Dados experimentais e método computacional para a determinação da composição no processo de regeneração de monoetileno glicol

• Autor(a) principal: Moura Neto, Mário Hermes de
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/43121
• topic: Inibidor de hidratos; Termodinâmica de eletrólitos; Matlab; Densidade; Condutividade elétrica; Equilíbrio líquido-vapor

Hidratos de gás são sólidos cristalinos formados pela combinação de pequenas moléculas de gás (e.g. CO2 e metano) e água. Esses sólidos podem se formar nos dutos de produção de gás natural, causando grandes prejuízos, como obstrução parcial ou total da produção e rompimento dos dutos. Monoetileno glicol (MEG) é um inibidor termodinâmico de hidrato de gás amplamente aplicado. Para garantir a viabilidade ambiental e financeira, o MEG deve ser regenerado e reutilizado. Uma série de medições de densidade e condutividade elétrica de misturas de água+MEG+NaCl foi reportada, permitindo a supervisão indireta da unidade de regeneração de MEG (MRU). Medidas de densidade (610 pontos experimentais) e condutividade elétrica (250 pontos experimentais) foram realizadas de 278,15 a 363,15 K, faixa completa de concentração de solventes e NaCl até próximo da saturação. A teoria de soluções foi aplicada na modelagem de densidade, através do volume de excesso (V E ). O V E foi correlacionado com a equação de Redlich-Kister. Uma correlação semiempírica com cinco parâmetros ajustáveis foi aplicada para condutividades elétricas de misturas binárias água+NaCl e MEG+NaCl. Para descrever o sistema ternário, uma regra de mistura quadrática com um parâmetro de correção foi responsável por contabilizar a composição do solvente. Foram obtidas correlações termodinâmicas precisas para densidade (ρ) e condutividade elétrica (κ) em função das concentrações de água, MEG e NaCl e temperatura. Essas funções permitiram a determinação dos dados de equilíbrio líquido-vapor (ELV) para misturas água+MEG na presença de NaCl em baixas pressões, que são importantes para descrever os efeitos da composição, temperatura e pressão na MRU. Uma versão modificada do ebuliômetro Othmer foi aplicada para medir os dados ELV para o sistema água+MEG+NaCl a 101,32, 65 e 35 kPa. Os modelos de coeficiente de atividade ENRTL e UNIQUAC foram parametrizados para descrever o comportamento de ELV da mistura. As soluções binárias MEG+NaCl apresentam propriedade coligativa inversa, ou seja, a adição de sal diminui a temperatura de bolha. Os dados ELV indicaram que a separação da água perde eficiência com a adição de sal. As funções ρ e κ apresentaram comportamento aproximadamente ortogonal entre si, permitindo a determinação da composição da mistura. O ambiente Matlab foi aplicado para resolver o sistema não linear de duas equações com restrições. A função fmincon foi considerada robusta para determinação de composição a partir dos dados experimentais de densidade e condutividade elétrica. A metodologia proposta foi extensivamente testada (860 pontos de dados) e foram obtidos desvios menores que 0,0060 e 0,0011 em fração mássica de solventes e NaCl, respectivamente, demonstrando a exatidão exigida.