Remoção de hidrocarbonetos da água produzida de petróleo por meio dos processos de coalescência e adsorção - Almeida, Flávia Bartira Pedro da Silva (2019)
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.