https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41052| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Avaliação da eficiência de desemulsificantes na quebra de emulsões de petróleo utilizando técnicas combinadas de planejamentos de misturas e fatorial |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of the efficiency of demulsifiers in breaking petroleum emulsions using combined mixture and factorial design methods |
| Autor(es): | Ferreira, Danilo Silva |
| Primeiro Orientador: | Santos, Luiz Carlos Lobato dos |
| Segundo Orientador: | Pereira, Kleberson Ricardo de Oliveira |
| metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Simonelli, George |
| metadata.dc.contributor.referee1: | Santos, Luiz Carlos Lobato dos |
| metadata.dc.contributor.referee2: | Pereira, Kleberson Ricardo de Oliveira |
| metadata.dc.contributor.referee3: | Simonelli, George |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Galvão, Hannah Lícia Cruz Galvão |
| metadata.dc.contributor.referee5: | Góis, Luiz Mário Nelson de |
| Resumo: | A presença de água produzida associada ao petróleo representa um dos maiores desafios enfrentados pela indústria de óleo e gás. Embora os métodos físicos convencionais baseados em aquecimento e aplicação de campo elétrico sejam eficazes para promover a desidratação do óleo, os altos custos operacionais associados ao intenso consumo de energia justificam o uso de desemulsificantes. Esses, por sua vez, agem em sinergia aos processos físicos e reduzem o consumo energético. Para tanto, esses aditivos devem estar em condições específicas, como proporção de componentes, temperatura de processo e concentração da formulação. A investigação destas condições é predominantemente realizada por tentativa e erro, resultando em uma obtenção dispendiosa das conclusões do processo. Visando superar essas limitações, neste trabalho adotou-se uma abordagem baseada no Planejamento de Experimentos (DOE – do inglês Design of Experiments) como ferramenta metodológica para o projeto e condução dos ensaios de desemulsificação, permitindo uma análise sistemática e econômica do processo. Foram desenvolvidos dois projetos de experimentos sequenciais, em que o primeiro consistiu em um planejamento de misturas, com interesse em identificar as melhores proporções dos componentes da formulação, sendo estes dois desemulsificantes comerciais das classes químicas Copolímero EO/PO (Óxido de Etileno/Óxido de Propileno) e Resina Alcoxilada, além de xileno como diluente. Posteriormente, novos ensaios de desemulsificação foram projetados a partir do planejamento fatorial 2², visando determinar as melhores condições de temperatura e concentração para a eficiência de desemulsificação. A eficiência foi avaliada através do Teste da Garrafa, em que, para o planejamento de misturas, os ensaios foram realizados em condições operacionais fixas recomendadas pelos fornecedores dos reagentes, utilizando-se 300 ppm de desemulsificantes a 75 ºC. No planejamento fatorial 2², as condições foram avaliadas considerando faixas de temperatura entre 55 ºC e 75 ºC, e concentrações de 300 ppm a 900 ppm. A partir dos resultados obtidos no Teste da Garrafa, foram desenvolvidos dois modelos matemáticos estatisticamente significantes. Observou-se que a Formulação J, composta por 67% de Resina alcoxilada, 17% de Copolímero EO/PO e 17% de Xileno, exibiu a maior eficiência de separação de água, cerca de 91,02%. No planejamento fatorial, a melhor condição operacional desta formulação foi identificada na concentração de 300 ppm e temperatura de 75 ºC, atingindo uma eficiência de separação de 91,34%. |
| Abstract: | The presence of produced water in association with oil represents one of the most significant challenges faced by the oil and gas industry. Although conventional physical methods, such as heating and the application of electric fields, are effective in promoting oil dehydration, the high operational costs associated with intensive energy consumption justify the use of demulsifiers. These chemical agents work synergistically with physical processes, reducing energy consumption. However, the effectiveness of these additives depends on specific conditions, such as component ratios, process temperature, and formulation concentration. The determination of these optimal conditions is traditionally conducted through trial and error experimentation, often leading to costly and time-consuming results. To address these limitations, the present study employs a Design of Experiments (DOE) approach as a methodological tool for the systematic design and execution of demulsification tests, facilitating a more efficient and cost-effective process analysis. Two sequential experimental designs were implemented. The first involved a mixture design aimed at determining the optimal proportions of formulation components, which included two commercial demulsifiers: an EO/PO copolymer (ethylene oxide/propylene oxide) and alkoxylated resin, with xylene used as a diluent. Subsequently, additional demulsification tests were designed based on a 2² factorial design to determine the optimal temperature and concentration conditions for maximizing demulsification efficiency. Efficiency was assessed using the Bottle Test, in which the mixture design tests were conducted under fixed operational conditions recommended by the reagent suppliers, utilizing 300 ppm of demulsifiers at a temperature of 75 ºC. For factorial design, operational conditions were evaluated within temperature ranges of 55 ºC to 75 ºC and demulsifier concentrations from 300 ppm to 900 ppm. Based on the results obtained from the Bottle Test, two statistically significant mathematical models were developed. The highest water separation efficiency (91.02%) was achieved with Formulation J, which consisted of 67% alkoxylated resin, 17% EO/PO copolymer, and 17% xylene. In the 2² factorial design, the optimal operational conditions for this formulation were identified at a concentration of 300 ppm and a temperature of 75 ºC, resulting in a water separation efficiency of 91.34%. |
| Palavras-chave: | Planejamento de experimentos Desemulsificante Emulsões água em óleo Resina alcoxilada Copolímero EO/PO |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA |
| 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 Quimica (PPEQ) |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41052 |
| Data do documento: | 9-Ago-2024 |
| Aparece nas coleções: | Dissertação (PPEQ) |
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| Danilo Ferreira - Dissertação Mestrado.pdf | Dissertação de Mestrado Acadêmico | 1,17 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
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