Solubilidade do carbonato de cálcio em misturas aquosas contendo CO2 e monoetilenoglicol

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Penha, Vitória Cibely Silveira
• Orientador(a): Chiavone Filho, Osvaldo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Engenharia Química; Ebuliômetro; Carbonato de cálcio; Monoetilenoglicol; Equilíbrio de fases; Hidrato de gás natural
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49714

O monoetilenoglicol (MEG) é utilizado como inibidor de hidratos na produção do gás natural. A presença do MEG, além de outros fatores oriundos do processo de produção de petróleo e gás natural, pode ocasionar a precipitação de sais presentes na água produzida, provocando indesejadas incrustações nas tubulações e equipamentos. O sal mais encontrado nas incrustações é o carbonato de cálcio (CaCO3), em razão de sua baixa solubilidade em água, abundância nas condições de reservatório, e por ter sua solubilidade aumentada na presença de dióxido de carbono (CO2), outra espécie encontrada em abundância,especialmente no pré-sal. O cloreto de sódio (NaCl) também é muito presente nas incrustações,e influencia diretamente na solubilidade do carbonato de cálcio. Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento da solubilidade do carbonato de cálcio em soluções aquosascontendo dióxido de carbono, monoetilenoglicol e cloreto de sódio. Para isso, foi realizado umequacionamento para o cálculo da solubilidade do carbonato de cálcio em água e CO2, que foicomparado com os dados da literatura. Em seguida foi feita a análise de dados do sistema H2O+CaCO3+CO2 a 278,15, 283,15 e 298,15 K e do sistema H2O+CaCO3+CO2+MEG a 298,15 K, ambos variando a pressão parcial de CO2, e no segundo sistema variou-se a concentração de monoetilenoglicol. Estes dados foram obtidos pelo método analítico em célulasde equilíbrio de vidro enjaquetadas. Foram também realizados ensaios de equilíbrio para determinação de dados de solubilidade no ebuliômetro de Othmer modificado para os sistemas H2O+NaCl, H2O+CO2 e H2O+CaCO3+CO2. Para o primeiro sistema foram realizados ensaios em diferentes pressões e concentrações até a saturação do NaCl. Já para o segundo sistema, o ensaio foi realizado em uma pressão próxima a atmosférica e com pressão parcial constante de CO2. Por fim, para o terceiro sistema, o ensaio foi realizado também em uma pressão próxima a atmosférica, na condição de saturação do carbonato de cálcio e também com pressão parcial constante de CO2. O equacionamento desenvolvido mostrou uma certa concordância com dados de solubilidade da literatura, mas por se tratar de uma equação ideal existe a necessidade do desenvolvimento do coeficiente de atividade médio iônico para uma melhor descrição. Em relação aos dados obtidos nos ensaios em células de vidro, estes estão de acordo com a literatura para o sistema H2O+CaCO3+CO2 e com o comportamento esperado para as misturas com MEG. A série de dados no ebuliômetro para o sistema H2O+NaCl apresentou concordância com a literatura, e possibilitou a constatação de que os valores de temperatura da fase líquida coletados, são os que melhor representam os dados de equilíbrio. Além disso, foi possível operar com NaCl sólido no refervedor obtendo dados de equilíbrio sólido-líquido-vapor. Por fim, os ensaios de equilíbrio dos sistemas H2O+CO2 e H2O+CaCO3+CO2 mostraram que o CO2 se dissolve melhor no condensado da fase vapor, devido a refrigeração. Para o sistema com CaCO3, a solubilidade de 0,56±0,05 mmol/kg foi obtida a 373,46 K e 770,33 mmHg, com uma pressão parcial média de CO2 de 8,49 mmHg, expressa pelo pH da solução saturada de 7,27±0,03. Os valores observados de solubilidade do CaCO3 e os correspondentes coeficientes de atividade estão de acordo com os reportados na literatura. Finalmente, as solubilidades determinadas neste trabalho somadas com as da literatura compõem uma base de dados mais consistente para a modelagem termodinâmica dos processos de interesse.