PPGCEP - Mestrado em Ciência e Engenharia do Petróleo

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Adsorção de cobre e cromo utilizando fibra de sisal visando o tratamento da água produzida pela indústria petrolífera
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2010-07-19) Borba, Loiva Liana Santos; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/6257147082706067; Dantas, Tereza Neuma de Castro; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783139Z0&dataRevisao=null; Santanna, Vanessa Cristina; ; http://lattes.cnpq.br/9445575768909084; Moura, Maria Carlenise Paiva de Alencar; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4702157Y9
A indústria de petróleo é atualmente uma das principais causadoras da poluição ambiental. O objetivo deste trabalho foi reduzir a concentração de cobre e cromo na água produzida pela indústria petrolífera. Foi usado como adsorvente a fibra de sisal natural, tratada com ácido nítrico e hidróxido de sódio. Todas as fibras vegetais possuem características físicas e morfológicas que possibilitam a adsorção de poluentes. A composição básica do sisal é celulose, hemicelulose e lignina. As características encontradas na caracterização são típicas de fibras vegetais, com exceção da área superficial que foi praticamente zero. Na primeira fase da adsorção foi realizado um estudo a temperatura (30°C, 45°C e 60°C) e tempo para otimizar a realização do planejamento fatorial. Os resultados mostraram que a fibra mais viável para o estudo é a fibra tratada com ácido à 30°C durante 5 horas. A segunda fase foi a do planejamento fatorial, usando a fibra ácida e o tempo de cinco horas determinado na primeira fase. Os ensaios foram efetuados seguindo o planejamento Fatorial 2 3. Os resultados obtidos foram analisados, através de métodos estatísticos, visando a otimização dos principais parâmetros que influenciam no processo: pH, concentração (mol/L) e relação massa de fibra (g)/ volume de solução (mL). Os resultados do planejamento descrevem, o fator concentração e o fator massa/volume apresentam interferência significativa no processo de adsorção do cromo e cobre. Os resultados, após a otimização, demonstraram que os maiores percentuais de extração (98 %) foram obtidos nas seguintes condições operacionais: pH: 5-6, Concentração: 100 ppm e a relação massa /volume: 1grama de fibra/50mL de solução. Observou-se que o processo foi eficiente com relação à adsorção do cromo e cobre, contudo são necessários mais estudos para a otimização do processo.
Análises da molhabilidade e da adsorção de tensoativos em rocha calcária
(2017-06-28) Neves, Allan Martins; Santanna, Vanessa Cristina; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; http://lattes.cnpq.br/4637897380055777; ; ; http://lattes.cnpq.br/7295522343644703; Fernandes, Jéssica Emanuela de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/6114636932635634
O cenário atual da indústria do petróleo envolve explorar e produzir reservas com desafios técnicos enormes. Desta forma, torna-se cada vez mais necessário o conhecimento dos mecanismos que impactam a produção do óleo. Um exemplo disso são as novas descobertas no mar brasileiro, como o pré-sal, composto por grandes acumulações de óleo leve, com alto valor comercial. Um fator determinante a ser considerado é o tipo de rocha reservatório predominante na formação destas reservas, que são rochas carbonáticas, principalmente o calcário, que em sua maioria apresenta molhabilidade favorável ao óleo, fator que diminui a recuperação do petróleo. Assim, estudos vêm sendo desenvolvidos com esse tipo de rocha visando inverter sua molhabilidade e melhorar a produtividade. Uma maneira de melhorar essas condições no reservatório é através dos métodos químicos envolvendo tensoativos, que pela sua natureza anfifílica, têm a capacidade de se adsorver em interfaces e superfícies de acordo com sua afinidade, diminuindo a energia livre interfacial, podendo inverter a molhabilidade da rocha, facilitando o fluxo de óleo e assim, melhorando sua recuperação. O objetivo desse trabalho foi estudar como diferentes tipos de tensoativos se adsorvem na rocha calcária, e se eram capazes de alterar sua molhabilidade. Para isso, foi utilizado o método de banho finito para três tensoativos: OCS (aniônico), C16TAB (catiônico) e ULTRANEX 110 (não iônico), variando-se parâmetros como a temperatura, a massa de adsorverte (calcário), tempo de contato e concentração de tensoativo. Também foram feitas análises de ângulo de contato para analisar a molhabilidade e de potencial zeta. O OCS foi o único tensoativo que apresentou adsorção significativa na rocha, possivelmente por apresentar íons opostamente carregados aos da rocha. O aumento da temperatura de 30°C para 50°C ocasionou decréscimo na capacidade de adsorção. O calcário in natura apresentou molhabilidade mista, com forte afinidade ao óleo, que após tratamento ocorreu diminuição da molhabilidade ao óleo, no entanto também diminuiu em relação à água. As medidas de potencial zeta mostraram que as atrações eletrostáticas desempenharam papel importante na adsorção, obtendo-se maior valor em módulo para o OCS.
