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Título: Caracterização termodinâmica de misturas ricas em dióxido de carbono
Título(s) alternativo(s): Thermodynamic characterization of carbon dioxide rich mixtures
Autor(es): Pereira, Matheus Vitor Rocha
Orientador(es): Marcelino Neto, Moisés Alves
Palavras-chave: Dióxido de carbono
Termodinâmica
Diagramas de fase
Teoria do transporte
Dinâmica dos gases
Viscosidade
Carbon dioxide
Thermodynamics
Phase diagrams
Transport theory
Gas dynamics
Viscosity
Data do documento: 21-Jun-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: PEREIRA, Matheus Vitor Rocha. Caracterização termodinâmica de misturas ricas em dióxido de carbono. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: O processo de injeção e de reinjeção de dióxido de carbono supercrítico é de grande interesse para a indústria de petróleo e gás bem como para aplicações em CCS (Carbon Capture and Storage), especialmente para aplicações nos poços do pré-sal. Para que este processo possa ser projetado e executado de forma eficiente, é necessário o conhecimento de algumas propriedades termodinâmicas e de transporte dos fluidos envolvidos. Neste trabalho, será apresentada uma metodologia experimental para coleta de pontos de equilíbrio e calibração de uma equação de estado (Cubic Plus Association – CPA), além de uma metodologia termodinâmica que usa a CPA associada a funções residuais para predição das principais propriedades de estado e de transporte para misturas ricas em CO2. Além do dióxido de carbono, as misturas conterão ao menos um dos seguintes componentes: água, nitrogênio, metano, propano e hexano, dentre outros. As propriedades serão avaliadas dentro das condições termodinâmicas condizentes com a aplicação apresentada acima (aproximadamente entre 100 e 700 bar, e entre 280 e 500 K). Os resultados foram comparados com dados experimentais e valores obtidos com softwares comerciais de referência para propriedades termodinâmicas, em ambos os casos foi observado que a metodologia proposta foi capaz de apresentar resultados satisfatórios, com desvios médios inferiores a 10% para a maior parte das propriedades, e em todos os casos capturando o comportamento físico de cada propriedade avaliada.
Abstract: The process of injection and reinjection of supercritical carbon dioxide is of great interest for the oil and gas industry as well as for CCS (Carbon Capture and Storage) applications, particularly in pré-salt wells. For this process to be designed and executed efficiently, it is necessary to know some thermodynamic properties of state and transport for the fluids applied. In this work, an experimental methodology for collecting equilibrium points and calibrating an equation of state (Cubic Plus Association – CPA) will be presented, as well as a thermodynamic methodology that uses CPA associated with departure functions to predict the main state and transport properties for CO2-rich mixtures. In addition to carbon dioxide, the mixtures will contain at least one of the following components: water, nitrogen, methane, propane and hexane, among others. The properties will be evaluated within the thermodynamic conditions consistent with the application presented above (approximately between 100 and 700 bar, and between 280 and 500 K). The results were compared with experimental data and values from commercial packages, in both cases it was observed that the proposed methodology presented satisfactory results, with average deviations inferior to 10% for most of the properties, and in all cases capturing the physical behavior of each property evaluated.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/30024
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