Thermodynamic study on gas hydrates: experimental determination of equilibrium data by high-pressure microcalorimetry and modeling up to 100 MPa. (2020)
- Authors:
- Autor USP: MENEZES, DAVI ÉBER SANCHES DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PQI
- Assunto: EQUILÍBRIO POLIFÁSICO
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Hidratos de clatratos são estruturas cristalinas formadas por moléculas de água ligadas através de ligações de hidrogênio. No caso dos hidratos de gás, a rede cristalina hospeda moléculas de gás de baixo peso molecular dentro de cavidades conhecidas como "gaiolas". Esses compostos são formados em condições de baixas temperatura e altas pressões, como em regiões de águas profundas. Muitas pesquisas têm sido realizadas a fim de evitar a formação dessas estruturas durante a exploração e transporte de petróleo e gás, visto que esses compostos podem obstruir os oleodutos. Além disso, estudos mais recentes têm como objetivo explorar reservatórios naturais de hidratos de gás como um recurso alternativo de energia ou utilizá-los para captura e armazenamento de dióxido de carbono, entre outros. No entanto, a tecnologia e as técnicas necessárias para extraí-los comercialmente ainda não estão disponíveis. Considerando tais aplicações, é necessário um profundo conhecimento sobre o equilíbrio termodinâmico dos hidratos de gás, de modo a prever as condições que favorecem, retardam ou inibem a formação dessas estruturas. Contudo, poucos dados experimentais de dissociação de hidratos de gás são encontrados na literatura acima de 20 MPa, devido a limitações de equipamentos em condições extremas. Nesse contexto, este trabalho apresenta dados inéditos de dissociação até 100 MPa através de uma configuração experimental baseada na microcalorimetria de alta pressão (HP-µDSC), uma técnica relativamente recente que vem sendo cada vez mais aplicada em estudos de hidratos de gás. Temperaturas de dissociação são apresentadas para hidratos simples e compostos, e comparadas com predições computacionais a partir de softwares comerciais (CSMGem e Multiflash).Entalpias de dissociação foram estimadas para hidratos simples de CH4, C2H6 e CO2 por meio de integração das curvas de dissociação nos termogramas gerados, e comparadas com cálculos aplicando a equação de Clapeyron. Nenhum trabalho foi encontrado na literatura até então que reportasse entalpias de dissociação de hidratos de etano e dióxido de carbono nas condições de pressão e temperatura abordadas nesse trabalho. Hidratos duplos de CH4-C2H6, CH4-C3H8 e CH4-CO2 também foram estudados, e os perfis de temperatura de dissociação são discutidos considerando o grau de ocupação das gaiolas, de acordo com a composição da fase gasosa, e a existência de cavidades vazias. No sistema composto por CH4-C3H8-H2O, uma estrutura secundária de hidrato, provavelmente metaestável e constituída por metano, foi formada simultaneamente com o hidrato duplo de metano-propano, embora não prevista por simulações, o que ressalta a importância do estudo experimental. Além disso, experimentos usando o método isocórico em célula PVT e análises por espectroscopia Raman foram realizadas e complementam os resultados encontrados por meio da microcalorimetria. Finalmente, metanol e dois líquidos iônicos à base de imidazólio foram avaliados como inibidores de hidrato de metano. Embora o metanol tenha mostrado melhor eficiência em frações mássicas, os líquidos iônicos apresentam um efeito duplo de inibição quando em concentrações adequadas, com relação a abordagem termodinâmica e cinética dos hidratos de gás.
- Imprenta:
- Data da defesa: 19.02.2020
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ABNT
MENEZES, Davi Eber Sanchez de. Thermodynamic study on gas hydrates: experimental determination of equilibrium data by high-pressure microcalorimetry and modeling up to 100 MPa. 2020. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-03092020-104157/. Acesso em: 21 maio 2024. -
APA
Menezes, D. E. S. de. (2020). Thermodynamic study on gas hydrates: experimental determination of equilibrium data by high-pressure microcalorimetry and modeling up to 100 MPa. (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-03092020-104157/ -
NLM
Menezes DES de. Thermodynamic study on gas hydrates: experimental determination of equilibrium data by high-pressure microcalorimetry and modeling up to 100 MPa. [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-03092020-104157/ -
Vancouver
Menezes DES de. Thermodynamic study on gas hydrates: experimental determination of equilibrium data by high-pressure microcalorimetry and modeling up to 100 MPa. [Internet]. 2020 ;[citado 2024 maio 21 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3137/tde-03092020-104157/ - Effects of experimental factors on methanepropane hydrate formation through isochoric method by using a PVT cell
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