Estudo da adsorção do cálcio e estrôncio da água produzida utilizando carvão babaçu
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-06-30) Medeiros, Hena Lissa de Sousa; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/9315312800047508; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; Braga, Renata Martins; ; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; Santiago, Rodrigo César; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536
A água produzida é um dos principais resíduos gerados durante a exploração e produção de petróleo, devido ao grande volume e a sua composição química complexa surge á preocupação para que as concentrações dos contaminantes atendam as legislações vigentes, com a finalidade de reduzir os efeitos nocivos ao meio ambiente provocado pelo seu descarte sem tratamento prévio. Assim, o objetivo deste trabalho é caracterizar a água produzida no Campo de Periquito, do Estado do RN e avaliar o potencial adsortivo do carvão vegetal de coco babaçu para remoção dos metais Ca e Sr da água produzida, visando a sua adequação para descarte. Através da caracterização físico-química da água produzida, pôde-se observar que as concentrações dos metais cálcio e estrôncio foram: 322 mg/L e 69 mg/L, respectivamente. O material a ser utilizado como adsorvente foi caracterizado por diferentes técnicas físico-químicas, tais como: granulometria, densidade aparente, análise elementar, análise térmica, FRX, MEV, DRX e pHPZC. De posse das análises das caracterizações foram realizados ensaios de adsorção, pelo método de banho finito em soluções sintéticas dos metais Ca e Sr. Os resultados demonstraram que o carvão babaçu possui remoção máxima em baixas concentrações. Paralelamente ao estudo de adsorção em soluções sintéticas, foi realizado ensaios de adsorção com a água produzida e o resultado mostrou que o carvão babaçu possui bom potencial de adsorção, removendo acima de 50 % do cálcio e acima 45 % do estrôncio, e apresentando valores para a capacidade de adsorção de 17,31 mg/g para o cálcio e 3,15 mg/g para o estrôncio. Para otimizar os ensaios de adsorção foi aplicado o planejamento fatorial completo de dois níveis com o intuito de verificar a influência da concentração dos metais Ca e Sr e a massa do adsorvente em solução sintética sobre a % remoção e a capacidade de adsorção dos metais. Através dos resultados das análises das superfícies de respostas pôde-se observar que as regiões ótimas para a remoção dos metais foram no nível superior da concentração dos metais e no nível superior da massa de adsorvente (+1,+1) obtendo uma remoção máxima de 58 % do cálcio e 63 % do estrôncio.
