[en] ASSESSMENT OF MOLECULAR DIFFUSION AS A MECHANISM FOR WAX DEPOSITION IN PETROLEUM PIPELINES
[pt] Deposição de parafinas, com alto peso molecular, na parede interna de linhas submarinas de produção e transporte continua a ser um problema crítico encontrado pela indústria de petróleo. Uma previsão precisa das taxas de deposição e da distribuição espacial da parafina depositada é uma inf...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Language: | pt |
| Published: |
MAXWELL
2006
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8057@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8057@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.8057 |
| Summary: | [pt] Deposição de parafinas, com alto peso molecular, na parede
interna de linhas submarinas de produção e transporte
continua a ser um problema crítico encontrado pela
indústria de petróleo. Uma previsão precisa das taxas de
deposição e da distribuição espacial da parafina
depositada é uma informação fundamental para o projeto de
linhas submarinas. Uma revisão minuciosa da literatura
mostrou que não existem informações suficientes para
determinar quais são os mecanismos relevantes para a
deposição da parafina. No entanto, a maioria das
simulações disponíveis emprega a difusão molecular como
único mecanismo de deposição. Portanto, no presente
trabalho realiza-se uma análise numérica do processo de
deposição da parafina em dutos, utilizando o modelo de
difusão molecular e compara-se com dados experimentais
obtidos em um experimento simples e básico em um duto de
seção retangular. Duas formulações matemáticas são
utilizadas para modelar a taxa de transporte de parafina
para a parede do duto; a primeira formulação é uni-
dimensional e estima a taxa de deposição da parafina a
partir do gradiente de temperatura; a segunda formulação é
bi-dimensional e a taxa de deposição é determinada em
função do gradiente de concentração da parafina. O método
de volumes finitos é empregado para resolver as equações
de conservação de massa, energia e da fração de massa
juntamente com a equação difusiva que descreve o
crescimento do depósito de parafina. Adicionalmente,
investigou-se a influência do calor latente no balanço de
energia. Verificou-se que o calor latente acelera o
processo de deposição, mas não influencia na espessura
final depositada, após atingir o regime permanente. Os
resultados obtidos apresentam diferenças significativas
com relação aos dados experimentais, indicando que a
difusão molecular não é o único mecanismo relevante para a
deposição de parafina. === [en] Deposition of high molecular weight para±ns on the inner
wall of subsea
production and transportation pipelines continues to be a
critical operati-
onal problem faced by the petroleum industry. The accurate
prediction of
wax deposition rates and deposited wax spatial
distribution would be an
invaluable information for the design of subsea pipelines.
A critical review
of the literature conducted lead to the conclusion that
there is not enough
experimental evidence to determine which are the more
relevant mecha-
nisms responsible for wax deposition. However, the
majority of available
simulations employ the molecular diffusion model as the
only deposition
mechanism. Therefore, in the present work, a numerical
analysis of the wax
deposition in ducts is performed employing the molecular
diffusion model
and a comparison with experimental data of a simple and
basic experiment
in a rectangular cross section duct is performed. Two
mathematical mo-
dels are investigated; the first formulation is one-
dimensional and the wax
deposition rate is determined from the temperature
gradient. The second
formulation is two-dimensional and the wax deposition rate
is a function
of the para±n concentration gradient. The finite volume
method was selec-
ted to solve the conservation equations of mass, energy
and mass fraction,
coupled with a difusive equation to describe the growth of
the wax deposi-
tion. Additionally, the influence of the para±n latent
heat was investigated.
It was verified that the latent heat accelerates the
deposition process, but
does not affect thenal wax thickness after reaching the
steady state regime.
The results obtained presented signifficant differences
between experiments
and computation, indicating that molecular diffusion might
not be the only
relevant mechanism responsible for wax deposition. |
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