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http://hdl.handle.net/11422/21721| Type: | Tese |
| Title: | Hydrate growth model in the presence of thermodynamic inhibitors or promoters |
| Author(s)/Inventor(s): | Young, Ingrid Azevedo de Oliveira |
| Advisor: | Tavares, Frederico Wanderley |
| Co-advisor: | Barreto Júnior, Amaro Gomes |
| Abstract: | Existem cenários em que a formação de hidrato é desejada, como na sua aplicação tecnológica para armazenamento de gás ou em reservas naturais com potencial energético. Existem outros cenários em que a formação desses sólidos é indesejada, como na formação de hidratos em tubulações, dificultando a garantia de escoamento na indústria de petróleo e gás. Em ambos os casos, a compreensão da termodinâmica e da dinâmica de formação desses sólidos na presença de aditivos químicos é essencial. Neste trabalho propõe-se aperfeiçoar o cálculo de equilíbrio de hidratos na presença de um inibidor termodinâmico, etanol (EtOH), ou de um promotor termodinâmico, tetrahidrofurano (THF). O conhecimento sobre o equilíbrio é usado para desenvolver um modelo de crescimento capaz de contabilizar os efeitos desses aditivos, baseado na teoria da termodinâmica de não-equilíbrio e usando a afinidade química como força motriz. Como resultado, obteve-se adequada modelagem do hidrato duplo de CH4 com THF com desvio máximo de 0.27% na temperatura de equilíbrio. Além disso, 15% em peso de EtOH na fase líquida foi definido como o limite para sua aplicação apenas como um inibidor, combinando resultados experimentais com cálculos de equilíbrio de fases. Os efeitos de acoplamento entre difusão e reação no crescimento de hidrato de CH4 em água pura se mostraram dependentes principalmente da pressão. O crescimento de hidrato de CH4 na presença de EtOH, incluindo os efeitos de não-idealidade, permitiram descrever o comportamento duplo desse álcool, normalmente observado na literatura, como inibidor termodinâmico e como potencial inibidor cinético. |
| Abstract: | There are scenarios in which hydrate formation is desired, such as in its technological application for gas storage or in natural reserves with potential sources of energy. There are other scenarios in which these solids formation is undesirable, as hydrate precipitation in pipelines causing flow assurance problems in the oil and gas industry. In both cases, an understanding of the thermodynamics and dynamics of the hydrate formation in the presence of chemical additives is essential. In this work, it is proposed to improve the calculation of hydrate equilibrium in the presence of a thermodynamic inhibitor, ethanol (EtOH), or a thermodynamic promoter, tetrahydrofuran (THF). The knowledge about hydrate equilibria is used to develop a kinetic model of growth capable of accounting the effects of additives, based on the non-equilibrium thermodynamics theory, and using chemical affinity as a driving force. As a result, adequate modeling of the double CH4/THF hydrate was obtained with a maximum deviation of 0.27% in the equilibrium temperature. Besides, 15 wt% of EtOH in the liquid phase was defined as the limited for its application only as an inhibitor by combining experimental results with equilibrium calculations. The effects of coupling diffusion and reaction on the CH4 hydrate growth in freshwater were mainly dependent on pressure. The kinetic model of CH4-hydrate growth in the presence of EtOH, including the effects of non-ideality, can describe the behavior of EtOH as a thermodynamic inhibitor and as a potential kinetic inhibitor, observed in the literature. |
| Keywords: | Hidrato Crescimento Inibidores termodinâmicos Promotores termodinâmicos |
| Subject CNPq: | Engenharia Química |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Production unit: | Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | Oct-2020 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | Engenharia Química |
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