Extração do óleo e caracterização dos resíduos da borra de petróleo para fins de reuso

The petroleum industry, in consequence of an intense activity of exploration and production, is responsible by great part of the generation of residues, which are considered toxic and pollutants to the environment. Among these, the oil sludge is found produced during the production, transportation and refine phases. This work had the purpose to develop a process to recovery the oil present in oil sludge, in order to use the recovered oil as fuel or return it to the refining plant. From the preliminary tests, were identified the most important independent variables, like: temperature, contact time, solvents and acid volumes. Initially, a series of parameters to characterize the oil sludge was determined to characterize its. A special extractor was projected to work with oily waste. Two experimental designs were applied: fractional factorial and Doehlert. The tests were carried out in batch process to the conditions of the experimental designs applied. The efficiency obtained in the oil extraction process was 70%, in average. Oil sludge is composed of 36,2% of oil, 16,8% of ash, 40% of water and 7% of volatile constituents. However, the statistical analysis showed that the quadratic model was not well fitted to the process with a relative low determination coefficient (60,6%). This occurred due to the complexity of the oil sludge. To obtain a model able to represent the experiments, the mathematical model was used, the so called artificial neural networks (RNA), which was generated, initially, with 2, 4, 5, 6, 7 and 8 neurons in the hidden layer, 64 experimental results and 10000 presentations (interactions). Lesser dispersions were verified between the experimental and calculated values using 4 neurons, regarding the proportion of experimental points and estimated parameters. The analysis of the average deviations of the test divided by the respective training showed up that 2150 presentations resulted in the best value parameters. For the new model, the determination coefficient was 87,5%, which is quite satisfactory for the studied system

Tratamento de borra de petróleo com sistemas microemulsionados

During the storage of oil, sludge is formed in the bottoms of tanks, due to decantation, since the sludge is composed of a large quantity of oil (heavy petroleum fractions), water and solids. The oil sludge is a complex viscous mixture which is considered as a hazardous waste. It is then necessary to develop methods and technologies that optimize the cleaning process, oil extraction and applications in industry. Therefore, this study aimed to determine the composition of the oil sludge, to obtain and characterize microemulsion systems (MES), and to study their applications in the treatment of sludge. In this context, the Soxhlet extraction of crude oil sludge and aged sludge was carried out, and allowing to quantify the oil (43.9 % and 84.7 % - 13 ºAPI), water (38.7 % and 9.15 %) and solid (17.3 % and 6.15 %) contents, respectively. The residues were characterized using the techniques of X-ray fluorescence (XRF), Xray diffraction (XRD) and transmission Infrared (FT-IR). The XRF technique determined the presence of iron and sulfur in higher proportions, confirming by XRD the presence of the following minerals: Pyrite (FeS2), Pyrrhotite (FeS) and Magnetite (Fe3O4). The FT-IR showed the presence of heavy oil fractions. In parallel, twelve MES were prepared, combining the following constituents: two nonionic surfactants (Unitol L90 and Renex 110 - S), three cosurfactants (butanol, sec-butanol and isoamyl alcohol - C), three aqueous phase (tap water - ADT, acidic solution 6 % HCl, and saline solution - 3.5 % NaCl - AP) and an oil phase (kerosene - OP). From the obtained systems, a common point was chosen belonging to the microemulsion region (25 % [C+S] 5 % OP and AP 70 %), which was characterized at room temperature (25°C) by viscosity (Haake Rheometer Mars), particle diameter (Zeta Plus) and thermal stability. Mixtures with this composition were applied to oil sludge solubilization under agitation at a ratio of 1:4, by varying time and temperature. The efficiencies of solubilization were obtained excluding the solids, which ranged between 73.5 % and 95 %. Thus, two particular systems were selected for use in storage tanks, with efficiencies of oil sludge solubilization over 90 %, which proved the effectiveness of the MES. The factorial design delimited within the domain showed how the MES constituents affect the solubilization of aged oil sludge, as predictive models. The MES A was chosen as the best system, which solubilized a high amount of aged crude oil sludge (~ 151.7 g / L per MES)

Avaliação de diferentes processos oxidativos avançados no tratamento de resíduos de petróleo

