Abordagem simplificada para o projeto e análise preliminar de custos de sistemas de compressão de gás natural em plataformas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Costa, Henrique Hipólito
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade do Estado do Rio de Janeiro; Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química; Brasil; UERJ; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
• Palavras-chave em Português: Sistema de compressão; Gás natural; FPSO; Modelagem termodinâmica; Equação de Peng-Robinson; Estimativa de custos; Plataformas de perfuração - Petróleo; Compression system; Natural gas; Thermodynamics modeling; Peng-Robinson equation; Cost estimates; ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16630

Diversas etapas do projeto de plataformas demandam uso de ferramentas e métodos complexos e, por vezes, gastos excessivos de pessoal e de tempo. Análises e modelos simplificados podem contribuir de maneira importante para facilitar a gestão de projetos. Neste trabalho, duas abordagens são comparadas no projeto de um sistema de compressão de gás natural em plataformas: uma simplificada, que usa aproximações para o comportamento das substâncias e menor grau de detalhamento, e uma convencional, que usa equação de estado de Peng-Robinson (EdE-PR) para descrever o comportamento termodinâmico dos sistemas e envolve mais etapas de cálculo. A modelagem e simulação do sistema de compressão são realizadas no software Scilab, validada a partir da simulação do mesmo sistema realizada no software Aspen Plus®. Foram testadas composições típicas de gás natural, contendo C1 a C8, N2, CO2, H2S e H2O. Cada estágio envolve um vaso, um compressor e um trocador de calor. Na abordagem simplificada, admite-se que o gás é formado de C1 e C2 com composições normalizadas. O compressor opera com certa eficiência isentrópica e o trocador de calor usa capacidade calorífica de gás ideal, sendo considerado apenas o calor sensível. Por outro lado, na abordagem convencional, o equilíbrio de fases é modelado por uma equação de estado cúbica (abordagem ϕ-ϕ via EdE-PR), o compressor é adiabático, considerando uma certa eficiência isentrópica, e o trocador de calor considera entalpias calculadas de forma convencional via EdE-PR. Estimativas preliminares de custo do sistema por meio de cada abordagem foram realizadas. Nesse sentido, são comparados os CAPEX de todo o sistema de compressão e de cada equipamento individual para duas composições típicas de gás natural nas duas abordagens. A comparação entre os resultados relativos às duas correntes gasosas mostra que os desvios tendem a ser maiores quanto maior for a riqueza do gás. Analisando as duas composições de gás e comparando os desvios do modelo simplificado em relação ao convencional, verificou-se que o desvio no CAPEX total nunca ultrapassou 10%, indicando a utilidade da abordagem simplificada em fornecer estimativas rápidas e de confiabilidade aceitável em uma faixa típica de composições de gás natural.