Oil-water separation process analysis in hydrocyclone via CFD
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.10610Keywords:
Hidrocyclone; Separation; Performance; Numerical simulation; CFX.Abstract
Hydrocyclones are equipment used in oil-water separation processes. They are considered to be efficient, compact, safe, of simple construction and maintenance, and low cost, when compared to other equipment used in similar application. Therefore, this work aims to numerically analyze the separation process of an oil-water mixture in hydrocyclone, regarding to the fluid dynamic aspect. For the numerical solution of the governing equations, the Ansys CFX software was used. Results of the pressure and volumetric fraction fields of the oil phase, and the separation performance of the equipment are presented and analyzed. From the results obtained, it was found that the highest pressures occur near the walls and the entrance of the equipment, that the largest volumetric fractions of the oil occur in the central region and close to the outlet of the hydrocyclone, and that this equipment presented separation efficiency greater than 99.8%.
References
Alves, J. V. B. (2012). Hidrociclone para a separação do óleo residual de água em refinarias. Dissertação de Mestrado. Escola de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Brasil. Obtido em http://186.202.79.107/download/separacao-do-oleo-residual-de-agua-em-refinarias.pdf
Araújo, C. A. O., Scheid, C. M., Klein, T. S., Loureiro, J. B. R., Medronho, R. A. (2015). Eficiência de separação de hidrociclones para a separação de mistura óleo-água com alto teor de óleo: comparação entre resultados simulados e experimentais. XXXVII ENEMP - Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados, São Carlos, Paulo, Brasil. Recuperado de http://www.proceedings.blucher.com.br/article-details/eficincia-de-separao-de-hidrociclones-para-a-separao-de-mistura-leo-gua-com-alto-teor-de-leo-comparao-entre-resultados-simulados-e-experimentais-20691
Barbosa, E. S. (2011). Aspectos geométricos e hidrodinâmicos de um hidrociclone no processo de separação de sistemas multifásicos: aplicação à industria do petróleo. Tese de Doutorado. Centro de Ciências e Tecnologia. Universidade Federal de Campina Grande. Brasil. Recuperado de http://bdtd.ibict.br/vufind/Record/UFCG_f44e703e 6fdf48897db394c29d6ab9c0
Barboza, T. R., Freitas, R. R. (2019) Uma análise bibliométrica sobre os impactos do derramamento de petróleo na pesca marítima. Research, Society and Development, 8(1), e2281520, doi: http://dx.doi.org/10.33448/rsd
Castro, M. A. F., Ribeiro, D. C., Freitas, R. R. (2019) Análise bibliométrica sobre o uso de ultrassom em emulsões do tipo óleo em água (O/A). Research, Society and Development, 8(1), e881514. doi: http://dx.doi.org/10.33448/rsd
Corrêa Junior, C. A., Corrêa, R. A. P., Quintella, E. F., Nunes, G. C. (2018). Modelagem computacional da eficiência de separação entre água e óleo em um hidrociclone. Encontro de ciência e tecnologia de materiais. Instituto federal fluminense. Búzios, Rio de Janeiro.
Ferreira, D. N., Simonelli, G., Santos, L. C. L. (2020) Mecanismos de deposição de parafinas para aplicação em modelos: uma revisão. Research, Society and Development, 9(8), 1-16, doi: http://dx.doi.org/10.33448/rsd
Grady, S. A., Wesson, G. D., Abdullah, M., Kalu, E. E. (2003). Prediction of 10-mm Hydrocyclone efficiency Using Computational Fluid Dynamics. Filtration & Separation, 40(9), 41-46. doi: https://doi.org/10.1016/S0015-1882(03)00930-3
Ji, L., Kuang, S., Qi, Y. Chen, J., Yu, Aibing. (2017). Computational analysis and optimization of hydrocyclone size to mitigate adverse effect of particle density. Separation and Purification Technology, 174(1), 251-263. doi: https://doi.org/10.1 016/j.seppur.2016.10.034
Marins, L. P. M. (2007). Caracterização experimental do escoamento no interior de um hidrociclone sem núcleo gasoso. Dissertação de Mestrado. Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-graduação e Pesquisa de Engenharia – COPPE. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Recuperado de http://www.nidf.ufrj.br/wp-content/uploads/2019/05/15-TeseMScLPMM.pdf
Moraes, C. A. C., Marins, L. P. M., De Melo, D. C., Silva, F. S., Oliveira Junior, J. A. A., De Souza, M. A., Barca, L. F., De Souza, A. M. R. F., Almeida, C. S. (2009). Desenvolvimento de hidrociclones para altos, médios e baixos teores de óleo. Boletim técnico da Produção de Petróleo, 3(2), 259-287. Obtido de https://docplayer.com.br/12058239-Desenvolvimento-de-hidrociclones-para-altos-medios-e-baixos-teores-de-oleo-development-of-high-medium-and-low-oil-content-hydrocyclones.html
Motin, A., Tarabara, V. V., Petty, C. A., Bénard, A. (2017). Hydrodynamics within flooded hydrocyclones during excursion in the feed rate: Understanding of turndown ratio. Separation and Purification Technology, 185, 41-53. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2017.05.015
Motta, A. R. P. De, Borges, C. P., Kiperstok, A., Esquerre, K. P., Araújo, P. M., Branco, L. P. N. (2013). Tratamento de água produzida de petróleo para remoção de óleo por processos de separação por membranas: revisão. Engenharia Sanitária e Ambiental, 18(1), 15-26. doi: http://dx.doi.org/10.1590/S1413-41522013000100003.
Noroozi, S., Hashemabadi, S. H. (2011). CFD analysis of inlet chamber body profile effects on de-oiling hydrocyclone efficiency. Chemical Engineering Research and Design, 89(7), 968-977. doi: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2010.11.017
Petrobras. (2007). Processamento primário de petróleo. Universidade PETROBRAS. Escola de Ciências e Tecnologias E&P.
Raposo, G. M. (2008). Simulação numérica do escoamento em hidrociclone destinado a aplicações de alto teor de óleo. Dissertação de Mestrado. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Rio de janeiro. Brasil. Recuperado de https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=13794@1
Sales, C. R S., Araújo, I. R., Azevedo, L. B., Cortes, J. M. R. (2013). Análise da redução de custos com a implantação de hidrociclones em uma plataforma da Bacia de Campos. IX Congresso Nacional de Excelência em Gestão. Brasil. Recuperado de https://www.inovarse.org/artigos-por-edicoes/IX-CNEG-2013/T13_0596_3579.pdf
Tian, J., Ni, L., Song, T., Olson, J. Zhao, J. (2018). An overview of operating parameters and conditions in hydrocyclones for enhanced separations. Separation and Purification Technology, 206, 268-285. doi: https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.06.015
Thomas, J. E. (2004). Fundamentos de Engenharia de Petróleo. (2a ed.), Rio de Janeiro: Interciência.
Vieira, V. M. (2016). Modelo de avaliação do gerenciamento da água produzida em operações de produção de petróleo em bacias terrestres brasileiras. Tese de Doutorado. Universidade Federal da Bahia. Salvador. Brasil. Recuperado de https://repositorio.ufba.br/ri/handle/ri/21569
Zhou, N., Gao, Y., An, W., Yang, M. (2010). Investigation of velocity field and oil distribution in an oil–water hydrocyclone using a particle dynamics analyzer. Chemical Engineering Journal, 157(1), 73 – 79. doi: https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.10.049.
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