AMINA DEA E MODELO WILSON

32 A tabela 12 apresenta os valores de H2S e CO2, permitidos no Brasil pela resolução ANP 16/2008.

Tabela 12. Valores permitidos H2S e CO2 no gás natural segundo a resolução ANP 16/2008.

Fonte: Autoria Própria

Segundo FERREIRA (2014), quando a amina consegue atingir o objetivo esperado, ou seja, retirar a maior quantidade possível dos gases ácidos do gás natural, pode-se falar que a mesma é reativa para os dois ácidos. No caso deste trabalho, a amina MDEA foi um pouco mais reativa para o H2S do que para o CO2. Isso ocorreu pelo fato de a MDEA ser uma amina terciária, ou seja, possuir uma seletividade maior para o H2S.

Comparando os resultados com os máximos valores permitidos pela Resolução ANP 16/2008, observaram-se valores em acordo com a norma para o H2S em praticamente todas as simulações, exceto quando o número de pratos foi 5. Entretanto, quando a comparação foi realizada para o CO2, nem todos os resultados se mostraram satisfatórios perante a Resolução, como pode ser observado nos valores da tabela 9. Com a diminuição do número de pratos para 5, obteve-se um aumento de aproximadamente 190% em quantidade percentual de gás carbônico no gás doce.

33 Gráfico 7 – Fluxo de massa (kg/h) em função da Razão líquido por gás (L/G), na corrente de gás doce da coluna de absorção utilizando a amina DEA.

Assim como observado no gráfico 1, para a simulação com a amina MDEA, observou-se no gráfico 7 com a amina DEA que quanto menor o valor da razão L/G (1,64) melhor o resultado obtido, 3,33 kg/h para o CO2 e 2,77E^-5 kg/h para o H2S, ou seja, menos gás ácido na corrente de gás doce (gasdoce). Enquanto para o maior valor (3,4) os valores obtidos foram 1,77E^-3 kg/h para o CO2 e 9,52E^-9 kg/h para o H2S.

De modo semelhante ao resultado obtido por COELHO (2007), para valores superiores da razão L/G de 2,5, a simulação não é mais sensível para essa faixa avaliada, tanto para o modelo termodinâmico utilizado por ele (AMINES), como para o modelo termodinâmico Wilson utilizado nesse trabalho.

O gráfico 8 apresenta a função do fluxo de massa (kg/h) de ácidos presentes na corrente de topo do absorvedor (gasdoce), pelo parâmetro avaliado, neste caso a temperatura (°C) de entrada da corrente de Amina Pobre.

0,00E+00 5,00E-01 1,00E+00 1,50E+00 2,00E+00 2,50E+00 3,00E+00 3,50E+00

0,00E+00 5,00E-06 1,00E-05 1,50E-05 2,00E-05 2,50E-05 3,00E-05

1,64 1,7 1,8 2,5 3,4

Fluxo de Massa de CO2(kg/h) Fluxo de massa de H2S (kg/h)

Razão L/G: vazão mássica de amina com água, no absorvedor, pela vazão mássica de gás natural.

H2S CO2

34 Gráfico 8 – Fluxo de massa (kg/h) em função da Temperatura (°C) de entrada da corrente de Amina Pobre DEA, na corrente de gás doce da coluna de absorção utilizando a amina DEA.

Observou-se do gráfico 8, um comportamento crescente do fluxo de massa de CO2 até a temperatura de 35 °C, e depois um decaimento do fluxo de massa.

Entretanto, para o H2S, se observa um comportamento praticamente linear até a temperatura de 35 °C e após se tem um aumento do fluxo de massa de H2S. Essa tendência pode ser explicada pela reação ser favorecida em baixas temperaturas.

Porém, não se explica o decaimento de CO2 na temperatura de 40ºC. Isso pode ter ocorrido pela faixa de predição do modelo termodinâmico, juntamente com a amina DEA, pois o mesmo comportamento não foi observado no gráfico 2, onde se tem o mesmo modelo com a amina MDEA.

COELHO (2007) concluiu que o aumento da temperatura piorou a absorção de ambos os gases. Além disso, a influência da temperatura foi mais acentuada a partir de 35°C, igualmente observado nesse trabalho para o H2S. onde até então o H2S não estava obtendo diferenças e em 35°C teve um valor de 1,33E^-5 kg/h e para 40°C o valor de 1,13E⁴ kg/h.

