Dispersão de agente adorante em redes de distribuição de gás natural

Abstract

A distribuição de gás natural canalizado tem crescido drasticamente desde o início da operação do gasoduto Bolívia-Brasil (Gasbol) em 1999. São inúmeras as vantagens ambientais e econômicas deste energético, que assume um papel fundamental no desenvolvimento econômico e social, dentre as quais se destacam: menor custo, maior eficiência de queima e redução sensível na emissão de poluentes em relação a outras fontes convencionais, além de não necessitar estocagem e melhorar o controle sobre a queima, possibilitando a fabricação de produtos de maior valor agregado. Para que o gás natural seja comercializado com segurança, é imprescindível a odoração do mesmo, sendo o t-butil mercaptano (TBM), um dos principais componentes utilizados nas formulações de odorantes utilizados para esta finalidade. A concentração mínima e máxima de odorante nas redes de distribuição de gás natural em Santa Catarina é estabelecida através da Portaria 003 de 18 de fevereiro de 2010, sendo a concentração mínima e máxima, respectivamente, 10 e 25 mg de odorante para cada m³ de gás nas condições padrões (pressão de 1 atm e temperatura de 20 °C). Há na literatura um número muito limitado de trabalhos sobre o comportamento do odorante em redes de distribuição de gás natural (RDGN). Uma vez que o odorante é injetado na tubulação de gás natural de forma intermitente a partir de um sistema de odoração (SDO), pode- se presumir que a dispersão do odorante não é imediata, mas ocorre ao longo da RDGN. A proposta deste trabalho é modelar o escoamento de gás natural e a dispersão de odorante utilizando técnicas de Fluidodinâmica Computacional (CFD) para investigar, através de simulações, a forma como ocorre a dispersão do odorante na RDGN e propor melhores práticas para garantir o atendimento à legislação pertinente. Os resultados obtidos mostram que, os principais parâmetros que afetam a dispersão, considerando a injeção de uma quantidade fixa de odorante, são o diâmetro da tubulação e a pressão de operação. A depender da combinação destes parâmetros, as concentrações de odorante exigidas por lei são alcançadas apenas a uma distância de 18 km a partir do SDO. Foi verificada também uma boa concordância entre o modelo matemático utilizado para realizar as simulações e os dados experimentais obtidos em campo.

Abstract: The distribution of piped natural gas has grown dramatically since the beginning of the operation of the Bolivia-Brazil gas pipeline (Gasbol) in 1999. There are numerous environmental and economic advantages of this energy source, which plays a fundamental role in economic and social development, among which the following stand out: lower cost, higher burning efficiency and a significant reduction in the emission of pollutants compared to other conventional sources, as well as not requiring storage and improving control over burning, enabling the production of higher added value products. For safely marketed the natural gas, it is essential to odorize it. For this purpose, t-butyl mercaptan (TBM) is one of the main components used in the odorant formulations. The minimum and maximum concentration of odorant in the natural gas distribution networks in Santa Catarina is established by a government regulation Portaria 003 de 18 de fevereiro de 2010 , with the minimum and maximum concentration being respectively 10 and 25 mg of odorant for each m³ of gas under the set conditions (pressure of 1 atm and temperature of 20 °C). There is in the literature a very limited number of publications on odorant behavior in natural gas distribution networks (RDGN). Since the odorant is intermittently injected into the natural gas pipeline from an odorization system (SDO), it can be presumed that the odorant dispersion is not immediate but occurs along the RDGN. The purpose of this work is to model natural gas flow and odorant dispersion using Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques to investigate, through simulations, how odorant dispersion occurs in RDGN and to propose best practices to guarantee the pertinent legislation. The results show that the main parameters that affect the dispersion, considering the injection of a fixed amount of odorant, are the pipe diameter and the operating pressure. Depending on the combination of these parameters, the concentrations of odorant required by law are achieved only at a distance of 18 km from the SDO. It was also verified a good agreement between the results obtained using mathematical model to perform the simulations and the experimental data obtained in the field.