Determinação da viscosidade de misturas assimétricas em alta pressão usando regras de mistura

O conhecimento de propriedades de transporte de misturas a diferentes pressões e temperaturas é importante em projetos, operação, controle e otimização de processos industriais. Nestes processos, frequentemente, o fluido é uma mistura binária ou multicomponente de hidrocarbonetos, como fluidos de petróleo. Propriedades experimentais de misturas, especialmente, a viscosidade absoluta como função de temperatura e pressão, podem fornecer importantes informações sobre o comportamento do fluido em diferentes composições e são usadas no desenvolvimento de modelos e correlações e na caracterização de misturas complexas. Diversas regras de mistura têm sido propostas na literatura para cálculo de viscosidade de misturas. Estas regras de mistura preveem o comportamento da mistura à pressão atmosférica usando propriedades dos componentes puros. Porém, em diversas aplicações é necessário estimar a viscosidade de misturas a altas pressões. Neste estudo, foram avaliadas regras de mistura comumente usadas como Refutas, Fator de Mistura, Índice de Mistura, Grunberg e Nissan, Kendall-Monroe e Eyring bem como Aditividade Molar, usando dados de viscosidade experimental de misturas em altas pressões. Inicialmente, foram realizadas medidas de viscosidade absoluta para a mistura altamente assimétrica de ciclohexano e n-hexadecano na faixa de temperatura entre (318,15 a 413,15) K e pressões até 62,053 MPa e, para este sistema, um modelo foi proposto para cálculo dos componentes puros para dada temperatura e pressão. Além disso, dados experimentais de viscosidade de trinta misturas cujos componentes diferem em forma, tamanho ou flexibilidade foram selecionados na literatura e modelados empregando-se regras de mistura. As viscosidades das misturas foram estimadas a partir de dados de viscosidade experimental dos componentes puros medidos nas mesmas temperaturas e pressões. A altas pressões, Refutas, Fator de Mistura e Índice de Mistura apresentaram os melhores resultados para todos os sistemas estudados. Mesmo para moléculas bastante assimétricas, Refutas, Fator de Mistura e Índice de Mistura podem ser usados.

The knowledge of transport properties of mixtures at different pressures and temperatures is important in design, operation, control and optimization of industrial process. In these processes, often, the fluid system is a binary or multicomponent mixture of hydrocarbons such as petroleum fluids. The experimental properties of mixtures, specially, the dynamic viscosity as a function the temperature and pressure, can provide valuable information about the fluid behavior at different compositions and are useful in developing models and correlations and in the characterization of complex mixtures. Several mixing rules have been proposed in the literature for calculating viscosity of mixtures. These mixing rules predict mixture behavior mainly at atmospheric pressure using pure component properties. However, in several important applications it is necessary to estimate the viscosity of blends at high pressures. In this work, were evaluate the performance of several commonly used mixing models like Refutas, Factor Mixing and Index Mixing, Grunberg and Nissan, Kendall-Monroe and Eyring as well as linear Molar Additivity, using experimental viscosity data of mixtures at high pressures. Initially, the absolute viscosities for the highly asymmetric mixture of cyclohexane and n-hexadecane were measured in the temperature range of (318.15 to 413.15) K and pressures up to 62.053 MPa and for this system, a satisfactorily model is proposed for calculating of pure components viscosities for given temperature and pressure. Also, viscosity data of thirty mixtures, whose components differ in molecular shape, size or flexibility, were selected and were modeled employing mixing. The mixture viscosities were estimated by all the mixing rules using experimental viscosity of pure components measured at the same temperature and pressure. At high pressures, Refutas, Factor Mixing and Index Mixing showed the best results for all systems studied. For very asymmetric systems, Refutas, Factor Mixing and Index Mixing can be used.