Remoção de óleo da água de produção por flotação em coluna utilizando tensoativos de origem vegetal

In the petroleum industry, water is always present in the reservoir formation together with petroleum and natural gas and this fact provokes the production of water with petroleum, resulting in a great environmental impact. Several methods can be applied for treatment of oily waters, such as: gravitational vases, granulated media filtration systems, flotation process, centrifugation process and the use of hydrocyclones, which can also be used in a combined way. However, the flotation process has showed a great efficiency as compared with other methods, because these methods do not remove great part of the emulsified oil. In this work was investigated the use of surfactants derived from vegetable oils, OSS and OGS, as collectors, using the flotation process in a glass column with a porous plate filter in its base for the input of the gaseous steam. For this purpose, oil/water emulsions were prepared using mechanical stirring, with concentrations around 300 ppm. The air flow rate was set at 700 cm3/min and the porous plate filter used for the generation of the air bubbles has pore size varying from 16 to 40 Pm. The column operated at constant volume (1500mL). A new methodology has been developed to collect the samples, where, instead of collecting the water phase, it was collected the oil phase removed by the process in the top of the flotation column. It has been observed that it is necessary to find an optimum surfactant concentration to achieve enhanced removal efficiency. Being for OSS 1.275 mmol/L and for OGS 0.840 mmol/L, with removal efficiencies of 93% and 99%, respectively, using synthetic solutions. For the produced water, the removal in these concentrations was 75% for OSS and 65% for OGS. It is possible to remove oil from water in a flotation process using surfactants of high HLB, fact that is against the own definition of HLB (Hydrophile-Lipophile Balance). The interfacial tension is an important factor in the oil removal process using a flotation process, because it has direct interference in the coalescence of the oil drops. The spreading of the oil of the air bubble should be considered in the process, and for the optimum surfactant concentrations it reached a maximum value. The removal kinetics for the flotation process using surfactants in the optimum concentration has been adjusted according to a first order model, for synthetic water as for the produced water.

Na indústria petrolífera, a água está associada ao petróleo e ao gás natural, formando a água de produção e gerando um grande impacto ambiental. Existem diversos métodos de tratamento para as águas oleosas, tais como: vasos gravitacionais, sistemas de filtração em meio granular, flotação, centrifugação e utilização de hidrociclones, podendo ser utilizados de forma combinada. Entretanto, a flotação tem mostrado maior eficiência com relação aos outros métodos, pois eles não conseguem remover grande parte do óleo emulsionado. O presente trabalho estuda a utilização de tensoativos de origem vegetal, OSS (Óleo de Soja Saponificado) e OGS (Óleo de Girassol Saponificado), como coletores, através da flotação em uma coluna com aeração da suspensão através de uma placa porosa. Para este fim, foram preparadas emulsões óleo/água por agitação mecânica, com concentrações médias de 300 ppm. A vazão de ar utilizada foi de 700 cm3/min e o filtro de placa porosa utilizado para a geração das bolhas de ar foi de porosidade de (16-40) Pm. A coluna trabalhou a um volume constante de 1500mL. Desenvolveu-se uma nova metodologia para coletar as amostras, onde, ao invés de coletar a água, coletou-se o óleo removido na parte superior da célula de flotação. Observou-se que é necessário encontrar uma concentração ótima de tensoativo para que haja uma maior eficiência de remoção. São elas 1,275 mmol/L para o OSS e 0,840 mmol/L para o OGS, com eficiências de remoção de 93 % e 99 %, respectivamente, em águas sintéticas. Para a água de produção, a remoção nestas concentrações foi de 75% para o OSS e 65% para o OGS. É possível remover óleo de água em um processo de flotação utilizando tensoativos de BHL alto, fato que contraria a própria definição de BHL (Balanço Hidrofílico-Lipofílico). A tensão interfacial é um fator importante no processo de remoção do óleo na flotação, pois interfere diretamente na coalescência das gotas de óleo. O espalhamento do óleo da bolha de ar deve ser considerado no processo, e para as concentrações ótimas de tensoativo atingiu um valor máximo. A cinética da remoção se ajustou para o modelo de primeira ordem na flotação utilizando tensoativos na concentração ótima, tanto para água sintética como para a água de produção.