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Mestrado - José Carlos Cordeiro Junior

por dirppg-ct publicado 18/06/2019 08h58, última modificação 18/06/2019 08h58
Experimental characterization of inhibited carbon dioxide hydrates above the upper quadruple point
Quando
12/07/2019
de 09h00 até 12h00
(America/Sao_Paulo / UTC-300)
Onde
Sede Ecoville: Auditório NUEM (EN100) - Bloco N
Participantes
Prof. Moisés Alves Marcelino Neto, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr. Coorientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Moisés Alves Marcelino Neto, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Paulo Henrique Dias dos Santos, Dr. - UTFPR
Prof. Marcos Lucio Corazza, Dr. - UFPR
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Resumo: Sob condições específicas, moléculas de água podem se combinar com moléculas de gás, formando uma estrutura cristalina sólida chamada de hidratos. A formação dessa fase similar ao gelo pode bloquear tubulações, sendo uma grande preocupação da indústria de petróleo e gás. Como campos de petróleo estão sendo explorados em regiões com condições mais severas (altas pressões e baixas temperaturas), dióxido de carbono presente pode condensar causando o aparecimento de um ponto quádruplo superior no equilíbrio de fases de hidratos. Acima deste ponto, dióxido de carbono líquido se combina com água para formar hidratos. Inibidores termodinâmicos, como o MEG, são comumente utilizados pela indústria e agem alterando as condições de formação de hidratos, essencialmente prevenindo-os. Na exploração de petróleo em alto mar, a água que pode potencialmente formar hidratos é naturalmente inibida pela presença de sais. Dessa forma, o uso de inibidores termodinâmicos pode ser otimizado levando-se em conta a presença de sais. Com isso em mente, a influência de MEG e NaCl no equilíbrio de fases de hidratos foi avaliada. Uma célula de equilíbrio conectada diretamente à uma bomba seringa foi utilizada para determinar experimentalmente condições de equilíbrio de hidratos de dióxido de carbono. Visando atingir altas pressões para garantir a condensação do CO2, uma metodologia isobárica foi utilizada. Controlando-se a temperatura da célula, hidratos foram formados. Com isso, CO2 é consumido, o qual é reposto com o uso da bomba seringa afim de se manter a pressão da célula constante. Novos dados experimentais de equilíbrio de hidratos foram obtidos para pressões entre 8.5 e 25 MPa. A consistência termodinâmica dos dados coletados foi avaliada, confirmando sua confiabilidade. Por último, os dados experimentais obtidos neste trabalho foram comparados com predições de programas e de modelos afim de se avaliar a confiabilidade dos mesmos.

Palavras-chave: hidrato, dióxido de carbono, ponto quádruplo superior, MEG, NaCl.

 

Abstract: Under specific conditions, water molecules can combine with gas molecules forming a solid crystalline structure called hydrates. The formation of this ice-like phase can block pipelines and is a major flow assurance concern in oil and gas industries. As oilfields are being explored in regions with more severe conditions, carbon dioxide can condensate and thus an upper quadruple point appears in the hydrate phase equilibrium. Above this point, hydrate forms from liquid carbon dioxide and water. Thermodynamic inhibitors, such as MEG, are commonly used in petroleum industry and act by changing the conditions at which hydrates can form, essentially preventing their appearance. In offshore oil and gas production, water that can potentially form hydrates is naturally inhibited with salts. This way, the use of thermodynamic inhibitors can be optimized with the presence of salts. With this in mind, the influence of NaCl and MEG in the phase equilibrium of carbon dioxide hydrates was evaluated. An equilibrium cell connected to a syringe pump was used to determine experimental phase equilibrium points of inhibited carbon dioxide hydrates. In order to achieve high pressures to ensure the condensation of the gas phase, an isobaric procedure was used. By changing the temperature of the cell, hydrates form, consuming CO2, which is replaced by the syringe pump in order to keep a constant pressure. New equilibrium experimental data for pressures varying from 8.5 to 25 MPa were determined. The thermodynamic consistency of the data collected was evaluated with good results, confirming its reliability. Lastly, the experimental data collected in this work were compared with prediction software products and models in order to evaluate their accuracy.

Keywords: hydrates, carbon dioxide, upper quadruple point, MEG, NaCl, thermodynamic inhibitors, thermodynamic consistency.

 

Lista de Publicações

CORDEIRO JR, J. C.; SIRINO, T. H. ; MARCELINO NETO, M. A. ; MORALES, R. E. M. ; SUM, A. K. . EXPERIMENTAL AND MODELING PHASE EQUILIBRIUM OF CARBON DIOXIDE HYDRATES ABOVE THE UPPER QUADRUPLE POINT. In: International Conference on Properties and Phase Equilibria for Product and Process Design, 2019, Vancouver/Canada. International Conference on Properties and Phase Equilibria for Product and Process Design (PPEPPD 2019), 2019.

CORDEIRO JR, J. C.; MARCELINO NETO, M. A. ; MORALES, R. E. M. ; SUM, A. K.. EXPERIMENTAL PHASE EQUILIBRIUM OF CARBON DIOXIDE HYDRATES ABOVE THE UPPER QUADRUPLE POINT. In: 17th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering (ENCIT 2018), 2018, Águas de Lindóia/SP/Brazil.

CORDEIRO JR, J. C.; MARCELINO NETO, M. A. ; MORALES, R. E. M. ; SUM, A. K.. EXPERIMENTAL CHARACTERIZATION OF CARBON DIOXIDE HYDRATES INHIBITED WITH MEG AND NACL. In: X Congresso Brasileiro de Termodinâmica Aplicada (CBTermo 2019), 2019, Nova Friburgo/RJ/Brazil.

CORDEIRO JR, J. C.; MARCELINO NETO, M. A. ; MORALES, R. E. M. ; SUM, A. K.. Experimental Influence of Thermodynamic Inhibitors on the Phase Equilibria of Carbon Dioxide Hydrates Above The Q2 Point. In: The 12th European Congress of Chemical Engineering (ECCE 12), 2019, Florence/Italy.