The petroleum industry deals with problems which are difficult to solve because of their relation to environmental issues. This is because amounts of residue are generated which vary in type and danger level. The soil contamination by non aqueous liquid phase mixtures, specifically hydrocarbon petroleum has been a reason for great concern, mainly the aromatic and polycyclic aromatic, which present risk to human health due to its carcinogenic and mutagenic character. The Advanced Oxidative Processes (AOP) are efficient technologies for destruction of organic compounds of difficult degradation and, often, they are present in low concentrations. They can be considered clean technologies, because there is no formation of solid by-products or the transfer of pollutor phases. This work focuses on the study of the degradation of petroleum industrial waste, by Advanced Oxidation Processes. Treatments tackling petroleum residues, contaminated soil, and water occurring in the production of petroleum reached the following Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) degradation levels: solid residues 100% in 96 treatment hours; water residue - 100% in 6 treatment hours; soil contamination (COT degradation) - 50.3% in 12 treatment hours. AOP were effective in dealing with petroleum residues thus revealing themselves to be a promising treatment alternative

Sistema microemulsionado: caracterização e aplicação na indústria de petróleo

Alkyl polyethoxylates are surfactants widely used in vastly different fields, from oil exploitation to pharmaceutical applications. One of the most interesting characteristics of these surfactants is their ability to form micellar systems with specific geometry, the so-called wormlike micelle. In this work, microemulsions with three distinct compositions (C/T = 40 %, 30 % and 25 %) was used with contain UNITOL / butanol / water / xylene, cosurfactant / surfactante (C/S) ratio equal to 0,5. The microemulsion was characterized by dynamic light scattering (DLS), capillary viscometry, torque rheometry and surface tensiometry experiments carried out with systems based on xylene, water, butanol (cosurfactant) and nonaethyleneglycolmonododecyl ether (surfactant), with fixed surfactant:cosurfactant:oil composition (with and without oil phase) and varying the overall concentration of the microemulsion. The results showed that a transition from wormlike micelles to nanodrops was characterized by maximum relative viscosity (depending on how relative viscosity was defined), which was connected to maximum effective diameter, determined by DLS. Surface tension suggested that adsorption at the air water interface had a Langmuir character and that the limiting value of the surfactant surface excess was independent of the presence of cosurfactant and xylene. The results of the solubilization of oil sludge and oil recovery with the microemulsion: C/S = 40%, 30% and 25% proved to be quite effective in solubilization of oil sludge, with the percentage of solubilization (%solubilization) as high as 92.37% and enhanced oil recovery rates up to 90.22% for the point with the highest concentration of active material (surfactant), that is, 40%.

Valorização da Borra de Café: Otimização da Produção de Biodiesel por Catálise Enzimática

