Estudo da solubilidade do brometo de sódio em sistemas contendo álcoois de cadeia curta e água

Abstract

Resumo: Álcoois de cadeia curta e sais podem ser usados combinados ou de forma separada como inibidores da formação de hidratos de gás natural a fim de se evitar problemas operacionais no transporte e processamento de gás natural. Modelos termodinâmicos capazes de prever as condições de formação de hidratos na presença de inibidores se tornaram de grande interesse das indústrias de gás natural por serem ferramentas úteis para tomadas de decisão em projetos de redes de distribuição. A previsão da formação de hidratos consiste geralmente no cálculo do equilíbrio termodinâmico entre uma fase sólida (hidrato) e duas fases fluidas em equilíbrio entre si, o que significa que qualquer erro de cálculo em uma das fases tem implicação direta no resultado das condições nas quais os hidratos se formam. Portanto, o estudo independente do equilíbrio de fases e solubilidade de sistemas água + inibidores tem grande valor na construção um modelo matemático que visa a previsão da formação de hidratos. Neste contexto, o objetivo principal do presente trabalho é estudar o comportamento da solubilidade de sistemas envolvendo 1-propanol (1-PrOH), metanol (MeOH), brometo de sódio (NaBr) e água (H2O). As curvas de solubilidade dos sistemas binários, ternários e quaternários foram investigadas através de uma variante da metodologia analítica gravimétrica em um arranjo de três célula encamisadas em série, na faixa de temperatura de 10 °C a 70 °C, à pressão ambiente. Também foi realizado o estudo do equilíbrio líquido-líquido (ELL) e equilíbrio sólido-líquido (ESL) para o sistema ternário NaBr em metanol + 1-propanol, na faixa de temperaturas entre 10 °C e 60 °C, englobando a investigação do fenômeno salting-out inerente a mistura. Os dados experimentais obtidos neste trabalho foram modelados com o modelo NRTL eletrolítico (eNRTL), com excelentes resultados de correlação deste modelo aos dados experimentais, apresentando erro percentual médio de 4%.

Abstract: Short-chain alcohols and salts can be used in combination or separately as inhibitors of the formation of natural gas hydrates, to avoid operational problems in the transport and processing of the gas. Thermodynamics models capable of predicting the conditions of hydrate formation in the presence of inhibitors then became of great interest to the natural gas industries as they are powerful tools for decision-making in distribution network projects. The prediction of hydrate formation generally consists of calculating the thermodynamic equilibrium between a solid phase (hydrate) and two fluid phases in equilibrium with each other, which means that any miscalculation in one of the phases has direct implications for the result of the conditions in which hydrates form. Therefore, the independent study of the phase equilibrium and solubility of "water + inhibitors" systems have great value in building a mathematical model aimed at the formation of natural gas hydrates. In this context, the main objective of this work is to study the solubility behavior of systems involving 1-propanol (1-PrOH), methanol (MeOH), sodium bromide (NaBr) and water (H2O) aiming at the applicability of these data in modeling the formation of natural gas hydrates. The solubility curves of binary, ternary and quaternary systems were investigated using a variant of the gravimetric analytical methodology in an array of three jacketed cells in series, in the temperature range from 10 °C to 70 °C, at ambient pressure. The study of liquid-liquid equilibrium (ELL) and solid-liquid equilibrium (ESL) was also carried out for the ternary system in the temperature range between 10 °C and 60 °C, encompassing the investigation of the salting-out phenomenon inherent to the mixture. The experimental data obtained in this work were modeled with the electrolytic NRTL model (eNRTL). showing excellent results from this model to the experimental data and an average percentage error of 4%.