Análisis del proceso de separación petróleo-agua en hidrociclones vía CFD

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.10610

Palabras clave:

Hidrociclón; Separación; Rendimiento; Simulación numérica; CFX.

Resumen

Los hidrociclones son equipos que se utilizan en los procesos de separación de petróleo y agua. Se consideran eficientes, compactos, seguros, de construcción y mantenimiento sencillos y de bajo costo, en comparación con otros equipos de aplicación similar. Así, este trabajo tiene como objetivo analizar numéricamente el proceso de separación de la mezcla petróleo-agua en un hidrociclón, en cuanto a su aspecto fluidodinámico. Para la solución numérica de las ecuaciones gobernantes se utilizó el software Ansys CFX. Se presentan y analizan los resultados de la presión y fracción volumétrica de la fase oleosa y el rendimiento de separación del equipo. A partir de los resultados obtenidos, se encontró que las mayores presiones ocurren cerca de las paredes y la entrada de los equipos, que las mayores fracciones volumétricas del aceite ocurren en la región central y cerca de la salida del hidrociclón, y que este equipo presenta una eficiencia de separación mayor a 99,8%.

Citas

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.

Publicado

07/12/2020

Cómo citar

CABRAL, E. de M.; SOUZA, J. S. de .; MAGALHÃES, H. L. F.; PORTO, T. R. N. .; SILVA, C. J. e .; GOMEZ, R. S.; LIMA, W. M. P. B. de; LIMA, E. S. de; LIMA, A. G. B. de. Análisis del proceso de separación petróleo-agua en hidrociclones vía CFD. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 11, p. e90991110610, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i11.10610. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/10610. Acesso em: 4 jul. 2024.

Número

Sección

Ingenierías