Estudo comparativo de modelos matemáticos de permeadores de gases para separação de CO2de gás natural.

• Autor(a) principal: Moretti, Fausto Soares
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-21102020-103429/
• topic: Carbon dioxide; Dióxido de carbono; Mathematical models; Membranas de separação; Modelos matemáticos; Natural gas separation; Separação do gás natural; Separation membranes; Simulação de sistemas; Simulation of systems

O gás associado produzido nos campos do pré-sal brasileiro contém alta concentração de CO2. A separação deste composto dos hidrocarbonetos é realizada por permeação através de membranas poliméricas. Neste trabalho, dois modelos matemáticos foram avaliados para a simulação desta operação unitária: um baseado no modelo de Solução-Difusão e outro que utiliza equação análoga à equação global de transferência de calor para calcular a taxa de permeação dos compostos pela membrana. Para avaliação dos modelos, foram utilizadas condições de projeto de planta industrial e condições reais de operação. Os dados industriais foram tratados, passando por limpeza, agrupamento e seleção, resultando na obtenção de pontos representativos das condições de operação. Por meio de simulações computacionais, tanto a aderência dos modelos ao comportamento esperado quanto a capacidade dos modelos de reproduzir os resultados operacionais foram avaliadas. O modelo que utiliza equações análogas à global de transferência de calor demonstrou uma limitação importante: os balanços de massa e energia são termodinamicamente desacoplados. O modelo baseado no modelo de Solução Difusão mostrou-se capaz de reproduzir a maioria das situações operacionais reais. Os desvios e limitações de cada um dos modelos foram discutidos e melhorias foram propostas.