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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2009.tde-18082009-142836
Documento
Autor
Nome completo
Franklin David Rincón Cuellar
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2009
Orientador
Banca examinadora
Carrillo Le Roux, Galo Antonio (Presidente)
Giudici, Reinaldo
Zanin, Antônio Carlos
Título em português
Representação do petróleo através de componentes reais para a simulação de processos de refino.
Palavras-chave em português
Destilação
Petróleo (representação)
Simulação
Resumo em português
Na otimização do refino de petróleo é fundamental predizer a distribuição dos produtos e sua qualidade. O petróleo é uma substância muito complexa e é praticamente impossível caracterizá-lo de maneira usual, analisando a quantidade de cada um dos seus constituintes. Portanto, convencionalmente, ele é caracterizado por métodos baseados na análise da destilação, tais como o ensaio de destilação chamado de True Boiling Point (TBP) e o ensaio ASTM D86. Para predizer a distribuição dos produtos e sua relação com as condições de funcionamento, simulações em estado estacionário baseadas em primeiros princípios, em termos de balanços de massa, energia e relações de equilíbrio, são extremamente importantes. Como o número de componentes no petróleo é muito elevado a composição da mistura não pode ser utilizada diretamente. Convencionalmente, dezenas de pseudocomponentes são geradas, a fim de representar o petróleo. Mais recentemente, foi proposta a aproximação do petróleo por um conjunto reduzido de componentes reais. É esta abordagem que é estudada nesta dissertação. O principal desafio deste método é a determinação dos componentes reais e das suas quantidades, que são escolhidos para representar a mistura original. Na metodologia para a seleção da mistura substituta é necessário simular as curvas de destilação disponíveis experimentalmente. Neste trabalho simulamos as curvas de destilação TBP e ASTM D86 dentro do ambiente BatchSep da Aspentech. São apresentadas aplicações destas simulações em seis exemplos diferentes. Destes exemplos cinco se referem à simulação da TBP e um à ASTM D86. Alguns exemplos são baseados em misturas com composição conhecida, e em outros há comparações com dados experimentais de cortes de petróleo. A metodologia da mistura substituta e a dos pseudocomponentes foram comparadas na simulação de uma coluna de destilação. De maneira geral a metodologia proposta na literatura é adequada quando se quer representar a curva de temperatura apenas. Quando se dispõe de dados de densidade o método fica limitado pela disponibilidade de componentes na base de dados e pela hipótese de que os componentes saem puros, um a um, que é feita ao se adotar a metodologia convencional. Uma metodologia que leva em conta o fato de que os cortes são uma mistura de componentes deve ser implementada para que o método seja tecnicamente atraente.
Título em inglês
A method of representation of petroleum by a real components substitute mixture.
Palavras-chave em inglês
ASTM D86
Distillation
Simulation
TBP
Resumo em inglês
In the process of optimizing petroleum refining, it is essential to predict the distribution of products and their quality. Petroleum is a very complex substance and it is practically impossible to characterize it in the usual manner, by analyzing the quantity of each single component. Therefore, conventionally, it is characterized by methods based on the analysis of distillation, such as the True Boiling Point (TBP) distillation test and the ASTM D86 test. In order to predict the distribution of products and their relationship with the operating conditions, stationary state simulations based on primary principals, in terms of fluctuations of mass, energy and relations of balance, are extremely important. As the number of components in petroleum is very high, the composition of the mixture cannot be used directly. Conventionally, dozens of pseudocomponents are created, in order to simulate petroleum. More recently the approximation of petroleum through a reduced set of real components has been proposed. This is the approach studied in this dissertation. The main challenge of this method is the determination of the real components chosen to simulate the original mixture, and their quantities. It is necessary to simulate the available distillation curves experimentally in the methodology for the selection of the substitute mixture. In this study, we simulated the TBP and ASTM D86 distillation curves in an Aspentech BatchSep environment. Applications of these simulations are presented in six different examples. Of these examples, five are TBP simulations and one is an ASTM D86 simulation. Some examples are based on mixtures with known compositions, and in others there are comparisons with experimental data from petroleum samples. The methodology of the substitute mixture and that of the pseudo-components were compared in the simulation of a distillation column. In general, the methodology proposed in literature is suitable when the only simulation that is required is a temperature curve. When density data is available, the method becomes limited by the availability of components in the data base and by the hypothesis that the components emerge pure, one by one, which is what happens when conventional methodology is adopted. A methodology that takes into account the fact that the samples are a mixture of components must be implemented so that the method is technically appealing
 
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DISSERTACAO_FINAL.pdf (706.64 Kbytes)
Data de Publicação
2009-08-18
 
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  • RINCON, F. D., and CARRILLO LE ROUX, G. A. A method of representation of petroleum by a real components substitute mixture [doi:10.1016/S1570-7946(09)70278-0]. In 10th International Symposium on Process Systems Engineering, Salvador, 2009. Computer Aided Chemical Engineering.Amsterdam : Elsevier, 2009.
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