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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Engenharia de Minas e de Petróleo
 
Disciplina: PMI3315 - Tópicos Especiais de Química Aplicados à Engenharia de Petróleo
Selected Topics of Chemistry Applied to Oilfield Engeneering.

Créditos Aula: 2
Créditos Trabalho: 1
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2016 Desativação:

Objetivos
Preparar os alunos para raciocinar e resolver problemas de engenharia de petróleo, que envolvem fenômenos interfaciais.
 
Prepare the students to think and solve engineering problems that demand knowledge of surface phenomena.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
2086104 - Laurindo de Salles Leal Filho
62813 - Patricia Helena Lara dos Santos Matai
 
Programa Resumido
Fases e interfaces; Sólidos cristalinos e suas interações com o meio aquoso (e outros líquidos); Fenômenos Elétricos na interface sólido/líquido;  Química Orgânica Aplicada aos Agentes Tensoativos; Interfases Líquido/Gás e Líquido/Líquido e Sólido/Líquido; Películas Superficiais Insolúveis;  Interfase Sólido/Gás e Sólido/Sólido.
 
Phases and interphases; Chrystalline solids and their interactions with aqueous medium (and other liquids); Electrical phenomena at solid/liquid interface; Organic chemistry applied to surfactants; Líquid/gas e liquid/liquid and solid/liquid interfaces; Insoluble superficial thin films; Solid/gas and solid/solid interface.
 
 
Programa
Fases e interfaces: conceitos, definições e sua aplicação para a solução de problemas específicos de engenharia;
Sólidos cristalinos e suas interações com o meio aquoso (e outros líquidos): aplicação dos conceitos de equilíbrio e potencial químicos na interação entre o meio aquoso (água salgada) e minerais componentes de rochas reservatório. Reações de solubilização, ionização, complexação em suspensões aquosas e suas implicações na extração de petróleo e gás e também na preparação de lamas de perfuração.
Fenômenos Elétricos na interface sólido/líquido: mecanismos de geração de cargas, dupla camada elétrica, potencial eletrocinético, íons determinadores de potencial, adsorção específica e não-específica de íons na interface sólido/líquido; Ponto Isoelétrico e Ponto de Carga Zero; teoria DLVO. Aplicações práticas: no tratamento de água e efluentes (coagulação, floculação e aglomeração), dispersão de lamas de perfuração.
Química Orgânica Aplicada aos Agentes Tensoativos: funcionalidade, importância dos grupos polares e sua caracterização, tamanho de cadeias hidrocarbônicas. Influências desses parâmetros na adsorção de tensoativos. Importância da modelagem molecular.
Interfases Líquido/Gás e Líquido/Líquido e Sólido/Líquido: tensão superficial e interfacial; energia livre interfacial; capilaridade; trabalho de adesão e coesão; termodinâmica de interfaces (equação de Gibbs)/excesso interfacial relativo (adsorção negativa e positiva, isotermas de adsorção); ângulo de contato. Adsorção de surfatantes na interface líquido/gás. Aplicações práticas: emulsões, espumas, tensoatividade e detergência; fracionamento por espumas; floculação seletiva, troca-iônica, molhabilidade de extratos rochosos.
Películas Superficiais Insolúveis: espalhamento de um líquido sobre outro, películas superficiais insolúveis, pressão interfacial, estado físico de monocamadas. Aplicações práticas na engenharia.
Interfase Sólido/Gás e Sólido/Sólido: Adsorção na interfase sólido/gás (isotermas de adsorção, energias envolvidas, reversibilidade e histerese), interação entre duas superfícies sólidas. Aplicações práticas: atrito e lubrificação, corte e perfuração de rochas, micronização de materiais, determinação da área de sólidos por adsorção de gases, porosidade.
Estudo de casos em Engenharia de Petróleo.
 
Phases and interphases: Basic concepts, definitions and their application to solve engineering problems; Chrystalline solids and their interactions with aqueous medium (and other liquids): Application of the concepts of chemical equilibrium and chemical potential to the interaction between the aqueous medium (sea water) and components (minerals) of reservoir rocks. Reactions of solubilization, ionization, complexation and its implications in oil extraction and preparation of drilling muds; Electrical phenomena at solid/liquid interface: mecanisms of charge generation, the theory of Electrical Double Layer, Zeta potential, potential determining ions, adsorption (specific and non-specific); Isoelectric Point and Point of Zero Charge of solids; theory DLVO. Coagulation, flocculation and agglomeration). . Practical applications in water treatment, dispersion of drilling muds; Organic chemistry applied to surfactants: functional groups, the relevance of functional groups and their characterization, chain length and conformation. Influence of functionality and hydrocarbon chain on the adsorption of surfacatants onto air/liquid and solid/liquid interfaces; Líquid/gas e liquid/liquid and solid/liquid interfaces: surface tension e interfacial free energy; capilarity work of adhesion and cohesion; thermodinamics of interfaces, Gibbs equation and relative surface excess, adsorption isotherms; contact angle. Adsorption of surfactants onto liquido/gás interface. Practical applications to: emulsions, frothing phenomena, detergency; separation of solids bv flotation; íon flotation; froth fractionation; selective flocculation, íon exchange, wetability of rock strata.
Insoluble superficial thin films: Spreading of a liquid over other liquid, thin films, interfacial pressure, physical state of monolayers. Applications to solve engineering problems; Solid/gas and solid/solid interface: Adsorption at solid/gas interface (adsorption isotherms), energies involved, reversibility, histeresis. Interaction between two solid surfaces. Influence on wearing, lubrication, rock cutting of dimension stones, rock drilling, micronization of powders and pigments. Determination of surface area of powders, porosity.
 
 
Avaliação
     
Método
Critérios de avaliação de aprendizagem: provas escritas e trabalhos
A = (2P + T):3
P = média das notas das provas
T = média das notas dos trabalhos práticos
Critério
A = (2P + T):3 onde:
P = média das notas das provas
T = média das notas dos trabalhos práticos
Norma de Recuperação
1 prova oral e 1 prova escrita.
 
Bibliografia
     
LEAL FILHO, L. S. Fenômenos Interfaciais e Suas Aplicações na Engenharia (Apostila);
RABOCKAI, T. Físico-Química de Interfaces, Organização dos Estados Americanos, Washington, 1979.
HUNTER, J. H. Foundations of Colloid Sciences, Oxford Science Publications, Oxford, 1987.
ADAMSON, A. W. Physical Chemistry of Surfaces, Interscience Publishers, New York, 1964.
GREGG, S. J. & SING K. S. Adsorption, Surface Area and Porosity, Academic Press, New York, 1967.
LEJA, J. Surface Chemistry of Froth Flotation. Plenum Press, New York, 1982.
 

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