Estudo da eficiência dos adsorventes de Al2O3 e Fe/Al2O3 para remoção de BTX presente em água contaminada com gasolina
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-02-24) Araújo, Nayonara Karolynne Costa de; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/2711666453309102; Gondim, Amanda Duarte; ; http://lattes.cnpq.br/6738828245487480; Silva, Edjane Fabiula Buriti da; ; http://lattes.cnpq.br/1736653643786951; Galvão, Luzia Patricia Fernandes de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/4608881094150796
Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da remoção de BTX através de processos de adsorção, empregando a alumina (Al2O3) e alumina suportada com ferro (Fe/Al2O3) como adsorventes. Preparou-se uma solução sintética de gasolina e água destilada para simular uma amostra real. Inicialmente, os adsorventes foram caracterizados pelas técnicas DRX, TG/DTG, FRX, FTIR e MEV/EDS. Posteriormente, para a realização dos ensaios, a solução sintética foi colocada na presença do Al2O3 e Fe/Al2O3 em um sistema fechado sob agitação mecânica, variando a concentração do adsorvente em 2, 4 e 6 g.L-1. A cada 0, 10, 30, 60, 90 e 120 minutos, foram retiradas alíquotas dessa solução, e levadas para análise através da técnica de cromatografia gasosa por ionização de chama (CG-FID) com extração por headspace. Os resultados indicaram que o adsorvente que possui maior capacidade de remoção de BTX é o Fe/Al2O3 na concentração de 6g.L-1, pH = 4 e no tempo de reação de 90 minutos, resultando em uma eficiência de 86,5% de remoção para o benzeno, 95,4% para o tolueno, 90,8% para os ɱ,ρ- Xilenos e 93,7% para os θ-Xilenos . Encontradas as condições ótimas nos ensaios de adsorção, foi realizado um estudo cinético das reações, os resultados mostraram que os valores da capacidade de adsorção experimental (qe) apresentaram concordância com os valores da capacidade de adsorção teórica (qc) calculados para o modelo pseudo-segunda ordem para os ensaios de adsorção de 2 e 6 g.L-1 utilizando Al2O3 e para todos os ensaios utilizando Fe/Al2O3. Fato corroborado pelos valores de R2, que justificam a representação dos dados pelo modelo de segunda ordem, indicando assim que as interações químicas estão presentes nos mecanismos de adsorção dos BTX na Al2O3.
Estudo de adsorvente obtido de terras diatomáceas para remoção de metais pesados em águas produzidas: processamento, caracterização e dinâmica em leito fixo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2010-08-02) Fontes, Vilsinéia dos Anjos; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/2257641393495051; Fontes, Francisco de Assis Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/9043538628554844; Melo, Marcus Antônio de Freitas; ; http://lattes.cnpq.br/5840621182000517; Pinto, Carlos Henrique Catunda; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4794957H6
A aceleração do crescimento industrial nas últimas décadas despertou em todos os continentes o interesse das empresas em se contrapor aos impactos produzidos sobre o meio ambiente, incentivadas principalmente pelas grandes catástrofes ocorridas na indústria do petróleo. Nesse contexto, a água produzida é responsável pelo maior volume de efluentes provenientes de processos de produção e extração de petróleo e gás natural. Este efluente tem em sua composição alguns componentes críticos como sais inorgânicos, metais pesados (Fe, Cu, Zn, Pb, Cd,...), presença de óleo e de produtos químicos adicionados nos diversos processos de produção. Como resposta a estes problemas foram desencadeadas pesquisas com materiais adsorventes alternativos para o tratamento de águas produzidas e águas residuais, com a finalidade de remoção de óleos e graxos e de metais pesados. Muitas pesquisas feitas com terras de diatomáceas (diatomita) no Brasil envolvem estudos sobre as características físico-químicas, jazidas, extração, beneficiamento e aplicações. As jaziadas oficiais estimadas são da ordem de 2,5 milhões de toneladas, sendo as principais localizadas nos estados da Bahia (44%) e Rio Grande do Norte (37,4%). Por outro lado, esses dois estados apresentam-se como grandes produtores de petróleo em terra, merecendo um destaque importante nas pesquisas de adsorventes como a diatomita para tratamento