Desenvolvimento de um separador bifásico com aquecimento solar térmico para desestabilização de emulsões petróleo-água

Abstract

Ao longo da vida produtiva de um campo de petróleo, geralmente ocorre a produção simultânea de gás, óleo, água e contaminantes. Como o interesse econômico é apenas na produção de hidrocarbonetos, a separação destes fluidos se dá através do processamento primário, muitas vezes no próprio campo produtor. Nesta etapa são utilizados vasos separadores bifásicos ou trifásicos sob condições controladas de pressão e temperatura. Sabe-se que emulsões se formam na interface água/óleo ou óleo/agua, que podem permanecer estáveis por longos períodos devido a presença de agentes emulsificantes naturais no petróleo cru, ocasionando problemas operacionais no separador e redução na eficiência do processo. A fim de desestabilizar as emulsões, são utilizados aditivos desemulsificantes, assim como é adicionado calor ao sistema na faixa de 45°C a 60°C, assim minimizando os problemas operacionais. Partindo desta premissa, notamos que seria possível utilizar energia solar térmica para aquecimento do sistema separador e assim propor uma solução que integre uma fonte de energia renovável ao processamento de petróleo, que é não renovável, e com isto diminuir os impactos ambientais gerados, inclusive com uma redução na adição de aditivos e nos custos operacionais. O presente trabalho aborda a construção de um sistema separador bifásico previamente projetado no software CATIA V5, assim como a implementação de um sistema de captação de energia solar térmica a fim de se aquecer este sistema e otimizar a separação de interface petróleo/água, incluindo estudos das características físico-químicas do petróleo, água e interfaces obtidas nestes estudos. Foi otimizado o estudo da eficiência de separação das emulsões utilizando testes simples de microscopia óptica, estudo da região infravermelho pela medição da área de pico referente à banda da água e medição do ângulo de contato. Além disto, foi avaliado no laboratório a estabilidade das interfaces com diferentes proporções de petróleo/água (70/30, 80/20 e 90/10) a diferentes temperaturas (25ºC, 35 ºC, 45 e 55 °C), observando-se que efetivamente a melhor eficiência de separação é obtida a 55°C, o que está de acordo com a literatura. Foi estudado a efetividade do aditivo desemulsificante óxido de etileno (comercialmente utilizado), quando comparada com os resultados s obtidos somente com o aquecimento, observando que os resultados com amostras aquecidas a 55°C sem aditivo foram bastantes satisfatórios. Finalmente estes resultados foram verificados no sistema construído. Foi demostrando que o aquecimento térmico solar a 53°C propiciou o maior volume de água separada do petróleo, devido à desestabilização da emulsão, ou seja, separação da interface água/petróleo no sistema proposto.