Novo método para a estimação das propriedades de caracterização de frações leves de petróleo

Abstract

Neste trabalho são apresentados dois modelos para o ensaio de destilação ASTM D-86, desenvolvidos no simulador EMSO e validados por dados experimentais de frações de petróleo disponíveis na literatura. Estes modelos apresentam índice algébrico-diferencial igual a um, diferentemente do primeiro modelo proposto na literatura que apresentava índice algébrico-diferencial igual a 2, o qual não possibilitava ser resolvido pelos simuladores atuais. As predições obtidas com os modelos propostos geraram resultados com desvio médio em torno de 0,6 % em relação aos dados experimentais da literatura. Em seguida, foi estudado o método proposto para determinação de mistura substituta de componentes reais e foram propostas algumas alterações. Esta metodologia pode ser dividida em duas etapas consecutivas. A primeira etapa determina um conjunto de componentes reais e a segunda calcula a composição da mistura substituta de componentes reais de modo a caracterizar misturas complexas de composição desconhecida, como frações de petróleo, substituindo o conceito de pseudo-componentes. Para isso, o algoritmo se baseia em dados experimentais tais como a curva PEV, o °API, a massa molar média da mistura e outras propriedades globais disponíveis. Foram obtidos resultados que se mostraram satisfatórios. Para finalizar este trabalho, foi proposto um novo método para determinação da mistura substituta que utiliza a primeira etapa do algoritmo de determinação de mistura substituta e modificado por este trabalho. Em seguida, é realizada uma estimação dinâmica de parâmetros de condição inicial utilizando um dos modelos desenvolvidos neste trabalho para o ensaio de destilação ASTM D-86. A estimação é baseada principalmente na curva experimental da destilação ASTM D-86 e na densidade à 60°F (ou °API). Os resultados desta nova metodologia foram comparados com outros métodos de determinação de mistura substituta e constatou-se uma melhora na aproximação das suas propriedades quando comparadas com a mistura original de composição desconhecida.

This work presents two models for the assay of distillation ASTM D-86, developed in the EMSO Simulator and validated using experimental data of petroleum fractions available in the literature. These models showed differential-algebraic index equal to one, differently from the first model proposed in the literature that showed differential-algebraic index equal to two. Problems with an index higher than one are usually impossible to solve by modern simulators. The predictions obtained with the proposed models generated results with average deviation of about 0,6% in relation to those in the literature. After this, a method proposed in the literature to determinate the substitute mixture of real compounds for petroleum fractions was studied and slightly modified. This methodology can be divided in the two following steps. The first one determines a group of real components and the second one calculates the composition of the substitute mixture of the real components in order to characterize a complex mixture of unknown composition, as petroleum fractions. This methodology aims at replace the pseudo-components concept. To make this, the algorithm is based in experimental data as the TBP curve, the °API, the average molar mass of the mixture and others global properties available. The obtained results showed to be suitable. Finally, this work proposes a new method to determine the substitute mixture that uses the first step of the algorithm of determination of substitute mixture and modified in this work. Next, it was used a dynamic estimation of parameters in initial conditions using one of the models proposed in this work for the distillation assay ASTM D-86. The estimation is mainly based on distillation experimental curve ASTM D-86 and the density at 60°F (or °API). The results of this new methodology were com pared to other methods of determination of substitute mixture and it was found an evolution in the similarity of its properties when compared to the original mixture with unknown composition.