Separacao agua-oleo

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Separacao agua-oleo

  1. 1. ““SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO”SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO” MATÉRIA: TÓPICOS NO MEIO AMBIENTE –MATÉRIA: TÓPICOS NO MEIO AMBIENTE – OPERAÇÕES UNITÁRIASOPERAÇÕES UNITÁRIAS ALUNO: CÉSAR ENRIQUE LEYTÓNALUNO: CÉSAR ENRIQUE LEYTÓN CERNACERNA
  2. 2. INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO -Temos industrias que tem efluentes oleosos como-Temos industrias que tem efluentes oleosos como por exemplo: Industria de refino e processo dopor exemplo: Industria de refino e processo do Petróleo, água na fabricação de metais, águasPetróleo, água na fabricação de metais, águas residuais, Efluentes pesqueiros. outros.residuais, Efluentes pesqueiros. outros. Ind. PetróleoInd. Petróleo Ind. PetróleoInd. Petróleo
  3. 3. Ind. PetróleoInd. Petróleo Águas residuaisÁguas residuais
  4. 4. EFLUENTES PESQUEIROSEFLUENTES PESQUEIROS CAPTURA ARMAZENAMENTO RECEPÇÃO Água do mar + peixe EFLUENTE PEIXE
  5. 5. INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO -A descarrega destes efluentes oleosos tem efeitos-A descarrega destes efluentes oleosos tem efeitos indesejáveis, mala aparência das águas, consumoindesejáveis, mala aparência das águas, consumo de OD, efeito tóxico nos peixes, efeito negativo nade OD, efeito tóxico nos peixes, efeito negativo na fotossínteses.fotossínteses.
  6. 6. INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO -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.
  7. 7. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO OLEO EM ÁGUAOLEO EM ÁGUA --ÓLEO LIVREÓLEO LIVRE em água ascendeem água ascende rapidamente na superfície de água numrapidamente na superfície de água num corto período de tempo.corto período de tempo. -ÓLEO LIVRE-ÓLEO LIVRE é aquele que não éé aquele que não é misturado com água, é ademais é visível.misturado com água, é ademais é visível.
  8. 8. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO OLEO EM ÁGUAOLEO EM ÁGUA --ÓLEO EMULSIONADOÓLEO EMULSIONADO em água é aquele queem água é aquele que está misturado e intimamente ligado á água.está misturado e intimamente ligado á água. -ÓLEO EMULSIONADOÓLEO EMULSIONADO é visível e a mistura águaé visível e a mistura água óleo é monofásico.óleo é monofásico. -ÓLEO ADHERIDOÓLEO ADHERIDO que são aqueles óleos que sãoque são aqueles óleos que são aderidos a sólidos úmidos formando colóides.aderidos a sólidos úmidos formando colóides.
  9. 9. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO ÓLEO EM ÁGUAÓLEO EM ÁGUA ÓLEOÓLEO EMULSIFICADOEMULSIFICADO EM ÁGUAEM ÁGUA
  10. 10. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO 1. DE-EMULSIFICAÇÃO1. DE-EMULSIFICAÇÃO - Agentes químicos são principalmente usadosAgentes 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.
  11. 11. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO 2. SEPARAÇÃO POR GRAVIDADE2. SEPARAÇÃO POR GRAVIDADE - È o tratamento mais utilizado.È o tratamento mais utilizado. - Ele acontece pela diferença de densidades deEle acontece pela diferença de densidades de água e óleo livre.água e óleo livre. - O equipamento mais conhecido é o separadorO equipamento mais conhecido é o separador API. (Americam Petroleum Institute)API. (Americam Petroleum Institute)
  12. 12. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO - A efetividade deste equipamento é aquele bomA efetividade deste equipamento é aquele bom dimensionamento onde não aconteçadimensionamento onde não aconteça turbulências.turbulências. - Considera que o tempo de residência incrementaConsidera que o tempo de residência incrementa a separação água óleo.a separação água óleo. - A velocidade de Ascenso dos glóbulos de óleoA velocidade de Ascenso dos glóbulos de óleo tem um comportamento vetorial.tem um comportamento vetorial. - Estes equipamento reportam na saída de eles,Estes equipamento reportam na saída de eles, efluentes de 20 – 100 mg/L.efluentes de 20 – 100 mg/L. - A resolução da CONAMA para descarte deA resolução da CONAMA para descarte de efluentes é deefluentes é de 20 mg/L20 mg/L de óleo.de óleo.
  13. 13. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO 3. SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO3. SEPARAÇÃO POR FLOTAÇÃO - Aquela operação utiliza o conceito de separaçãoAquela operação utiliza o conceito de separação por diferenças de densidades, alem de isso épor diferenças de densidades, alem de isso é mais efetiva.mais efetiva. - È apropriado para separação de óleosÈ apropriado para separação de óleos emulsificados e aderidos em sólidos.emulsificados e aderidos em sólidos. - Aquela separação é incrementada por oAquela separação é incrementada por o levantamento e Ascenso dos glóbulos de óleoslevantamento e Ascenso dos glóbulos de óleos no meio aquoso.no meio aquoso. - Incrementa a eficiência nestes equipamento oIncrementa a eficiência nestes equipamento o uso de coagulantes e floculantes.uso de coagulantes e floculantes. - Estes equipamento reportam na saída de eles,Estes equipamento reportam na saída de eles, efluentes de 1 – 20 mg/L.efluentes de 1 – 20 mg/L.
