Made available in DSpace on 2016-08-29T15:35:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3097_Carlos Bragança.pdf: 6919181 bytes, checksum: d684a234a50978ba90e89de790eb4d40 (MD5) Previous issue date: 2009-03-27 / Na indústria do petróleo, a formação e a estabilidade das emulsões do tipo óleo/água podem desencadear uma série de problemas que afetam desde a produção até o refino. Os principais problemas, causados pela presença de água, estão relacionados aos processos de corrosão e a estabilização de sais que podem danificar tubulações e envenenar catalisadores utilizados no refino. A quantificação da água no petróleo pode ser feita pelo método Karl Fischer, pela desidratação ou pelo método do BSW (ASTM D4007). Neste último, são utilizados produtos químicos que atuam como desemulsificantes, que podem possuir maior ou menor poder de quebra da emulsão, dependendo das características do sistema. A retirada da água do petróleo (processamento primário) pode ser feita através de processos físicos, como a precipitação eletrostática, ou químicos pela utilização de desemulsificantes. Entretanto, pouco se sabe sobre o efeito de tais produtos no processo de produção, como por exemplo, nos fatores reológicos, responsáveis pelo transporte dos produtos, desde o local de produção até o refino. Neste trabalho, estudou-se a efetividade de uma série de desemulsificantes sobre a estabilidade de emulsões óleo pesado/água e os efeitos das soluções solventes/desemulsificantes sobre a reologia de um óleo pesado, com o objetivo de selecionar o melhor produto para ser utilizado tanto nos ensaios de BSW como no processamento primário.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The effect of ultrasound (US) for demulsification of crude oils with different characteristics (viscosity, density e water content) was investigated, without using chemical demulsifier. Initially, the treatment using US was evaluated, using direct or indirect (using water as US propagation medium) application with probes. Water separation from emulsions was only verified when US was indirectly applied. Therefore, indirect US treatment was studied, using different systems. Experiments were carried out using ultrasonic baths with power of 100 or 200 W (frequency of 25 and 45 or 35 and 130 kHz) and cup horn systems with power of 130 and 750 W (frequency of 20 kHz). The best conditions of amplitude, time and temperature of US treatment were optimized. Synthetic crude oil emulsions of two crude oils were prepared with water content of 12, 35 and 50% and median drop size distribution of 5, 25 and 50 μm. Moreover, natural crude oil emulsions with water content of 12.1 ± 0.1 and 33.5 ± 0.5% (API gravity of 11.1 and 10.8, respectively) were evaluated. For synthetic crude oil emulsions, using cup horn systems, demulsification efficiencies between 40 and 50% were obtained, using 60 and 20% of amplitude for the 130 and 750 W systems, respectively. Using ultrasonic baths (frequencies of 25, 35 and 45 kHz), efficiencies between 50 and 60% were obtained, with 100% amplitude. At 130 kHz, no water separation from crude oil emulsions was observed. For natural crude oil emulsions, efficiencies better than 70% were obtained using cup horn systems or ultrasonic baths (for crude oil with initial water content of 12.1 ± 0.1%). Water and oil phases separated from crude oil emulsions using US were also characterized. It was observed that acidity, metals and sulfur content did no change after treatment with US. Additionally, the separated water was analysed using ion chromatography and gas chromatography coupled to mass spectrometry (after derivatization) to evaluate a possible migration of acid species to the water phase during US treatment. / O efeito do ultrassom (US) para a desemulsificação de petróleos com diferentes características (viscosidade, densidade e teor de água) foi investigado, sem a utilização de desemulsificante químico, e utilizando diferentes sistemas para a aplicação do US. Inicialmente, foi avaliada a forma de aplicação do US, utilizando sondas, com a aplicação direta e indireta (usando a água como o meio de propagação). Somente ocorreu a separação de água da emulsão quando foi feita a aplicação indireta do US e, a partir disso, esta forma de aplicação foi estudada, utilizando diferentes sistemas. Foram feitos experimentos utilizando banhos de US, com potência de 100 ou 200 W (frequência de 25 e 45 ou 35 e 130 kHz) e sistemas do tipo cup horn com potência de 130 e 750 W (frequência de 20 kHz). Foram avaliadas condições de amplitude, tempo e temperatura de tratamento no US para todos os sistemas. Foram avaliadas emulsões sintéticas de dois petróleos (19 e 21,8 °API), preparadas com teores de água de 12, 35 e 50% e mediana da distribuição do tamanho de gota de 5, 10 e 25 μm e emulsões naturais de petróleos com os teores de água 12,1 ± 0,1 e 33,5 ± 0,5% (11,1 e 10,8 °API, respectivamente). Para as emulsões sintéticas, utilizando os sistemas cup horn, foram obtidas