INTRODUOCorrentes de gua so encontrados em operaes de produo de petrleo e gs. Em operaes offshore: A gua tratada para descarte no mar ou injeo.

Em operaes onshore: A gua tratada para a eliminao na superfcie, injeo de lquido ou injeo de vapor.

Em todos os casos, a gua produzida deve ser limpa de leo e slidos a um teor adequado para ser injetada ou descartada.

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OBJETIVOEste trabalho ir abordar os equipamentos, design e critrios utilizados em sistemas de tratamento de gua para a eliminao ou injeo, como tambm remoo de hidrocarbonetos e os slidos dispersos ou dissolvidos.*

SEPARAO LIVRE DE HIDROCARBONETOS NA GUA:

A separao livre de hidrocarbonetos na gua ocorre atravs de separadores de duas ou trs fases.

O equipamento remove o leo disperso na gua sobre forma de gotculas baseando-se em princpios, como por exemplo:Gravidade; Flutuao de gs; Separao Ciclnica; Filtrao e Separao Centrfuga.

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SEPARAO LIVRE DE HIDROCARBONETOS NA GUA:

SEPARAO POR GRAVIDADE: A Lei de Stokes vlida para saber a velocidade de subida de flutuao de uma gota de leo numa fase contnua de gua.

Em que:v = Velocidade da gota ou partcula de subida, estabelecendo-se em uma fase contnua (cm/s); = Diferena de densidade da partcula dispersa e da fase contnua (g/cm); gc = Acelerao da gravidade (cm/s); dp = Dimetro das partculas dispersas (cm); L = Viscosidade da fase contnua (g/cms).

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SEPARAO LIVRE DE HIDROCARBONETOS NA GUA:

Pela equao pode-se concluir que:

Quanto maior for o dimetro de uma gota de leo, maior sua velocidade vertical e mais fcil o tratamento da gua. Quanto maior for a diferena na densidade, maior a velocidade vertical, isto , quanto mais leve for o petrleo bruto, mais fcil o tratamento da gua. Quanto mais elevada for a temperatura, menor a viscosidade da gua e, portanto, maior a velocidade vertical, isto , mais fcil de tratar a gua a altas temperaturas do que a baixas temperaturas. O aumento da fora centrfuga aplicada ao fluido (isto , pelo movimento centrfugo) vai aumentar grandemente a velocidade de separao.

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SEPARAO LIVRE DE HIDROCARBONETOS NA GUA:

Disperso: Uma gota de leo vai quebrar quando a energia cintica de entrada suficiente para ultrapassar a energia de superfcie entre a nica gota e as duas pequenas gotculas formadas a partir dele.

Ento, possvel definir estatisticamente um tamanho mximo de gotculas para uma determinada energia de entrada:

dmax = Dimetro mximo da gotcula acima; = Tenso superficial;w = Densidade da gua;p = Diferena de presso;Tr = Tempo de reteno.

*Concluso:

Quanto maior a queda de presso,menor ser o tamanho das gotculas e pior ser parar realizaro tratamento !

SEPARAO LIVRE DE HIDROCARBONETOS NA GUA:

*Coalescncia:

A coalescncia ocorre dentro dos equipamentos de tratamento de gua em que a entrada de energia do fluido baixa e no ocorre a disperso.

Quando duas gotas de leo colidem, o contato pode ser quebrado antes da coalescncia, porm ela concluda por causa de flutuaes de presso e turbulncia das gotas oscilantes.

Dispositivos de separao por gravidade

Tanques SKIM (Tanques Desnatadores) ;

Separadores API;

Placas Coalescedoras;

Estacas SKIM.*

Tanques e Vasos SKIM So a forma mais simples de equipamentos de tratamento;

Proporcionam grandes tempos de reteno;

Os tanques desnatadores podem ter configurao vertical ou horizontal. Os vasos verticais e tanques so por vezes utilizados para :

Areia e outros slidos de partculas podem ser manipuladas mais facilmente em recipientes verticais com qualquer uma sada de gua ou um dreno de areia fora da parte inferior.Vasos verticais so menos suscetveis a paralisaes de alto nvel causadas por surtos de lquidos. *

Separadores API & Placas CoalescentesSeparador API o nome dado a um Desnatador (Skimmer) horizontal de sees transversais retangulares de leo atmosfrico.Suas equaes e dimenses seguem as orientaes includos no Manual do API sobre Eliminao de Resduos de Refinaria.