de água produzida. Suas principais aplicações são como agente de filtração, adsorção de óleos e graxas, carga industrial e isolante térmico. Esse trabalho tem como objetivo o beneficiamento e a caracterização da diatomita do município de Macaíba-RN (conhecida na região como tabatinga) como um adsorvente regenerativo de baixo custo para fins de remoção de metais pesados na aplicação do tratamento de águas produzidas. No presente trabalho adotou-se uma metodologia de beneficiamento por batelada, praticada por pequenas empresas estabelecidas nas regiões produtoras do Brasil. A caracterização foi feita por difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e área superficial específica (BET). A investigação conduzida mostrou que o processo de beneficiamento utilizado foi eficaz para produção em pequena escala de diatomita concentrada. A diatomita obtida foi tratada por calcinação na temperatura de 900 oC por 2 horas, sem e com fluxante carbonato de sódio (Na2CO3, 4 %), de acordo com resultados otimizados na literatura. Ensaios de adsorção em coluna de percolação foram realizados para as diatomitas in natura, calcinada, e calcinada com fluxante. Como efluente foi utilizado uma solução sintética contendo íons de Cu, Zn, Na, Ca e Mg, simulando a composição de águas produzidas no estado do Rio Grande do Norte-Brasil. As curvas de ruptura para remoção simultânea dos íons de cobre e zinco apresentaram como resultados, 84,3 % para diatomita calcinada e 97,3 % para diatomita com fluxante. A diatomita calcinada com fluxante apresentou maior eficiência na permeabilidade através do leito e na remoção dos ions de cobre e zinco. A diatomita in natura teve dificuldade com a permeabilidade através do leito nas condições testadas, comparada com as outras diatomitas. Os resultados obtidos apresentam-se como promissores para aplicação na indústria do petróleo
Estudo do tratamento sequencial (adsorção e eletro-oxidação) para remediação de efluente sintético contaminado com BTX
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-01-26) Almeida, Camila Carvalho de; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; ; http://lattes.cnpq.br/5556330945109261; Araújo, Danyelle Medeiros de; ; http://lattes.cnpq.br/5376210566183962; Moura, Dayanne Chianca de; ; http://lattes.cnpq.br/5569739045933136; Pergher, Sibele Berenice Castella; ; http://lattes.cnpq.br/5249001430287414
O presente trabalho propôs o estudo do tratamento de um efluente sintético contaminado com BTX por eletro-oxidação em batelada com o ânodo de Ti/PbO2, e a adsorção de BTX utilizando perlita expandida como material adsorvente, tendo como objetivo avaliar as melhores condições operacionais em ambas as metodologias a fim de realizar um tratamento sequencial (adsorção e eletro-oxidação) e obter uma maior eficiência na remoção dos compostos. As condições operacionais avaliadas foram: temperatura, densidade de corrente aplicada e quantidade de material adsorvente, através de análises de UV-vis e Demanda Química de Oxigênio (DQO). De acordo com os resultados experimentais obtidos, o tratamento eletro-oxidativo se mostrou eficiente na degradação dos compostos BTX (Benzeno, Tolueno e Xilenos) no efluente sintético em razão das propriedades eletrocatalíticas do ânodo de Ti/PbO2. A densidade de corrente aplicada e a temperatura promoveram o aumento da eficiência da remoção de DQO, chegando a obter percentuais superiores a 70%. No processo de adsorção, o aumento da temperatura não se mostrou um fator determinante para a remoção da matéria orgânica, enquanto que o aumento na quantidade de material adsorvente levou a um acréscimo no percentual de remoção, obtendo 66,30% utilizando 2g de adsorvente. As condições operacionais selecionadas de ambos os tratamentos realizados separadamente levaram em consideração a eficiência de remoção da matéria orgânica, e o baixo consumo energético e custos operacionais, logo, o tratamento sequencial se mostrou satisfatório atingindo 87,26% de remoção de DQO utilizando a adsorção como um pré-tratamento. A quantificação do BTX através das análises de cromatografia gasosa ao término dos tratamentos também confirmou a eficiência da remoção dos compostos orgânicos, outorgando proeminentes vantagens ao tratamento sequencial.
