[pt] O petróleo é constituído por uma cadeia de hidrocarbonetos, os quais se
precipitam na forma de partículas sólidas de parafina, quando a sua temperatura cai
abaixo de um patamar conhecido como TIAC (Temperatura Inicial de
Aparecimento de Cristais). Essas partículas podem se depositar nas paredes internas
dos dutos obstruindo o escoamento, podendo gerar prejuízos da ordem de milhões
de dólares. Por esse motivo, a habilidade de previsão e controle da deposição de
parafina em eventos futuros é de fundamental importância tanto para projetistas
como operadores de tubulações. Visando lidar com esse problema, grande esforço
vem sendo feito pela comunidade científica com o intuito de aperfeiçoar as
metodologias para previsão do depósito de parafina. Frequentemente, a modelagem
da difusão das espécies é realizada utilizando a Lei de Fick, válida para misturas
binárias, apesar dos hidrocarbonetos presentes no petróleo formarem uma mistura
multicomponente. O presente trabalho propõe avaliar o fluxo difusivo de massa das
espécies utilizando o modelo Stefan-Maxwell, compatível com sistemas
multicomponentes. Para determinar a evolução axial e temporal da espessura do
depósito de parafina, o escoamento foi modelado como uma mistura líquido/sólido
e equações de conservação de energia, massa, quantidade de movimento linear e
continuidade das espécies são resolvidas, acopladas com o modelo termodinâmico
de múltiplas soluções sólidas, para determinação da precipitação da parafina. As
equações de conservação foram resolvidas utilizando o software de código livre
OpenFOAM (marca registrada). Uma comparação das previsões obtidas com a modelagem de Fick
e de Stefan-Maxwell com dados experimentais, mostrou que no início do processo
de deposição, o impacto do modelo difusivo é desprezível. Porém, observou-se que
a medida que o tempo passa, o modelo de Stefan Maxwell prevê um maior
incremento da concentração das espécies mais pesadas no interior do depósito de
parafina quando comparado com a previsão da modelagem de Fick. / [en] Petroleum is formed by a chain of hydrocarbons, which precipitates in the
form of solid particles of paraffin, when its temperature drops below a threshold
known as Wax Appearance Temperature (WAT). These particles can be deposited
on the inner walls of the pipelines, obstructing the flow, which can generate losses
in the order of several millions of dollars. For this reason, the ability to predict and
control wax deposition in future events is of fundamental importance for both
designers and operators of pipelines. In an attempt to deal with this problem, a great
effort has been made by the scientific community aiming to improve wax deposition
prediction methodologies. Often, the modeling of species diffusion is performed
using Fick s law, valid for binary mixtures, although the hydrocarbons present in
the oil form a multicomponent solution. The present work proposes to evaluate the
species mass diffusive flux employing the Stefan-Maxwell model, compatible with
multicomponent systems. To determine the axial and temporal evolution of the wax
deposition thickness, the flow was modelled as a liquid/solid mixture and the
conservation equations of energy, mass, linear momentum and species continuity
were solved coupled with the thermodynamic model of multiple solid solutions, to
determine the paraffin precipitation. The conservation equations were solved using
the open-source software OpenFOAM (trademark). A comparison of the predictions obtained
with the Fick and Stefan-Maxwell models with experimental data showed that at
the beginning of the deposition process, the impact of diffusive model is negligible.
However, it was observed that as time passes, the Stefan-Maxwell model predicts
a greater increase in the concentration of heaviest species inside the wax deposit
when compared to the prediction of Fick s law
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:61310 |
| Date | 21 November 2022 |
| Creators | PAULO GUSTAVO CANDIDO DE OLIVEIRA |
| Contributors | ANGELA OURIVIO NIECKELE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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