Placas Coalescentes dependem da separao por gravidade para permitir que as gotas de leo subam para um prato de superfcie, em que ocorre coalescncia seguida de captura. Tipos:Interceptores de Placas Paralelas (PPI);Interceptores de Placa Ondulada (IPC) e; Separadores de Fluxo Cruzado.

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Separador de leo API*

(Figura 1 Fonte Petroleum Engineering Handbook Volume III.)

Tipos de PlacasPPI:Primeiro tipo de Placa usado na Indstria.Placas paralelas dispostas longitidinalmente em forma de V no Separador API. Capaz de remover sedimentos.

Separadores de Fluxo Cruzado:Diferencia-se por permite atingir altas presses.

IPC:Mais refinados que as PPIs pois as placas ocupam menos espao que as placas PPIs.Mais usado de todos.Dispostas sucessivamente em um ngulo de 45.

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Interceptores de Placa Ondulada* CPIs exigem limpeza frequente dos conjuntos de lminas em que grandequantidades desedimentos so manipulados.

SKIM PileSkim Pile ou Estaca Coalhada um dispositivo de tratamento de gua usado no ambiente Offshore.

Usos: Tratamento de gua da chuva contaminada;Tratamento da gua drenada de limpeza de deque.

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Skim Pile - Equipamentos*O arranjo das placas defletoras responsvel por criar uma Zona de Quietude que, por sua vez, diminui a distncia que a gotcula de leo precisa emergir para separar-se do fluxo principal.

Podem-se associar Tratadores de areias.

Zona de QuietudeA Zona de Quietude fornece tempo para a coalescncia e separao por gravidade.

As gotculas maiores de leo migram pelo lado inferior das prateleiras e atingem a Zona de Quietude que s guiam ao sistema coletor de leo.

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Unidade de Flotao de GsNessa unidade de tratamento, bolhas de gs so injetadas na corrente de gua + leo, carreando o leo para cima e separando em uma camada.No dependem dos tamanhos das gotculas.Possuem alta eficincia de remoo.Tipos: Unidades de Gs Dissolvido e; Unidades de Gs Disperso.*

Unidades de Gs DissolvidoSo projetadas para saturar a gua em gs em altas presses.

Aps estabelecimento de parmetros (presso, velocidade de escoamento, vazo, fator de compressibilidade etc.), a gua injetada na Unidade de Flotao de Gs que est presso atmosfrica, resultado na liberao do gs.

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Unidades de Gs DispersoSo as que trabalham com a disperso de bolhas via um aparelho indutor ou gerador de vrtice.

Possui 3 a 4 clulas, por onde o volume de gua escoa.

A separao independente do dimetro das gotculas de leo. Cada clula possui 1 minuto de reteno para permitir que o gs seja liberado.

Capacidade de remoo em at 50% do leo.

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Desoleificao por HidrociclonesUtilizam a energia da presso do fluido para criar o movimento de rotao no fluido.

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Desoleificao por HidrociclonesA rotao causa um movimento relativo dos materiais em suspenso no fluido, permitindo assim a separao destes materiais, um dos outros, ou do fluido.

O hidrociclone idealmente deve ser localizado to prximo quanto possvel da sada de gua oleosa do separador de trs fases.*

*Fornecem a mais alta proporo de rendimento por tamanho;

So insensveis ao movimento ou orientao;

Utilizam a energia da presso do fluido para criar o movimento de rotao no fluido e;

Simplicidade dos sistemas de controle.

Desoleificao por HidrociclonesVantagens:

Desoleificao por HidrociclonesObservaes ao selecionar uma bomba centrfuga para um sistema de hidrociclones (presso inferior a 25 psig):

O funcionamento da bomba est perto do mximo da curva de eficincia (pelo menos 70%);

Velocidade mxima de 1.750 rpm;

Impulso mximo de 75 psi.

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CentrfugasSo utilizadas principalmente para difceis aplicaes em remover pequenas gotas de leo e para os casos em que as gotculas de leo fino no se aglutinam facilmente.

Centrfugas de discos empilhados podem efetivamente remover gotculas de leo to pequenas quanto 1 a 2 m.

A centrfuga de discos empilhados consiste de uma moldura, motor de acionamento, transmisso, bacia do separador, e arranjos de entrada/sada.

O processo de separao tem lugar dentro da bacia de rotao com at mais de 6.000 foras-G.*

Centrfugas*

*Tipo de filtro de meio que utiliza cascas de noz de nogueira para remover slidos finos e hidrocarbonetos dispersos na gua.

