PIPELINE OPERATION IMPACT ON INTERFACIAL MIXING VOLUMES

• Main Author: THOMAS MACHADO MARTINOIA
• Other Authors: ANGELA OURIVIO NIECKELE
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2016
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=27240@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=27240@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === O transporte de diferentes produtos através de um oleoduto (poliduto) é muito utilizado em todo o mundo, pois garante ao processo eficiência operacional e econômica. Porém, possui como efeito colateral a produção de uma mistura interfacial dos produtos, que pode levar à perda de qualidade destes devido à contaminação. Geralmente, o problema é formulado considerando escoamento com vazão constante no tempo enquanto a interface atravessa o comprimento do oleoduto. Apesar desta simplificação ser efetiva para muitos casos, transientes são muito comuns em operações reais de oleodutos. Este trabalho visa analisar a influência do comportamento transiente de polidutos no comprimento da região de mistura. Uma formulação difusiva é empregada, a qual depende do coeficiente de dispersão axial. Uma análise criteriosa é realizada das diversas correlações disponíveis para este coeficiente, mostrando ser fundamental considerar a dependência deste com o número de Reynolds e de Schmidt. O modelo matemático é discretizado pelo método de volumes finitos com aproximações de segunda ordem espacial e temporal. A metodologia foi validada para condições de escoamento com vazão constante, e aplicada a situações operacionais transiente, as quais foram comparadas com dados de campo de polidutos reais. O modelo fornece excelente previsão do comprimento da região de mistura em operações com vazão variável ou com paradas de curta duração. Incerteza maior é obtida no caso de paradas longas, somente se a interface se encontrar em regiões inclinadas. === The transport of different products through a pipeline is widely used around the world as it ensures to the process operational and economic efficiency. However, it has as a side effect of creating an interfacial product mixture, which can lead to loss of quality due to contamination. Typically, the problem is analyzed considering constant flow rate over time while the interface travels along the pipeline length. Although this simplification is effective for several cases, transient operations are very common in practice. Therefore, this work analyzes the influence of transient operations on the mixture region length. A diffusive formulation is employed, based on an axial dispersion coefficient. A careful analysis of several correlations available for the axial dispersion coefficient is performed, showing the fundamental importance of considering its dependence to the Reynolds and Schmidt number. The mathematical model is discretized by the finite volume method with second order approximations on both time and space domains. The methodology is validated for constant flow rate and employed to transient operation situations, being compared to field data of real pipelines. The model offers excellent prediction of the mixture region length for operations with transient flow rates and pumping shut-down conditions of short duration. A higher uncertainty is obtained in the case of long lasting shut-downs if the interface stops on leaning regions of the pipeline.