Separacao agua-oleo

““SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO”SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO”

MATÉRIA: TÓPICOS NO MEIO AMBIENTE – MATÉRIA: TÓPICOS NO MEIO AMBIENTE – OPERAÇÕES UNITÁRIASOPERAÇÕES UNITÁRIAS

ALUNO: CÉSAR ENRIQUE LEYTÓN ALUNO: CÉSAR ENRIQUE LEYTÓN CERNACERNA

INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

-Temos industrias que tem efluentes oleosos como por -Temos industrias que tem efluentes oleosos como por exemplo: Industria de refino e processo do Petróleo, exemplo: Industria de refino e processo do Petróleo, água na fabricação de metais, águas residuais, água na fabricação de metais, águas residuais, Efluentes pesqueiros. outros.Efluentes pesqueiros. outros.

Ind. PetróleoInd. Petróleo Ind. PetróleoInd. Petróleo

Ind. PetróleoInd. Petróleo Águas residuaisÁguas residuais

EFLUENTES PESQUEIROSEFLUENTES PESQUEIROS

CAPTURA

ARMAZENAMENTO

RECEPÇÃO

Água do mar + peixe

EFLUENTE

PEIXE


-A descarrega destes efluentes oleosos tem efeitos -A descarrega destes efluentes oleosos tem efeitos indesejáveis, mala aparência das águas, consumo de indesejáveis, mala aparência das águas, consumo de OD, efeito tóxico nos peixes, efeito negativo na OD, efeito tóxico nos peixes, efeito negativo na fotossínteses.fotossínteses.


-De acordo ao CONAMA a teor de óleo no efluentes -De acordo ao CONAMA a teor de óleo no efluentes é de 20 mg/L.é de 20 mg/L.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO

OLEO EM ÁGUAOLEO EM ÁGUA

--ÓLEO LIVRE ÓLEO LIVRE em água ascende em água ascende rapidamente na superfície de água num rapidamente na superfície de água num corto período de tempo.corto período de tempo.

-ÓLEO LIVRE -ÓLEO LIVRE é aquele que não é é aquele que não é misturado com água, é ademais é visível.misturado com água, é ademais é visível.


OLEO EM ÁGUAOLEO EM ÁGUA

--ÓLEO EMULSIONADO ÓLEO EMULSIONADO em água é aquele que em água é aquele que está misturado e intimamente ligado á água.está misturado e intimamente ligado á água.-ÓLEO EMULSIONADO ÓLEO EMULSIONADO é visível e a mistura água é visível e a mistura água óleo é monofásico.óleo é monofásico.-ÓLEO ADHERIDO ÓLEO ADHERIDO que são aqueles óleos que são que são aqueles óleos que são aderidos a sólidos úmidos formando colóides.aderidos a sólidos úmidos formando colóides.


ÓLEO EM ÁGUAÓLEO EM ÁGUA

ÓLEO ÓLEO EMULSIFICADO EM EMULSIFICADO EM ÁGUAÁGUA

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO1. DE-EMULSIFICAÇÃO1. DE-EMULSIFICAÇÃO- Agentes químicos são principalmente usados Agentes químicos são principalmente usados

para quebrar as emulsões água óleo.para quebrar as emulsões água óleo.- Aqueles podem ser ácidos, coagulantes, sal.Aqueles podem ser ácidos, coagulantes, sal.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO2. SEPARAÇÃO POR GRAVIDADE2. SEPARAÇÃO POR GRAVIDADE - È o tratamento mais utilizado.È o tratamento mais utilizado.- Ele acontece pela diferença de densidades de água e Ele acontece pela diferença de densidades de água e

óleo livre.óleo livre.- O equipamento mais conhecido é o separador API. O equipamento mais conhecido é o separador API.

