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Gás Natural 1

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Tipo Curso: Graduação em Engenharia de Petróleo 
Professor: Djalma Silva 
Disciplina: Gás Natural I 
 
EMENTA: 
Introdução: Importância do gás natural. Matriz energética. Conceitos Fundamentais Composição do gás 
natural. Comportamento dos gases. Comportamento P-V-T dos gases. Propriedades do gás natural. Poder 
Calorífico: Caracterização e definição. Reservatórios de gás natural: gás associado e não-associado. 
Especificação do gás natural. Condicionamento do gás natural: operações unitárias. Processamento de gás 
natural: processo Joule Thomson, Refrigeração Simples, Absorção Refrigerada, Turbo-Expansão, processos 
combinados, processamento de condensado do gás natural e processos de tratamento de produtos oriundos do 
gás natural. 
 
OBJETIVOS GERAIS: 
Proporcionar aos discentes os conhecimentos necessários para o entendimento global dos problemas relativos 
ao sistema de gás natural, no âmbito nacional, dentro de uma abordagem técnica, econômica e logística. 
 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 
Desenvolver as atividades de apoio operacional e logístico às atividades de gás natural, com vistas à 
otimização das operações. Entender às necessidades operacionais, através do conhecimento básico do assunto 
e da utilização de uma linguagem comum com as equipes de operação, da cadeia logística e de manutenção. 
Identificar os pontos críticos do processo adotando as medidas cabíveis quanto à segurança das pessoas, do 
patrimônio, do meio ambiente e operacional. 
 
UNIDADE I - Gás Natural: 
1.1. Importância do gás natural 
1.2. Matriz energética 
1.3. Composição do gás natural 
1.4. Comportamento dos gases 
1.5. Comportamento P-V-T dos gases 
1.6. Propriedades do gás natural 
1.7. Poder Calorífico: Caracterização e definição 
 
UNIDADE 2 - Condicionamento do gás natural: 
2.1.Operações unitárias com o Gás Natural 
 
 
 
 
 
 
 
 
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UNIDADE 3 - Processamento do gás natural UPGN: 
3.1. processo Joule Thomson 
3.2. Refrigeração Simples 
3.3. Absorção Refrigerada 
3.4. Turbo-Expansão 
3.5. Processos combinados 
3.6. Processamento de condensado do gás natural 
3.7. Processos de tratamento de produtos oriundos do gás natural. 
 
 
BIBLIOGRAFIA BÁSICA: 
 CAMACHO, Fernando Tavares. Regulação da indústria de gás natural no Brasil. Rio de Janeiro: 
Interciência, 2005.. 
 COMAR, Vitor; MIRKO, Eduardo; COSTA, Fábio Edir dos Santos. Avaliação ambiental estratégica 
para o gás natural. Rio de Janeiro: Interciência, 2006. 
 VAZ, Célio Eduardo Matias; MAIA, João Luiz Ponce; SANTOS, Walmir Gomes dos. Tecnologia da 
indústria do gás natural. São Paulo: Editora Blucher, 2008. 
 
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR: 
 CARVALHO JUNIOR, João Andrade de; MCQUAY, Mardson. Princípios de combustão aplicada. 
Santa Catarina: Ed. UFSC, 2007 
 LEVENSPIEL, Octave. Termodinâmica amistosa para engenheiros. São Paulo: E. Blücher, 2009. 
 SANTOS, Edmilson Moutinho. Gás natural: estratégia para uma energia nova no Brasil. São Paulo: 
Annablume, 2002. 
 LOSS, Giovani Ribeiro. Regulação setorial do gás natural. Belo Horizonte: Fórum, 2007. 
 PIQUET, Rosélia. Petróleo, royalties e região. Rio de Janeiro: Garamond, 2010. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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I. PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE COMPOSTOS QUÍMICOS 
 
