Compartilhamento |
![]() ![]() |
Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16630
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Abordagem simplificada para o projeto e análise preliminar de custos de sistemas de compressão de gás natural em plataformas |
Título(s) alternativo(s): | A simplified approach applied to the design and preliminary cost analysis of natural gas compression systems on platforms |
Autor: | Costa, Henrique Hipólito ![]() |
Primeiro orientador: | Costa, André Luiz Hemerly |
Segundo orientador: | Nunes, Giovani Cavalcanti |
Primeiro membro da banca: | Costa, André Luiz Hemerly |
Segundo membro da banca: | Nunes, Giovani Cavalcanti |
Terceiro membro da banca: | Alijó, Pedro Henrique Rodrigues |
Quarto membro da banca: | Alberton, André Luís |
Quinto membro da banca: | Santos, Walmir Gomes dos |
Resumo: | Diversas etapas do projeto de plataformas demandam uso de ferramentas e métodos complexos e, por vezes, gastos excessivos de pessoal e de tempo. Análises e modelos simplificados podem contribuir de maneira importante para facilitar a gestão de projetos. Neste trabalho, duas abordagens são comparadas no projeto de um sistema de compressão de gás natural em plataformas: uma simplificada, que usa aproximações para o comportamento das substâncias e menor grau de detalhamento, e uma convencional, que usa equação de estado de Peng-Robinson (EdE-PR) para descrever o comportamento termodinâmico dos sistemas e envolve mais etapas de cálculo. A modelagem e simulação do sistema de compressão são realizadas no software Scilab, validada a partir da simulação do mesmo sistema realizada no software Aspen Plus®. Foram testadas composições típicas de gás natural, contendo C1 a C8, N2, CO2, H2S e H2O. Cada estágio envolve um vaso, um compressor e um trocador de calor. Na abordagem simplificada, admite-se que o gás é formado de C1 e C2 com composições normalizadas. O compressor opera com certa eficiência isentrópica e o trocador de calor usa capacidade calorífica de gás ideal, sendo considerado apenas o calor sensível. Por outro lado, na abordagem convencional, o equilíbrio de fases é modelado por uma equação de estado cúbica (abordagem ϕ-ϕ via EdE-PR), o compressor é adiabático, considerando uma certa eficiência isentrópica, e o trocador de calor considera entalpias calculadas de forma convencional via EdE-PR. Estimativas preliminares de custo do sistema por meio de cada abordagem foram realizadas. Nesse sentido, são comparados os CAPEX de todo o sistema de compressão e de cada equipamento individual para duas composições típicas de gás natural nas duas abordagens. A comparação entre os resultados relativos às duas correntes gasosas mostra que os desvios tendem a ser maiores quanto maior for a riqueza do gás. Analisando as duas composições de gás e comparando os desvios do modelo simplificado em relação ao convencional, verificou-se que o desvio no CAPEX total nunca ultrapassou 10%, indicando a utilidade da abordagem simplificada em fornecer estimativas rápidas e de confiabilidade aceitável em uma faixa típica de composições de gás natural. |
Abstract: | Several stages of platform design demand complex tools and methods, sometimes requiring excessive personnel and time expenditure. Simplified analysis and models can contribute significantly to facilitate the project management. In the present work, two approaches are compared in the design of a gas compression system in platforms: a simplified one that uses approximations for the behavior of the substances and a lower level of detailing, and a conventional one, that uses Peng-Robinson equation of state (PR-EoS) to describe the thermodynamic behavior of systems and more calculation steps. The compression system modeling and simulation was performed in the Scilab software, validated with a simulation of the same system performed in Aspen Plus®. The gas has a typical composition of natural gas, containing C1 to C8, N2, CO2, H2S and H2O. Each stage involves a vessel, a compressor and a heat exchanger. In the simplified approach, it is assumed that the gas is considered to be formed from C1 and C2 with normalized compositions. The compressor is isentropic, and the heat exchanger uses ideal gas heat capacities, being considered only the sensitive heat. On the other hand, in the conventional approach, the phase equilibrium is modeled by a cubic state equation (ϕ-ϕ approach via EdE-PR), the compressor is adiabatic, considering a certain isentropic efficiency and the heat exchanger considers enthalpies calculated from conventional way via EdE-PR. Preliminary cost evaluations of the system for each approach were performed. In this sense, the CAPEX of the entire compression system and each individual equipment are compared for two typical natural gas compositions. Results for the two gas streams show that the deviations increase with the gas richness. Analyzing the two gas compositions and the deviations from the simplified model compared to the conventional model, it was found that the deviation in the total CAPEX never exceeded 10%, indicating the potential application of the simplified approach in providing fast and reliable cost estimates in a typical range of natural gas compositions. |
Palavras-chave: | Sistema de compressão Gás natural FPSO Modelagem termodinâmica Equação de Peng-Robinson Estimativa de custos Compression system Natural gas Thermodynamics modeling Peng-Robinson equation Cost estimates Plataformas de perfuração - Petróleo |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | COSTA, Henrique Hipólito. Abordagem simplificada para o projeto e análise preliminar de custos de sistemas de compressão de gás natural em plataformas. 2021. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021 . |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16630 |
Data de defesa: | 5-Fev-2021 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Química |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Dissertação - Henrique Hipolito Costa - 2021 - Completa.pdf | 2,31 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.