O decréscimo das reservas de petróleo e as consequências ambientais resultantes do recurso a combustíveis fósseis nos motores a diesel têm levado à procura de combustíveis alternativos. Esta pesquisa alicerçada nas fontes de energia renovável tornou-se essencial, face à crescente procura de energia e ao limitado fornecimento de combustíveis fósseis . Resíduos de óleo de cozinha, gordura animal, entre outros resíduos de origem biológica, tais como a borra de café, são exemplos de matérias-primas para a produção de biodiesel. A sua valorização tem interesse quer pela perspetiva ambiental, quer pela económica, pois aumenta não só a flexibilidade e diversificação das matérias-primas, mas também contribui para uma estabilidade de custos e alteração nas políticas agrícolas e de uso do solo. É neste contexto que se enquadra o biodiesel e a borra de café, pretendendo-se aqui efetuar o estudo da produção, à escala laboratorial, de biodiesel a partir da borra de café, por transesterificação enzimática, visando a procura das melhores condições reacionais. Iniciando-se com a caracterização da borra de café, foram avaliados antes e após a extração do óleo da borra de café, diversos parâmetros, de entre os quais se destacam: o teor de humidade (16,97% e 6,79%), teor de cinzas (1,91 e 1,57%), teor de azoto (1,71 e 2,30%), teor de proteínas (10,7 e 14,4%), teor de carbono (70,2 e 71,7%), teor de celulose bruta (14,77 e 18,48%), teor de lenhina (31,03% e 30,97%) e poder calorifico superior (19,5 MJ/kg e 19,9 MJ/kg). Sumariamente, constatou-se que os valores da maioria dos parâmetros não difere substancialmente dos valores encontrados na literatura, tendo sido evidenciado o potencial da utilização desta biomassa, como fonte calorifica para queima e geração de energia. Sendo a caracterização do óleo extraído da borra de café um dos objetivos antecedentes à produção do biodiesel, pretendeu-se avaliar os diferentes parâmetros mais significativos. No que diz respeito à caracterização do óleo extraído, distingue-se a sua viscosidade cinemática (38,04 mm2/s), densidade 0,9032 g/cm3, poder calorífico de 37,9 kcal/kg, índice de iodo igual a 63,0 gI2/ 100 g óleo, o teor de água do óleo foi de 0,15 %, o índice de acidez igual a 44,8 mg KOH/g óleo, ponto de inflamação superior a 120 ºC e teor em ácidos gordos de 82,8%. Inicialmente foram efetuados ensaios preliminares, a fim de selecionar a lipase (Lipase RMIM, TL 100L e CALB L) e álcool (metanol ou etanol puros) mais adequados à produção de biodiesel, pelo que o rendimento de 83,5% foi obtido através da transesterificação mediada pela lipase RMIM, utilizando como álcool o etanol. Sendo outro dos objetivos a otimização do processo de transesterificação enzimática, através de um desenho composto central a três variáveis (razão molar etanol: óleo, concentração de enzima e temperatura), recorrendo ao software JMP 8.0, determinou-se como melhores condições, uma razão molar etanol: óleo 5:1, adição de 4,5% (m/m) de enzima e uma temperatura de 45 ºC, que conduziram a um rendimento experimental equivalente a 96,7 % e teor de ésteres 87,6%. Nestas condições, o rendimento teórico foi de 99,98%. Procurou-se ainda estudar o efeito da adição de água ao etanol, isto é, o efeito da variação da concentração do etanol pela adição de água, para teores de etanol de 92%, 85% e 75%. Verificou-se que até 92% decorreu um aumento da transesterificação (97,2%) para um teor de ésteres de (92,2%), pelo que para teores superiores de água adicionada (75% e 85%) ocorreu um decréscimo no teor final em ésteres (77,2% e 89,9%) e no rendimento da reação (84,3% e 91,9%). Isto indica a ocorrência da reação de hidrólise em maior extensão, que leva ao desvio do equilíbrio no sentido contrário à reação de formação dos produtos, isto é, dos ésteres. Finalmente, relativamente aos custos associados ao processo de produção de biodiesel, foram estimados para o conjunto de 27 ensaios realizados neste trabalho, e que corresponderam a 767,4 g de biodiesel produzido, sendo o custo dos reagentes superior ao custo energético, de 156,16 € e 126,02 €, respetivamente. Naturalmente que não esperamos que, a nível industrial os custos sejam desta ordem de grandeza, tanto mais que há economia de escala e que as enzimas utilizadas no processo deveriam ser reutilizadas diversas vezes.

Comportamento dos contaminantes nos solos e águas subterrâneas em depósito de resíduos do refino de petróleo - Borreiro - Na Refinaria Alberto Pasqualini, RS

