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Artigo Técnico: Otimização de processos de exploração e produção de petróleo e gás mediante a remoção de sulfato da água do mar por nanofiltração

Petroleo e Energia
10 de outubro de 2014
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    Petróleo & Energia, Jennifer Rae

    Jennifer Rae

    A ultrafiltração é um processo de filtração por membrana em que o tamanho nominal dos poros é menor que 0,1 μm. Qualquer coisa maior do que o tamanho do poro da membrana é impedido de passar através da mesma. A ultrafiltração remove partículas grandes, bactérias, vírus e sólidos suspensos, porém, permite a passagem de elementos orgânicos e sais dissolvidos. Uma vez que os sais dissolvidos não são rejeitados pela membrana, este processo apresenta uma diferença de pressão osmótica desprezível, permitindo que seja realizado com baixa pressão (operante em pressões intramembrana de menos de ~2 barg). Membranas de ultrafiltração demandam retrolavagem e limpeza de manutenção para restabelecer a pressão intramembrana e ciclos de limpeza completa para restabelecer esta pressão integralmente.

    A ultrafiltração é uma tecnologia bem estabelecida para uma série de diferentes aplicações em ambos segmentos, industrial e municipal, e tem atraído operadores de E&P de petróleo e gás devido à relação entre melhorias de pré-tratamento e a performance e longevidade de membranas de nanofiltração que ela proporciona. Um bom pré-tratamento que mantenha os níveis de SDI (Silt Density Index) abaixo de 3 tem demonstrado um impacto positivo nos sistemas de nanofiltração e osmose reversa. A ultrafiltração, que tipicamente produz um efluente com SDI menor do que 2, encaixa-se perfeitamente para o tratamento de água anterior às membranas de nanofiltração. Em adição aos benefícios já mencionados, a ultrafiltração também permite a redução da dimensão e peso do sistema como um todo, demanda pouca manutenção e é capaz de se adaptar a uma gama de variáveis da qualidade da água a ser tratada.

    Petróleo & Energia, Marcus Simionato

    Marcus Simionato

    As membranas ocas de ultrafiltração da GE Water & Process Technologies foram projetadas com uma expectativa de vida robusta, dando confiança à operação do sistema de tratamento de água, sendo utilizadas em diferentes mercados e aplicações, inclusive como pré-tratamento para nanofiltração e osmose reversa. A GE oferece ultrafiltração pressurizada e imersa, sendo que cada uma delas oferece vantagens únicas a depender das características pontuais de cada projeto de remoção de sulfato.

    As membranas de ultrafiltração pressurizadas da GE são ideais para aplicações de pré-tratamento de água salobra e dessalinização de água do mar. Elas utilizam fluoreto de polivinilideno (PVDF) de baixa incrustração em sua composição, resultando em redução da frequência das limpezas e deterioração das membranas devido à utilização de químicos. As membranas pressurizadas são uma boa opção para plantas compactas e/ou pré-moldadas de rápida entrega e instalação, assim como para soluções customizadas para cada necessidade específica.

    As membranas de ultrafiltração imersas da GE são ideais para retrofits e pré-tratamento para sistemas de nanofiltração e osmose reversa. Elas produzem água com qualidade igual ou acima dos mais rigorosos padrões e demandam menos químicos, além de exigir área física reduzida. Os materiais utilizados nos módulos e cassetes são especialmente desenvolvidos para operar em ambientes de alta salinidade e minimizar o número de componentes e conexões do processo.

    Petróleo & Energia, Matt Boczkowski

    Matt Boczkowski

    Conclusões – Unidades de remoção de sulfato previnem a formação de incrustações em estruturas de E&P. Uma unidade de remoção de sulfato típica consiste em trens de membranas de nanofiltração que diminuem os níveis de sulfato de 2.700 ppm para menos de 40 ppm. A redução do sulfato também elimina o substrato para bactérias redutoras de sulfato, reduzindo ao mínimo a acidificação da reserva de petróleo e complicações relacionadas à corrosão em equipamentos. A nanofiltração também pode ser utilizada para remover economicamente íons de dureza da água do mar, o que pode ser desejável em algumas formações de reservas de petróleo ou onde a diluição com água é necessária para transbordo de polímeros. A seletividade das membranas de nanofiltração para separar íons de dureza da água do mar é mais eficiente em pH inferiores a 7, preferencialmente entre 5 e 6, e depende da morfologia da membrana e suas propriedades intrínsecas. Operações contínuas de longo prazo de unidades de remoção de sulfato são otimizadas com um excelente pré-tratamento, preferencialmente por ultrafiltração.

     
    Petróleo & Energia, Keith Birch

    Keith Birch

    Referências:

    Bowen, W.R., Doneva, T.A., Austin, T. and Stoton, G. (2002) “The use of atomic force microscopy to quan-tify membrane surface electrical properties”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 201, 73–78.

    Childress, A.E and Elimelech, M. (2000) “Relating Nanofiltration Membrane Performance to Mem-brane Charge (Electrokinetic)

    Characteristics”, Environ. Sci. Technol. 34, 3710-3716.

    Eriksson, P., Kyburz, M and Pergande, W. (2005) “NF membrane characteristics and evaluation for sea water processing applications”, Desalination 184, 281–294.

    Yang, J., Lee, S., Lee, E., Lee, J. and Hong, S. (2009) “Effect of solution chemistry on the surface property of reverse osmosis membranes under seawater conditions” Desalination 247 148–161.

     

    Os Autores:

    Matt Boczkowski, graduado em microbiologia e engenharia química pela McGill University e HEC Montreal Business School, é gerente de vendas senior da GE Water & Process Technologies, responsável por atividades comerciais e de marketing para recuperação avançada de petróleo. Matt ingressou na GE em 2011, pelo programa de formação de lideranças, durante o qual conduziu iniciativas de marketing para GE Corporate e GE Water & Process Technologies.

    Keith Birch, formado em engenharia química pela University of Central Lancashire e Aberdeen University, é executivo global para contas corporativas, com 27 anos de experiência no setor de petróleo e gás, incluindo extensa experiência na especificação, operação e manutenção de sistemas de membrana onshore e offshore. Ele é responsável comercial global por químicos e equipamentos para empresas de petróleo e gás. Seu cargo inclui gerenciar os relacionamentos entre o centro de pesquisa e desenvolvimento da GE com os clientes.

    Jennifer Rae, graduada em engenharia ambiental pela Universidade Federal do Paraná (UFPR), é gerente de vendas da GE Water & Process Technologies para a América Latina, responsável por atividades de inteligência de mercado e comunicação para equipamentos e membranas para tratamento de água e efluentes para indústria e municipalidades. Ela também gerencia o relacionamento com meios de comunicação e instituições.

    Marcus Simionato, engenheiro químico pela Unicamp e técnico em petroquímica Etecap, é gerente de vendas senior da GE Water&Process Technologies na América Latina, respondendo pelas atividades comerciais de equipamentos e membranas de tratamento de água, além de gerenciar a rede de distribuidores e a frota de tratamento móvel da companhia no país.



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