Modelagem e simulação do tratamento de água produzida usando um separador ciclônico filtrante. - NUNES, Sirlene Alves. (2019)
As industrias petrolíferas, em geral, trabalham com elevados volumes de águas produzidas, as quais, apresentam grande complexidade na sua composição, podendo apresentar altas concentrações de óleo, o que as tornam potencialmente perigosas ao meio ambiente. O processo de separação água/óleo que utiliza hidrociclones vêm sendo uma alternativa para atender as exigências dos órgãos ambientais. Contudo, tal equipamento não é eficiente no tratamento de águas oleosas bastante diluídas. Neste sentido, o presente trabalho propõe a utilização de um equipamento, denominado separador ciclônico filtrante, com princípios de funcionamento semelhante ao hidrociclone tradicional e possui a parede cônica formada por uma membrana cerâmica e duas saídas (concentrado e diluído) na base do equipamento. Para o estudo do escoamento água/óleo no separador ciclônico filtrante foi utilizado o pacote comercial Ansys CFX® 15 adotando a abordagem euleriana-euleriana para a resolução das equações diferenciais de conservação de massa e movimento. Foram adotadas as equações constitutivas pertinentes para o fechamento das equações com as fases envolvidas. Adotou-se o modelo de turbulência SST. Foi utilizado o Índice de Convergência de Malha para analisar a independência dos resultados numéricos com a malha utilizada. Foi avaliada a dinâmica de escoamento, bem como a influência da variação da velocidade de alimentação, da fração volumétrica de óleo da mistura, a influência da camada de concentração polarizada e o coeficiente de rejeição da membrana no processo de separação. Os resultados numéricos ratificam o comportamento tridimensional do escoamento multifásico no interior do separador ciclônico filtrante. A formação da polarização por concentração mostrou-se influenciada pelo comportamento hidrodinâmico do escoamento, propriedades da mistura e do meio poroso. Os altos níveis de turbulência no interior do separador ciclônico filtrante favorecem substancialmente a transferência de massa e uma dispersão da camada limite de concentração. Estes resultados mostraram que o separador ciclônico filtrante possui um bom potencial para a separação de água/óleo.