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Título: Solubilidade de cloreto de cálcio em misturas de água e monoetileno glicol pelo método analítico via densidade
Título(s) alternativo(s): Calcium chloride solubility in aqueous mixtures of ethylene glycol by the analytical method via density
Autor(es): Silva, Iêda Letícia Mendes
Palavras-chave: Cloreto de cálcio;Solubilidade;MEG;Densidade;Condutividade;Modelagem termodinâmica
Data do documento: 9-Nov-2016
Citação: SILVA, Iêda Letícia Mendes. Solubilidade de cloreto de cálcio em misturas de água e monoetileno glicol pelo método analítico via densidade. 2016. 108f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.
Resumo: In the oil and gas industry, hydrates formation is one of the issues related to the natural gas production. One of the most employed techniques to avoid hydrates formation is the injection of inhibitors compounds, like the monoethylene glycol (MEG) into the well. However, MEG stream returns to the surface impregnated with water and many salts coming from the rock sediments. Then, MEG must be regenerated to assure process environmental and economic viability. In order to optimize the operationals conditions of the reclamation process, this work aimed to determine the solubility of the calcium chloride in aqueous mixtures of MEG, in the temperatures of 25 and 50°C. The proposed methodology is analytical and applies indirect properties, density and conductivity, to determine solubility data. Therefore, the main data were obtained from densimetry, conductimetry, and beyond them, thermogravimetry and Karl Fischer titration to verify purity and moisture content. Observing the developed curves of density and conductivity versus calcium chloride concentration, it was detected the monotone and linear behavior for the density as function of the salt concentration. However, for the conductivity, it was observed a no-monotone and non-linear behavior. Thus, in order to determine solubility data, samples were evaluated with the aid of concentration versus density calibration data. The developed isotherms illustrate the calcium chloride solubility versus MEG concentration behavior. The isotherms have demonstrated the slight relevance of the salting-out effect, caused by the MEG presence in the solvent, until an average concentration of 33% MEG (salt-free). From that point, there are changes in the inclination of both isotherms and the solubility decreases more pronouncedly. In terms of the temperature increase, the calcium chloride solubility showed a positive effect. Setchenov equation and UNIQUAC+DH model were applied to describe the experimental data. In the UNIQUAC approach, it was not considered the change in the solid phase expressed by the corresponding thermochemical data due to MEG concentration. In the other hand, similarly to Setchenov correlation, two set of parameters were estimated for each isotherm, considering each solid phase formed. The description provided by the UNIQUAC+DH resulted closed to the experimental uncertainty, i.e., in average 2,00 % for the calcium chloride solubility.
metadata.dc.description.resumo: Dentro do universo da indústria petrolífera, a formação de hidratos se apresenta como um dos grandes empecilhos atrelados a poços produtores de gás. Uma das técnicas utilizadas para evitar a formação de hidratos, é a utilização de compostos inibidores, destacando-se entre esses o monoetilenoglicol (MEG), sendo este injetado na cabeça dos poços produtores. No entanto, ao retornar à superfície a corrente de MEG carreia tanto sedimentos como água, advindos das formações dos poços. Dessa forma, a regeneração do MEG se faz necessária para a rentabilidade do processo. A regeneração do MEG envolve etapas de pré-tratamento, remoção de sais e remoção de água. A fim de otimizar as condições operacionais, este trabalho se propôs a determinar a solubilidade especificamente do sal cloreto de cálcio em misturas de água e MEG, às temperaturas de 25 e 50°C. A metodologia proposta foi a analítica e teve por intuito obter dados de solubilidade por meio de aferição de grandezas indiretas, sendo elas, densidade e condutividade. Sendo assim, as análises desenvolvidas nesse trabalho foram, principalmente, densimetria, condutimetria, e, além delas, termogravimetria e titulação volumétrica de Karl Fischer, utilizadas para a determinação do teor de água apresentado pelos reagentes. Através das curvas elaboradas de densidade e condutividade versus concentração de cloreto de cálcio, percebeu-se um comportamento monotônico da grandeza densidade em relação à concentração de sal, enquanto a condutividade apresentou comportamento não-monotônico. Nos experimentos de solubilidade foram coletadas amostras que permitiram determinar a concentração a partir dos dados de densidade, grandeza mais adequada para este fim. Foram obtidas isotermas a 25 e 50°C de solubilidade versus concentração de MEG na mistura de solventes. A análise das isotermas permite observar que o efeito salting-out, provocado pela presença do MEG no solvente, é pouco significativo até a concentração média de 33% mássico de MEG livre de sal. No entanto, após esta zona de concentração é perceptível uma significativa alteração na inclinação de ambas as isotermas, e a diminuição da solubilidade passa a ser mais acentuada. Em relação ao aumento de temperatura, a solubilidade do cloreto de cálcio apresenta efeito positivo. A equação de Setchenov e o modelo UNIQUAC+DH, juntamente com os dados termoquímicos, foram aplicados para descrever os dados experimentais. Na abordagem com UNIQUAC+DH não foi considerada a alteração na fase sólida formada com a concentração de MEG através dos dados termoquímicos. Por outro lado, semelhantemente a Setchenov, foram estimados dois conjuntos de parâmetros para cada isoterma, considerado cada fase sólida distinta. A descrição dos dados pela modelo UNIQUAC+DH resultou próxima da incerteza experimental, i.e., em média para a solubilidade do cloreto de cálcio 2,00 %.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/22403
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