Registro fonte: Equilíbrio de fases experimental de hidratos de dióxido de carbono e metano na presença de isopropanol e cloreto de sódio

Equilíbrio de fases experimental de hidratos de dióxido de carbono e metano na presença de isopropanol e cloreto de sódio

Under certain thermodynamic conditions, water molecules can combine with low molecular weight molecules to form crystalline structures known as hydrates. Blocking pipes due to the formation of hydrates is a major concern in ensuring flow, which can cause damage and prevent normal operation in the oi...

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Autor principal:	Vasconcelos, Luiz Fernando Santos de
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2021
Assuntos:	Hidratos Dióxido de carbono Metano Cloreto de sódio Termodinâmica - Inibidores Métodos de Simulação Hydrates Carbon dioxide Methane Sodium chloride Thermodynamics - Inhibitors Simulation methods CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA Engenharia Mecânica
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25542
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id	riut-1-25542
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spelling	riut-1-255422021-07-12T06:03:53Z Equilíbrio de fases experimental de hidratos de dióxido de carbono e metano na presença de isopropanol e cloreto de sódio Experimental phase equilibria of carbon dioxide and methane hydrates in the presence of isopropanol and sodium chloride Vasconcelos, Luiz Fernando Santos de Marcelino Neto, Moises Alves https://orcid.org/0000-0001-5492-6640 http://lattes.cnpq.br/2071333457212415 Morales, Rigoberto Eleazar Melgarejo https://orcid.org/0000-0003-3297-7361 http://lattes.cnpq.br/5156573817670917 Marcelino Neto, Moises Alves https://orcid.org/0000-0001-5492-6640 http://lattes.cnpq.br/2071333457212415 Santos, Paulo Henrique Dias dos http://lattes.cnpq.br/5701155189630566 Pessoa Filho, Pedro de Alcantara https://orcid.org/0000-0003-4315-7238 http://lattes.cnpq.br/8148257331980555 Hidratos Dióxido de carbono Metano Cloreto de sódio Termodinâmica - Inibidores Métodos de Simulação Hydrates Carbon dioxide Methane Sodium chloride Thermodynamics - Inhibitors Simulation methods CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA Engenharia Mecânica Under certain thermodynamic conditions, water molecules can combine with low molecular weight molecules to form crystalline structures known as hydrates. Blocking pipes due to the formation of hydrates is a major concern in ensuring flow, which can cause damage and prevent normal operation in the oil and gas industries. Thermodynamic inhibitors (such as MEG, NaCl and isopropanol) act by altering water activity, modifying the phase balance in order to achieve a safe operating condition. In oil exploration and production, isopropanol is a by-product often used during stimulation and to improve workover operating conditions. In the open literature isopropanol is said to be a thermodynamic inhibitor for some hydrated systems, however some reports point it as a hydrate promoter when it is on systems where a help gas such as methane or propane exist. The water from production lines is naturally inhibited by the presence of salts, such as NaCl. The accuracy of prediction software products and models (such as MultiflashTM, PVTSimTM and CSMGemTM) rely on experimental data for parameter optimization. In the present work, new experimental data for the equilibrium phase of inhibited carbon dioxide and methane hydrates were obtained for pressures between 20 and 260 bar, under concentrations ranging from 1 to 25%, in mass, of isopropanol and concentrations of 5 and 10%, in mass, of NaCl, in a high-pressure cell, using the isochoric method of experimental characterization. Systems with pure water and aqueous isopropanol and NaCl solutions also were evaluated experimentally. A thermodynamic model, previously developed, was applied and validated with the hydrate equilibrium conditions. This model uses the Cubic Plus Assosiation (CPA) equation of state for the fluid phases and a statistical approach, based on the van der WaalsPlatteeuw Theory, for the hydrated phase. The experimental data were obtained to optimize parameters of binary interactions, as well as kihara parameters, given the scarcity of data in the literature. Isopropanol was characterized as an inhibitor of CO2 hydrates and a promoter of CH4 hydrates, collaborating in the structural transition from the sI type to the sII type. Agência Nacional do Petróleo (ANP) Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) Petróleo Brasileiro (Petrobrás) Em certas condições termodinâmicas, as moléculas de água podem se combinar com moléculas de baixo peso molecular para formar estruturas cristalinas conhecidas como hidratos. O bloqueio de tubulações devido à formação de hidratos é uma grande