Author(s): Almeida, Lucilla Coelho de
Date: 2022
Persistent ID: http://hdl.handle.net/11422/17683
Origin: Oasisbr
Subject(s): CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA; Hidrociclones; Água; Óleo; Separação; Indústria; Petróleo; Simulações
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Agência Nacional de Petróleo - Programa de Recursos Humanos
O uso de hidrociclones para separação líquido/líquido, embora objeto de pesquisas há muitas décadas, somente nas últimas três décadas tem sido objeto de aplicação industrial. Uma das principais aplicações de hidrociclones líquido/líquido é na indústria do petróleo. A remoção de pequenas gotículas de óleo dispersas na água salgada, que é produzida juntamente com os hidrocarbonetos provenientes de um poço petrolífero, é tradicionalmente uma empreitada difícil. Esta dificuldade é devida ao pequeno diâmetro dessas gotículas e à reduzida diferença de massa específica entre o óleo e a água. Ambos os fatores implicam numa velocidade terminal, sob ação do campo gravitacional, muito reduzida; o que inviabiliza a utilização de separadores gravitacionais convencionais, uma vez que o tempo de residência necessário para promover a separação torna a operação impraticável. A corrente de água oleosa normalmente dispõe de pressão suficiente para tornar atrativa a utilização de hidrociclones. Assim, vários desses equipamentos têm sido instalados em plataformas de produção de petróleo ao redor do mundo nos últimos 30 anos. A grande vantagem da utilização de hidrociclones está nas pequenas dimensões do equipamento, ocupando uma menor área de convés e sem o peso de um separador gravitacional. Além disso, esse tipo de equipamento apresenta, em geral, uma maior eficiência e um baixo custo de instalação e de manutenção. O principal objetivo do presente trabalho foi obter uma metodologia eficiente para modelagem de escoamentos multifásicos em hidrociclones que forneça uma concordância adequada entre dados simulados e experimentais (perfis de velocidade e eficiência de separação). Realizou-se um estudo de validação da modelagem detalhada (tridimensional e transiente) de hidrociclones. Esta validação foi feita a partir da comparação de resultados obtidos via CFD com dados experimentais disponíveis na literatura. Alguns modelos de turbulência adequados à simulação numérica de escoamentos rotacionais foram testados e diferentes abordagens para modelagem do arrasto entre as fases foram comparadas. Simulações numéricas foram feitas utilizando como base o clássico hidrociclone de Thew para a separação óleo/água. A fase óleo foi tratada como uma fase discreta (lagrangeana) e simulada com um acoplamento tipo “uma-via”. A curva de eficiência de separação por tamanho foi obtida e comparada com os dados experimentais publicados. Em linhas gerais os resultados se mostraram bastante satisfatórios, com um custo computacional razoável para a solução do escoamento da fase contínua e um custo bastante reduzido para o cálculo da fase dispersa.
