Histórico, Panorama e Cenários Futuros do Reúso de Água na...

Histórico, Panorama e Cenários Futuros

do Reúso de Água na Petrobras

—

Andréa dos Santos Julião

Silvia Lima Touma

Agenda

1. Introdução

a) Contextualização

b) Uso da água no refino

c) Uso da água em geração elétrica

2. Panorama do Reúso na Petrobras

a) Balanço Hídrico e Reúso no Sistema Petrobras

b) Reúsos típicos no refino e térmicas

c) Exemplos de iniciativas de reúso na Petrobras

3. Cenários futuros de gestão e reúso da água

Introdução

1. Contextualização

2. Uso da água no refino

3. Uso da água em geração elétrica

CONTEXTUALIZAÇÃO

• Objetivo: Apresentar o cenário de uso da água na Petrobras,

focando no seu reúso e em sistemas de gestão otimizada aplicados.

• Foco no refino de petróleo e geração elétrica.

PETROBRAS (2015)

USO DA ÁGUA EM REFINARIAS

Unidades de Processo

Superficial

Subterrânea

Concessionária

Água no Petróleo

Perdas Vapor Perdas Água de Resfriamento

Reúso/Reciclo

Efluentes

Adaptado de IPIECA (2010)

Consumo de água de refinarias da Europa


Sistema de

resfriamento aberto

Sistema de

resfriamento circulante

European Comission (2015)

1,02 m³ água/m³ cru

processado em 2011

0,89 m³ água/m³ cru

processado em 2014

PETROBRAS (2015) PETROBRAS (2015)

Refinarias Petrobras

• Parcela de água para geração de vapor pode ser bem superior, a depender do

esquema de refino;

Adaptado de Nacheva (2011)

Amorim (2005)


outros


• Água de combate a incêndio (água bruta).

• Água potável: proveniente de concessionária ou tratada na planta

quando não houver acesso à rede.

• Água industrial para lavagens em geral, limpezas de

equipamentos, reposição de torres de resfriamento, uso no

processo, geração de vapor (após tratamento adequado), etc.

Evaporação

Arrastes

Purgas

~2% da

vazão

circulante

Sistemas de Água de Resfriamento

Dessalgação do Petróleo

3% a 10% do volume

de petróleo

Sistemas de Geração

de Vapor

• Reposição de uso e perdas de

vapor: uso no processo,

vazamentos, purgadores, etc.

• Reposição com água de melhor

qualidade (desmineralizada ou

abrandada).



Sistema de Geração e Uso de Vapor

Vapor de alta

Vapor de

médiaVapor de

média

Vapor de

baixaVapor de

baixa

Vapor de alta

Grandes máquinas (turbinas)

AquecimentoAcionamento de

Máquinas

Vapor de aquecimento

CONDENSADO

GERADO

Injeção em torres de fracionamento

Tochas (smokeless)

Destilação FCC UCR HDTs

Consumo Água (kg/t*) 20 - 60 - 50 - 60 50 - 190

Geração Efluentes (L/t*) 8 - 75 60 - 90 140 30 - 55

Consumo de A.R. (m³/t*) 3 - 5 5 - 20 6 - 10 2 - 3

Consumo estimado de água e geração de efluentes de processos de refino

*Consumo/geração por tonelada de carga do processo

Destilação de refinaria padrão de 180 mil barris/dia (~30000 m³/dia):

– Cerca de 4500 m³/h de água de resfriamento (A.R.) circulante

– 20 - 70 t/h de água consumida

– 10 - 80 t/h de efluente gerado


European Comission (2015)

USO DA ÁGUA EM USINAS TERMELÉTRICAS

98,7%

1,3%

Consumo em termelétricas a gás com torres de resfriamento

Água para Resfriamento Água para Caldeiras

• Elevado consumo de água de resfriamento

com ciclo combinado – maior eficiência de

geração elétrica.

• Em ciclo simples, maior consumo em água

de caldeira.

Adaptado de EPRI (2008)

• Operação em regime contínuo ou

intermitente, de acordo com a

demanda do setor elétrico.

Panorama do Reúso na Petrobras

1. Balanço Hídrico e Reúso no Sistema Petrobras

2. Reúsos típicos em refinarias

3. Exemplos de iniciativas de reúso

PETROBRAS (2017)

PETROBRAS (2017)

98% no

refino

REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS

UNIDADES DE

PROCESSO TRATAMENTO DE

ÁGUAS ÁCIDAS

H2S

NH3

Águas

ácidasÁgua retificada

DESSALGAÇÃO

UNIDADES DE

PROCESSO

• Águas ácidas de unidades de processo são tratadas para remoção de

contaminantes (NH3 e H2S, principalmente) e;

• Esta água retificada retorna ao processo para outros usos.

