Estudo de modelos termodinâmicos para misturas envolvidas no processamento de petróleo

Abstract

Durante todas as etapas do ciclo de vida do petróleo diversas misturas entre diferentes compostos são formadas. O próprio petróleo é uma mistura complexa de compostos orgânicos e inorgânicos que se encontra, geralmente, em equilíbrio com gás natural e água nas jazidas. Além dessas misturas naturais, são formadas misturas com substâncias usadas em tratamentos, como o hidrogênio no hidrotratamento, e entre produtos, como a de hidrocarbonetos e compostos fluorados na composição de fluidos refrigerantes. Na indústria é importante conseguirmos representar o comportamento dessas misturas e, para isso, utilizam-se os modelos termodinâmicos. Neste trabalho foram escolhidos seis grupos de misturas para representar diversas etapas do processamento do petróleo, são elas: misturas de água e hidrocarbonetos, misturas envolvendo o metano, hidrogênio, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e compostos fluorados. A predição confiável das propriedades termodinâmicas dessas misturas é essencial para o controle e a otimização de processos industriais. Na literatura existe uma variada gama de modelos termodinâmicos específicos para cada mistura, porém, para uma refinaria ou indústria petroquímica, seria interessante o uso de um modelo único, genérico e preciso para amplas faixas de temperatura e pressão. Neste trabalho, diagramas de equilíbrio líquido-líquido e líquido-vapor foram construídos com o auxilio de modelos termodinâmicos. Os modelos utilizados foram as equações de estado Peng-Robinson e Soave-Redlich-Kwong com regra de mistura de van der Waals, regras de mistura PSRK e SCMR e os modelos preditivos de Gibbs de excesso UNIFAC(PSRK), UNIFAC(Do), COSMO-SAC e F-SAC. Após comparação dos valores encontrados com os dados experimentais coletados, observou-se que as equações de estado com regra de mistura de vdW descreveram com certa precisão praticamente todas as misturas dos sistemas líquido-vapor estudados por abrangerem uma grande faixa de temperatura e pressão. Em relação aos modelos de Gibbs de excesso utilizados, o F-SAC apresentou resultados mais coerentes.