Título

Termodinâmica computacional aplicada ao estudo de processos corrosivos: Influência da temperatura, do teor de ferro e da concentração de H2S no sistema FE-H2O-H2S e no sistema FE-H2O-CO2-H2S

Applied Computational thermodynamics for the study of corrosion processes: Influence of temperature, iron content, and H2S content in the FE-H2O-H2S system and FE-H2O-CO2-H2S system

Autoria

VICENTE, REBECA DE ARAÚJO; ALVES, CELSO LUIZ MORAES; ALMEIDA, TATIANA DAS CHAGAS; CUSATIS, ANA GIULIA MIRABET

VICENTE, REBECA DE ARAÚJO

Eu sou esse autor

ALVES, CELSO LUIZ MORAES

Eu sou esse autor

ALMEIDA, TATIANA DAS CHAGAS

Eu sou esse autor

CUSATIS, ANA GIULIA MIRABET

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DOI

10.5151/2594-5327-43460

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Resumo

Este trabalho apresenta um estudo termodinâmico comparativo sobre a estabilidade de fases presentes no diagrama de Pourbaix e o comportamento do ferro em ambientes que contêm gases ácidos, como o sulfeto de hidrogênio (H2S) e o dióxido de carbono (CO2), simulando as condições reais que estão presentes na indústria brasileira. Utilizando o software Thermo-Calc®, foram construídos e analisados diversos diagramas de Pourbaix sob diferentes cenários operacionais, nos quais se avaliou a influência do teor de ferro dissolvido, da temperatura e da concentração de H2S solúvel, além do efeito da presença do componente CO2. Os resultados demonstraram que um aumento no teor de ferro provoca uma contração da fase aquosa presente no sistema, antecipando a precipitação da Pirita e da Troilita. A elevação térmica promoveu um deslocamento vertical no sentido negativo em relação às linhas de equilíbrio, diminuindo a zona de estabilidade da Troilita e favorecendo fases mais ricas em Enxofre. O aumento da concentração de H2S mostrou-se o fator mais agressivo, reduzindo de forma drástica a zona de imunidade do ferro. Por fim, a sobreposição dos diagramas dos sistemas Fe-H2O-H2S e Fe-H2O-CO2-H2S revelou uma coincidência nas linhas de equilíbrio para a temperatura de 25°C. Concluindo-se, então, que em meios multicomponentes em que se existe a coexistência desses tipos de gases, os mecanismos de corrosão são integralmente governados pelo H2S.

This work presents a comparative thermodynamic study on the stability of phases present in the Pourbaix diagram and the iron behavior in environments containing sour gases, such as hydrogen sulfide (H2S) and carbon dioxide (CO2), simulating real conditions found in the Brazilian industry. Using Thermo-Calc® software, several Pourbaix diagrams were developed and analyzed under different operational scenarios, evaluating the influence of dissolved iron content, temperature, and soluble content of H2S, as well as the effect of the presence of the CO2 component. The results demonstrated that an increase in iron content causes a contraction of the aqueous phase present in the system, accelerating the precipitation of Pyrite and Troilite. Thermal elevation promoted a negative vertical shift relative to the equilibrium lines, decreasing the stability zone of Troilite and favoring sulfur-richer phases. The increase in H2S content proved to be the most aggressive factor, drastically reducing the immunity zone of iron. Finally, the overlap of the diagrams for the Fe-H2O-H2S and Fe-H2O-CO2-H2S systems revealed a coincidence in the equilibrium lines at a temperature of 25°C. It is therefore concluded that in multicomponent media where these types of gases coexist, the corrosion mechanisms are predominantly governed by H2S.

Palavras-chave

Corrosão, Termodinâmica computacional, Thermo-Calc®

Corrosion, Computational thermodynamics, Thermo-Calc®