AVALIAÇÃO DE MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA O MELHORAMENTO DO TRANSPORTE DE PETRÓLEO

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UNIÃO DE ENSINO SUPERIOR DE VIÇOSA
FACULDADE DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA DE VIÇOSA
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

ALINE CASTRO SANTANA MENDES

AVALIAÇÃO DE MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA O MELHORAMENTO DO TRANSPORTE DE PETRÓLEO

VIÇOSA – MG

2017

ALINE CASTRO SANTANA MENDES

AVALIAÇÃO DE MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA O MELHORAMENTO DO TRANSPORTE DE PETRÓLEO

Trabalho apresentado à banca examinadora, do curso de Engenharia Química da UNIVIÇOSA, como parte integrante das exigências da disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, e como requisito parcial para obtenção do título de Engenheira Química.

Orientadora: Fernanda Raquel Carvalho

Co-orientadora: Rejane de Castro Santana

VIÇOSA – MG

2017

ALINE CASTRO SANTANA MENDES

AVALIAÇÃO DE MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA O MELHORAMENTO DO TRANSPORTE DE PETRÓLEO

Trabalho apresentado à banca examinadora, do curso de Engenharia Química da UNIVIÇOSA, como parte integrante das exigências da disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, e como requisito parcial para obtenção do título de Engenheira Química.

Orientadora: Fernanda Raquel Carvalho

Co-orientadora: Rejane de Castro Santana

APROVADA EM: ___ /___ /___

_________________________________

Convidado

_________________________________

Profa. Fernanda Raquel Carvalho

_________________________________

Profa. Rejane de Castro Santana

VIÇOSA – MG

2017

AGRADECIMENTOS

“Sonho que se sonha só, é só um sonho que se sonha só, mas sonho que se sonha junto é realidade” (Raul Seixas). No decorrer desse sonho algumas pessoas estiveram ao meu lado, torcendo pela minha vitória e sonhando junto comigo.

Quero agradecer primeiramente a Deus, por ter me guiado durante toda a trajetória e me iluminado a cada segundo.

Á minha família, pelo apoio e amor incondicional, em especial, meus pais, Cristiane e Márcio, minha irmã, Júlia e meus avós, Elisa e Romeu, que estiveram sempre presentes em todos os momentos. Meu agradecimento especial vai também á minha tia Rejane, pelo apoio e ajuda durante todo o trajeto e também pelo carinho de sempre.

Ao Guilherme, pelo incentivo, paciência e amor que foram fundamentais para a conclusão da minha jornada. Á professora Fernanda, pela orientação e ajuda durante o trabalho. Aos meus amigos de longas datas e aqueles que ganhei durante a graduação, por esses anos de amizade. E a todos que, de alguma forma, contribuíram para a conclusão deste trabalho.

RESUMO

Os reservatórios disponíveis de óleos leves estão cada vez mais escassos, sendo necessários novos estudos para a exploração, produção, transporte e refino do petróleo pesado. Além disso, o petróleo é produzido na forma de emulsões A/O. Este possue alta viscosidade, acarretando em dificuldades durante o transporte. A inversão dessa emulsão A/O para O/A a partir da adição de soluções aquosas contendo surfactante e/ou particulas sólidas é uma alternativa para facilitar o transporte, pois diminui a viscosidade do óleo e consequentemente facilita seu bombeamento. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é obter emulsões de petróleo O/A de baixa viscosidade a partir da adição de solução aquosa contendo particula sólida bentonita e do surfactante Triton X–100. As emulsões O/A e A/O foram caracterizadas em análises de condutividade, reologia, estabilidade cinética e tamanho de gotas. A inversão de fases de emulsões A/O para O/A ocorreu entre 30 e 40% (m/m) de solução aquosa, de acordo com as análises de conduvitidade. O incremento do teor de água das emulsões provocou um aumento do diâmetro médio das gotas (2,8 a 10,57 μm) e consequentemente aumento do volume de fases separadas após 7 dias. Apesar da baixa estabilidade cinética, a adição de surfactante e bentonita possibilitou a produção de emulsões O/A compostas por 40 e 50% (m/m) de solução aquosa com caracteristicas de baixa viscosidade (6,33 e 1,07 mPa.s, respectivamente), o que consequentemente provocaria baixa perda de carga durante o escoamento.

Palavras-chave: emulsão; petróleo; transporte; surfactantes; partículas sólidas.

ABSTRACT

 Light oils avaible reservoirs are increasingly scarce, requiring further studies for the exploration, production, transportation and refining of heavy oil. Heavy oil is produced as W/O emulsions showing high viscosity and causing difficulties during pipeline transport. The production of W/O emulsion by addition of aqueous solutions containing surfactante and or solid particles to O/W emulsion is an alternative to decrease oil viscosity making pumping easier. Thus, the objective of this work is to obtain low viscosity O/W emulsions from the addition of aqueous phase containing solid bentonite and the Triton X-100 surfactant. The O/W and W/O emulsions were characterized in conductivity analyzes, rheology, kinetic stability and droplet size. The analyses phase inversion of W/O to O/W emulsions occurred between 30 and 40% (m/m) of aqueous solution, according to the conductivity analyzes. The water content of the emulsions caused an increase in the droplets mean diameter (2.8 to 10.57 μm) and consequently phase separation was increased . Despite the low kinetic stability, the addition of surfactant and bentonite allowed the production of O/W emulsions composed of 40 and 50% (m/m) suitable for pipeline transportation due to their low viscosity (6.33 and 1.07 mPa.s, respectively), which would consequently cause low friction loss during flow.

Keywords: emulsion; oil; transport; surfactants; solid particles

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA        1

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        3

2.1. Petróleo        3

2.2. Emulsão        4

2.2.1. Mecanismos de desestabilização        5

2.2.2. Propriedade das emulsões        6

2.2.3. Emulsões em petróleo        7

2.2.4. Inversão de fase das emulsões para o transporte        7

2.2.5. Emulsificantes, surfactantes ou agentes tensoativos        8

2.2.6. Partículas sólidas        10

3. OBJETIVOS        12

3.1. Objetivo geral        12