  14. 14. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO 4. TRATAMENTO COM CARVÃO ATIVADO4. TRATAMENTO COM CARVÃO ATIVADO
  15. 15. PROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEOPROCESSO DE SEPARAÇÃO ÁGUA ÓLEO Separador gravidade FlotaçãoInfluente. Carvão ativado óleo óleo Efluente De-emulsificantes
  16. 16. METODOLOGÍA DEMETODOLOGÍA DE DIMENCIONAMENTO PARA UMDIMENCIONAMENTO PARA UM SEPARADOR APISEPARADOR API (AMERICAM PETROLEUM(AMERICAM PETROLEUM INSTITUTE)INSTITUTE)
  17. 17. CONSIDERAÇÕES GERAISCONSIDERAÇÕES GERAIS - O tamanho nominal do glóbulo de óleo livre é- O tamanho nominal do glóbulo de óleo livre é de 0,015 cm = 150 µm.de 0,015 cm = 150 µm. - A velocidade horizontal VA velocidade horizontal VHH é quinze vexeisé quinze vexeis mais que a velocidade de ascenso dosmais que a velocidade de ascenso dos glóbulos de óleo.glóbulos de óleo. - A profundidade do separador (d) de água- A profundidade do separador (d) de água tem que ser de 1 m.tem que ser de 1 m. -- A relação profundidade (d) / largura (B)=A relação profundidade (d) / largura (B)= d/B = 0,3 a 0,5.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) =-A relação comprimento (L) / largura (B) = L/B ≥ 5L/B ≥ 5 - Considerar a temperatura de dimensionam.- Considerar a temperatura de dimensionam.
  18. 18. LEI DELEI DE STOKESTOKE ( ) 2 OWt Dρρ 18μ g V −= 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 aµ = 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).
  19. 19. SEQUÊNCIA DE DIMENCIONAMENTOSEQUÊNCIA DE DIMENCIONAMENTO 1. 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 100Q A H m C 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.
  20. 20. 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 A d C = d V V FL t H       = Onde:Onde: L = comprimento separadora, m.L = comprimento separadora, m. F = Fator turbulência.F = Fator turbulência.
  21. 21. 5. TEMPO DE RESIDENÇIA5. 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. o ii m m iii i i i t V BL 100Q Q dBL 100d T d V ===
  22. 22. 5. TEMPO DE RESIDENCIA5. TEMPO DE RESIDENCIA θθ θθ = LxdxB / Q= LxdxB / Qmm θθ = Volume / Q= Volume / Qmm
  23. 23. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO Calcular:Calcular: A)A) as dimensões de um separador API, que tem umas dimensões de um separador API, que tem um influente com uma vazão de 17 900 barrilesinfluente com uma vazão de 17 900 barriles americanos/día, considerar que tem uma relaçãoamericanos/día, considerar que tem uma relação testada no laboratório de um fator de turbulência detestada no laboratório de um fator de turbulência de 1,52 Considerar ademais que o diâmetro mínimo dos1,52 Considerar ademais que o diâmetro mínimo dos glóbulos de óleo é de 0,015 cm e a temperatura deglóbulos de óleo é de 0,015 cm e a temperatura de dimensionamento é de 20 ºC. E que a viscosidadedimensionamento 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. DADOSDADOS F = 1,52 D = 0,015 cm Qm = 17 900 barr/día = (17 900 barr/dia)(1m3 /6,29 barr) (1 dia/24 h)(1 h/3 600s) = 0,033 m3 /s.
  24. 24. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO ( ) 2 OWt Dρρ 18μ g V −= SOLUCÃO A:SOLUCÃO A: De acordo a figura F = 1,52 corresponde a uma relação deDe 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=0,01225µ = 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 ).). ρρOO == Densidade de óleo= 0,90Densidade de óleo= 0,90 (g/cm(g/cm33 )) VVtt = 0,12 cm/s= 0,12 cm/s
  25. 25. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO Subst. Em equação (1)Subst. Em equação (1) temos:temos: VVHH=10V=10Vtt = 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) // 1,21,2 cm/scm/s AAcc = 2,75 m= 2,75 m22
  26. 26. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO b) Largurab) Largura BB e profundidadee 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
  27. 27. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO B =√2,75/0,3B =√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 md = 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
  28. 28. EXEMPLO DE APLICAÇÃOEXEMPLO DE APLICAÇÃO SOLUÇÃO BSOLUÇÃO B TempoTempo de residênciade 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
  29. 29. BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA -API publication 421- desing and operation of oilAPI publication 421- desing and operation of oil water separatorswater separators --WASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGYWASTEWATER TREATMENT TECHNOLOGY Paul N.Paul N. Cheremisinoff, editor in collaboration with W. BanningCheremisinoff, editor in collaboration with W. Banning -FUNDAMENTOS de Engenharia de Petróleo/JoséFUNDAMENTOS de Engenharia de Petróleo/José Eduardo Thomas/Editoria Interciencia/2001.Eduardo Thomas/Editoria Interciencia/2001. -INDUSTRIAL Water Pollution Control/W.WesleyINDUSTRIAL 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/Editorialdisposal and Reuse/Metcalf and Eddy/Editorial Mc Graw-Hill/1991.Mc Graw-Hill/1991.

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