriBDTD.pdf: 1069836 bytes, checksum: e13b94ee43a688b7278a620967346cb7 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T14:41:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertacaoFernandaBarbosaPovoleriBDTD.pdf: 1069836 bytes, checksum: e13b94ee43a688b7278a620967346cb7 (MD5) Previous issue date: 2007-08-31Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorapplication/pdfporUniversidade do Estado do Rio de JaneiroPrograma de Pós-Graduação em Modelagem ComputacionalUERJBRCentro de Tecnologia e Ciências::Instituto PolitécnicoNatural gas - hydrates - simulation methodsNatural gas - hydrates - computer simulationMethane - hydrates - simulation methodsMethane hydratesNatural gas hydratesSolid-vapor-liquid equilibriumPhase rule and equilibriumMathematical optimizationGás natural hidratos métodos de simulaçãoGás natural hidratos - simulação por computadorMetano hidratos - métodos de simulaçãoHidratos de metanoHidratos de gás naturalEquilíbrio sólido-líquido-vaporRegra das fasesOtimização matemáticaCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::TERMODINAMICA QUIMICAModelagem e simulação da formação de hidratos de metano: um estudo do equilíbrio termodinâmico sólido-líquido-vaporModeling and simulation of methane hydrates: a study of solid-liquid-vapor equilibrium phaseinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJinstname:Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)instacron:UERJORIGINALDissertacaoFernandaBarbosaPovoleriBDTD.pdfapplication/pdf1069836http://www.bdtd.uerj.br/bitstream/1/13771/1/DissertacaoFernandaBarbosaPovoleriBDTD.pdfe13b94ee43a688b7278a620967346cb7MD511/137712024-02-27 15:26:40.716oai:www.bdtd.uerj.br:1/13771Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.bdtd.uerj.br/PUBhttps://www.bdtd.uerj.br:8443/oai/requestbdtd.suporte@uerj.bropendoar:29032026-05-27T10:40:39.795633Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ - Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ)false |
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