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Alessandra Dasilva Pinelli Saraceno

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ESTUDO DO FENMENO DE PARAFINAO A PARTIR DE UM LEO CRU

Alessandra da Silva Pinelli Saraceno

DISSSERTAO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAO DOS PROGRAMAS DE PS-GRADUAO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSRIOS PARA A OBTENO DO GRAU DE MESTRE EM CINCIAS EM ENGENHARIA METALRGICA E DE MATERIAIS.

Aprovada por: _______________________________________________ Prof. Srgio lvaro de Souza Camargo Jr., D.Sc.

_______________________________________________ Dra. Marta Elisa Rosso Dotto, D.Sc.

_______________________________________________ Profa. Marysilvia Ferreira da Costa, D.Sc.

_______________________________________________ Dr. Cludio Marcos Ziglio, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ BRASIL. ABRIL DE 2007

SARACENO, ALESSANDRA DA SILVA PINELLI Estudo do fenmeno de parafinao a partir de um leo cru [Rio de Janeiro] 2007 XIV, 79 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc Engenharia Metalurgia e de Materiais, 2007) Dissertao - Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE 1. Parafinas 2. Deposio 3. Reologia I. COPPE/UFRJ II. Ttulo (srie)

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Este trabalho dedicado a minha famlia e a todos que sempre me apoiaram.

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AGRADECIMENTOS A Deus. A minha famlia pelo incentivo e esforo. Aos meus orientadores Srgio Camargo e Marta Dotto pela orientao, dedicao e incentivo. Ao engenheiro Rodrigo de O. Lage pelo amor e compreenso. A CAPES e ao Centro de Pesquisas da Petrobrs (CENPES) pelo apoio financeiro atravs da bolsa de estudos e pela oportunidade oferecida para o meu desenvolvimento tcnico-cientfico. Ao Centro de Pesquisas da Petrobrs (CENPES) pelo fornecimento do petrleo e do inibidor utilizados; e por ter permitido que utilizasse os remetros citados no trabalho para a realizao do mesmo. Ao Dr. Cludio Ziglio pelos conselhos para a realizao da tese. A Daniele Fraga Santna do CENPES, pela ajuda para a realizao das anlises reolgicas. A professora Dbora de Almeida Azevedo do Instituto de Qumica e ao tcnico Fbio M. Novaes do Laboratrio de Apoio ao Desenvolvimento Tecnolgico LADETEC, pela realizao das anlises cromatogrficas. Ao professor Peter Seidl da Escola de Qumica pelos conselhos para a interpretao das anlises cromatogrficas. A professora Maria Letcia Valle da Escola de Qumica pela ajuda com a interpretao dos resultados das anlises cromatogrficas. Ao professor Ari Sauer do programa de Engenharia Metalrgica e de Materiais por ter refeito a solda do equipamento de dedo frio quando o mesmo apresentou problemas. Aos colegas do Laboratrio de Recobrimentos Protetores pela amizade conquistada e ajuda com troca de informaes.

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Resumo da Dissertao apresentada COPPE/UFRJ como parte dos requisitos necessrios para a obteno do grau de Mestre em Cincias (M.Sc.)

ESTUDO DO FENMENO DE PARAFINAO A PARTIR DE UM LEO CRU Alessandra da Silva Pinelli Saraceno Abril/2007 Orientadores: Srgio lvaro de Souza Camargo Jr. Marta Elisa Rosso Dotto Programa: Engenharia Metalrgica e de Materiais

Nesse trabalho o processo de formao de depsitos de parafina a partir de um leo cru foi estudado. Foram utilizados substratos de ao inox polidos e recobertos com carbono amorfo, com ou sem a adio de um inibidor de parafina ao leo. A cintica de formao dos depsitos pela metodologia do dedo frio foi avaliada. Os depsitos obtidos foram caracterizados por meio de anlises reolgicas e cromatogrficas. Os resultados mostram que para os substratos recobertos com carbono amorfo a quantidade de massa depositada menor que para os substratos de ao polido, tanto com quanto sem a adio de inibidor. A adio de inibidor no s reduziu a quantidade de massa depositada como tambm fez com que esta se estabilizasse mais rapidamente. Foi tambm observado que a viscosidade dos depsitos aumenta com o tempo de deposio. Os substratos recobertos apresentaram depsitos menos viscosos do que os substratos polidos. A adio de inibidor ao leo, por sua vez, diminuiu a viscosidade dos depsitos para tempos de deposio de 10 minutos e 5 horas para ambos os tipos de substrato. Para os depsitos de 24 horas, por outro lado, a adio de inibidor aumentou a viscosidade dos depsitos sobre os substratos de ao, enquanto que no caso dos substratos recobertos no houve diferena na viscosidade. As anlises cromatogrficas mostram uma mudana na distribuio das n-parafinas presentes entre depsitos obtidos para 10 minutos e 24 horas, caracterizando o envelhecimento do depsito.

