DESENVOLVIMENTO DE UM SEQUESTRANTE DE GÁS SULFÍDRICO PARA APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO Mestrando: Luiz Ferreira da Silva Filho Orientadores: Prof . Eduardo Lins de Barros Neto Prof. Afonso Avelino Dantas Neto

Motivação A pouca aplicação da remoção do gás sulfídrico em meio reacional inorgânico A necessidade da eliminação deste gás na indústria de petróleo, pois o mesmo além de causar sérios danos à saúde, levando inclusive à morte, também danifica as tubulações e equipamentos. Estes depósitos afetam a dirigibilidade do veículo (motor engasgando, rateando e afogando), reduzem o desempenho do motor (perda de potência, redução da aceleração, consumo do combustível, detonação, aumento do requisito de octanagem) e aumentam as emissões de gases de exaustão (HO,CO, NO).

Objetivos Desenvolver um sequestrante que remova o gás sulfídrico do gás natural, a um custo menor que os existentes no mercado atual e com maior eficiência, ou seja, não formando compostos secundários que interfiram no uso dos tanques, tubulações e etc.

Gás Sulfídrico O gás sulfídrico apresenta as seguintes características: É incolor Altamente tóxico Mais pesado que o ar e forma com este uma mistura explosiva Possui cheiro de ovo podre em baixas concentrações, e inibe o olfato em altas concentrações Queima facilmente formando o dióxido de enxofre (SO2) Durante a corrosão forma uma camada de sulfeto ferroso (FeS), fenômeno este que danifica superfícies internas de tanques, torres, vasos e tubulações. É solúvel em água.

Gás Sulfídrico O sulfeto de hidrogênio pode ser encontrado no mar e nas emissões vulcânicas, em processos de produção e refino de petróleo, sistemas de esgoto, indústria de papel, águas subterrâneas, numa variedade de processos industriais, em locais onde haja estagnação de água com quantidades variadas de matéria orgânica/nutrientes e em ambientes contaminados com bactérias.

Gás Sulfídrico A decomposição térmica de moléculas de sulfetos e dissulfetos orgânicos de alto peso molecular inseridas nas rochas matrizes podem gerar H2S conforme mostram as reações a seguir: H3C -{[CH2]n}- S- H3C → CXHY + H2S- H3C-{[CH2]n}- S-S-H3C → CXHY +H2S-

Gás Sulfídrico A água do mar, que apresenta diversos grupos de bactérias (entre elas as bactérias redutoras de sulfato - BRS) e nutrientes, quando mantida em condições de estagnação por longo tempo, poderá também desenvolver processo de geração de H2S a teores perceptíveis ao olfato humano, conforme mostra a reação a seguir: 2 CH2O + SO42- → H2S + 2 HCO3 –

Métodos de Remoção de H2S Existem vários métodos que podem ser utilizados para remover componentes ácidos, tais como H2S e CO2, e outras impurezas do fluxo de hidrocarbonetos. A variedade dos métodos disponíveis pode ser classificada como aqueles dependentes de reação química, absorção, adsorção ou permeabilidade.

Métodos de Remoção de H2S Os processos de remoção de H2S conhecidos comercialmente estão baseados nas seguintes tecnologias: Absorção e regeneração com diversos tipos de aminas; Absorção sem regeneração com soluções alcalinas; Oxidação com agentes oxidantes como oxigênio, cloro, hipoclorito, ozônio, peróxido de hidrogênio; Oxidação seletiva direta para enxofre, com catalisadores a base de vanádio e outros metais, exemplo: Stretford, Sulferox e Lo-cat; Absorção e regeneração em óxidos de ferro, manganês, etc; Solventes físicos, por exemplo: Selexol, Purisol, Solvente de Flúor e Rectisol; Soluções de carbonato de potássio, por exemplo, Hot Pot, Catacarb, Benfield e Giammarco-Vetrocoke; Adsorção, por exemplo: peneiras moleculares. Membranas, por exemplo: AVIR, Separex, Cyrano (Dow), Grace lnternational Permeation, e Monsanto (SPILLMAN, 1989).

Metodologia Experimental A composição da fase gasosa será determinada por cromatografia. Os ensaios e as análises de cromatografia gasosa serão realizados no Laboratório de Análises Gasosas do Centro de Tecnologia do Gás (CT-Gás), localizados em Natal/RN.

Metodologia Experimental Reações: H2O2 + H2S → S + 2H2O KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2S → 5S + 8H2O + K2SO4 + 2MnSO4

Metodologia Experimental 1 – Cilindro de gás padrão; 2 – válvula reguladora de pressão; 3 – medidor de vazão; 4 – válvula de controle; 5 – entrada do gás no reator; 6 – reator ; 7 – saída do gás na reator; 8 – frasco lavador de gás; 9 – válvula de três vias (divisão de fluxo); 10 – purga; 11 – cromatógrafo GC 3800 Varian; 12 – computador.

Metodologia Experimental Cromatógrafo GC 3800 Varian.

Resultados e Discussão Plano de trabalho: Selecionar os meios reacionais: Inorgânico ou Orgânico Selecionar os tensoativos: Estudo de solubilidade O/A e A/O; Diagramas de fases e Estabilidade à temperatura, e concentrações de seqüestrantes e H2S. Montagem do sistema de tratamento e avaliação do processo.

Resultados e Discussão Na segunda quinzena de agosto, do ano corrente, começaremos o trabalho em meio reacional inorgânico, com as seguintes reações: H2O2 + H2S → S + 2H2O KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2S → 5S + 8H2O + K2SO4 +2MnSO4 Onde será avaliada qual dos reagentes acima, peróxido de hidrogênio (H2O2) ou permanganato de potássio (KMnO4) apresenta-se como melhor seqüestrante de H2S do gás natural, para então assim começarmos a montagem do sistema e conseqüente realização dos experimentos.

Aplicação na Indústria Com a eliminação do gás sulfídrico haverá uma redução dos custos de operação e melhor qualidade do óleo destinado à refinaria, já que o mesmo causa corrosão em tubulações, tanques e outros equipamentos danificando suas superfícies internas.

Benefícios Apresenta benefícios sociais, econômicos e ambientais. A redução dos custos de operação e melhor qualidade do óleo destinado à refinaria devido a remoção do gás sulfídrico, do gás natural, é um dos benefícios econômicos. Assim como a redução no lançamento de contaminantes nas águas (rios, lagos e mares) e no ar é considerado um grande benefício ambiental. Como benefício social temos, a diminuição da emissão de produtos causadores de doenças relacionadas aos efeitos estufa e a chuva ácida, preservando a saúde e segurança das pessoas que trabalham em operações com petróleo e gás natural ou residem próximas a sua exploração.

Agradecimentos