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Título: Investigação das propriedades elétricas em petróleo por espectroscopia de impedância
Autor(es): Rocha, John Willy da Silva
Orientador: Santos, Maria de Fátima Pereira dos
Data do documento: 6-Jun-2017
Citação: ROCHA, John Willy da Silva. Investigação das propriedades elétricas em petróleo por espectroscopia de impedância. 2017. 138 f. Dissertação (Mestrado em Energia) - Programa de Pós-Graduação em Energia, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo, São Mateus, 2017.
Resumo: A técnica de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica foi utilizada para investigar o comportamento da condutividade elétrica e constante dielétrica, a 30 e 50 °C, para dois petróleos (intitulados alfa e beta, um óleo pesado e o outro médio, respectivamente); seus cortes QAV, diesel e resíduo atmosférico obtidos por destilação; misturas QAV/petróleo, diesel/petróleo e QAV/resíduo; e emulsões a 10, 30 e 50 % em massa de água em óleo. Foi utilizada uma célula eletroquímica não convencional de dois eletrodos paralelos de platina (99,9 % de pureza). O diagrama de Nyquist para o petróleo, cortes e misturas foi caracterizado com um único semicírculo; para as emulsões foram observados dois semicírculos, um atribuído à fase oleosa e o outro à emulsão. Foi observado que o aumento de temperatura, para todas as amostras, causa aumento da condutividade elétrica e diminuição da constante dielétrica. Para o petróleo alfa, que possui maior viscosidade, razão resinas/asfaltenos, número de acidez total e teor de enxofre, foram observados os maiores valores de condutividade elétrica e constante dielétrica. Para os cortes QAV, diesel e resíduo, foi observado que a condutividade elétrica diminui e a constante dielétrica aumenta com a elevação da faixa de ebulição do corte (QAV < diesel < resíduo). Os derivados do petróleo alfa apresentaram maior condutividade elétrica e maior constante dielétrica do que os respectivos derivados do petróleo beta. Nas misturas, a incorporação de óleo ou resíduo ao QAV ou diesel causa um aumento da condutividade elétrica até um ponto máximo; foi observado que a constante dielétrica cresce linearmente com a quantidade de óleo ou resíduo adicionada e que pode ser utilizada para inferir a viscosidade dessas misturas a partir de uma regressão exponencial. Foram encontrados maiores valores de condutividade elétrica e constante dielétrica para as emulsões alfa. A incorporação de água causa diminuição da condutividade elétrica e aumento linear da constante dielétrica para os dois óleos. Este resultado sugere a possibilidade de determinar, indiretamente, a viscosidade de emulsões de água em óleo a partir da constante dielétrica. A magnitude da condutividade elétrica foi determinada como misturas > petróleos > emulsões > derivados. A magnitude da constante dielétrica obtida foi emulsões > petróleos > misturas > derivados. Palavras-chave: espectroscopia de impedância eletroquímica, condutividade elétrica, constante dielétrica, petróleo, derivados de petróleo e emulsões A/O.
The Electrochemical Impedance Spectroscopy was used to investigate the electrical conductivity and the dielectric constant behavior, at 30 and 50 °C, for some samples: (i) two oils (labelled as alpha and beta, considered heavy and medium oils, respectively); (ii) its QAV cuts, diesel and atmospheric residue obtained by distillation; (iii) blends of QAV/petroleum, diesel/petroleum and QAV/residue; and (iv) 10, 30 and 50 % weight water-in-oil emulsions. An unconventional electrochemical cell of two parallel platinum electrodes (99.9% purity) was used. The Nyquist diagram for oil, cuts and blends was characterized by a single semicircle; two semicircles were observed for emulsions, one attributed to the oil phase and the other to the emulsion. It was observed that an increase in temperature, for all the samples, causes an increase in electrical conductivity and a decrease for dielectric constant. The highest values of electrical conductivity and dielectric constant were observed for the alpha oil, which has the highest viscosity, resins/asphaltenes ratio, total acid number and sulfur content. For the cuts QAV, diesel and residue, it was observed that the electrical conductivity decreases and the dielectric constant increases for higher boiling range cuts (QAV < diesel < residue). The alpha cuts have higher electrical conductivity and higher dielectric constant than the respective beta ones. For blends, the incorporation of oil or residue into the QAV or diesel causes an increase for the electrical conductivity up to a maximum point; It was observed that the dielectric constant increases linearly with the addition oil or residue and that it can be used to deduce the viscosity of these mixtures from an exponential regression. Higher values of electrical conductivity and dielectric constant were found for the alpha emulsions. The incorporation of water causes a decrease in electrical conductivity and a linear increase in the dielectric constant for both oils. This last result indicates that one can predict the viscosity from a linear regression using the dielectric constant of emulsions. The magnitude of electrical conductivity was determined as mixtures > oils > emulsions > cuts. The magnitude of the obtained dielectric constant was emulsions > oils > mixtures > cuts.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/8442
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