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Tipo: Tese
Título: Remoção de hidrocarbonetos da água produzida de petróleo por meio dos processos de coalescência e adsorção
Autor(es): Almeida, Flávia Bartira Pedro da Silva
Primeiro Orientador: Rodriguez Esquerre, Karla Patrícia Santos Oliveira
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Soletti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee1: Esquerre, Karla Patrícia Santos Oliveira Rodriguez
metadata.dc.contributor.referee2: Soletti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee3: Nascimento, Marcio Luis Ferreira
metadata.dc.contributor.referee4: Silva, Carlos Eduardo de Farias
metadata.dc.contributor.referee5: Queiroz, Luciano Matos
Resumo: Um grande problema para a indústria de produção de petróleo é a quantidade de água produzida (AP) gerada durante a operação de seus processos industriais, sendo considerada a maior corrente de efluentes e possui composição complexa, como alta salinidade, sólidos em suspensão, aditivos químicos, metais pesados, considerável teor de óleos e graxas (TOG) e outros contaminantes. O TOG é um parâmetro que merece atenção, pois órgãos fiscalizadores regulam o descarte da AP a partir deste critério. O presente trabalho se propôs a avaliar o potencial do processo de coalescência e adsorção no tratamento da água produzida de petróleo fornecida pela Petrobras, Unidade Pilar-AL, utilizando um sistema integrado composto por um coalescedor de leito horizontal em combinação com um leito fixo de adsorção. Os parâmetros avaliados no coalescedor foram a velocidade do fluxo e o tipo de leito. Os materiais avaliados para compor o leito do coalescedor foram: fibra de coco (Cocos nucifera), considerado um subproduto da indústria, e bucha vegetal (Luffa cylindrica), material fácil de ser encontrado na região Nordeste. Na coluna de leito fixo (processo de adsorção) foram utilizados biocarvão e carvão ativado produzidos a partir do ouricuri (Syagrus coronata), matéria-prima regional. As biomassas utilizadas (fibra do coco, bucha vegetal e ouricuri, bem como o biocarvão e carvões ativados) foram caracterizados através das seguintes técnicas: umidade, análise termogravimétrica, espectrometria de energia dispersiva de raios-X (EDX), difração de raios-X e infravermelho por transformada de Fourier. Inicialmente foram avaliados o tipo de leito e a vazão de alimentação do leito coalescedor: 40, 60 e 80 L/h, que correspondem, respectivamente às velocidades superficiais 5,8; 8,7 e 11,5 m/h, em relação ao diâmetro do coalescedor. Foi avaliado o TOG tanto na entrada quanto na saída do coalescedor, e determinada a eficiência de remoção de óleos e graxas. A fibra de coco e a vazão de 40 L/h apresentou maior eficiência, removendo em torno de 80% do TOG. Em seguida, como mencionado anteriormente, foram produzidos carvões a partir do ouricuri e ativados com ácido fosfórico, ácido sulfúrico e hidróxido de sódio. Os experimentos de avaliação da capacidade adsortiva dos carvões foram realizados em um sistema de banho finito nas seguintes condições: Cóleo = 120 mg/L, temperatura = 30ºC, Cbiomassa = 2 g/L, rotação = 160 rpm e tempo = 2h. Os resultados apresentaram que o carvão ativado com NaOH apresentou maior capacidade adsortiva (q = 9,67 mg/g). Definido o melhor tipo de leito e a vazão de alimentação do coalescedor, além do tipo de carvão ativado para o leito fixo, os estudos com o sistema integrado (coalescedor e coluna de leito fixo) puderam ser iniciados. O planejamento experimental consistiu de um sistema fatorial completo (23) para a realização das corridas experimentais no sistema integrado, onde as variáveis avaliadas foram: tipo de carvão (biocarvão e carvão ativado com NaOH), diâmetro médio da partícula (0,149 – 0,3 mm e 0,3 – 0,5 mm) e vazão de alimentação da coluna de leito fixo (2,2 e 4,4 L/h). O melhor resultado foi obtido com o experimento que utilizou biocarvão, com diâmetro de partícula entre 0,149 – 0,3 mm e vazão de 4,4 L/h, obtendo uma remoção de TOG em torno de 84% confirmando que as três variáveis estudadas influenciam na eficiência do processo (diâmetro da partícula e a combinação da vazão e tipo de carvão). Os resultados apresentaram que a integração dos processos de coalescência com adsorção utilizando biomassa e biocarvão podem ser uma alternativa para o tratamento da água produzida de petróleo, atendendo os requisitos ambientais para descarte e reinjeção.