O gráfico 9 apresenta a função do fluxo de massa (kg/h) de ácidos presentes na corrente de topo do absorvedor (gasdoce), pelo parâmetro avaliado, neste caso a porcentagem (%) de massa de entrada da amina DEA.

0,00E+00 2,00E-01 4,00E-01 6,00E-01 8,00E-01 1,00E+00 1,20E+00 1,40E+00 1,60E+00 1,80E+00

0,00E+00 2,00E+03 4,00E+03 6,00E+03 8,00E+03 1,00E+04 1,20E+04

25 34 35 40

Fluxo de Massa de CO2(Kg/h) Fluxo de massa de H2S (Kg/h)

Temperatura ºC de Entrada de Amina Pobre

H2S CO2

35 Gráfico 9 – Relação fluxo de massa (kg/h) X Porcentagem (%) de massa de entrada da Amina DEA na corrente de gás doce da coluna de absorção utilizando a amina DEA.

No gráfico 9, se tem um aumento no fluxo de massa de H²S e CO² na corrente da corrente de topo da coluna de absorção (gasdoce) conforme se aumenta a concentração da amina no meio aquoso. O valor de 25% de amina, teve os resultados de 1,38 kg/h para o CO2 e 1,05E^-5 kg/h para o H2S, e o valor de 40%

de amina teve o resultado de 6,61 kg/h para o CO2 e 6,02E^-5 kg/h para o H2S. O mesmo comportamento foi observado no gráfico 3, utilizando a amina MDEA.

COELHO (2007) obteve comportamento inverso, ou seja, conforme se aumentava a quantidade da porcentagem de amina, menor o valor do fluxo de massa dos gases ácidos na corrente de topo do absorvedor (gasdoce).

Provavelmente nesse trabalho, o modelo termodinâmico Wilson não foi adequado para representar o processo. COELHO (2007) utilizou os modelos Amines e ELECNRTL com as reações de equilíbrio. Os resultados obtidos com os diferentes modelos ilustram, de modo bastante evidente, como é fundamental a correta seleção dos modelos.

O gráfico 10 apresenta a função do fluxo de massa (kg/h) da quantidade de ácidos presentes na corrente de topo do absorvedor (gasdoce), pelo parâmetro avaliado, neste caso a pressão (atm) no absorvedor.

0,00E+00 1,00E+00 2,00E+00 3,00E+00 4,00E+00 5,00E+00 6,00E+00 7,00E+00

0,00E+00 1,00E-05 2,00E-05 3,00E-05 4,00E-05 5,00E-05 6,00E-05 7,00E-05

25 30 35 40

Fluxo de Massa de CO2(Kg/h) Fluxo de massa de H2S (Kg/h)

% em massa de DEA

H2S CO2

36 Gráfico 10 –Fluxo de massa (kg/h) em função da Pressão (atm) do Absorvedor, na corrente de gás doce da coluna de absorção utilizando a amina DEA.

No gráfico 10, onde variou-se a pressão no absorvedor, foi observado um comportamento decrescente do fluxo de massa de H2S e CO2 com o aumento da pressão. Para a pressão de 58 atm a simulação teve como resultado os valores de 8,26 kg/h para o CO2 e 7,8E^-5 kg para o H2S e para a pressão de 68 atm, os resultados foram de 1,38 kg/h para o CO2 e 1,05E^-5 para o H2S.

O mesmo se observou no trabalho do COELHO (2007). Vale ressaltar, assim como na simulação com o modelo termodinâmico Wilson e com a amina MDEA, não se obteve resultados para pressões superiores a 68 atm.

Os gráficos 11 e 12 apresentam a função do fluxo de massa (kg/h) da quantidade de ácidos presentes na corrente de topo do absorvedor (gasdoce), pelo parâmetro avaliado, neste caso o número de pratos, sendo o gráfico 12 um zoom do gráfico 11.

