Desenvolvimento da equação de estado Polar SAFT-VR Mie: Medida experimental do equilíbrio de fases e da velocidade do som de sistemas contendo CO2 e hidrocarbonetos típicos das faixas da nafta ao diesel - Nascimento, Fábio Pedro do (2016)
A recuperação de óleo e gás da camada de pré-sal brasileira está associada a grandes quantidades de dióxido de carbono (CO2), que apresenta alto momento de quadrupolo. Em altas pressões, grandes quantidades de CO2 podem ser dissolvidas no petróleo, portanto o conhecimento de dados de equilíbrio de fases dos sistemas CO2/hidrocarbonetos é fundamental para o entendimento do comportamento termodinâmico destas reservas, assim como o conhecimento de propriedades termofísicas do óleo em diferentes pressões. Com o intuito de predizer o comportamento de correntes de hidrocarbonetos, a indústria de óleo e gás utiliza diferentes modelos termodinâmicos, baseados em equações de estado e regras de mistura. O desenvolvimento e a modificação destes modelos dependem da qualidade e diversidade de dados experimentais. A velocidade do som é uma importante propriedade relacionada à compressibilidade do sistema e pode ser utilizada como informação suplementar em testes comparativos entre diferentes modelos. Tolueno e tetralina (moléculas aromáticas), decalina (molécula naftênica), n-hexano, n-decano e n-hexadecano (alcanos lineares) podem ser utilizados para representar frações de nafta, gasolina, querosene e diesel. Neste contexto foram determinadas as velocidades do som e massas específicas de misturas contendo tetralina, decalina, n-decano e n-hexadecano. Os dados foram correlacionados com as equações de estado PFP, PHCT, PC-SAFT e SAFT-VR Mie. O modelo SAFT-VR Mie apresentou os menores desvios para os dados experimentais. Para avaliar a capacidade de correlação de dados de equilíbrio de fases do modelo SAFT-VR Mie, foram determinados experimentalmente os equilíbrios de fase dos sistemas CO2/n-hexano, CO2/tolueno, CO2/tetralina, CO2/n-decano e CO2/n-hexadecano. Para os sistemas CO2/n-hexano, CO2/tolueno e CO2/n-decano o modelo SAFT-VR Mie prevê um ponto crítico abaixo do esperado em temperaturas mais altas. Para os sistemas CO2/tetralina e CO2/n-hexadecano o modelo falha em prever a região de equilíbrio líquido-líquido observada nas temperaturas mais baixas. Visando melhorar a correlação dos dados de equilíbrio de fases, foram adicionados à equação SAFT-VR Mie os termos polares completo (PSAFT-VR Mie) e truncado (tPSAFT-VR Mie) de Karakatsani e Economou [J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9252-9261]. Também foi avaliada a influência do uso de somente contribuições de três corpos na regra de mistura do termo polar. A equação de estado PSAFT-VR Mie calculou resultados de massa específica condensada, velocidade do som condensada, massa específica saturada e pressão de saturação de substâncias puras com desvios próximos aos obtidos com o modelo SAFT-VR Mie. Entretanto, os resultados obtidos com a equação de estado tPSAFT-VR Mie foram melhores que os calculados com o modelo SAFT-VR Mie. De modo geral, o modelo PSAFT-VR Mie com regra de mistura modificada para o termo polar apresentou o melhor desempenho na correlação dos dados de equilíbrio de fases das misturas CO2/hidrocarbonetos investigadas