preocupação na garantia de escoamento, que pode causar danos e impedir a operação de produção nas indústrias de petróleo e gás. Inibidores termodinâmicos (como MEG, NaCl e isopropanol) atuam alterando a atividade da água, modificando o equilíbrio de fases, na intenção de atingir uma condição operacional segura. Na literatura, o isopropanol é dito como um inibidor termodinâmico para hidratos de dióxido de carbono, apesar disso, alguns relatos o apontam como promotor de hidratos quando submetido a sistemas com gases de ajuda, como o metano ou propano. A água das linhas de produção é naturalmente inibida pela presença de sais, como o NaCl. A precisão dos modelos e softwares de previsão de formação de hidratos (como MultiflashTM, PVTSimTM, CSMGemTM e o NUEMhyd) dependem de dados experimentais para otimização de parâmetros. No presente trabalho, dados experimentais para equilíbrio de fases de hidratos de dióxido de carbono e metano inibidos foram obtidos para pressões entre 20 e 260 bar, sob concentrações variando de 1 a 25%, em massa, de isopropanol e concentrações de 5 e 10%, em massa, de NaCl, em uma célula de pressão, utilizando o método isocórico de caracterização experimental. Sistemas inibidos com misturas de isopropanol e NaCl também foram avaliados experimentalmente. Um modelo termodinâmico, desenvolvido anteriormente, foi aplicado e validado com as condições de equilíbrio de hidrato obtidas. Esse modelo utiliza a equação de estado Cubic Plus Assosiation (CPA) para as fases fluidas e uma abordagem estatística, baseada na teoria de van der Waals-Platteeuw, para a fase hidratada. Os dados experimentais obtidos foram utilizados para realizar otimizações de parâmetros de interações binárias, assim como parâmetros de kihara, dada a escassez de dados na literatura. Concluiu-se que o isoprapanol foi caraterizado como inibidor de hidratos de CO2 e promotor de hidratos de CH4, colaborando na transição estrutural do tipo sI para o tipo sII. 2021-07-11T20:35:11Z 2021-07-11T20:35:11Z 2021-05-28 masterThesis VASCONCELOS, Luiz Fernando Santos de. Equilíbrio de fases experimental de hidratos de dióxido de carbono e metano na presença de isopropanol e cloreto de sódio. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25542 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UTFPR
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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description	Under certain thermodynamic conditions, water molecules can combine with low molecular weight molecules to form crystalline structures known as hydrates. Blocking pipes due to the formation of hydrates is a major concern in ensuring flow, which can cause damage and prevent normal operation in the oil and gas industries. Thermodynamic inhibitors (such as MEG, NaCl and isopropanol) act by altering water activity, modifying the phase balance in order to achieve a safe operating condition. In oil exploration and production, isopropanol is a by-product often used during stimulation and to improve workover operating conditions. In the open literature isopropanol is said to be a thermodynamic inhibitor for some hydrated systems, however some reports point it as a hydrate promoter when it is on systems where a help gas such as methane or propane exist. The water from production lines is naturally inhibited by the presence of salts, such as NaCl. The accuracy of prediction software products and models (such as MultiflashTM, PVTSimTM and CSMGemTM) rely on experimental data for parameter optimization. In the present work, new experimental data for the equilibrium phase of inhibited carbon dioxide and methane hydrates were obtained for pressures between 20 and 260 bar, under concentrations ranging from 1 to 25%, in mass, of isopropanol and concentrations of 5 and 10%, in mass, of NaCl, in a high-pressure cell, using the isochoric method of experimental characterization. Systems with pure water and aqueous isopropanol and NaCl solutions also were evaluated experimentally. A thermodynamic model, previously developed, was applied and validated with the hydrate equilibrium conditions. This model uses the Cubic Plus Assosiation (CPA) equation of state for the fluid phases and a statistical approach, based on the van der WaalsPlatteeuw Theory, for the hydrated phase. The experimental data were obtained to optimize parameters of binary interactions, as well as kihara parameters, given the scarcity of data in the literature. Isopropanol was characterized as an inhibitor of CO2 hydrates and a promoter of CH4 hydrates, collaborating in the structural transition from the sI type to the sII type.
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Equilíbrio de fases experimental de hidratos de dióxido de carbono e metano na presença de isopropanol e cloreto de sódio

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