Resíduos do refino de petróleo dispostos no meio ambiente representam fontes de contaminação por metais pesados e hidrocarbonetos para solos, subsolos, águas superficiais e subterrâneas. O presente estudo foi realizado na área designada Borreiro da Refinaria Alberto Pasqualini, RS – REFAP, onde nas décadas de ‘70 e ‘80 foram depositados resíduos do refino de petróleo (borra) intercalados com camadas de aterros em volume total da ordem de 100.500 m3. O uso da área cessou há cerca de 20 anos, estando os materiais, desde então sujeitos aos mecanismos de atenuação natural. É objetivo do trabalho avaliar a situação da área, relacionando e descrevendo as interações dos sedimentos e das águas subterrâneas com os contaminantes. Para caracterização geológica e hidrogeológica da área foram realizadas 35 sondagens e construídos 6 poços de monitoramento com profundidades de 5 a 7 metros. Visando avaliar a contaminação do meio ambiente pela disposição de borra, foram amostrados os materiais do depósito, bem como os sedimentos cenozóicos que constituem a base do depósito, formada dominantemente por areia fina siltico-argilosa. Também foram coletadas, amostras de águas subterrâneas do aqüífero freático que juntamente com os sedimentos foram analisadas por Espectrofotometria de Absorção Atômica e por Cromatografia Gasosa. Para caracterização da distribuição espacial e análise da mobilidade dos componentes da borra, foram construídos mapas de isoteores e perfis verticais das sondagens, comparando textura dominante e profundidade de cada amostra com seu conteúdo de contaminante. Foram realizados testes de lixiviação e de solubilização para avaliar a relação dos contaminantes com os materiais, permitindo classificar as amostras de acordo com a NBR-10.004, determinando, assim as zonas mais impactadas da área. A caracterização geológica e hidrogeológica serviu de base de dados para a apresentação da dispersão dos contaminantes no depósito, nos sedimentos cenozóicos e no aqüífero freático. Foi definida a dispersão dos contaminantes orgânicos nas fases, livre, adsorvida, residual, gasosa e dissolvida bem como a distribuição dos metais na superfície, no subsolo e nas águas subterrâneas.

Degradacao termica e catalitica da borra oleosa de Petroleo com materiais nanoestruturados al-mcm-41 e AL-SBA-15

Aiming to reduce and reuse waste oil from oily sludge generated in large volumes by the oil industry, types of nanostructured materials Al-MCM-41 and Al-SBA-15, with ratios of Si / Al = 50, were synthesized , and calcined solids used as catalysts in the degradation of oily sludge thermocatalytic oil from oilfield Canto do Amaro, in the state of Rio Grande do Norte. Samples of nanostructured materials were characterized by thermogravimetric analysis (TG / DTG), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), absorption spectroscopy in the infrared Fourier transform (FT-IR) and adsorption nitrogen (BET). The characterization showed that the synthesized materials resulted in a catalyst nanostructure, and ordered pore diameter and surface area according to existing literature. The oily sludge sample was characterized by determining the API gravity and sulfur content and SARA analysis (saturates, aromatics, resins and asphaltenes). The results showed a material equivalent to the average oil with API gravity of 26.1, a low sulfur content and considerable amount of resins and asphaltenes, presented above in the literature. The thermal and catalytic degradation of the oily sludge oil was performed from room temperature to 870 ° C in the ratios of heating of 5, 10 and 20 ° C min-1. The curves generated by TG / DTG showed a more accelerated degradation of oily sludge when it introduced the nanostructured materials. These results were confirmed by activation energy calculated by the method of Flynn-Wall, in the presence of catalysts reduced energy, in particular in the range of cracking, showing the process efficiency, mainly for extraction of lightweight materials of composition of oily sludge, such as diesel and gasoline

Biodegradação de resíduos oleosos provenientes de refinaria de petróleo através do sistema de biopilhas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Craqueamento termocatalítico da borra de neutralização do óleo de palma (Elaeis guineensis) em escala piloto

Os subprodutos das indústrias de refino de óleo e de biodiesel, como a borra de neutralização, são bastante extensivos e devido a sua baixa pureza e valor econômico constituem uma problemática para essas indústrias no descarte e destinação, sendo de fundamental interesse pesquisas para a utilização desse rejeito. Portanto, este trabalho visa investigar uma alternativa viável, econômica e ambiental para o destino deste subproduto usando o Processo de Craqueamento Termocatalítico da Borra de Neutralização do Óleo de Palma (Elaeis guineensis, Jaqc) em escala piloto utilizando-se 5, 10 e 15% de Carbonato de Sódio (Na²CO³) como catalisador e temperaturas finais de 440ºC e 420ºC. A borra foi obtida pelo processo de neutralização e submetida a uma desidratação e caracterizada assim como o catalisador foi desidratado em estufa e caracterizado em relação à Difração de Raio-X, Análise Térmica Gravimétrica (ATG) e à Análise Térmica Diferencial (TDA). Foram realizados cinco testes de craqueamento termocatalítico na Usina Piloto de Craqueamento (THERMTEK/FEQ/UFPA) o qual é constituído em um reator com agitação mecânica e capacidade de 125 litros, além da dinâmica do processo e destilação dos produtos do craqueamento. O produto líquido orgânico (PLO), amostras da dinâmica do processo e frações da destilação foram caracterizados de acordo com cada norma exigida pela ANP N°65 e analisadas por IV e RMN. Após as análises dos resultados verificou-se que a eficiência do processo aumenta com catalisador e temperatura e que a matéria-prima fornece produtos de baixa acidez e com boas características para uso como combustível. Pela análise da termodinâmica do processo percebeu que alguns parâmetros como viscosidade, densidade e ponto de fulgor diminuem com o tempo e aumento da temperatura, formando hidrocarbonetos mais leves. Com relação à destilação, as frações nas faixas mais pesadas se assemelham ao óleo diesel do petróleo na maioria dos parâmetros exigidos pela ANP N°65.