• Topo de torres de

fracionamento

• Vasos de blowdown

• Água de lavagem

(ex.: uso em

compressores)

Tratamento

de Efluentes

(Outros Usos)

FILTRO

DE AREIA

CLARIFICADOR

CENTRÍFUGA

TANQUETANQUE

Água de contralavagem

Água recuperada

Água filtradaÁgua bruta

Lodo

• Na ETA, reciclos podem ser praticados.

• Água de contralavagem de filtros e a água recuperada das centrífugas de

lodo da ETA podem retornar ao processo.

• Diversas refinarias usam esse tipo de reciclo em suas ETAs, com os cuidados

para restrições em caso de uso da água tratada para geração de água

potável.


Osmose Reversa

Água filtrada Água desmi (~75%)

Purgas das

caldeiras

• Rejeito e purgas podem ter elevado

teor de sais na corrente.

• Possíveis destinos:

- Descarte

- Reúso em sistema de resfriamento

• Reúso para resfriamento dependerá dos

teores de sais na corrente.

Rejeito (~25%)

Caldeiras

Parâmetro Limites

pH 6,5 a 8,5

Alcalinidade Total 300 mg/L CaCO3

Condutividade 1000 µS/cm

Cloretos 300 mg/L

Dureza Total 400 mg/L CaCO3

Ferro 5 mg/L

Sílica 150 mg/L

Sulfato 300 mg/L

Turbidez 50 NTU


• Parte do vapor produzido nas caldeiras é consumido em unidades de

processo, parte retorna como condensado e uma menor parte é perdida em

diversos pontos ao longo da planta;

• Condensado “limpo” (que não é passível de contaminação por

hidrocarboneto) retorna diretamente às caldeiras;

• Condensado com possibilidade de contaminação com óleo é tratado em

Estações de Tratamento de Condensado (ETC) ou descartado (perdas).

TANQUE

Purgas

Vazamentos

Purgadores

VazamentosRendimento

dos processos

CALDEIRAS

PROCESSO ESTAÇÕES DE

TRATAMENTO DE

CONDENSADO

Remoção de:

• Sólidos suspensos

• Óleos e graxas

• Sais dissolvidos

Água polida Vapor

Condensado

“limpo”

Condensado

“sujo”

Condensado

tratado

REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS: CONDENSADO DE VAPOR

• Vantagens do retorno de condensado com impacto em custo:

– Recuperação de energia do condensado de vapor nas caldeiras;

– Menor reposição de água desmineralizada/abrandada nas caldeiras;

– Evitar que o condensado quente escoe para canaletas aumentando a

temperatura das correntes para tratamento de efluentes.

• As perdas de vapor e condensado ocorrem por vazamentos, problemas em

purgadores em linhas, steam tracers e no rendimento dos processos da ETC;

REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS: CONDENSADO DE VAPOR

REÚSO DE EFLUENTE FINAL

Tratamento preliminar

• Gradeamento/Peneiramento

• Desarenação

Tratamento primário

• Separador Água e Óleo

• Flotação

Tratamento secundário

• Lodos ativados e BRM

• Biodiscos

• Lagoas de aeração

Tratamento terciário

• Remoção de sólidos suspensos

• Remoção de orgânicos dissolvidos

• Remoção de sais dissolvidos

• Remoção de nutrientes

• Desinfecção, etc.

Principais

potenciais destinos:

• Sistema de Água

de Resfriamento

• Caldeiras

DEMAIS ALTERNATIVAS DE OTIMIZAÇÃO E REÚSO DE ÁGUA

• Uso de água pluvial (para uso não potável).

• Reúso de água em áreas prediais, adequação de equipamentos

hidrossanitários e conscientização da força de trabalho.

• Reúso de água de analisadores e de laboratórios.

• Otimização da utilização da água e vapor nos processos.

EXEMPLOS DE INICIATIVAS DE REÚSO

• 2012: O CENPES inicia a operação da Estação de Tratamento e Reúso de Água

(ETRA) com tratamento dos esgotos sanitários e industriais de todo o Centro

de Pesquisas.

• Além da ETRA, o sistema capta água da chuva de telhados e pisos para a

utilização em bacias sanitárias e irrigação.

