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Uso de leitos coalescentes no tratamento de água produzida da indústria de petróleo

Publicado em 03/02/2021 às 10:33:21

Resumo

A indústria do petróleo é uma das mais poluentes do mundo, seus vários segmentos podem causar grandes impactos ao meio ambiente. Pode-se destacar a água de produção ou água produzida (AP), gerada em grandes volumes por essas indústrias, constituída por diversos compostos químicos, com elevado teor de óleos e graxas (TOG). Um grande desafio consiste no tratamento desse efluente, pois as tecnologias aplicadas em seu tratamento nem sempre são eficientes para atingir os parâmetros necessários para atender as normas vigentes, principalmente quando há formação de emulsão óleo em água. Dentre as tecnologias aplicadas no processo de tratamento, os leitos coalescentes tornam-se uma alternativa viável para separar essas emulsões. Portanto, este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho de um equipamento coalescedor com acoplamento de chicanas no tratamento de água produzida, visando a remoção do óleo da água. Os experimentos foram realizados utilizando amostras de emulsão óleo em água sintéticas, produzidas em laboratório, utilizando petróleo, água, NaCl e lauril sulfato de sódio, com concentração de aproximadamente 400 mg/L. O coalescedor utilizado operou em fluxo horizontal, no estado estacionário. O leito foi composto por fibras de coco seco, uma biomassa muito comum no estado de Alagoas, nos comprimentos 5, 10 e 15 cm, nas vazões de 40, 70 e 108 L/h. Os resultados apresentaram valores de eficiências de 17 a 60% em relação à remoção de TOG, sem o acoplamento das chicanas. Na presença das chicanas as eficiências atingiram valores de 40,4 a 74%. Estes resultados indicam que os leitos coalescentes podem ser uma alternativa no processo de tratamento da água produzida, com a finalidade de reduzir o TOG, seja para fins de descarte, reuso ou reinjeção.

Introdução

A água produzida é o maior efluente gerado no processo de produção de petróleo e gás natural. São inúmeras as suas fontes e podem se originar de campos de produção de petróleo, plantas de refinaria de petróleo bruto e unidades de energia (GHIMIRE, 2018).

A geração de água produzida representa um grande problema devido ao imenso volume gerado durante a produção de petróleo. Grandes quantidades de água são usadas em refinarias de petróleo e, consequentemente, volumes significativos são produzidos, chegando a obter cerca de 0,4 – 1,6 vezes o volume de óleo processado (COELHO et al., 2006).

Além da preocupação em relação aos grandes volumes gerados, a composição dessa água requer bastante atenção. Segundo Cunha et al., (2007), esse efluente é o poluente que mais se destaca devido ao grande volume e a sua toxidade. Muitos contaminantes são encontrados, tais como hidrocarbonetos, gases dissolvidos, sais, metais pesados, óleos dispersos e dissolvidos, produtos químicos, enxofre e areia (CARVALHO, 2016). Portanto, o tratamento desse efluente requer muita atenção por partes das indústrias.

O tratamento da água produzida depende muito do destino a ser empregado. Como afirma Motta (2014), usualmente as alternativas adotadas para a sua destinação são o descarte, a injeção ou o reuso. Já os custos associados ao processo de tratamento dependem basicamente da qualidade do efluente e do preço da eletricidade (AL-GHOUTI et al., 2019).

A legislação para a destinação da água produzida depende do país em que ela é produzida. No Brasil, a Conama nº 393/2007 (BRASIL, 2007) dispõe sobre o descarte em plataformas marítimas de petróleo e gás natural. O parâmetro mais importante a ser analisado é o TOG, que de acordo com a norma, deverá obedecer à concentração média aritmética simples mensal de até 29 / com valor máximo diário de 42 / .

Para o descarte em terra, a Conama nº430/2011 (BRASIL, 2011) que alterou e complementou a Conama nº 357/2005 (BRASIL, 2005) fixa os parâmetros de óleo e graxas em até 20 / .

A finalidade do tratamento da água produzida é reduzir o teor de óleos e graxas – TOG para valores abaixo do limite que a norma estabelece. Usualmente, as tecnologias utilizadas para a redução do TOG nem sempre são eficientes, principalmente quando há formação de emulsão (VEIL et al., 2004). Muitos equipamentos são utilizados no tratamento desses efluentes, como flotadores, separadores gravitacionais, hidrociclones, membranas e coalescedores em leito. Este último, de acordo com Govedarica et al., (2013), é altamente eficiente na remoção de óleos e graxas em emulsão, devido ao baixo consumo de produtos químicos e de energia, além de possuir manutenção e operação simples.

O tratamento com leitos coalescentes consiste em induzir a separação das gotas de óleo emulsionadas em água, através da passagem da emulsão por um leito poroso. Ao passarem através do leito poroso, este provoca a coalescência das gotículas, fazendo com que aumente de tamanho e por diferença de densidade, sejam separadas.

Este trabalho visa uma investigação no desempenho de um leito coalescedor no tratamento de água produzida sintética de petróleo. Foram avaliados parâmetros como velocidade do fluido, comprimento do leito e acoplamento de chicanas no equipamento. O objetivo principal é reduzir o percentual de óleo da emulsão com a finalidade de alcançar uma qualidade do efluente que atenda à legislação para o descarte marítimo ou em corpos de água superficiais.

Autor: Natiel Johnson Santos de Holanda.


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