Aplicação de nanoemulsão ácida em acidificação de poços de petróleo

A constante busca da indústria de petróleo pelo aumento de produção à um baixo custo operacional faz necessário o desenvolvimento de tecnologias que una as duas necessidades. A Acidificação de matriz é um método de estimulação frequentemente empregado para aumentar produção de um poço de petróleo com um custo menor se comparado a um fraturamento. O objetivo deste trabalho é estudar a obtenção de nanoemulsões ácidas para aplicação em acidificação de matriz. As nanoemulsões são capazes de retardar reações, por diminuir a difusão do ácido no meio, possibilitando a acidificação em reservatórios com baixa permeabilidade. Os reagentes utilizados para formar os sistemas nanoemulsionados foram UNT L90/OMS e RNX 110 como tensoativos, Sec-butanol como cotensoativo, Xileno e Querosene como fase óleo e Solução de HCl como fase aquosa. As nanoemulsões foram obtidas a partir da diluição de microemulsões com água ou solução de HCl. Foi realizado estudo das tensões superficiais, estudo das cinéticas de reação, avaliação da injeção em rocha carbonática e remoção de borra asfáltica. As nanoemulsões apresentaram tensão superficial menor que suas microemulsões de origem. As nanoemulsões tiveram êxito em retardar a reação entre CaCO3 e HCl, onde o sistema mais eficiente é composto por UNT L90/OMS, Secbutanol, Querosene e solução de HCl. As nanoemulsões foram eficientes em formar wormholes em plugs de carbonato calcitico com baixa permeabilidade natural. As wormholes proporcionaram incremento de permeabilidade alcançando valores de até 390 mD. O sistema ácido apresentou bom resultado de remoção de borra asfáltica, mostrando o potencial das nanoemulsões em remover esse tipo de dano. Conclui-se que os sistemas nanoemulsionados têm grande potencial de aplicação em acidificação de matriz.

Degradacao termica e catalitica da borra oleosa de Petroleo com materiais nanoestruturados al-mcm-41 e AL-SBA-15

Aiming to reduce and reuse waste oil from oily sludge generated in large volumes by the oil industry, types of nanostructured materials Al-MCM-41 and Al-SBA-15, with ratios of Si / Al = 50, were synthesized , and calcined solids used as catalysts in the degradation of oily sludge thermocatalytic oil from oilfield Canto do Amaro, in the state of Rio Grande do Norte. Samples of nanostructured materials were characterized by thermogravimetric analysis (TG / DTG), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), absorption spectroscopy in the infrared Fourier transform (FT-IR) and adsorption nitrogen (BET). The characterization showed that the synthesized materials resulted in a catalyst nanostructure, and ordered pore diameter and surface area according to existing literature. The oily sludge sample was characterized by determining the API gravity and sulfur content and SARA analysis (saturates, aromatics, resins and asphaltenes). The results showed a material equivalent to the average oil with API gravity of 26.1, a low sulfur content and considerable amount of resins and asphaltenes, presented above in the literature. The thermal and catalytic degradation of the oily sludge oil was performed from room temperature to 870 ° C in the ratios of heating of 5, 10 and 20 ° C min-1. The curves generated by TG / DTG showed a more accelerated degradation of oily sludge when it introduced the nanostructured materials. These results were confirmed by activation energy calculated by the method of Flynn-Wall, in the presence of catalysts reduced energy, in particular in the range of cracking, showing the process efficiency, mainly for extraction of lightweight materials of composition of oily sludge, such as diesel and gasoline

