Modelado del equilibrio sólido-fluido de mezclas binarias que presentan polimorfismo

JORGE A. GUAPACHA; SABRINA BELÉN RODRIGUEZ REARTES; MARCELO SANTIAGO ZABALOY

Buenos Aires

Congreso; VIII CONGRESO ARGENTINO DE INGENIERÍA QUÍMICA; 2015

Asociación Argentina de Ingenieros Químicos

La precipitación de fracciones pesadas de petróleo, más específicamente de ceras, constituye un problema tecnológico complejo ya que este fenómeno puede afectar la extracción, fraccionamiento y transporte del gas y del petróleo. Este tipo de fenómeno afecta a yacimientos de petróleo convencional, y más aún a los de petróleo no convencional [1]. El modelado del comportamiento de fases de mezclas que contienen compuestos representativos del petróleo puede ser de utilidad para dar respuesta a los problemas antes mencionados. Se conoce que algunos alcanos pe¬sados presentan transiciones sólido-sólido: alcanos con número de carbono impar (C9 a C43), y alcanos con número de carbono par (C20 a C44). La diferencia entre las temperaturas de transición sólido-sólido y sólido-líquido disminuye con el aumento de la presión hasta que se alcanza un punto triple sólido-sólido-líquido (SSL) [2]. La palabra polimorfismo denota la existencia de más de una estructura cristalina para un dado compuesto puro. Para modelar el comportamiento de fases de las mezclas complejas presentes en el petróleo es necesario contar con herramientas termodinámicas apropiadas. Se requiere que las mismas representen adecuadamente, en amplios rangos de condiciones, el polimorfismo en sólidos puros y las propiedades de mezclas fluidas. En el presente trabajo se propone una metodología que permite representar el comportamiento de fases de compuestos puros que presentan polimorfismo. Seguidamente, se modela el comportamiento de fases de sistemas binarios asimétricos, en los que el compuesto pesado presenta polimorfismo. La metodología propuesta combina una ecuación para la descripción de las propiedades de mezclas y compuestos puros en estado fluido [como la ecuación de estado de Peng-Robinson (PR-EOS)] con una ecuación que modela la fugacidad de compuestos sólidos puros. El rango de condiciones de presión, temperatura y composición considerado es muy amplio. El compuesto pesado estudiado es el n-triacontano y la mezcla binaria considerada es el sistema metano + n-triacontano. Se calculan líneas completas de equilibrio entre fases mediante métodos de continuación numérica [4]. La estrategia propuesta permitió computar el diagrama de fases del n-triacontano puro en un amplio rango de pre¬sión con un alto grado de reproducción del comportamiento observado experimentalmente. Por otra parte, se establece que el presente tratamiento del polimorfismo permite capturar la significativa modificación del comportamiento de fases de los sistemas binarios (altamente asimétricos) asociada a tal polimorfismo. Por ejemplo se han computado puntos cuádruples (en los que se presentan dos fases sólidas puras polimórficas) que afectan al equilibrio sólido-líquido-vapor binario. [1] Savoy E.; Ucan S.; Casamayor A.M.; Monti L.; Martínez J.F.; Álvarez Claramunt J.I. Impacto de la precipitación de parafinas y asfaltenos en Vaca Muerta. Desafios, 1, Vol 3. [2] Machado J.J.B; W. de Loos T.; Christian Ihmels E.; Fischer K.; Gmehling J. (2008) High pressure solid-solid and solid-liquid transition data for long chain alkanes. The Journal of Chemical Thermodynamics, 40: 1632-1637. [3] Machado, J.J.B.; De Loos, TH.W. (2004). Fluid Phase Equilib. 222-223, 261-267. [4] Rodriguez-Reartes S.B.; Cismondi M.; Zabaloy M.S.(2011). Computation of solid?fluid?fluid equilibria for binary asymmetric mixtures in wide ranges of conditions. Journal of Supercritical Fluids, 57: 9-24.