Pode-se observar dos gráficos 11 e 12 comportamento decrescente do fluxo de massa de H2S e CO2 com o aumento do número de pratos na coluna de absorção. Para o menor número de pratos os valores que se obteve foram de 34 kg/h e 7,9E^-2 kg/h para o CO2 e H2S respectivamente, e para o maior número de pratos os valores que se obteve foram de 2,33E^-3 kg/h e 1,79E^-13 kg/h para o CO2

e H2S respectivamente.

0,00E+00 1,00E+00 2,00E+00 3,00E+00 4,00E+00 5,00E+00 6,00E+00 7,00E+00 8,00E+00 9,00E+00

0,00E+00 1,00E-05 2,00E-05 3,00E-05 4,00E-05 5,00E-05 6,00E-05 7,00E-05 8,00E-05 9,00E-05

58 61 64 68

Fluxo de Massa de CO2 (Kg/h) Fluxo de massa de H2S (Kg/h)

Pressão (atm) do Absorvedor

H2S 4,70E+00CO2

37 Gráfico 11 – Fluxo de massa (kg/h) em função do número de pratos, na corrente de gás doce da coluna de absorção utilizando a amina DEA.

Gráfico 12 – Zoom do gráfico Fluxo de massa (kg/h) em função do número de pratos, na corrente de gás doce da coluna de absorção utilizando a amina DEA.

Esse comportamento pode ser explicado pela área de contato, que é maior com o aumento da quantidade de pratos. Assim como para COELHO (2007), as variações nos números de pratos não foram tão significativas.

A Tabela 13, traz os valores discriminados finais, da quantidade de gases ácidos presentes na corrente de topo do absorvedor (gasdoce), em porcentagem de mol para o CO2 e em miligramas por metro cúbico do H2S.

Como na simulação anterior utilizando a amina MDEA, a amina DEA se mostrou reativa para os dois gases, ou seja, uma boa parte dos gases H2S e CO2

foram separados do gás natural.

0,00E+00 5,00E+00 1,00E+01 1,50E+01 2,00E+01 2,50E+01 3,00E+01 3,50E+01 4,00E+01

0,00E+00 1,00E-02 2,00E-02 3,00E-02 4,00E-02 5,00E-02 6,00E-02 7,00E-02 8,00E-02 9,00E-02

5 10 15 16 18 20

Fluxo de Massa de CO2(Kg/h) Fluxo de massa de H2S (Kg/h)

Números de Pratos

H2S CO2

0,00E+00 1,00E-02 2,00E-02 3,00E-02 4,00E-02 5,00E-02 6,00E-02 7,00E-02

0,00E+00 2,00E-10 4,00E-10 6,00E-10 8,00E-10 1,00E-09 1,20E-09 1,40E-09 1,60E-09

15 16 18 20

Fluxo de Massa de CO2 (Kg/h)

Fluxo de massa de H2S (Kg/h)

Números de Pratos

H2S CO2

38 Em relação a Resolução ANP 16/2008, os resultados estão de acordo com os valores permitidos. Portanto, a amina DEA é uma amina de potencial uso na indústria.

Tabela 13. Relação dos parâmetros utilizados, com as quantidades finais de CO2

E H2S presentes na amostra final.

DEA WILSON Razão L/G CO2 %

MOL H2S MG/M³ 1,64 26,44% 0,104207566

1,7 19,26% 0,072913103 1,8 11,55% 0,041405032 2,5 0,57% 0,001639459 3,4 0,03% 7,65993E-05

% de DEA CO2 %

MOL H2S MG/M³ 25 11,55% 0,041405032

30 18,48% 0,069506984

35 30,67% 0,123327692

40 50,58% 0,218935528

T da Amina CO2 %

MOL H2S MG/M³ 25 2,23% 0,006428349 34 11,55% 0,041405032

35 14,16% 0,052312212

40 35,97% 0,155570763

P absorvedor

CO2 %

MOL H2S MG/M³

58 62,28% 0,238278691

61 36,49% 0,134720483

64 22,53% 0,081842575

68 11,55% 0,041405032 Nº de

Pratos

CO2 %

MOL H2S MG/M³

5 283,44% 312,364106

10 11,55% 0,041405032 15 0,49% 5,57778E-06 16 0,26% 9,45964E-07 18 0,07% 2,58843E-08 20 0,02% 7,09911E-10

Fonte: Autoria Própria

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