Aplicação da abordagem de Maxwell-Stefan na modelagem e simulação dinâmica do fenômeno de mistura entre água, MEG e etanol

• Autor(a) principal: Constantino, Pedro Henrique Davi
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRJ
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11422/23778
• topic: Formação de hidratos; Entupimento de tubulações; Produção offshore; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA

Dentre as medidas utilizadas pela indústria para evitar a formação de hidratos em tubulações de gás natural, está o emprego de inibidores termodinâmicos, como MEG e etanol. No entanto, para que não haja desperdício de inibidores, nem formação de sistemas sub-inibidos, a dinâmica de mistura precisa ser melhor compreendida. Neste trabalho, foi desenvolvida uma metodologia para a simulação do fenômeno de mistura entre água, MEG e etanol. O fluido, inicialmente bifásico, foi aproximado por um meio isotrópico (contínuo) e utilizou-se a abordagem de Maxwell-Stefan para sistemas multicomponentes com imposição de um campo externo gravitacional. O balanço de massa das espécies em regime transiente foi discretizado no espaço, por meio de aproximações parabólicas em elementos finitos, e integrado com respeito ao tempo, pelo código computacional DASSL. Os resultados das simulações de misturas com diferentes concentrações ou ordem inicial de fases mostraram que, no equilíbrio mecânico, o termo de campo afeta somente as taxas iniciais de mistura. O processo é limitado pela difusão e a matriz de coeficientes de difusão de Fick é cheia e fortemente dependente da composição. Sistemas ricos em etanol apresentaram tempos menores de mistura em relação aos ricos em MEG, variando entre 21 e 40 horas. Concluiu-se que a aproximação de alguns parâmetros por valores constantes baseados na composição de equilíbrio, embora facilite a resolução numérica do problema, pode não ser fisicamente razoável e merece ser investigada.