eficiências de desemulsificação entre 40 e 50% utilizando 60 e 20% de amplitude nos sistemas de 130 e 750 W, respectivamente. Nos banhos de US (frequências de 25, 35 e 45 kHz), as eficiências foram entre 50 e 60%, com 100% de amplitude. Na frequência de 130 kHz não houve a separação de água. Para as emulsões naturais de petróleo, foram obtidas eficiências de desemulsificação superiores a 70% nos banhos e nos sistemas cup horn (para o petróleo com o teor de água inicial de 12,1 ± 0,1%). Após a desemulsificação assistida por US foi feita a caracterização das fases água e óleo obtidas e foi observado que não houve alteração no teor de acidez e concentração de metais e S no petróleo após o tratamento com US. Além disso, a água separada foi analisada por cromatografia de íons e cromatografia a gás acoplada a espectrometria de massa, após derivatização, para avaliar a possível migração de espécies ácidas para a água durante o tratamento com US.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoaoMApdf.pdf: 2174206 bytes, checksum: a1de24fc592da4515b2bf51d89278503 (MD5) Previous issue date: 2009-03-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The separation oil-water by the use of flotation process is characterized by the involvement between the liquid and gas phases. For the comprehension of this process, it s necessary to analyze the physical and chemical properties command float flotation, defining the nature and forces over the particles. The interface chemistry has an important role on the flotation technology once, by dispersion of a gas phase into a liquid mixture the particles desired get stuck into air bubbles, being conduced to a superficial layer where can be physically separated. Through the study of interface interaction involved in the system used for this work, was possible to apply the results in an mathematical model able to determine the probability of flotation using a different view related to petroleum emulsions such as oil-water. The terms of probability of flotation correlate the collision and addition between particles of oil and air bubbles, that as more collisions, better is the probability of flotation. The additional probability was analyzed by the isotherm of absorption from Freundlich, represents itself the add probability between air bubbles and oil particles. The mathematical scheme for float flotation involved the injected air flow, the size of bubbles and quantity for second, the volume of float cell, viscosity of environment and concentration of demulsifier. The results shown that the float agent developed by castor oil, pos pH variation, salt quantity, temperature, concentration and water-oil quantity, presented efficient extraction of oil from water, up to 95%, using concentrations around 11 ppm of demulsifier. The best results were compared to other commercial products, codified by ―W‖ and ―Z‖, being observed an equivalent demulsifier power between Agflot and commercial product ―W‖ and superior to commercial product ―Z‖ / A separa??o ?leo/?gua pelo processo de flota??o ? caracterizada pelo envolvimento entre as fases l?quida e gasosa. Para a compreens?o desse processo, ? necess?rio estudar as propriedades f?sicas e qu?micas que governam a flota??o, estabelecendo a natureza e as for?as entre as part?culas. A qu?mica de interfaces desempenha um papel importante na tecnologia de flota??o, onde, por dispers?o de uma fase gasosa em uma mistura na fase l?quida, as part?culas a serem flotadas prendem-se ?s bolhas de ar e s?o conduzidas at? a camada superficial da solu??o, onde s?o separadas fisicamente. Atrav?s do estudo das intera??es interfaciais envolvidas, foi poss?vel aplicar seus resultados em uma equa??o que determina a probabilidade de flota??o por uma nova ?tica relacionada ?s emuls?es de petr?leo do tipo ?leo/?gua. Os termos da probabilidade de flota??o correlacionam os fen?menos de colis?o e de ades?o entre as part?culas de ?leo e as bolhas de ar. Na probabilidade de colis?o observa-se que quanto maior o n?mero de colis?es maior a probabilidade de flota??o. A probabilidade de ades?o foi analisada atrav?s da isoterma de adsor??o de Freundlich, que representa a probabilidade de ades?o entre as bolhas de ar e as part?culas de ?leo. A modelagem matem?tica para a flota??o envolveu o fluxo de ar injetado, o tamanho das bolhas de ar, a quantidade de bolhas por segundo, o volume da c?lula de flota??o, a viscosidade e a concentra??o do desemulsificante. Os resultados mostraram que o agente de flota??o desenvolvido a partir do ?leo de mamona, ap?s a varia??o do pH, salinidade, temperatura, concentra??o de desemulsificante e teor de ?leo/?gua, apresentou uma efici?ncia de remo??o de ?leo em ?gua acima dos 95%, usando uma concentra??o em torno de 11 ppm de desemulsificante. Os melhores resultados foram comparados com outros produtos comerciais, codificados por ―W‖ e ―Z‖, sendo observado um poder desemulsificante equivalente entre o Agflot e o produto comercial ―W‖ e superior ao produto comercial ‖Z‖