• 2014-2015: Devido a escassez hídrica da região, a REPLAN, localizada em

Paulínia (SP), adotou projetos e otimizações no uso de vapor e água e no

aproveitamento de água subterrânea.

• A Refinaria Gabriel Passos (REGAP), em Minas Gerais, foi a primeira a fazer

reúso de efluente final em sistema de resfriamento empregando EDR

(Eletrodiálise Reversa).

• O sistema tem capacidade de produzir cerca de 50 m³/h de água de reúso.

EXEMPLOS DE INICIATIVAS DE REÚSO

Cenários futuros de gestão

e reúso da água

CENÁRIOS FUTUROS DE GESTÃO E REÚSO DA ÁGUA

• Cenário de restrição hídrica já é realidade e as empresas precisam

de visão de futuro para garantir a continuidade operacional.

• A priorização de abastecimento para a sociedade, o aumento do

custo da água e a redução/eliminação das outorgas para a indústria

poderão restringir a operação de certas unidades.

• Maior pressão da sociedade para preservação de recursos hídricos.

• Restrições nas legislações ambientais quanto ao uso de água e

descarte de efluentes.

• Desenvolvimento de novas tecnologias com CAPEX e OPEX reduzido.


• Prioridade: assegurar acesso à água

necessária para a manutenção das

atividades diante das recentes crises

hídricas;

• “Índice de Risco de Escassez

Hídrica”: ferramenta para avaliação

preliminar da exposição das

instalações a risco de escassez,

indica onde priorizar medidas

mitigadoras desse risco e os

investimentos necessários para a

segurança hídrica;


• Tecnologias de processos com

membranas ganharam espaço no

tratamento de águas e

efluentes;

• Tecnologias de Osmose Reversa,

Biorreatores de Membranas

(MBRs) e Eletrodiálise Reversa

têm feito parte dos projetos de

reúso;


• A longo prazo, perspectiva de projetos de otimização hídrica e análises

pinch:

T = 100°C T = 40°C

Água de Resfriamento

Q = 60 m³/h


Q = 60 m³/h

Fluido de Processo Fluido de Processo

Air cooler

Fluido de Processo


Q = 10 m³/h


Q = 10 m³/h

T = 100°C

Fluido de Processo

T = 50°C T = 40°C

Redução do

consumo em

mais de 80%


• Ações de otimização e redução de custos operacionais:

– Busca de fontes alternativas de água bruta de menor custo;

– Reciclos internos em ETAs ainda não praticados;

– Gestão otimizada de água em prédios administrativos.

REFERÊNCIAS

(1) PETROBRAS. Elevamos reúso de água em 3 bilhões de litros em nossas refinarias no Brasil. 2015. Disponível em:<http://www.petrobras.com.br/fatos-e-dados/elevamos-reuso-de-agua-em-3-bilhoes-de-litros-em-nossas-refinarias-no-brasil.htm>. Acessado em: 16/11/2016.

(2) PETROBRAS. Reuso de água gera economia de 24 bilhões de litros por ano. 2014. Disponível em:<http://www.petrobras.com.br/fatos-e-dados/reuso-de-agua-gera-economia-de-24-bilhoes-de-litros-por-ano.htm>.Acessado em: 16/11/2016.

(3) PETROBRAS. Relatório de Sustentabilidade 2016. Disponível em: <http://www.petrobras.com.br/pt/sociedade-e-meio-ambiente/relatorio-de-sustentabilidade/>. Acessado em: 07/11/2017.

(4) AMORIM, R. S. Abastecimento de água de uma refinaria de petróleo: Caso REPLAN. Dissertação de Mestrado emSistema de Gestão, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2005.

(5) IPIECA, Petroleum refining water/wastewater use and management - Operations best practice series, 2010.Disponível em: <http://www.ipieca.org/publication/petroleum-refining-water-wastewater-use-and-management>.Acessado em: 16/11/2016.

(6) NACHEVA, P. M. Water Management in the Petroleum Refining Industry, Water Conservation, 2011. Disponível em:<http://www.intechopen.com/books/water-conservation/water-management-in-the-petroleum-refining-industry>.Acessado em: 16/11/2016.

(7) EUROPEAN COMMISSION. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Refining of Mineral Oil andGas, 2015. Disponível em: <http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/REF_BREF_2015.pdf>. Acessado em:16/11/2016.

(8) EPRI. Water Use for Electric Power Generation, 2008. Disponível em: <http://www.epri.com/abstracts>. Acessadoem: 16/11/2016.

OBRIGADA!

Andrea Juliao

[email protected]

Silvia Touma

[email protected]

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