Processos naturais de biodegradação do petróleo em reservatórios

Petroleum biodegradation in reservoirs is a process caused by different microorganisms affecting many oil deposits which modifies the oil composition in a quasi-stepwise process starting from n-alkanes and isoprenoids through to diasteranes. This causes oil souring and increased viscosity, sulfur and metal content, having a direct impact on oil production and refining costs.

Adsorção competitiva de inibidor de corrosão usado em poços de perfuração de petróleo sobre aço, esmectita e arenito

A commercial corrosion inhibitor used in petroleum production was characterized by means of infrared spectroscopy and energy dispersive spectroscopy (EDS). Predicting the adsorption behavior of corrosion inhibitor onto steel, sandstone and esmectite is the key to improve working conditions. In this study, the adsorption kinetics of inhibitor formulations in HCl 15% or in Mud Acid (HCl 13,5% and ammonium bifluoride) onto steel, sandstone and esmectite was determined by means of spectrophotometry. Kinetic parameters indicated that adsorption of inhibitor in the presence of bifluoride was favored. Moreover, the adsorption constant rate was the largest when the substrate was esmectite.

Desenvolvimento de metodologia para determinação de Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Se e V em amostras de água produzida da indústria do petróleo através da técnica ICP OES utilizando digestão por micro-ondas

O descarte ou reutilização da água produzida da indústria do petróleo é difícil por causa dos impactos ambientais causados devido à presença de alta salinidade e componentes tóxicos, ou pelo risco de obstrução nas colunas de produção devido à formação de incrustações que causam redução na produção de petróleo e enormes perdas no processo de extração. Assim, o conhecimento da composição química da água produzida é muito importante. O método proposto por este trabalho visa a determinação de elementos traço (Co, Cr, Fe, Mn, Ni, Se e V) em amostras de água produzida de petróleo por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) utilizando a digestão ácida assistida por micro-ondas para o preparo das amostras (15 g de amostra e 2 mL de HNO3 concentrado). A curva analítica construída em HNO3 2% v v-1 foi adotada para o método após verificar que não é necessário o uso de salinidade para equiparação de matriz. Para o elemento Ni, não há necessidade do uso de padrão interno, para os elementos Co, Cr, Fe, Mn e V os melhores resultados foram obtidos usando Sc como padrão interno. Para o elemento Se é recomendado o uso de Y como padrão interno. Os limites de detecção obtidos foram Co 0,67, Cr 1,2, Fe 2,3, Mn 0,49, Ni 1,9, Se 3,7 e V 5,5 μg L-1; e os limites de quantificação foram Co 2,2, Cr 4,0, Fe 7,7, Mn 1,6, Ni 6,5, Se 12,4 e V 18,3 μg L-1. A exatidão do procedimento foi verificada através de testes de recuperação em dois níveis de concentração (40 e 80 μg L-1) e análise dos materiais certificados de referência de água estuarina SLEW-2 e de água do mar NASS-5. Bons valores de recuperação foram obtidos e não houve diferença significativa (95% de confiança) entre os resultados obtidos e os valores certificados dos materiais de referência.

O aprofundamento das relações do Brasil com os países do Oriente Médio durante os dois choques do petróleo da década de 1970: um exemplo de ação pragmática

A intensificação da aproximação com o Oriente Médio, a qual preencheu certos vazios diplomáticos da atuação brasileira, está associada à crise energética da primeira metade da década de 1970 e ao projeto nacional de desenvolvimento econômico. Diante da alta do preço do petróleo, garantir o seu fornecimento consistia questão crucial para o país. A política externa da época inseriu-se no conteúdo da ação pragmática segundo a qual o relacionamento diplomático deveria ser intensificado à medida em que crescia a sangria de divisas com a importação de petróleo, o que contribuiu para ampliar o leque das relações internacionais do país naquela região.