Método dos volumes finitos Central-Upwind em malhas não estruturadas: aplicação à simulação numérica do transporte de polímeros em meios porosos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-06-12) Ciríaco, Helton Magno de Araújo; Santos, Adriano dos; Lima, Sidarta Araújo de; ; ; ; Pires, Adolfo Puime; ; Barroso, Josué dos Santos; ; Murad, Márcio Arab;
A injeção de soluções poliméricas em reservatórios de petróleo tem sido um dos métodos de recuperação avançada (EOR) mais aplicado nas últimas décadas. O objetivo principal da técnica é aumentar a viscosidade da solução aquosa, corrigindo a razão de mobilidade desfavorável e aumentando a eficiência de varrido e de deslocamento. Por outro lado, o polímero utilizado está sujeito aos efeitos de adsorção e retenção mecânica podendo provocar um dano à formação e, consequentemente, a perda de injetividade. Nesse contexto, se faz necessário desenvolver modelos computacionais robustos e acurados para analisar a viabilidade técnica e propor cenários ótimos para produção do petróleo. Portanto, neste trabalho é proposta uma nova modelagem matemática e computacional aplicada à injeção de soluções poliméricas em meios porosos. O modelo matemático propõe a Lei de Darcy para as fases água e óleo, onde a viscosidade da fase aquosa é função da concentração do polímero. Além disso, a conservação de massa das fases líquidas governa o escoamento bifásico das fases água e óleo e do polímero. O transporte do polímero na fase aquosa é quantificado por uma equação diferencial transiente no regime convectivo-difusivo-reativo, onde os efeitos reativos estão associados aos fenômenos de adsorção e retenção mecânica. Do ponto de vista computacional, a velocidade de Darcy da fase aquosa é obtida analiticamente e a solução discreta para o movimento da fase aquosa e transporte do polímero são obtidas fazendo uso do método dos volumes finitos Central-Upwind, considerando domínios bidimensionais e tridimensionais em malhas não-estruturadas triangulares e tetraédricas. Finalmente, propomos algumas simulações numéricas com o objetivo de analisar a estabilidade e acurácia da formulação semi-discreta proposta para simular numericamente o transporte de polímeros em meios porosos.
Rejeito de xisto como adsorvente para remoção de fenol em águas produzidas na indústria de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2009-08-21) Santiago, Rodrigo César; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; http://lattes.cnpq.br/3318871716111536; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536; Melo, Marcus Antônio de Freitas; ; http://lattes.cnpq.br/5840621182000517; Garnica, Alfredo Ismael Curbelo; ; http://lattes.cnpq.br/0257037690238235
A Água Produzida é o principal efluente ligado à atividade de extração de Petróleo e seu gerenciamento cuidadoso é necessário devido ao grande volume envolvido de forma a garantir a minimização dos impactos negativos dos descartes destas águas no meio ambiente. Este estudo teve o objetivo de analisar a utilização de xisto retortado, rejeito proveniente da pirólise do xisto pirobetuminoso, como adsorvente para remoção de fenóis em Águas Produzidas. O material foi caracterizado por diferentes técnicas (análise granulométrica, análise térmica, BET, FRX, FT-IR, DRX e MEV), mostrando a heterogeneidade em sua composição, comprovando seu potencial para remoção de compostos variados, assim como para os fenóis e seus derivados. Para a análise da eficiência do xisto retortado para o processo de adsorção, foram realizados ensaios de equilíbrio de adsorção, estudos cinéticos e dinâmica de adsorção, na ETE da UTPF da Petrobras, em Guamaré-RN. Os ensaios de equilíbrio mostraram uma maior conformidade com o modelo de Langmuir e o modelo cinético mais adequado para descrever a adsorção dos fenóis em xisto retortado foi o de pseudo-segunda ordem. O xisto retortado apresentou uma capacidade de adsorção de fenóis baixa (1,3mg/g), quando relacionada a de outros adsorventes convencionais, porém suficiente para a remoção desses compostos em concentrações apresentadas na Água Produzida da UTPF de Guamaré. Os ensaios de dinâmica de adsorção em campo mostraram que a concentração de fenóis no efluente foi nula até atingir sua ruptura (58 horas). Os resultados mostraram a possibilidade do uso do rejeito para remoção de fenóis em operações finais do processo de tratamento, removendo também, de forma satisfatória, a cor e turbidez da água produzida, com remoção superior a 90%.

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