(Americam Petroleum Institute)(Americam Petroleum Institute)

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO- A efetividade deste equipamento é aquele bom dimensionamento onde não A efetividade deste equipamento é aquele bom dimensionamento onde não

aconteça turbulências.aconteça turbulências.- Considera que o tempo de residência incrementa a separação água óleo.Considera que o tempo de residência incrementa a separação água óleo.- A velocidade de Ascenso dos glóbulos de óleo tem um comportamento vetorial.A velocidade de Ascenso dos glóbulos de óleo tem um comportamento vetorial.- Estes equipamento reportam na saída de eles, efluentes de 20 – 100 mg/L.Estes equipamento reportam na saída de eles, efluentes de 20 – 100 mg/L.- A resolução da CONAMA para descarte de efluentes é de A resolução da CONAMA para descarte de efluentes é de 20 mg/L20 mg/L de óleo. de óleo.

PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO3. SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO3. SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO- Aquela operação utiliza o conceito de separação por diferenças de densidades, Aquela operação utiliza o conceito de separação por diferenças de densidades,

alem de isso é mais efetiva.alem de isso é mais efetiva.- È apropriado para separação de óleos emulsificados e aderidos em sólidos.È apropriado para separação de óleos emulsificados e aderidos em sólidos.- Aquela separação é incrementada por o levantamento e Ascenso dos glóbulos Aquela separação é incrementada por o levantamento e Ascenso dos glóbulos

de óleos no meio aquoso.de óleos no meio aquoso.- Incrementa a eficiência nestes equipamento o uso de coagulantes e floculantes.Incrementa a eficiência nestes equipamento o uso de coagulantes e floculantes.- Estes equipamento reportam na saída de eles, efluentes de 1 – 20 mg/L.Estes equipamento reportam na saída de eles, efluentes de 1 – 20 mg/L.


4. TRATAMENTO COM CARVÃO ATIVADO4. TRATAMENTO COM CARVÃO ATIVADO


Separador gravidade FlotaçãoInfluente.

Carvão ativado

óleo óleo

Efluente

De-emulsificantes

METODOLOGÍA DE METODOLOGÍA DE DIMENCIONAMENTO PARA UM DIMENCIONAMENTO PARA UM

SEPARADOR APISEPARADOR API(AMERICAM PETROLEUM (AMERICAM PETROLEUM

INSTITUTE)INSTITUTE)

CONSIDERAÇÕES GERAISCONSIDERAÇÕES GERAIS

- O tamanho nominal do glóbulo de óleo livre é de 0,015 cm = 150 µm.- O tamanho nominal do glóbulo de óleo livre é de 0,015 cm = 150 µm.- A velocidade horizontal VA velocidade horizontal VH H é quinze vexeis mais que a velocidade de ascenso dos é quinze vexeis mais que a velocidade de ascenso dos glóbulos de óleo.glóbulos de óleo.

- A profundidade do separador (d) de água tem que ser de 1 m.- A profundidade do separador (d) de água tem que ser de 1 m.

- - A relação profundidade (d) / largura (B)= d/B = 0,3 a 0,5.A relação profundidade (d) / largura (B)= d/B = 0,3 a 0,5.

- - A largura do separador é de 1,8 a 6 m.A largura do separador é de 1,8 a 6 m.

-A relação comprimento (L) / largura (B) = L/B ≥ 5-A relação comprimento (L) / largura (B) = L/B ≥ 5

- Considerar a temperatura de dimensionam.- Considerar a temperatura de dimensionam.

LEI DE LEI DE STOKESTOKE 2

OWt Dρρ18μ

gV

Onde:Onde:

VVtt = Velocidade vertical de ascenso, cm/s. = Velocidade vertical de ascenso, cm/s.

g = Aceleração da gravidade (980 cm/sg = Aceleração da gravidade (980 cm/s22).).

µ = Viscosidade absoluta do efluente a µ = Viscosidade absoluta do efluente a temperatura de dimensionamento, P. (g/cm.s)temperatura de dimensionamento, P. (g/cm.s)

ρρWW, , ρρOO = Densidade da água e óleo a temp. de = Densidade da água e óleo a temp. de dimens. (g/cmdimens. (g/cm33).).

D = Diâmetro de glóbulo de óleo (cm).D = Diâmetro de glóbulo de óleo (cm).

