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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80725| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Experimental determination and thermodynamic modeling of phase equilibrium in systems with CO 2 + decane + hexadecane |
| Autor(es): | Soria, Evelyn Claudia Quinteros |
| Orientador: | Feitosa, Filipe Xavier |
| Coorientador: | Sant’Ana, Hosiberto Batista de |
| Palavras-chave em português: | Garantia de escoamento;Fluidos de reservatório;Equilíbrio liquido-vapor;Equilíbrio liquido-liquido;Equilíbrio liquido-liquido-vapor;Inversão barotrópica |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | SORIA, Evelyn Claudia Quinteros. Experimental determination and thermodynamic modeling of phase equilibrium in systems with CO 2 + decane + hexadecane. 2025. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | O comportamento de fases dos fluidos de reservatório é crucial para avaliar a viabilidade do desenvolvimento de um campo de petróleo. As variações de pressão, temperatura e composição durante a produção podem desencadear transições de fases complexas que afetam o escoamento. Um dos desafios inerentes ao estudo do comportamento de fases dos fluidos de reservatório está relacionado à sua opacidade e à evidente complexidade de determinar dados de equilíbrio de fases devido às suas características intrínsecas. Por esse motivo, sistemas modelo são utilizados para representar comportamentos específicos por meio de componentes chave. Este estudo apresenta dados experimentais de equilíbrio de fases e modelagem termodinâmica para o sistema ternário dióxido de carbono + decano + hexadecano em temperaturas de T = (283,15, 298,15 e 323,15) K e pressões de até 20 MPa. Essas temperaturas foram escolhidas para cobrir condições tanto subcríticas quanto supercríticas para o dióxido de carbono (CO2). Especificamente, o CO2 é subcrítico a 283,15 K e 298,15 K e supercrítico a 323,15 K, dada sua temperatura crítica de 304,21 K. Os experimentos foram realizados utilizando diferentes proporções de hexadecano na mistura binária (hexadecano/decano), ou seja, 20%, 40%, 60% e 80% de fração molar da mistura líquida, para avaliar seu impacto no comportamento de fases. O equilíbrio vapor-líquido foi observado para os sistemas ternários com até 40% de hexadecano na mistura líquida de hidrocarbonetos a 298,15 K. Para condições de temperatura subcrítica, o equilíbrio líquido- líquido foi identificado a partir dessa composição. A 323 K, pontos de orvalho foram observados em frações molares de CO2 superiores a 90%. No entanto, a complexidade aumenta quando a composição molar de hexadecano atinge 60% ou mais na mistura binária de hidrocarbonetos líquidos. Nessas condições, foram observadas transições de fases de líquido para líquido-líquido e de líquido-líquido para líquido-líquido-vapor, juntamente com o fenômeno de inversão barotrópica, a uma temperatura de 298,15 K. A equação de estado de Peng-Robinson foi utilizada para modelar os pontos experimentais, com os parâmetros de interação binária para os pares de componentes sendo obtidos: o par CO2/decano foi determinado por regressão de dados experimentais deste trabalho, enquanto o par CO2/hexadecano foi derivado por regressão de dados da literatura. Os resultados revelam comportamentos complexos à medida que a composição de hexadecano na mistura aumenta. Este estudo fornece dados valiosos sobre sistemas modelo que representam o petróleo bruto, destacando comportamentos complexos em sistemas ternários com alto teor de dióxido de carbono. |
| Abstract: | The phase behavior of reservoir fluids is crucial for evaluating the feasibility of oilfield development. Variations in pressure, temperature, and composition during production can trigger complex phase transitions that affect flow. One of the inherent challenges in studying the phase behavior of reservoir fluids is related to their opacity and the evident complexity of determining phase equilibrium data due to their intrinsic characteristics. For this reason, model systems are used to represent specific behaviors through key components. This study presents experimental phase equilibrium data and thermodynamic modeling for the carbon dioxide + decane + hexadecane ternary system at temperatures of T = (283.15, 298.15, and 323.15) K and pressures up to 20 MPa. These temperatures were chosen to cover both subcritical and supercritical conditions for carbon dioxide (CO2). Specifically, CO2 is subcritical at 283.15 K and 298.15 K, and supercritical at 323.15 K, given its critical temperature of 304.21 K. The experiments were carried out using different proportions of hexadecane in the binary mixture (hexadecane/decane), i.e., 20%, 40%, 60%, and 80% molar fraction of the liquid mixture, to its impact evaluate on phase behavior. Vapor-liquid equilibrium was observed for the ternary systems with up to 40% hexadecane in the hydrocarbon liquid mixture at 298.15 K. For subcritical temperature conditions, liquid-liquid equilibrium was observed starting from this composition. At 323,15 K, dew points were observed at CO2 mole fractions greater than 90%. However, complexity arises when the molar composition of hexadecane reaches 60% or higher in the binary liquid hydrocarbon mixture. Under these conditions, phase transitions from liquid to liquid-liquid and from liquid-liquid to vapor-liquid-liquid were observed, along with the barotropic inversion phenomenon, at a temperature of 298.15 K. The Peng-Robinson equation of state was used to model the experimental points, with binary interaction parameters for the component pairs being obtained: the CO2/decane pair was obtained by regression of experimental data of this work, while the CO2/hexadecane pair was determined through regression of literature data. The results reveal complex behaviors as the hexadecane composition in the mixture increases. This study provides valuable data on model systems representing crude oil, highlighting complex behaviors in ternary systems with high carbon dioxide content. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80725 |
| Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/9007712422122555 |
| ORCID do Orientador: | https://orcid.org/0000-0001-9934-1259 |
| Currículo Lattes do Orientador: | http://lattes.cnpq.br/7891947785454785 |
| ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0001-7558-3018 |
| Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/2092735974889850 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | DEQ - Dissertações defendidas na UFC |
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