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Title: Solubilidade do carbonato de cálcio em misturas aquosas contendo etilenoglicol, cloreto de sódio e CO2: dados experimentais e modelagem
Authors: Vieira, Beatriz Idalina de Oliveira
Keywords: Hidratos;monoetilenoglicol;solubilidade;modelo empírico;carbonato de cálcio;solubility;Hydrates;calcium carbonate;monoethyleneglycol;empirical model
Issue Date: Jun-2019
Publisher: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citation: VIEIRA, Beatriz Idalina de Oliveira. Solubilidade do carbonato de cálcio em misturas aquosas contendo etilenoglicol, cloreto de sódio e CO2: dados experimentais e modelagem. 62f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) - Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019.
Portuguese Abstract: No decorrer do processo de produção de petróleo e gás natural, hidrocarbonetos leves como o metano podem ser encapsulados por água, e hidratos de gás podem ser formados. Estes compostos, formados a altas pressões e baixas temperaturas, acarretam a interrupção do fluxo nas tubulações, tornando o processo oneroso, e podem comprometer a segurança da operação. Neste sentido, são utilizados inibidores termodinâmicos de formação de hidratos, como o monoetilenoglicol (MEG). O MEG é injetado na cabeça dos poços visando garantir a viabilidade econômica e segurança do processo. No entanto, este inibidor pode levar ao favorecimento da precipitação dos sais presentes em solução na água de formação, e assim, amparar a deposição destes sais nas tubulações na Unidade de Regeneração do MEG (URM). Em decorrência disso, as linhas podem ser bloqueadas, culminando na parada da unidade. Dessa forma, dados de solubilidade de sais são essenciais para auxiliar a indústria na operação e otimização em Unidade de Regeneração de MEG, onde tal planta possui o objetivo parcial de retirar os sais presentes no MEG rico. Dessa forma, este trabalho objetiva o estudo das condições de solubilidade do carbonato de cálcio (CaCO3) em misturas aquosas de MEG, cloreto de sódio (NaCl) e dióxido de carbono (CO2). E ainda, almeja o desenvolvimento de um modelo empírico para a determinação da solubilidade do CaCO3 em função da pressão parcial de CO2 (PCO2), temperatura, concentração de MEG e concentração de NaCl. Conhecidas estas variáveis, este modelo pode ser aplicado para predizer a possibilidade de precipitação do carbonato, bem como, a quantidade precipitada. Este modelo foi correlacionado, e consegue predizer dados de solubilidade do carbonato em condições semelhantes às de operação da URM da plataforma de Mexilhão. Foram feitos experimentos pelos métodos analítico e sintético varrendo toda a concentração de MEG, à temperatura de 25 °C e pressão de 101 kPa. Com isso, foi observada a diminuição da solubilidade do sal com o aumento do MEG. Para sistemas na ausência de CO2, simulando condições fora do poço, foi constatada a cinética lenta de dissolução do CaCO3 em solução aquosa à 25 °C. Além disso, a condutividade foi estudada como um método sintético de determinação do CaCO3 in locu, e foi obtida uma relação de dependência direta desta medida com a solubilidade do CaCO3 em determinadas condições operacionais de interesse.
Abstract: In the course of the oil and natural gas production process, light hydrocarbon such as methane can be encapsulated by water, and gas hydrates can be formed. These compounds, formed at high pressures and low temperatures, act in a way to interrupt the flow in the pipes, making the process costly, as they may compromise the safety of the operation. In this sense, thermodynamic inhibitors of hydrate formation, such as monoethyleneglycol (MEG), are used. The MEG is injected into the head of the wells in order to ensure the economic feasability and safety of the process. However, this inhibitor may lead to favoring the precipitation of the salts present in solution in the forming water, and thus, to support the deposition of these salts in the pipes. As a result, the lines can be blocked, culminating in unit stoppage. In this sense, salt solubility data are essential to assist the industry in the operation and optimization in the MEG Regeneration Unit (MRU), where such a plant has the partial objective of removing the salts present in the rich MEG. Thus, this work aims to study the solubility conditions of calcium carbonate (CaCO3) in aqueous mixtures of MEG, sodium chloride (NaCl) and carbon dioxide (CO2). It also aims to develop an empirical model to determine the solubility of CaCO3 as a function of CO2 partial pressure (PCO2), temperature, MEG concentration and NaCl concentration. Knowing these variables, the model can be applied to predict the possibility of precipitation of the carbonate, as well as the amount precipitated. A series of systematic data was correlated, and is able to predict carbonate solubility data under conditions similar to those of the MRU of the Mexilhão platform. Experiments were performed by analytical and synthetic methods by sweeping the entire MEG concentration at 25 °C, 101 kPa and NaCl concentration. A decrease in solubility of the salt was observed with increasing MEG. For systems in the absence of CO2, simulating out of the well conditions, the slow kinetic dissolution of CaCO3 in aqueous solution at 25 °C was observed. In addition, conductivity was studied as a synthetic method for the determination of CaCO3 in locu, and a relationship of direct dependence of this measurement was obtained for the solubility of CaCO3 measurements under the operational conditions of interest.
URI: http://monografias.ufrn.br/handle/123456789/8967
Other Identifiers: 2015027013
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Proocesso de patenteamento juntamente com a Petrobras através do projeto de pesquisa “Estudos Termodinâmicos do Processo de Regeneração de MonoEtilenoGlicol (MEG)” com o CENPES, sob o número: 4600510279.
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