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Título: Influência de tensoativos não iônicos na destilação molecular de petróleo
Título(s) alternativo(s): Influence of nonionic surfactants in molecular distillation of petroleum
Autor(es): Lucena, Izabelly Larissa
Palavras-chave: Destilação molecular. Petróleo. Tensoativo não iônico. Fração do destilado. Fração do resíduo. Cromatografia e SAXS;Molecular distillation. Oil. Nonionic surfactant. Fraction of the distillate. Fraction of residue. Chromatography and SAXS
Data do documento: 12-Jul-2013
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: LUCENA, Izabelly Larissa. Influence of nonionic surfactants in molecular distillation of petroleum. 2013. 181 f. Tese (Doutorado em Pesquisa e Desenvolvimento de Tecnologias Regionais) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2013.
Resumo: The molecular distillation is show as an alternative for separation and purification of various kinds of materials. The process is a special case of evaporation at high vacuum, in the order from 0.001 to 0.0001 mmHg and therefore occurs at relatively lower temperatures, preserves the material to be purified. In Brazil, molecular distillation is very applied in the separation of petroleum fractions. However, most studies evaluated the temperature of the evaporator, condenser temperature and flow such variables of the molecular distillation oil. Then, to increase the degree of recovery of the fraction of the distillate obtained in the process of the molecular distillation was evaluated the use nonionic surfactants of the class of nonylphenol ethoxylate, molecules able to interact in the liquid-liquid and liquid-vapor interface various systems. In this context, the aim of this work was to verify the influence of commercial surfactant (Ultranex-18 an Ultranex-18-50) in the molecular distillation of a crude oil. The physicochemical characterization of the oil was realized and the petroleum shown an API gravity of 42°, a light oil. Initially, studied the molecular distillation without surfactant using star design experimental (2H ± ) evaluated two variables (evaporator temperature and condenser temperature) and answer variable was the percentage in distillate obtained in the process (D%). The best experimental condition to molecular distillation oil (38% distillate) was obtained at evaporator and condenser temperatures of 120 °C and 10 ° C, respectively. Subsequently, to determine the range of surfactant concentration to be applied in the process, was determined the critical micellar concentration by the technique of scattering X-ray small angle (SAXS). The surfactants Ultranex-18 an Ultranex-18-50 shown the critical micelle concentration in the range of 10-2 mol/L in the hydrocarbons studied. Then, was applied in the study of distillation a concentration range from 0.01 to 0.15 mol/L of the surfactants (Ultranex- 18 and 50). The use of the nonionic surfactant increased the percentage of hydrocarbons in the range from 5 to 9 carbons in comparison to the process carried out without surfactant, and in some experimental conditions the fraction of light compounds in the distilled was over 700% compared to the conventional process. The study showed that increasing the degree of ethoxylation of Ultranex18 to Ultranex-50, the compounds in the range of C5 to C9 reduced the percentage in the distilled, since the increase of the hydrophilic part of the surfactant reduces its solubility in the oil. Finally, was obtained an increase in the degree of recovery of light hydrocarbons, comparing processes with and without surfactant, obtained an increase of 10% and 4% with Ultranex-18 and Ultranex-50, respectively. Thus, it is concluded that the Ultranex- 18 surfactant showed a higher capacity to distillation compared with Ultranex-50 and the application of surfactant on the molecular distillation from petroleum allowed for a greater recovery of light compounds in distillate
metadata.dc.description.resumo: A destilação molecular apresenta-se como uma alternativa para separação e purificação de diversos tipos de materias. O processo é um caso especial de evaporação a alto vácuo, na ordem 0,001 a 0,0001 mmHg, e consequentemente, ocorre à temperaturas relativamente mais baixas, preservando ao máximo o material a ser purificado. No Brasil, a destilação molecular é muito aplicada na separação de frações de petróleo. No entanto, boa parte dos estudos relacionados a destilação molecular de petróleo avalia apenas as variáveis do processo, tais como: a temperatura do evaporador, temperatura do condensador, vazão e etc. Dessa forma, com o propósito de favorecer a destilação molecular, visando aumentar o grau de recuperação da fração do destilado obtido no processo, avaliou-se a aplicação de tensoativos não iônicos da classe do nonilfenol etoxilado, uma vez que tais moléculas apresentam a capacidade de interagir na interface líquido-líquido e líquido-vapor de diversos sistemas. Portanto, o objetivo deste trabalho foi verificar a influência de tensoativo comerciais do tipo Ultranex-18 e Ultranex-50 na destilação molecular de um petróleo bruto. Nesse estudo, realizou-se a caracterização físico-química do petróleo a ser destilado, determinando-se que o mesmo apresentava um grau API de 42°, o que confere a amostra a ser destilada uma característica de fração leve. Na etapa do estudo das destilações moleculares realizadas sem tensoativo, aplicou-se um planejamento estrela (2K ± ) com duas variáveis (temperatura do evaporador e temperatura do condensador), tendo como resposta a porcentagem de destilado obtida no processo (%D). Verificou-se que a melhor condição experimental para a destilação molecular do petróleo estudado foi aplicando uma temperatura do evaporador de 120°C e do condensador de 10°C, obtendo-se uma porcentagem de destilado de 38 %. Posteriormente, para determinar uma faixa de concentração de tensoativo a ser aplicado no processo determinou-se a concentração micelar critica aplicando a técnica de espalhamento de raio-X de baixo ângulo (SAXS). Através da técnica, constatou-se que para os tensoativos da classe do nonilfenois etoxilados a concentração micelar crítica encontra-se na faixa de 10-2 mol/L para os hidrocarbonetos estudados. A partir dessa constatação, aplicou-se no estudo das destilações com tensoativo (Ultranex-18 e 50) uma faixa de concentração entre 0,01 a 0,15 mol/L. Nesta etapa, verificou-se que a presença do tensoativo não iônico aumentou a destilação de hidrocarbonetos na faixa de 5 a 9 carbonos em comparação ao processo realizado sem tensoativo, e que em alguns casos a fração de compostos leves no destilado do processo foi superior a 700 % em relação ao processo convencional. O estudo mostrou que o aumento do grau de etoxilação do Ultranex-18 para o Ultranex-50, reduziu a porcentagem de compostos destilados na faixa de C5 a C9, uma vez que o aumento da parte hidrofílica do tensoativo reduz sua solubilidade no petróleo. Finalmente, verificou-se que o aumento no grau de recuperação de hidrocarbonetos leves, comparando os processos com o tensoativo e sem tensoativo, resultou em um aumento de 10 % para o processo empregando o Ultranex-18 e 4% para o Ultranex-50. Dessa forma, conclui-se que o Ultranex-18 apresentou maior capacidade de destilação frente ao Ultranex-50 e que a aplicação de tensoativo na destilação molecular de petróleo favoreceu o processo, já que houve o aumento da concentração de compostos leves obtidos
URI: http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/18560
Aparece nas coleções:PPGEQ - Doutorado em Engenharia Química

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