1. PRESSÃO DE VAPOR, PONTO DE EBULIÇÃO E VOLATILIDADE: 
 
Vaporização e condensação, a pressão e temperaturas constantes, são processos em equilíbrio dinâmico, e 
a pressão de equilíbrio é a pressão de vapor. Numa dada temperatura, há apenas uma única pressão nas 
quais as fases líquido e vapor de uma substância pura podem existir em equilíbrio (vide ponto A na figura 
abaixo). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os fatores relevantes que interferem na pressão de vapor de um líquido são: 
•temperatura: um aumento na temperatura provocará uma nova condição de equilíbrio e conseqüente 
aumento da pressão de vapor; 
•natureza do líquido: líquidos com forças de ligações intermoleculares menos intensas evaporam com mais 
facilidade, ou seja, possuem maior volatilidade (capacidade de evaporar) e, portanto, maior será a pressão 
de vapor dos mesmos. Com isso podemos afirmar que, quanto mais volátil for um líquido maior será sua 
pressão de vapor. 
 
 
 
 
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São importantes características do gás natural: 
 sua densidade inferior à do ar, seu baixo ponto de vaporização; 
 o limite de inflamabilidade em mistura com o ar superior a outros gases combustíveis. 
 
i. Densidade – o gás natural é o único gás cuja densidade relativa é inferior à 1,0, sendo portanto mais leve 
que o ar. Este fato tem importância decisiva para segurança das pessoas e instalações; 
ii. Ponto de Vaporização – é o ponto em que ocorre a mudança de fase do estado líquido para o estado 
gasoso em uma certa combinação de temperatura e pressão. À pressão atmosférica a vaporização do gás 
natural ocorre à temperatura de (-162) ºC; 
iii. Limites de Inflamabilidade – os limites de inflamabilidade podem ser definidos como as percentagens 
mínima e máxima de gás combustível em composição com o ar, a partir das quais a mistura não irá 
inflamar-se e permanecer em combustão. O limite inferior representa a menor proporção de gás em mistura 
com o ar que irá queimar sem a aplicação continua de calor de uma fonte externa. Em proporções menores 
ao limite inferior a combustão cessa quando interrompida a aplicação de calor. O limite superior é a 
proporção de gás na mistura a partir da qual o gás age como diluente e a combustão não pode se auto-
propagar. Para o Gás Natural, os limites de inflamabilidade inferior e superior são, respectivamente, 5% e 
15% do volume; 
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2. MASSA ESPECÍFICA (OU DENSIDADE) E °API 
 
Densidade absoluta ou massa específica é uma propriedade física das substâncias cujo valor se calcula 
pela relação entre certa massa m de uma substância (ou mistura) e o volume V ocupado por essa massa. 
 
 
 
Unidades usuais: 
_ grama por centímetro cúbico (g/cm3); 
_ no Sistema Internacional a unidade é o quilograma por metro cúbico (kg/m3). 
Densidade Relativa pode ser obtida pelo quociente entre a massa específica desse material e a massa 
específica de um padrão. De modo geral, o padrão utilizado é a água destilada a 4 °C, cuja densidade 
absoluta pode ser considerada como 1,0 g/cm3. 
 
A tabela abaixo apresenta a massa específica de algumas substâncias químicas: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
• Grau API: escala desenvolvida pelo American Petroleum Institute – API, juntamente com a National Bureau 
of Standards, utilizada para medir a densidade relativa dos líquidos. É uma maneira de expressar a 
densidade de petróleos, definida pela seguinte expressão matemática: 
 
 
 
 
 
dr (60°f) – densidade relativa da amostra em relação à água ambas a temperatura de 60°f (15,5°c). 
 
A tabela abaixo apresenta a classificação quanto ao °API 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Perspectivas de disponibilidades de óleos pesados (rendimento volumétrico). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. VISCOSIDADE 
 
É a medida da resistência de um fluido à deformação causada por uma força. 
Descreve a resistência interna para fluir de um fluido (gás ou líquido) e deve ser pensada como a medida do 
atrito do fluido. Assim, a água é "fina", tendo uma baixa viscosidade, enquanto óleo vegetal é "grosso", 
tendo uma alta viscosidade. 
 
A viscosidade também depende da temperatura. O óleo de um motor, por exemplo, é muito menos viscoso 
a temperaturas mais altas do que quando o motor está frio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESCOAMENTO EM DUTOS 
É uma importante propriedade quando