Estudo de uma coluna de absorção recheada para desidratação do gás natural utilizando microemulsão como absorvente

During natural gas processing, water removal is considered as a fundamental step in that combination of hydrocarbons and water favors the formation of hydrates. The gas produced in the Potiguar Basin (Brazil) presents high water content (approximately 15000 ppm) and its dehydration is achieved via absorption and adsorption operations. This process is carried out at the Gas Treatment Unit (GTU) in Guamaré (GMR), in the State of Rio Grande do Norte. However, it is a costly process, which does not provide satisfactory results when water contents as low as 0.5 ppm are required as the exit of the GTU. In view of this, microemulsions research is regarded as an alternative to natural gas dehydration activities. Microemulsions can be used as desiccant fluids because of their unique proprieties, namely solubilization enhancement, reduction in interfacial tensions and large interfacial area between continuous and dispersed phases. These are actually important parameters to ensure the efficiency of an absorption column. In this work, the formulation of the desiccant fluid was determined via phases diagram construction, employing there nonionic surfactants (RDG 60, UNTL L60 and AMD 60) and a nonpolar fluid provided by Petrobras GMR (Brazil) typically comprising low-molecular weight liquid hydrocarbons ( a solvent commonly know as aguarrás ). From the array of phases diagrams built, four representative formulations have been selected for providing better results: 30% RDG 60-70% aguarrás; 15% RDG 60-15% AMD 60-70% aguarrás, 30% UNTL L60-70% aguarrás, 15% UNTL L60-15% AMD 60-70% aguarrás. Since commercial natural gas is already processed, and therefore dehydrated, it was necessary to moister some sample prior to all assays. It was then allowed to cool down to 13ºC and interacted with wet 8-12 mesh 4A molecular sieve, thus enabling the generation of gas samples with water content (approximately 15000 ppm). The determination of the equilibrium curves was performed based on the dynamic method, which stagnated liquid phase and gas phase at a flow rate of 200 mL min-1. The hydrodynamic study was done with the aim of established the pressure drop and dynamic liquid hold-up. This investigation allowed are to set the working flow rates at 840 mL min-1 for the gas phase and 600 mLmin-1 for the liquid phase. The mass transfer study indicated that the system formed by UNTL L60- turpentine-natural gas the highest value of NUT

No processamento do gás natural, a remoção da água representa uma etapa fundamental, pois a combinação de hidrocarboneto e água propicia a formação de hidratos. O gás produzido na Bacia Potiguar apresenta altos teores de água (aproximadamente de 15000 ppmv) e para sua desidratação são utilizados processos de absorção e adsorção. Estes processos são utilizados na Unidade de Tratamento de Gás (UTG) em Guamaré (GMR), RN. São considerados onerosos e não oferecem bons resultados quando se deseja obter um teor máximo de 0,5 ppm de água na jusante da UTG. Dentro deste contexto, a pesquisa na área das microemulsões surge como alternativa para que sua utilização como líquido dessecante em um processo de absorção desidrate o gás natural. As microemulsões foram escolhidas por possuírem alta capacidade de solubilização, redução da tensão interfacial e grande área interfacial entre as fases contínua e dispersa, parâmetros importantes para garantir a eficiência de uma coluna de absorção. Para a formulação do líquido dessecante foram construídos diagramas de fases com três tensoativos não-iônicos (RDG 60, UNTL L60 e AMD 60), e aguarrás (Petrobras-GMR). Diante dos diagramas construídos foram utilizados quatro formulações sendo elas: 30% RDG 60-70% aguarrás; 15%RDG 60-15%AMD 60-70% aguarrás; 30% UNTL L60-70% aguarrás; 15%UNTL L60-15%AMD 60-70% aguarrás. Como o gás natural comercializado é processado, foi necessário umidificá-lo, e para isto ele foi submetido a resfriamento (13ºC), utilizando peneira molecular 4A de 8 a 12 mesh úmida, e assim obter elevada concentração de água (aproximadamente 15000 ppm). A determinação das curvas de equilíbrio foi realizada com base no método dinâmico, estando a fase líquida estagnada e fase gasosa com vazão de 200mL/min. O estudo hidrodinâmico foi realizado para determinar a queda de pressão e determinação do hold-up líquido dinâmico, que determinou que as vazões de trabalho deveriam ser 840 mL/min para a fase gasosa e 600 mL/min para a fase líquida. O estudo da transferência de massa indicou que o sistema formado por UNTL L60-Aguarrás-Gás Natural apresentou o maior valor de NUT. Com base nos valores calculados para o AUT dos sistemas, foi possível observar que todos precisam da maior altura de coluna. Com relação ao coeficiente global de transferência de massa, todos os sistemas apresentaram valores próximos, com exceção do sistema UNTL L60-Aguarrás-Gás Natural que, dentre os sistemas, é o que necessita de uma altura maior na coluna. Dentre as quatro formulações, os sistemas com a presença de AMD 60 apresentaram os maiores valores de coeficiente global de transferência e eficiência, o que mais uma vez comprova a maior solubilização da água em presença da mistura de tensoativos