PROGRAMA DE RECURSOS HUMANOS DA AGENCIA NACIONAL DE PETRÓLEO PARA O SETOR PETRÓLEO E GÁS PRH–ANP/MME/MCT Tema: Sistemas Mecânicos aplicados ao tratamento de emulsões na indústria do petróleo. Autor: Gustavo Cristovão Siqueira Orientador: Prof. Marcos Aurélio de Souza

Objetivo da pesquisa Analisar o escoamento e comparar os resultados da separação da emulsão no separador óleo/água montado no laboratório da Mecânica.

Introdução Nesta pesquisa será analisado o método de tratamento gravitacional, sendo dividido em duas partes: estudo teórico sobre emulsão e equipamentos; e testes com um separador gravitacional.

Teoria da emulsão Emulsão é um sistema líquido heterogêneo consistindo de dois líquidos imiscíveis com um dos líquidos intimamente disperso na forma de gotículas no outro líquido. Quando a água forma uma emulsão estável com o óleo e não pode ser removida em tanques de armazenamento convencionais, deve se utilizar os métodos de tratamento de emulsão.

Métodos utilizados no tratamento de emulsão Três passos básicos são requeridos para separação de emulsão óleo/água em duas fases distintas, tais como: Desestabilização do agente emulsificante. Geralmente feito adicionando calor ou química na mistura. Após a quebra das películas, as gotículas começam a coalecer. Agitação moderada ou aplicação de campo elétrico auxiliam este processo. Certo tempo em repouso as gotas coalesceram, a partir da diferença de densidade entre as fases, os líquidos começam a se separar.

Equipamentos utilizados no tratamento da emulsão de petróleo A característica da emulsão a ser tratada deve ser entendida antes do sistema de tratamento ser selecionado. Os equipamentos existentes no mercado para tratamento de fluido são: Separador gravitacional; Tratador de emulsão vertical e horizontal; Hidrociclone; Centrífuga; Tratador de emulsão eletrostático;

Separador gravitacional óleo/água O fluido é levado ao tanque de decantação, onde ficará armazenado por um certo tempo. Por diferença de densidade os fluidos irão se separar. Aquecimento e adição de agentes químicos auxiliam a separação.

Teste no separador gravitacional - Descrição do Projeto O separador gravitacional foi desenvolvido para visualizar o comportamento da emulsão durante todo o percurso desta. Todas as amostras coletadas serão levadas a um aparelho que realiza a medida do tamanho das gotas pelo princípio do espalhamento da luz laser (marca Malvern, modelo mastersize). Os valores obtidos serão comparados com os valores do diâmetro crítico para cada ensaio.

Descrição do separador O separador gravitacional foi desenvolvido para visualizar o comportamento da emulsão durante todo o percurso desta.

Foto do separador

Foto do separador Na foto abaixo pode se notar os vórtices no escoamento causados na entrada do separador. A turbulência se propagou por todo o escoamento até que no final torna se laminar, permitindo a separação do óleo, no tamanho de gota previsto em projeto.

Formulação teórica de Plat Robert Plat desenvolveu formulas que a partir da vazão (Q) e outras variáveis pode se determinar um diâmetro máximo que o separador consegue separar, também conhecido como diâmetro crítico. A formula é a seguinte:

Análise das amostras Resultados obtidos no 1º ensaio: Entrada Saída

Entrada modificada com diâmetro crítico = 23,16 μm Análise das amostras Resultado obtido na entrada do 1º ensaio modificada com o diâmetro crítico da formula de Plat: Entrada modificada com diâmetro crítico = 23,16 μm Entrada

Análise das amostras 1º ensaio: Dcent = 23,16 μm Após análise no equipamento, pode se observar os resultados obtidos. 1º ensaio: Dcent = 23,16 μm

Análise das amostras 2º ensaio: Dcent = 25,23 μm

Análise das amostras 3º ensaio: Dcent = 19,07 μm

Conclusão Esta pesquisa permitiu um melhor entendimento sobre o problema da separação da emulsão enfrentado pela indústria do petróleo por todos estes anos. Com os resultados obtidos em análise no aparelho Malvern e com o diâmetro crítico, pode se concluir que: houver uma redução dos diâmetros na saída do separador em comparação com a entrada; os valores dos diâmetros na saída e na entrada modificada são aproximados; a variação dos diâmetros na saída do separador é devido ao coalescimento das gotas próximo a saída e/ou no momento da coleta das amostras.