Simulação De Separação Primária De óleo E gás

Resumo – A corrente proveniente de um poço de perfuração off-shore é constituída de água, óleo e gás natural associado, que é separada na plataforma. O processo de separação envolve separadores trifásicos, compressores, tambores de separação e trocadores de calor. O gás natural sofre secagem, já que a presença de água no duto promove a formação de hidratos, produzindo depósitos que reduzem o diâmetro da tubulação. Esta etapa é conduzida em uma coluna de absorção com trietilenoglicol. Neste trabalho, utiliza-se o simulador de processos HYSYS para projeto do processo, estudando diferentes condições de separação, a fim de testar a eficiência do processo de separação na etapa de absorção.

Palavras-Chave: separação off-shore; hidratos; trietilenoglicol; HYSYS

1. Introdução

A corrente proveniente de um poço de perfuração off-shore geralmente é constituída por água, óleo e gás natural associado. A separação dessa mistura trifásica água/óleo/gás se faz necessária pelo fato da indústria ter grande interesse econômico nas frações óleo e gás. A água deve ser removida devido à sua capacidade de formar emulsões com viscosidades superiores à do petróleo desidratado e hidratos em uma corrente constituída por gás natural, formando depósitos que podem reduzir o diâmetro da tubulação. Sua remoção evita o superdimensionamento do sistema de bombeio e transferência, e danos às operações de processo nas refinarias, pois representa um volume ocioso na transferência e tancagem do petróleo e pode gerar problemas de incrustação e corrosão nos oleodutos de exportação.

Assim, é efetuado o processamento primário que consiste na separação de petróleo, gás e água sob condições controladas, no tratamento ou condicionamento dos hidrocarbonetos para que possam ser transferidos para as refinarias onde é efetuado o processamento propriamente dito, e no tratamento da água para reinjeção ou descarte, de acordo com Hernandez-Valencia et al. (2001).

Todo o processo de separação da corrente trifásica é realizado em plataformas com ajuda de equipamentos como separadores trifásicos, bombas, compressores e colunas absorvedoras. Além do fato da importância da separação estar voltada para o interesse econômico nas frações constituídas por hidrocarbonetos, a separação da mistura trifásica é muito importante sob o ponto de vista da fase gás, uma vez que a presença de água no duto poderá promover a formação de hidratos, produzindo depósitos que reduzem o diâmetro da tubulação, segundo Carroll (2003a,b). Essa etapa é conduzida em uma coluna de absorção com trietilenoglicol em contra-corrente com a mistura gasosa contendo água, que será explicado mais adiante.

A separação da água do petróleo realiza-se normalmente em duas etapas operacionais: a desidratação e a dessalgação.

A desidratação é conduzida nas unidades operacionais de produção instaladas em campo. Nesta etapa, adiciona-se desestabilizante (desemulsificante) à corrente a ser processada, com a finalidade de competir e deslocar os emulsificantes naturais presentes na interface permitindo a coalescência das gotas e a separação das fases líquidas. Em seguida, a emulsão é aquecida, e quando necessário, é fornecido ao sistema padrão de escoamento adequado para que haja separação de fases. A dessalgação do petróleo é efetuada nas refinarias, e consiste em lavar o petróleo com água doce para remover grande parte do sal residual presente.

A água produzida, quando enquadrada nas condições de descarte definidas pela legislação, pode ser lançada ao mar. Conforme exigência da Resolução CONAMA 20/86, a água proveniente da unidade de tratamento deverá estar adequada à temperatura máxima de 40ºC e teor máximo de 20 ppm de óleo, de acordo com Thomas (2001).

Já o processamento do gás consiste da compressão, remoção de CO2 e desidratação (remoção da umidade residual) para ser utilizado principalmente como gás combustível e gás lift nos poços de produção, sendo o excedente exportado através de gasodutos. O gás excedente, ao chegar em terra, deve ser processado adequadamente em Unidades de Processamento de Gás Natural – UPGN. Nestas, o gás será desidratado e fracionado, gerando o metano e o etano, que formarão o gás natural combustível – GNC propriamente dito, e propano e butano, que formam o gás liquefeito de petróleo – GLP, e um produto denominado “gasolina natural”.

Dentre os processos que envolvem o condicionamento do gás natural, o processo de desidratação é um dos mais importantes. É necessária a realização desse processo, devido ao fato da água sob certas condições poder formar hidratos com o gás, formando depósitos que reduzem o diâmetro da tubulação que envia o gás para as Unidades de Processamento de Gás Natural (UPGN). Além da formação de hidratos, a água na presença de gases ácidos (H2S e CO2) pode acelerar o processo de corrosão em um duto, de acordo com Pereira (2004).

O processo de absorção ocorre em uma torre absorvedora constituída por um número finito de estágios, um tanque de expansão (flash) e uma coluna regeneradora. A corrente gasosa com resíduo de água entra na parte inferior da absorvedora ao passo que o solvente higroscópico entra em contra-corrente com o gás. Podem ser utilizados vários

solventes para esse processo, como por exemplo, álcoois (metano ou etano) ou glicóis (os mais comuns são o monoetilenoglicol, dietilenoglicol ou trietilenoglicol). O fundo da absorvedora, cuja composição é uma mistura dissolvente juntamente com a água removida passa por um tanque flash que reduz a pressão do material até quase a pressão atmosférica. A etapa de expansão é importante, pois serve para a remoção de compostos voláteis dissolvidos na mistura. Em seguida, a corrente passa por uma coluna regeneradora que retira praticamente toda a água absorvida.

Nesse trabalho, é estudado um fluxograma de processo em ambiente HYSYS simulando a separação da corrente trifásica e, especialmente, a remoção de água da fase gás. Para esse estudo, analisa-se o processo de separação da mistura trifásica de acordo com a variação de parâmetros, tais como pressão e temperatura no qual é realizada a

separação e vazão de gás de entrada.

2. Objetivo geral

O objetivo deste estudo é a análise do processo de separação água/óleo/gás, com ênfase na etapa de remoção de água da corrente de gás obtida.

3. Objetivo específico

É investigado especificamente