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Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)

STUDY OF THE PARAFINATION PHENOMENA FROM A CRUDE OIL Alessandra da Silva Pinelli Saraceno April/2007 Advisors: Srgio lvaro de Souza Camargo Jr. Marta Elisa Rosso Dotto Department: Metallurgical and Materials Engineering

In this work the formation of paraffin deposits from a crude oil was studied. Polished stainless steel and amorphous carbon coated stainless steel substrates were used with and without the addition of a paraffin inhibitor to the oil. The kinetics of the deposits formation by the cold finger method was evaluated. The obtained deposits were characterized by rheological and chromatographic measurements. The results show that in case of the substrates coated with amorphous carbon the amount of deposited paraffin is smaller than in case of the polished substrates both with and without the addition of inhibitor. The addition of inhibitor not only reduced the amount of deposited paraffin but also made it to stabilize more quickly. It was also observed that the viscosity of the deposits increases with the deposition time. The coated substrates presented deposits with smaller viscosity than the polished ones. The addition of inhibitor to the oil decreased the viscosity of the deposits for deposition times of 10 minutes and 5 hours for both substrates. For the 24 hours deposits, on the other hand, the addition of inhibitor increased the viscosity of the deposits in case of polished substrates while no change in viscosity was observed for the coated ones. Chromatographic analysis showed a change in the distribution of n-paraffins between the deposits obtained for 10 minutes and 24 hours, characterizing the aging of the deposits.

vi

NDICE 1.I. Lista de Figuras................................................................................................ x II. Lista de Tabelas.............................................................................................. xiv

1. Introduo........................................................................................................ 01 2. Reviso Bibliogrfica....................................................................................... 03 2.1. Caracterizao do Petrleo..................................................................... 03

2.2. Parafinas.................................................................................................. 05 2.3. Formao dos Depsitos de Parafina...................................................... 05 2.4. Mecanismos de Transporte e Deposio de Parafina............................. 09 2.4.1. Difuso Molecular........................................................................... 10

2.4.2. Disperso por Cisalhamento........................................................... 11 2.4.3. Movimento Browniano..................................................................... 12 2.4.4. Gravidade........................................................................................ 12 2.5. Fatores que Afetam a Formao dos Depsitos..................................... 13

2.5.1. Temperatura.................................................................................... 13 2.5.2. Presso........................................................................................... 14 2.5.3. Regime de Escoamento.................................................................. 14 2.5.4. Composio das Parafinas............................................................. 15 2.5.5. Propriedades da Superfcie............................................................. 15 2.6. Mtodos para a Reduo da Formao dos Depsitos........................... 18 2.7. Reologia do Petrleo............................................................................... 2.8. Recobrimentos de Carbono Amorfo........................................................ 22 24

3. Procedimento Experimental............................................................................. 27 3.1. Substratos................................................................................................ 27

vii

3.1.1. Preparao dos Substratos............................................................ 27 3.1.1.1. Substratos Polidos................................................................ 27

3.1.1.2. Substratos Recobertos com Carbono Amorfo....................... 28 3.2. Petrleo.................................................................................................... 30 3.3. Inibidor..................................................................................................... 31 3.4. Sistema de Deposio de Parafina.......................................................... 31 3.5. Metodologia de Deposio...................................................................... 33

3.6. Caracterizao dos Depsitos................................................................. 35 3.6.1. Anlises Reolgicas....................................................................... 35 3.6.2. Anlises Cromatogrficas.............................................................. 37

4. Resultados e Discusses................................................................................ 39 4.1. Resultados Preliminares.....................................................................

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