Monitoramento da viscosidade de gás natural sintético por Espectroscopia NIR, simulação termodinâmica e modelagem quimiométrica

A caracterização do comportamento de fase de sistemas contendo metano (CH₄), dióxido de carbono (CO₂) e suas misturas sob altas pressões é essencial para a análise de regiões próximas ao ponto crítico. Neste trabalho, espectros NIR foram coletados em uma célula de alta pressão para amostras de CH₄ puro, CO₂ puro e diferentes misturas CH₄/CO₂, com variação de pressão entre 100 e 300 bar e temperaturas de 25, 50 e 75 °C. Os espectros foram obtidos com um espectrômetro NIR Bruker, modelo MPA, acoplado a uma sonda de transflectância. Após a obtenção dos espectros, os dados foram submetidos a etapas de pré-processamento espectral com o intuito de reduzir ruídos, corrigir efeitos físicos indesejáveis e realçar informações relevantes para a modelagem. Em seguida, modelos quimiométricos baseados em regressão por mínimos quadrados parciais (PLS) foram empregados para prever a composição do sistema, bem como a densidade e a viscosidade do fluido, a partir do banco de dados espectral. As propriedades previstas pelos modelos foram então utilizadas como dados de entrada para o ajuste da equação de estado de Peng–Robinson, possibilitando a construção dos envelopes de fase. Para o desenvolvimento da metodologia, utilizou-se a linguagem de programação Python no pré-processamento dos dados e no treinamento dos modelos quimiométricos, enquanto o software Multiflash® foi empregado no ajuste da equação de estado e na construção dos envelopes de fase, permitindo a identificação de regiões de transição e a estimativa de condições próximas ao ponto crítico. A utilização da espectroscopia NIR como sensor de monitoramento de processos, aliada à integração de modelos quimiométricos e de simulação termodinâmica por equação de estado, mostrou-se uma abordagem promissora para a análise do comportamento de fase de sistemas CH₄–CO₂ sob altas pressões.