SEQUÊNCIA DE DIMENCIONAMENTOSEQUÊNCIA DE DIMENCIONAMENTO1. VELOCIDADE HORIZONTAL (V1. VELOCIDADE HORIZONTAL (VHH))

VVHH = 15V = 15Vtt ≤ 1,5 cm/s. ≤ 1,5 cm/s.

2. ÁREA TRANSVERSAL (A2. ÁREA TRANSVERSAL (ACC))

V

100QA

H

mC

X

Onde:Onde:

AAcc = Área transversal, m = Área transversal, m22..

QQmm = Vação entrada efluente, m = Vação entrada efluente, m33/s./s.

VVHH = Velocidade horizontal, cm/s. = Velocidade horizontal, cm/s.

3. PROFUNDIDADE DO SEPARADOR(d)3. PROFUNDIDADE DO SEPARADOR(d)

Onde:Onde:

d = Profundidade do separador, m.d = Profundidade do separador, m.

AAcc =Área transversal do separador, m =Área transversal do separador, m22..

B = largura do separador, m.B = largura do separador, m.

4. COMPRIMENTO DO SEPARADOR (L)4. COMPRIMENTO DO SEPARADOR (L)

B

Ad C

dV

VFL

t

H

Onde:Onde:

L = comprimento separadora, m.L = comprimento separadora, m.

F = Fator turbulência.F = Fator turbulência.

5. TEMPO DE RESIDENÇIA 5. TEMPO DE RESIDENÇIA θθ

Onde:Onde:

ddii = Profundidade do efluente no separador ideal, m. = Profundidade do efluente no separador ideal, m.

ttii =Tempo de retenção no separador ideal, s. =Tempo de retenção no separador ideal, s.

LLii = Comprimento no separador ideal, cm. = Comprimento no separador ideal, cm.

BBii = Largura no separador ideal, cm. = Largura no separador ideal, cm.

VVoo = velocidade de óleo saída no separador, cm/s. = velocidade de óleo saída no separador, cm/s.

oii

m

m

iii

i

i

it V

BL

100Q

QdBL

100d

T

dV

5. TEMPO DE RESIDENCIA 5. TEMPO DE RESIDENCIA θθ

θθ = LxdxB / Q = LxdxB / Qmm

θθ = Volume / Q = Volume / Qmm

EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃOCalcular:Calcular:

A)A) as dimensões de um separador API, que tem um as dimensões de um separador API, que tem um influente com uma vazão de 17 900 barriles influente com uma vazão de 17 900 barriles americanos/día, considerar que tem uma relação americanos/día, considerar que tem uma relação testada no laboratório de um fator de turbulência de testada no laboratório de um fator de turbulência de 1,52 Considerar ademais que o diâmetro mínimo dos 1,52 Considerar ademais que o diâmetro mínimo dos glóbulos de óleo é de 0,015 cm e a temperatura de glóbulos de óleo é de 0,015 cm e a temperatura de dimensionamento é de 20 ºC. E que a viscosidade dimensionamento é de 20 ºC. E que a viscosidade absoluta do efluente é de 0,01225 Poise.absoluta do efluente é de 0,01225 Poise.

B)B) Calcular O tempo de residência deste equipamento.Calcular O tempo de residência deste equipamento.

DADOSDADOSF = 1,52 D = 0,015 cmQm = 17 900 barr/día = (17 900 barr/dia)(1m3/6,29 barr)

(1 dia/24 h)(1 h/3 600s)

= 0,033 m3/s.

EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO

2OWt Dρρ

18μ

gV

SOLUCÃO A:SOLUCÃO A:

De acordo a figura F = 1,52 corresponde a uma relação de De acordo a figura F = 1,52 corresponde a uma relação de VVHH/V/Vtt= 10..........(1)= 10..........(1)

Mais para uma D= 0,015 cm temos:Mais para uma D= 0,015 cm temos:

Onde a 20 ºC temos que:Onde a 20 ºC temos que:

VVtt = Velocidade vertical, cm/s. = Velocidade vertical, cm/s.

g = Aceler. gravidade (980 cm/sg = Aceler. gravidade (980 cm/s22).).

