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Título: Modelagem termodinâmica do equilíbrio de formação de hidratos para sistemas contendo gases ácidos
Título(s) alternativo(s): Thermodynamic modeling of the equilibrium of clathrate hydrates for systems containg sour gases
Autor(es): Silva, Eliseu Ramos da
Orientador(es): Marcelino Neto, Moisés Alves
Palavras-chave: Termodinâmica
Escoamento multifásico
Algoritmos - Desenvolvimento
Gases
Hidratos
Thermodynamics
Multiphase flow
Algorithms - Development
Gases
Hydrates
Data do documento: 4-Jul-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SILVA, Eliseu Ramos da. Modelagem termodinâmica do equilíbrio de formação de hidratos para sistemas contendo gases ácidos. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.
Resumo: Neste trabalho, o modelo de van der Waals e Platteeuw (vdW-P) foi utilizado em conjunto com a equação de estado Cubic Plus Association (CPA) para cálculos de equilíbrio de hidratos, com enfoque em sistemas contendo gases ácidos. Um sistema gasoso é considerado como um “gás ácido” quando apresenta quantidades significativas de H2S e/ou CO2. Foi utilizado um programa computacional desenvolvido em Fortran no mestrado de Sirino (2017). A metodologia foi aplicada para sistemas simples, de gases puros, e sistemas multicomponentes (binários e ternários), inclusive com adição de inibidores termodinâmicos como alcoóis e glicóis envolvendo CH4, C3H8, CO2, H2S e N2. As frações molares dos componentes em todas as fases foram obtidas, utilizando-se um algoritmo flash em desenvolvimento no NUEM (Núcleo de Escoamento Multifásico – UTFPR), para melhorar a precisão dos cálculos. Além disso, como simplificação, os parâmetros de interação binária da CPA foram regredidos como função linear da temperatura. O potencial de Kihara foi utilizado na modelagem da fase hidrato de vdW-P, sendo otimizado para obtenção de um ajuste mais próximo aos dados retirados da literatura disponível. Os resultados obtidos com as otimizações dos parâmetros apresentaram faixas de erros sensivelmente menores em uma comparação realizada com o software CSMGem, principalmente para pressões elevadas. Os resultados apresentaram uma boa consistência com os dados experimentais retirados da literatura.
Abstract: In this study, the van der Waals and Platteeuw model was coupled with Cubic Plus Association (CPA) equation of state (EoS) for equilibrium calculations in systems with clathrate hydrates, focusing on systems containing sour gases. A gaseous system is considered as and “sour gas” when it contains a significant amounts of H2S and/or CO2. A computer program developed in Fortran by Sirino (2017) was used. The metodology has been applied to simple (pure gases) and complex (binary and ternary) multicomponent systems. Including with the addiction of thermodynamic hydrate inhibitors as alcohols and glycols involving CH4, C3H8, CO2, H2S and N2. The mole fraction of components in all phases were obtained using a flash algorithm that has been developed in NUEM (Núcleo de Escoamento Multifásico – UTFPR), to improve the calculations accuracy. Furthermore, as a simplification, the CPA binary interaction coefficients were regressed as a linear function of temperature. The Kihara potential was chosen in the vdW-P hydrate phase modeling, being optimized to obtain a closer adjustment to the data taken from the available literature. The results obtained with the parameters optimization presented a significantly lower error ranges in a comparison with the CSMGem software, mainly for high pressures. The results presented good consistency with the experimental data taken from the literature.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10514
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