Análise com Fluidodinâmica Computacional do Efeito do Movimento Angular Jogo na Eficiência de Separadores Gravitacionais

Análise com Fluidodinâmica Computacional do Efeito do Movimento Angular Jogo na Eficiência de Separadores Gravitacionais

COSTA, C. M.; KLEIN, T. S.; MEDRONHO, R. A.

Artigo:

Os separadores gravitacionais são equipamentos hoje tratados como essenciais na separação trifásica água-óleo-gás, realizada após a extração de petróleo. É de fundamental importância reduzir os custos desta separação nas plataformas, além de atender às normas ambientais vigentes sobre o teor máximo de óleo na água descartada. Para melhorar a eficiência desse processo, é necessário levar em consideração, no projeto e na operação destes equipamentos, a turbulência criada pela movimentação relativa da plataforma. Neste trabalho, foi analisada a influência do movimento angular periódico de rotação sobre o eixo principal (jogo) na eficiência de separadores gravitacionais, através de simulações com fluidodinâmica computacional. Devido à complexidade do escoamento e ao tamanho do equipamento, uma malha com 2.604.813 elementos e 659.883 nós foi utilizada em simulações no CFX 15.1 da ANSYS. A eficiência da separação óleo-água em quatro casos distintos de razão água/óleo na vazão de entrada foi analisada. A influência do movimento jogo foi avaliada através do estudo dos perfis de fração volumétrica da água e de densidade gerados nas simulações. Os resultados obtidos mostram que para esse movimento angular da plataforma, cargas com razões de água/óleo entre 60-80% têm sua eficiência de separação reduzida.

Os separadores gravitacionais são equipamentos hoje tratados como essenciais na separação trifásica água-óleo-gás, realizada após a extração de petróleo. É de fundamental importância reduzir os custos desta separação nas plataformas, além de atender às normas ambientais vigentes sobre o teor máximo de óleo na água descartada. Para melhorar a eficiência desse processo, é necessário levar em consideração, no projeto e na operação destes equipamentos, a turbulência criada pela movimentação relativa da plataforma. Neste trabalho, foi analisada a influência do movimento angular periódico de rotação sobre o eixo principal (jogo) na eficiência de separadores gravitacionais, através de simulações com fluidodinâmica computacional. Devido à complexidade do escoamento e ao tamanho do equipamento, uma malha com 2.604.813 elementos e 659.883 nós foi utilizada em simulações no CFX 15.1 da ANSYS. A eficiência da separação óleo-água em quatro casos distintos de razão água/óleo na vazão de entrada foi analisada. A influência do movimento jogo foi avaliada através do estudo dos perfis de fração volumétrica da água e de densidade gerados nas simulações. Os resultados obtidos mostram que para esse movimento angular da plataforma, cargas com razões de água/óleo entre 60-80% têm sua eficiência de separação reduzida.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-0808-23627-146891

Referências bibliográficas

• [1] AMBROSIO, R. D. Simulação Numérica de um Separador Gravitacional para a Segregação Óleo-Gás em Plataformas de Produção de Petróleo. 2007. 79 f. Monografia (Engenharia Química) – EQ, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2007.
• [2] FILGUEIRAS, N. G. T. Modelagem, Análise e Controle de um Processo de Separação Óleo/Água. 2005. 97 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2005.
• [3] MOFRAD, Saeid R. Three Phase Separators – Liquid Internals. Disponível em: www.chemwork.org/PDF/board/Three20Phase20Separator20-%20Liquid%20Internals.pdf. Acessado em 20/11/2013.
• [4] SANT´ANNA, N. S., ALVES, J. V. B., MEDRONHO, R. A. Influência do movimento relativo de plataformas de produção de petróleo sobre o desempenho de separadores gravitacionais, Anais do COBEQ 2012 - XIX Congresso Brasileiro de Engenharia Química, 2012, Búzios, ABEQ - Associação Brasileira de Engenharia Química, 2012.

Como citar:

COSTA, C. M.; KLEIN, T. S.; MEDRONHO, R. A.; "Análise com Fluidodinâmica Computacional do Efeito do Movimento Angular Jogo na Eficiência de Separadores Gravitacionais", p-5633-5640. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-0808-23627-146891