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http://hdl.handle.net/11422/25993
| Type: | Tese |
| Title: | Asphaltene aggregation via dissipative particle dynamics |
| Author(s)/Inventor(s): | Oliveira, Fellipe Carvalho de |
| Advisor: | Tavares, Frederico Wanderley |
| Co-advisor: | Maia, João Manuel Luís Lopes |
| Abstract: | Asfaltenos são as frações mais pesadas do petróleo que podem formar agregados moleculares. Durante a extração e processamento, estas frações podem precipitar, entupir as tubulações, o que pode danificá-las ou mesmo inviabilizar o processo de produção. As condições cinéticas da precipitação dos asfaltenos dependem da estrutura e do tamanho dos nanoagregados formados. Neste trabalho, a simulação molecular foi usada para estudar as características da agregação de asfaltenos tanto em solução quanto em interfaces água-óleo. O processo de agregação dos asfaltenos acontece em uma escala de tempo grande, quando comparada a outros fenômenos atomísticos. Soluções diluídas de asfaltenos em tolueno foram analisadas e os resultados de função de distribuição radial e coeficiente de difusão representaram bem os dados experimentais. Nos sistemas água-asfalteno-óleo, o ciclohexano foi escolhido como fase óleo. Foi calculada a curva de decaimento da tensão interfacial em função da concentração de asfalteno na solução, e a concentração micelar crítica estimada está em consistência com dados experimentais da literatura. O perfil de densidade linear das moléculas de asfalteno na interface foi medido assim como a distribuição de ângulos de contato entre moléculas de asfalteno e a interface água/óleo. Concluise, desta maneira, que o método DPD pode ser apropriadamente utilizado para calcular tanto as características estruturais e dinâmicas de asfaltenos em solução quanto as suas propriedades na interface água/óleo. |
| Abstract: | Asphaltenes compose the heaviest fraction of crude oil that can form nanoaggregates. These fractions can precipitate, clog pipes during extraction and processing, which can make the production process unfeasible. The kinetic conditions of asphaltene precipitation depend on the structure and size of the nanoaggregates formed. In this work, the molecular simulation was used to study the characteristics of asphaltene aggregation both in solution and on water-oil interfaces. The asphaltene aggregation process takes place over a large time scale, when compared to other atomistic phenomena. Diluted solutions of asphaltenes in toluene were analyzed, and the results of the radial distribution function and diffusion coefficient represented the experimental data well. In water-asphaltene-oil systems, cyclohexane was chosen as the oil phase. The decay curve of the interfacial tension as a function of the asphaltene concentration and the estimated critical micelle concentration is consistent with experimental data from the literature. The linear density profile of the asphaltene molecules at the interface was measured, as well as the distribution of contact angles between asphaltene molecules and the water/oil interface. In conclusion, the DPD method can be appropriately used to simulate both the structural and dynamic characteristics of asphaltenes in solution, moreover, it also describes well the asphaltene properties at the water/oil interface. |
| Keywords: | Simulação molecular DPD Asfaltenos Reologia Agregação de asfaltenos Dinâmica de partículas dissipativas Reologia de suspensões Asphaltene aggregation Dissipative particle dynamics Suspension rheology |
| Subject CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS ORGANICOS |
| 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: | Mar-2021 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | eng |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | OLIVEIRA, Fellipe Carvalho de. Asphaltene aggregation via dissipative particle dynamics. 2021. 182 f. Tese (Doutorado) - Programa de Engenharia Química, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021. |
| Appears in Collections: | Engenharia Química |
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