[en] NUMERICAL SIMULATION OF WAX DEPOSITION IN PETROLEUM LINES: ASSESSEMENT OF MOLECULAR DIFFUSION AND BROWNIAN DIFFUSION MECHANISMS
[pt] Deposição de parafinas é um dos mais críticos problemas operacionais no transporte de óleo cru, nos dutos que operam em ambientes frios. Portanto, uma predição acurada da deposição de parafinas é crucial para o projeto eficiente de linhas submarinas. Infelizmente, a deposição de parafinas...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Language: | pt |
| Published: |
MAXWELL
2008
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=12097@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=12097@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.12097 |
| Summary: | [pt] Deposição de parafinas é um dos mais críticos problemas
operacionais no transporte de óleo cru, nos dutos que
operam em ambientes frios. Portanto, uma predição acurada
da deposição de parafinas é crucial para o projeto
eficiente de linhas submarinas. Infelizmente, a deposição
de parafinas é um processo complexo e os mecanismos de
deposição ainda não são bem compreendidos. Visando
identificar a importância relativa dos diferentes
mecanismos de deposição, dois deles foram investigados:
Difusão Molecular e Browniana. Para determinar a
quantidade de depósito, as equações de conservação de
massa, quantidade de movimento linear, energia,
concentração da mistura e concentração da parafina fora
da solução foram resolvidas numericamente pelo método de
volumes finitos. Um sistema de coordenadas móveis não
ortogonais que se adapta a interface do depósito
da parafina foi empregado. Apesar da obtenção de uma
concordância razoável do perfil de depósito, obtido com os
mecanismos selecionados no regime laminar, com
resultados disponíveis na literatura, uma discrepância
significativa foi observada durante o transiente. O emprego
do mecanismo de difusão browniana levou a uma
pequena melhora na predição da solução nas regiões sub-
resfriadas. A influência do regime turbulento como o
mecanismo de difusão molecular também foi investigado,
empregando o modelo de turbulência para baixo Reynolds K-
(Taxa de dissipação viscosa da energia cinética
turbulenta).Os resultados obtidos apresentaram coerência
física, com uma taxa menor de aumento do depósito com o
tempo, pois a região próxima à interface com temperatura
abaixo da temperatura de aparecimento de cristais é menor
no regime turbulento. === [en] Wax deposition is one of the major critical operational
problems in crude oil pipelines operating in cold
environments. Therefore, accurate prediction of the
wax deposition is crucial for the efficient design of
subsea lines. Unfortunately, wax deposition is a complex
process for which the mechanisms are still not fully
understood. Aiming at the identification of the relative
importance of the different deposition mechanisms, two of
them were investigated: Molecular and Brownian
Diffusion. To determine the amount of deposit, the
conservation equations of mass, momentum, energy,
concentration of the mixture and wax concentration
outside the solution were numerically solved with the
finite volume method. A non-orthogonal moving coordinate
system that adapts to the wax interface deposit geometry
was employed. Although for the laminar regime, the
deposition profile predicted with the selected deposition
mechanisms presented a reasonable agreement with available
literature results for the steady state regime, a
significant discrepancy was observed during the transient.
The employment of the Brownian diffusion mechanism led to
only a small improvement in the transient solution
prediction in sub-cooled regions. The influence of the
turbulent regime with the Molecular diffusion mechanism was
also investigated by employing the Low Reynolds
ê−turbulence model. The results obtained were physically
coherent, presenting a smaller deposit thickness, since the
region with temperature below the wax appearance
temperature is smaller in the turbulent regime. |
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