µ = Viscosidade absoluta=0,01225 µ = Viscosidade absoluta=0,01225 P. (g/cm.s)P. (g/cm.s)

ρρWW = Densidade da água= 0,999 = Densidade da água= 0,999 (g/cm(g/cm33).).

ρρO O == Densidade de óleo= 0,90 Densidade de óleo= 0,90 (g/cm(g/cm33))

VVtt = 0,12 cm/s = 0,12 cm/s


Subst. Em equação (1) temos:Subst. Em equação (1) temos:

VVHH=10V=10Vt t = 10(0,12 cm/s)= 10(0,12 cm/s)

VVHH= 1,2 cm/s= 1,2 cm/s

a) AREA TRASVERSALa) AREA TRASVERSAL

AAcc = (Qm x 100) / V = (Qm x 100) / VHH

AAcc = (0,33 m = (0,33 m33/s x 100) /s x 100) // 1,2 cm/s1,2 cm/s

AAcc = 2,75 m = 2,75 m22


b) Largura b) Largura BB e profundidade e profundidade dd do separador:do separador:

Consideramos o seguinte:Consideramos o seguinte:

- 1,8 m ≤ - 1,8 m ≤ BB ≤ 6 m ≤ 6 m

- 0,3 ≤ - 0,3 ≤ d/Bd/B ≤ 0,5 ≤ 0,5

Então:Então:

0,3 = d/B0,3 = d/B

d =0,3B......(2)d =0,3B......(2)

Agora:Agora:

d =Ad =Acc/B/B

Da equação (2) temos:Da equação (2) temos:

0,3B = A0,3B = Acc/B/B

0,3B0,3B22 =A =ACC


B =√2,75/0,3 B =√2,75/0,3

B =3,03 mB =3,03 m

Aquele na equação (2) da:Aquele na equação (2) da:

d =0,3(3,03 m)d =0,3(3,03 m)

d = 0,9 m d = 0,9 m ~ 1 m~ 1 m

c) COMPRIMENTO Lc) COMPRIMENTO L

L= FL= F((VVHH/V/Vtt))dd

L= 1,52(10)1mL= 1,52(10)1m

L= 15,2 mL= 15,2 m


SOLUÇÃO BSOLUÇÃO B

Tempo Tempo de residência de residência θθ

θθ =V =Voo / Q / Qmm

Onde VOnde Voo= volume do separador, m= volume do separador, m33

Vo= LxBxd = 15,2 m x 3,03m x 1mVo= LxBxd = 15,2 m x 3,03m x 1m

Vo= 46,06 mVo= 46,06 m33

Subst.Subst.

θθ =46,06 m =46,06 m33 / 0,033 m / 0,033 m33/s/s

θθ = 1 395,6 s = 1 395,6 s

θθ = 23 min = 23 min

BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA-API publication 421- desing and operation of oil API publication 421- desing and operation of oil water separatorswater separators

--WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGY WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGY Paul N. Paul N. Cheremisinoff, editor in collaboration with W. Banning Cheremisinoff, editor in collaboration with W. Banning -FUNDAMENTOS de Engenharia de Petróleo/José FUNDAMENTOS de Engenharia de Petróleo/José Eduardo Thomas/Editoria Interciencia/2001.Eduardo Thomas/Editoria Interciencia/2001.

-INDUSTRIAL Water Pollution Control/W.Wesley INDUSTRIAL Water Pollution Control/W.Wesley Eckenfelder/Editorial Mc Graw-Hill/1989Eckenfelder/Editorial Mc Graw-Hill/1989

--WASTERWATER ENGINEERING Tratament, WASTERWATER ENGINEERING Tratament, disposal and Reuse/Metcalf and Eddy/Editorial disposal and Reuse/Metcalf and Eddy/Editorial Mc Graw-Hill/1991.Mc Graw-Hill/1991.

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