Abstract: An important question to the oil production industry is the amount of water produced (PW) generated during the operation of its industrial processes, being considered the largest stream of effluents and of complex composition presenting high salinity, suspended solids, chemical additives, heavy metals, considerable oil and grease (O&G) content and other contaminants. The O&G is a parameter that deserves attention because the discharge of PW is supervised by regulatory agencies that take this mainly criterion. This work aimed to evaluate the potential of the coalescence and adsorption processes in the treatment of produced water supplied by Petrobras, Pilar-AL Unit, using an integrated system composed of a horizontal bed coalescer in combination with a fixed bed column. The parameters evaluated in the coalescer were the flow velocity and the bed type. The materials evaluated to compose the coalescedor bed were: coconut fiber (Cocos nucifera), considered a byproduct of the industry, and loofa sponge (Luffa cylindrica), an easy material to be found in the Northeast region of the Brazil. The fixed bed column (adsorption process) used biochar (produced by pyrolysis) and activated carbon (using chemical activation method) produced from ouricuri (Syagrus coronata), a regional raw material. The biomasses used (coconut fiber, loofa sponge and ouricuri, as well as biochar and activated carbon) were characterized by the following techniques: moisture, thermogravimetric analysis, energy dispersive X-ray (EDX), X-ray diffractometry and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Initially, the type of bed and the flow rate of the coalescing bed were evaluated: 40, 60 and 80 L/h, corresponding, respectively, to the superficial velocities 5.8; 8.7 and 11.5 m/h in relation to the diameter of the coalescer. The O&G at the coalescer inlet and outlet were evaluated, and the oil and grease removal efficiency was determined. Coconut fiber and 40 L/h flow rate showed higher efficiency, removing around 80% of O&G. Then, as aforementioned, activated carbon were produced from ouricuri, and the activation process used phosphoric acid, sulfuric acid and sodium hydroxide. The adsorptive capacity evaluation experiments were carried out in a finite bath system under the following conditions: Coil = 120 mg/L, temperature = 30ºC, Cbiomass = 2 g/L, rotation = 160 rpm and time = 2h. The results showed that the activated carbon with NaOH presented higher adsorptive capacity (q = 9,67 mg/g). Once the best bed type and coalescer feed rate were defined, in addition to the fixed bed activated carbon type; a set of experiments using an integrated system (coalescer and fixed bed column) was carried out. The experimental design consisted of a complete factorial system (23) for the experimental runs in the integrated system, where the evaluated variables were: type of carbon (biochar and activated carbon with NaOH), mean particle diameter (0.149 - 0.3 mm and 0.3 - 0.5 mm) and fixed bed column flow rate (2.2 and 4.4 L/h). The best result was obtained with the experiment that used the biochar, with particle diameter between 0.149 - 0.3 mm and flow rate of 4.4 L/h, obtaining an O&G removal of around 84% (confirming that the three variables studied influence the process efficiency (particle diameter and the combination of flow and coal type). The results showed that the integration of adsorption coalescence processes using biomass and biochar can be an alternative for the treatment of petroleum produced water, meeting the environmental requirements for disposal and reinjection.
Palavras-chave: Água produzida (AP)
Pirólise
Coalescedor
Coluna de leito fixo
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Escola Politécnica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) 
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/36148
Data do documento: Out-2019
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