Orientador: Rahoma Sadeg Mohamed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica

Resumo: o aparecimento de uma fase sólida formada por parafinas em fluidos de petróleo tem sido um dos grandes problemas enfrentados pela indústria petrolífera ultimamente, tais como entupimento na formação rochosa, diminuindoa produção do campo; redução do diâmetro útil das tubulações e dos demais...

Resumo: o aparecimento de uma fase sólida formada por parafinas em fluidos de petróleo tem sido um dos grandes problemas enfrentados pela indústria petrolífera ultimamente, tais como entupimento na formação rochosa, diminuindoa produção do campo; redução do diâmetro útil das tubulações e dos demais equipamentos de produção, diminuindo a vazão e aumento na viscosidade do óleo, requerendo maior potência para o bombeamento. Com objetivo de melhorar a compreensão do fenômeno da precipitação e da
capacidade de predizê-lo, é necessário o uso de um bom modelo termodinâmico. Foi feita uma tentativa de contornar os problemas relacionados com a falta de bons conhecimentos da composição do petróleo utilizando um sistema modelo formado por duas parafinas com propriedades e concentrações conhecidas. Dez sistemas binários foram preparados usando Tetradecano (n-CI4H28) e
Esqualano (C30H60) como solventes e Eicosano (n-C2OH42), Tetracosano (n-C24H50), Octacosano (n-C28H58),Dotriacontano (n-C32H66) e Hexatriacontano (n-C36H74)como solutos e duas propriedades básicas foram determinadas: Temperatura de Precipitação de Parafina e Quantidade de Parafina Precipitada em função da temperatura. A Temperatura de Precipitação de Parafina foi medida para várias concentrações de cada sistema binário usando dois métodos: Viscosimetria, com uma combinação dos aparelhos RV20 e CV20 da marca Haake e Calorimetria por Varredura Diferencial (DSC) com o aparelho modelo DSC7 da marca Perkin-Elmer. A Quantidade de Parafina Precipitada em função da temperatura foi medida com a técnica da Ressonância Magnética Nuclear com o aparelho da marca Bruker, modelo PC1OO. Três modelos termodinâmicos foram testados: o primeiro, considerando a formação de uma solução da fase sólida e usando a Teoria das Soluções Regulares para o cálculo das não idealidades; outro considerando a formação de uma solução sólida ideal e calculando o equih'brio liquido-sólido através da Equação de Estado de Peng-Robinson e o terceiro que considera a precipitação independente de cada componente. Todos os modelos termodinâmicos tiveram seus resultados comparados aos dados experimentais a fim de identificar o que melhor se adequa a este equilibrio. A incorporação de informações obtidas da Calorimetria de Varredura Diferencial revelou-se fundamental para a identificação do tipo de precipitação que é independente para
misturas de componentes pouco similares e em solução para misturas de componentes similares formando, neste caso cristais mistos

Abstract: The appearance of a waxy solid phase in petroleum fluids is one of the great problems faced by petrochemical industry nowadays. To improve our understanding ofthe precipitation phenomenon and to be able to predict this precipitation, a good thermodynamic model is required. In order to get...

Abstract: The appearance of a waxy solid phase in petroleum fluids is one of the great problems faced by petrochemical industry nowadays. To improve our understanding ofthe precipitation phenomenon and to be able to predict this precipitation, a good thermodynamic model is required. In order to get around the problem related to the lack of accurate determination of petroleum
composition in the evaluation of thermodynamic models, the solid-liquid equilibrium was studied using several binary hydrocarbon model systems. Ten binary systems were prepared using Tetradacane (n-C14H28) and Squalane (C3OH62) as solvents and Eicosane (n-C2OH42), Tetracosane (n-C24H50),Octacosane (n-C28H58),Dotriacontane (n-C32H66) and Hexatriacontane (n-C36H74)as solutes and two basic properties were determined: Wax Precipitation Temperature and Amount of Wax Precipitated as a function of Temperature. Wax Precipitation Temperature was measured for several concentrations in each binary system using two methods: Viscometry (using a Haake RV20/CV20 combination apparatus) and Differential Scanning Calorimetry (using a Perkin-Elmer DSC7
apparatus). The amount of wax precipitated as a function of temperature was measured using a Nuclear Magnetic Resonance (NMR) technique (using a Bruker PC1OO apparatus). Three thermodynamic models were used to predict the solid-liquid equilibrium: the first considering formation of a solid solution and uses the Regular Solution Theory to calculate non-idealities, another considering the formation of an ideal solid solution and calculates non-idealities in the liquid phase with Peng-Robinson equation of state and
the third considering independent precipitation of each component. All thermodynamic models had their results compared to the experimental data to identify which is the most suitable. The use of information from DSC is fundamental for identification of which kind of precipitation occurs. For mixtures of similar components precipitation occurs independentlyand for similar ones it occurs in solution,
forming mix crystals