Modelagem Numérica da Absorção e Dessorção de CO2 em Água
Usando OpenFOAM
Nome: MARLON LEMOS DE SOUZA
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 15/12/2021
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| JUAN SÉRGIO ROMERO SAENZ | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| BRUNO VENTURINI LOUREIRO | Coorientador |
| DANIEL DA CUNHA RIBEIRO | Examinador Externo |
| JUAN SÉRGIO ROMERO SAENZ | Orientador |
| RENATO DO NASCIMENTO SIQUEIRA | Examinador Interno |
Resumo: O petróleo compõe a maior parte da matriz energética do mundo e, dessa forma, é necessário entender os mecanismos que envolvem seus processos de
produção e extração. A incrustação salina de origem carbonática é um dos principais problemas relacionado à garantia de escoamento, sendo o principal fator que favorece a sua cristalização é a variação da concentração do gás dióxido de carbono (CO2(g)) no meio, contribuindo entre 60% a 90% do conteúdo total precipitado. Com isso em mente, este trabalho objetiva utilizar a Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC) com a ferramenta OpenFOAM para analisar os mecanismos de absorção e dessorção gasosa em água pura e
estimar parâmetros importantes como solubilidade, coeficiente de transferência de massa volumétrico, tempo de residência, etc.
A solubilidade de CO2(g) em água em condições termodinâmicas conhecidas foi obtida com intuito de validar a aplicação da Lei de Henry. Os resultados numéricos foram comparados com o modelo de Diamond e Ankinfiev (2003) apresentando uma grande concordância entre os valores, com máximo erro relativo de 0,41%. A evolução temporal da concentração de CO2(g) em uma coluna d`água foi construída para uma faixa pressão e comparados com o modelo teórico da dinâmica de absorção do CO2(g) em água desenvolvido por Tokumura et al. (2007), com as duas curvas apresentando um comportamento semelhante e com o modelo teórico mostrando-se adequado com erros relativos menores que 25,00% em relação ao coeficiente de transferência de massa volumétrico. A curva de absorção e de fração volumétrica e o tempo de residência também foram extraídos para o escoamento gás-líquido paralelo em tubulação horizontal em função do comprimento e do tempo. Os coeficientes de transferência de massa volumétricos para o caso de injeção em déficit foram colhidos e comparados com o estudo de Jepsen (1979), com erros dentro da faixa de 15,00%.
O estudo também mostrou a influência de determinados parâmetros no processo de absorção. O aumento na taxa de absorção é diretamente proporcional ao aumento da velocidade superficial do gás e da dissipação de energia e a solubilidade, como esperado, é diretamente proporcional à pressão.
