Determinação de Propriedades Físico-Químicas de Gás Natural com Composição Similar ao do Pré-Sal Brasileiro via Simulação Molecular

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Leandro Maurieli dos
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UERJ
Texto Completo: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/15849
Resumo: The large reserves of natural gas present in the pre-salt fields of Brazil present high concentrations of carbon dioxide, bringing great challenges for their processing. The design of equipment for this purpose requires the knowledge of some natural gas properties such as the heat capacity at constant pressure and the Joule-Thomson coefficient under high pressure and high temperature conditions, characteristic of these reservoirs, which are beyond the limits of experimental data, passing through the liquid-vapor critical regions where the divergence of these properties occurs. In addition to the equations of state, with GERG as a reference, molecular simulation can be used to simulate these properties. In this work, comparisons of the simulated results were made in the GERG and molecular simulation with experimental data. Molecular simulation was performed in the modified MCCCS Towhee program in the present dissertation to provide the properties mentioned above. In general, the simulated properties in GERG and in the molecular simulation agreed within the uncertainty limit of the simulations, however, in some conditions, the GERG showed deviations beyond 8% in relation to the experimental data and the molecular simulation showed deviations in these same conditions higher than 13%. This work extrapolated the studied pressure range up to 100000MPa. Although these pressures were well beyond those recommended for the use of GERG, the deviations from the molecular simulation results were of a maximum of 7% in density. Regarding other properties, deviations are within the range of uncertainty. In this work the liquid-vapor critical point for carbon dioxide, methane and a mixture of these substances was also mapped by analyzing the divergence of isothermal compressibility, thermal expansivity and heat capacity at constant pressure. The critical temperature for the carbon dioxide was 309K, only 5K above the experimental critical temperature. For the methane the critical temperature is above the experimental value. and for the mixture it would be necessary more results for a better conclusion
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The design of equipment for this purpose requires the knowledge of some natural gas properties such as the heat capacity at constant pressure and the Joule-Thomson coefficient under high pressure and high temperature conditions, characteristic of these reservoirs, which are beyond the limits of experimental data, passing through the liquid-vapor critical regions where the divergence of these properties occurs. In addition to the equations of state, with GERG as a reference, molecular simulation can be used to simulate these properties. In this work, comparisons of the simulated results were made in the GERG and molecular simulation with experimental data. Molecular simulation was performed in the modified MCCCS Towhee program in the present dissertation to provide the properties mentioned above. In general, the simulated properties in GERG and in the molecular simulation agreed within the uncertainty limit of the simulations, however, in some conditions, the GERG showed deviations beyond 8% in relation to the experimental data and the molecular simulation showed deviations in these same conditions higher than 13%. This work extrapolated the studied pressure range up to 100000MPa. Although these pressures were well beyond those recommended for the use of GERG, the deviations from the molecular simulation results were of a maximum of 7% in density. Regarding other properties, deviations are within the range of uncertainty. In this work the liquid-vapor critical point for carbon dioxide, methane and a mixture of these substances was also mapped by analyzing the divergence of isothermal compressibility, thermal expansivity and heat capacity at constant pressure. The critical temperature for the carbon dioxide was 309K, only 5K above the experimental critical temperature. For the methane the critical temperature is above the experimental value. and for the mixture it would be necessary more results for a better conclusionAs grandes reservas de gás natural presentes nos campos do pré-sal do Brasil apresentam elevadas concentrações de dióxido de carbono, trazendo grandes desafios para o seu processamento. O dimensionamento de equipamentos para esta finalidade requer o conhecimento de algumas propriedades do gás natural como a capacidade calorífica à pressão constante e o coeficiente de Joule-Thomson em condições de alta pressão e alta temperatura, característica desses reservatórios, e que estão além dos limites dos dados experimentais, passando ainda pelas regiões críticas líquido-vapor onde ocorre a divergência dessas propriedades. Além das equações de estado, tendo a GERG como uma referência, a simulação molecular pode ser usada para simular essas propriedades. Neste trabalho foram feitas comparações dos resultados simulados na GERG e na simulação molecular com dados experimentais. A simulação molecular foi realizada no programa MCCCS Towhee modificada na presente dissertação para fornecer as propriedades mencionadas anteriormente. Em geral, as propridades simuladas na GERG e na simulação molecular concordaram dentro do limite de incerteza das simulações, porém, em algumas condições, a GERG apresentou desvios além de 8% em relação aos dados experimentais e a simulação molecular apresentou desvios nessas mesmas condições maiores que 13%. Este trabalho extrapolou a faixa de pressão estudada até 100000MPa. Apesar dessas pressões estarem muito além das recomendadas para a utilização da GERG, os desvios em relação aos resultados da simulação molecular foi de no máximo 7% em densidade. Em relação a outras propriedades, os desvios estão dentro do intervalo de incerteza. Neste trabalho também foi mapeado o ponto crítico líquido-vapor para o dióxido de carbono, o metano e de uma mistura entre essas substâncias através da análise da divergência da compressibilidade isotérmica, da expansividade térmica e da capacidade calorífica a pressão constante. A temperatura crítica simulada para o dióxido de carbono foi de 309K, apenas 5K acima da temperatura crítica experimental. Para o metano a temperatura crítica está acima do valor experimental e para a mistura seriam necessários mais resultados para uma melhor conclusãoSubmitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-07T19:04:22Z No. of bitstreams: 1 Leandro Maurieli dos Santos.pdf: 1857525 bytes, checksum: 020e6fc74d5f7bb94c2d66d429f067a6 (MD5)Made available in DSpace on 2021-01-07T19:04:22Z (GMT). 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