Estudo Preliminar Teórico-Experimental Do Processo Difusivo Na Formação De Hidratos De Ciclopentano a Partir De Gelo Em Pó

Abstract

Hidratos de gás são compostos cristalinos formados por moléculas de água, capazes de aprisionar pequenas moléculas apolares, como o metano, o gás carbônico e o ciclopentano. Esses cristais têm sido amplamente investigados pela indústria e meio acadêmico, recebendo destaque, mais recentemente, como uma nova tecnologia com aplicações diversas, especialmente, no setor energético. A tecnologia de hidratos, como um novo método, introduz o desafio de otimizar o conteúdo de gás, mantendo a estabilidade em condições brandas, seguras e econômicas. A partir de uma investigação teórico-experimental, o processo difusivo envolvido na formação do hidrato de ciclopentano, a partir de gelo em pó esférico, é caracterizado computacionalmente. Buscando um melhor entendimento da cinética do processo de formação, que ainda hoje permanece pouco compreendida, este estudo apresenta o desenvolvimento de um novo protocolo experimental, especialmente idealizado para o modelo computacional empregado na investigação do processo de formação de hidrato de ciclopentano. Os resultados preliminares são promissores. O protocolo experimental desenvolvido é eficiente, apesar de simples e de baixo custo, mostrando-se em total concordância com a geometria do problema computacional em avaliação. A aplicação dos dados experimentais do hidrato de ciclopentano ao modelo, inicialmente desenvolvido apenas para o hidrato de metano, mostra-se adequado dentro dos parâmetros abordados para este estudo.

Tecnologia de Hidrato de Gás: Modelagem Computacional para a Etapa de Crescimento do Hidrato

“…O script elaborado foi testado para duas composições de hidratos de gás: o hidrato de metano, como forma de enriquecer os resultados apresentados por Vlasov [14] e o hidrato de ciclopentano. Utilizou-se uma técnica de produção experimental de baixo custo desenvolvida no Laboratório Paulo Márcio de Mello de Ensaios Mecânicos e Metrologia (LEMec -IPRJ/UERJ) [18][19][20][21], com o objetivo de estudar a viabilidade tanto do programa como do modelo matemático base na simulação da formação de outras composições de hidratos de gás.…”

“…Valor Os valores para 𝑅 , 𝑡 e 𝑇 foram os determinados pela etapa experimental [18]. A pressão 𝑝 é a pressão atmosférica média da cidade de Nova Friburgo -RJ.…”

“…Apesar das limitações experimentais encontradas no desenvolvimento deste estudo para o hidrato de ciclopentano [18], alguns parâmetros experimentais relacionados ao hidrato de metano [14] foram empregados nesta etapa, substituindo os valores experimentais não disponíveis na literatura, até o presente momento, referentes ao hidrato de ciclopentano. Esses valores hipotéticos para o hidrato de ciclopentano foram empregados com o único intuito de avaliar o desempenho do programa desenvolvido neste trabalho.…”

“…9 mostra o grau de formação em função do tempo, com a utilização dos valores hipotéticos de 𝐷 e 𝑘 apresentados na Tabela 3 e com 𝜀 = 0,15. Os resultados obtidos utilizando alguns dados experimentais do hidrato de metano [14] são cerca de um milionésimo abaixo dos valores experimentais para o hidrato de ciclopentano [18]. Além disto, o comportamento de formação é linear.…”

“…m 18,01 /(mol 5,67 s). Os círculos vermelhos são os pontos experimentais de hidrato de ciclopentano [18].…”