Filtro de Casca de Noz de Nogueira(Fonte: http://www.timerolling.com/lib/kindeditor/attached/20121215/20121215165021_66956.jpg)

Filtro de Casca de Noz de NogueiraFiltros de casca de noz de nogueira diferem de filtros de areia no mtodo de lavagem retrgrada.* (Fonte: http://image.made-in-china.com/43f34j00UvqTCmyErOgS/Nut-Shell-Filter-Apricot-Walnut-Shell-Filter-F11-Series.jpg)

Filtro de Casca de Noz de NogueiraA gua contaminada com hidrocarbonetos e solidos finos pressurizada e entra pelo tubo de alimentacao e chega ao filtro de noz de nogueira.

A gua contaminada ser absorvida pelas nozes, pois estas so igualmente hidrofbicas e hidroflicas.

*Fonte da Imagem: http://www.portagecollege.ca/Images/The%20dock/LDT/Images/DOCK_LDT_Image_Figure420.jpg

Filtro de Casca de Noz de NogueiraO leo presente na gua coalescer na casca da noz, formando um filme.

O conjunto das nozes ser fluidizado por meio do agitador de lavagem retrgrada.

Na lavagem retrgrada, a agitao provocar coliso e frico entre as nozes e a placa de arranho, causando a liberao do leo impregnado.*Fonte da Imagem: http://www.portagecollege.ca/Images/The%20dock/LDT/Images/DOCK_LDT_Image_Figure420.jpg

Filtro de Casca de Noz de NogueiraO leo e gs que se desprenderam das nozes sai pelo tudo de descarga de lavagem retrgrada (A).

Ocorre despressurizao do compartimento com o filtro, e liberao da gua dentro das nozes, que saem pela descarga de gua limpa (B).

*Fonte da Imagem: http://www.portagecollege.ca/Images/The%20dock/LDT/Images/DOCK_LDT_Image_Figure420.jpg

Filtro de Casca de Noz de NogueiraUm processo de purga aplicado atravs do tubo C para retirar as partculas de hidrocarbonetos e slidos finos que no foram removidos. A gua resultante direcionada para fora do tanque pela descarga de recirculao (D).Outro processo de filtragem iniciado. *Fonte da Imagem: http://www.portagecollege.ca/Images/The%20dock/LDT/Images/DOCK_LDT_Image_Figure420.jpg

Filtro de Casca de Noz de NogueiraVantagensO uso de surfactantes pode ser eliminado devido eficincia na remoo de oleo.5% de perda de nozes por ano.LimitaesEm aplicaes de menor temperatura, leo muito pesado pode ser difcil de se remover durante o ciclo de lavagem retrograda, sendo necessria a aplicao de calor e agentes qumicos antes do reuso das nozes.*

Removendo Hidrocarbonetos Dissolvidos de gua O montante de agua produzida de reservatrios excede o de leo com o tempo.*Fonte: http://www.kgs.ku.edu/PRS/publication/2004/OFR04_65/

Removendo Hidrocarbonetos Dissolvidos de Agua Hidrocarbonetos solveis ou no em agua esto presentes nos fluxos de agua provenientes do reservatrio, mesmo aps vrios processos de separao.Alguns hidrocarbonetos encontrados na gua tratada incluem:AromaticosAlifticosFenois*

Removendo Hidrocarbonetos Dissolvidos de Agua A medio de leo e graxa vai determinar se tratamento necessrio para adequao da quantidade de hidrocarbonetos por volume de agua.

No Golfo do Mxico, a quantidade diria aceitvel de hidrocarbonetos dispersa na gua despejada (em mg/L)Maxima diria: 42Maxima mensal: 29

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Removendo Hidrocarbonetos Dissolvidos de gua Metodos de determinao de hidrocarbonetos: Mtodo 413.1: Utiliza Clorofluorcarbono como solvente.Mtodo 1664 (US EPA): Utiliza n-Henaxo como solvente.

Estes mtodos envolvem reduo de pH da mistura (HC + Agua) por ao do solvente.

O solvente remove os hidrocarbonetos da gua, e e vaporizado, deixando o residuo que equivale ao total de hidrocarbonetos.

Limitao: Durante a evaporao do solvente, hidrocarbonetos leves tambm evaporam. *

Removendo Hidrocarbonetos Dissolvidos de gua *

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