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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2017.tde-14032017-144238
Documento
Autor
Nome completo
Gabriel Pereira Crivellari
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2016
Orientador
Banca examinadora
Paiva, José Luis de (Presidente)
Nasser Junior, Roberto
Aimoli, Cassiano Gomes
Título em português
Modelagem matemática e simulação de um permeador de gases para separação de CO2 de gás natural.
Palavras-chave em português
Dióxido de carbono (Remoção)
Gases (Separação)
Modelagem matemática
Permeação de gás
Separação de misturas de gases multi-componente
Separação por membrana
Simulação
Resumo em português
A produção de petróleo no pré-sal pode ser associada a contaminantes como o CO2. As plataformas instaladas neste polo possuem o sistema de remoção de CO2 usando permeação em membrana polimérica, que separa a corrente de gás em uma pobre em CO2 e outra rica neste. Este trabalho propõe um modelo para simulação da separação de gases utilizando permeador de gases do tipo espiral em contra-corrente. Este modelo utiliza equações baseadas em fenômenos de transporte e termodinâmica, tais como: comportamento real dos gases, variação da permeância com temperatura, transferência de calor dentro do equipamento e efeito Joule-Thomson. A validação foi feita utilizando dados da literatura para separações isotérmicas e dados obtidos em permeador instalado em plataforma de petróleo. Utilizou-se metodologia de reconciliação de dados e agrupamento para tratamento dos dados industriais, o que permitiu maior eficiência na reconciliação dos parâmetros do modelo. A partir da modelagem proposta determinaram-se os parâmetros de processos mais relevantes, permitindo a simulação de condições operacionais diferentes das utilizadas na regressão e a verificação da influência da variação de cada uma das condições operacionais.
Título em inglês
Mathematical modelling and simulation of a permeator of gas for separation of CO2 and natural gas.
Palavras-chave em inglês
CO2 separation
Gas permeation
Mathematical modelling
Membrane separation
Multicomponent gas mixture separation
Resumo em inglês
The production of oil in pre-salt field is associated with contaminants such as CO2. The rigs installed in this field have a CO2 removal system using permeation on polymer membrane, which separates the gas stream in a stream with low CO2 content and another one with high CO2 content. This paper proposes a model for simulation of gas separation using spiral type permeator of gases in countercurrent flow. This model uses equations based on transport and thermodynamic phenomena such as: real behavior of gases, permeance dependence with temperature, heat transfer inside the equipment and Joule-Thomson effect. The validation was performed using literature data for isothermal separations and data from permeator installed on the oil rig. Was used data reconciliation methodology and clusterization for treatment of industrial data, allowing more efficient reconciliation of the model parameters. From the proposed model were determined the most relevant process parameters, allowing the simulation of operating conditions different than those used in the regression and verification of the influence of the change of each of the operating conditions.
 
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Data de Publicação
2017-03-15
 
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