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Title: Estudo da solubilidade e composição da fase sólida do cloreto de cálcio em misturas contendo água e monoetilenoglicol
Authors: Moreira, Leila Cabral
Keywords: sais bivalente;inibidores termodinâmicos;equilíbrio sólido-líquido;termogravimetria;bivalent salts;hydrates inhibitor;thermogravimetric;solid-liquid equilibrium
Issue Date: 13-Jan-2018
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: MOREIRA, Leila Cabral. Estudo da solubilidade e composição da fase sólida do cloreto de cálcio em misturas contendo água e monoetilenoglicol. 2017. 77f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química), Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Portuguese Abstract: Na indústria de exploração petrolífera, a formação de hidratos apresenta-se como um grande problema, principalmente quando associado a poços produtores de gás, podendo ocasionar bloqueio da tubulação, comprometendo a segurança e a eficiência operacional. Sendo assim, o uso de inibidores termodinâmicos de hidratos, como o MonoEtilenoGlicol (MEG), torna-se altamente relevante. Entretanto, devido esse glicol ter a constante dielétrica relativamente baixa, quando em contato com a água livre, tem o efeito de diminuir a solubilidade da maioria dos sais, provocando aumento de precipitações. Tal processo pode ocasionar problemas operacionais como o bloqueio de linhas e frenagem de válvulas e imobilização da coluna de perfuração. Os danos promovidos pela incrustação de sais gera um maior consumo energético, alcançando uma escala global de bilhões de dólares ao ano na indústria petrolífera. Dessa forma, os estudos referentes à inibição dos hidratos são essenciais na produção de petróleo e gás. Além disso, ao ser injetado nos poços, o glicol retorna à superfície contendo água e sais, necessitando então, de um tratamento de regeneração para sua reinjeção, onde esses contaminantes são removidos. Logo, o estudo da solubilidade de sais em água e MEG são imprescindíveis para a otimização de projetos e plantas de recuperação e regeneração do glicol. A solubilidade do cloreto de cálcio (CaCl2) em sistemas nas diversas concentrações de MEG e água é um dos estudos abordados. Contudo, o equilíbrio sólido-líquido desse sal em altas concentrações MonoEtilenoGlicol favorece o efeito salting-out, ou seja, a redução da solubilidade do sal. Além disso, há incorporação de moléculas de água livre e de MEG à fase sólida do cloreto cálcio durante o equilíbrio, podendo aumentar ou diminuir sua solubilidade. Desse modo, este trabalho tem como objetivo estudar as condições de precipitação em sistemas aquosos contendo MEG e cloreto de cálcio (CaCl2), avaliando a solubilidade. Além disso, a composição da fase sólida do cloreto de cálcio e a quantidade de moléculas de água e de MEG agrupadas a esse sal foram determinadas como forma de elucidar sua influencia sobre a solubilidade. A metodologia utilizada baseia-se em análises de densidade e condutividade para a determinação da solubilidade, e termogravimetria e titulação para a determinação da composição da fase sólida em sistemas contendo concentrações de MEG variando de 0% a 100%. As temperaturas estudadas de 25 e 50 ºC. O comportamento identificado a partir da análise dos dados de solubilidade mostra que o aumento da concentração de MEG provoca uma diminuição da solubilidade dos sais no sistema. A determinação da composição da fase sólida do sal em equilíbrio sólido-líquido explica o comportamento das curvas de solubilidade e a natureza das espécies higroscópicas, mostrando a quantidade de água livre no sal, e de água de cristalização, além de pequenos teores de MEG.
Abstract: In the oil exploration industry, the formation of hydrates is a problem, especially when associated with gas-producing wells, can cause blocking of pipelines, compromising the safety and operational efficiency. Therefore, the use of thermodynamic inhibitors, of gas hydrates formation like the Monoethyleneglycol (MEG), becomes highly relevant. However, because this glycol have relatively low dielectric constant, when in contact with water, has the effect of reducing the solubility of most salts, increasing the precipitation. Such a process may cause operational problems such as flow interruption of pipelines and valves plunge and immobilization of drill string. The damage by the salts incrustation generates greater energy consumption, reaching a global scale of billions of dollars a year in the oil and gas industry. Then, studies relating to the hydrates inhibition are essential in the production of oil and gas. Moreover, to be injected in the oil well, the glycol returns to the surface containing water and salts, needing so regeneration treatment for your reinjection, where these contaminants are removed. In addition, the study of the salts solubility in water and MEG are essential for optimizing projects and plants for recovery and regeneration of glycol. The calcium chloride (CaCl2) solubility on systems in different MEG concentrations and water is the aim of this work. However, the salt solid-liquid equilibrium this in high concentrations Monoethyleneglycol favors the salting-out effect or reducing the solubility. In addition, there is incorporation of water molecules and MEG (salt-free) to the solid phase of calcium chloride for the equilibrium, which may increase or decrease the solubility. Thus, this work aims to study the precipitation conditions in aqueous systems containing MEG and calcium chloride (CaCl2), assessing the solubility. Also, the solid phase composition of calcium chloride and the amount of water molecules and MEG grouped this salt and how this phase influences the solubility. The methodology used is based on density and conductivity analyses for solubility determination, and Thermogravimetry and titration for the determination of the the solid phase composition in systems containing concentrations of MEG within the interval from 0% to 100%. The temperatures studied 25 ºC and 50 ºC. The behavior identified from the solubility data analysis shows that increasing the concentration of MEG causes a decrease in the salt solubility in the system. The determination of the solid phase composition of the solidliquid equilibrium salt explains the behavior of the curves of solubility and hygroscopic nature of species, showing the amount of water salt- free, and water of crystallization, plus small percentage of MEG.
URI: http://monografias.ufrn.br/jspui/handle/123456789/5384
Other Identifiers: 2013085582
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