BRPI0618266A2 - método de separação de uma mistura, e uma unidade industrial para separar uma mistura compreendendo água, óleo e gás - Google Patents

Abstract

MéTODO DE SEPARAçãO DE UMA MISTURA, E UMA UNIDADE INDUSTRIAL PARA SEPARAR UMA MISTURA COMPREENDENDO áGUA, óLEO E GáS. A presente invenção refere-se a um fluido que é misturado sepa- rado de uma corrente de poço de petróleo e compreende água, óleo e gás. A mistura compreendendo o fluido é levada para um separador (3) e deixada separar em uma fase aquosa e uma fase oleosa/fluida. A fase aquosa limpaé removida do dito separador (3) por uma saída para água. A fase oleosa/fluida é submetida a uma etapa de separação, que separa a fase oleosa/fluida em uma fase oleosa e uma fase gasosa, de cuja fase gasosa o fluido é recuperado por uma etapa de condensação e reciclado para a mistura. O separador é um separador líquido - líquido/gás (3), no qual a pressão é na faixa de de 50 a 2500 KPa (0,5 a 25 bar), enquanto que a mistura compreendendo o dito fluido é separada na dita fase aquosa e em uma fase oleo- sa/fluida.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO DESEPARAÇÃO DE UMA MISTURA, E UMA UNIDADE INDUSTRIAL PARASEPARAR UMA MISTURA COMPREENDENDO ÁGUA, ÓLEO E GÁS"

A presente invenção refere-se a um método de separação deuma mistura, cujo método compreende as etapas de: misturar um fluido namistura; conduzir a mistura compreendendo o fluido, por um duto de entrada,para um separador; deixar que a mistura compreendendo o fluido se separeno separador, em uma fase aquosa e uma fase oleosa/fluida; remover a faseaquosa do dito separador, por meio de uma saída para água, e a fase oleo-sa/fluida, por pelo menos uma saída para óleo/fluido; e submeter a fase ole-osa/fluida a uma etapa de separação, separando a fase oleosa/fluida emuma fase oleosa e uma fase gasosa, de cuja fase gasosa o fluido é recupe-rado por uma etapa de condensação e reciclado para injeção na mistura.

Um método desse tipo é descrito na patente GB 1 364 942, diri-gida às lamas de refinaria de remoção de óleo e água, por uso de hidrocar-bonetos leves. Essas lamas existem em refinarias de petróleo e compreen-dem sedimentos nos tanques, resíduos de substâncias químicas, emulsões,pó de catalisador gerado durante anos e água e óleo. As lamas de refinariasão postas em contato com hidrocarbonetos leves, para obter uma separa-ção de fases de óleo de sólidos e de uma fase de água - sólidos. O separa-dor age nas fases que não são sólidas ou líquidas, e o fluido adicionado àmistura é mantido no estado líquido até a etapa de separação final, na qual ofluido é aquecido a uma temperatura na faixa de 135 - 199°C e deixado parase separar do óleo em uma torre de fracionamento. Esse método requeruma quantidade de energia considerável e não é adequado para misturastendo um alto teor de água.

O pedido de patente EP 0 963 228 B1 descreve um processopara extração de contaminantes de hidrocarbonetos dispersos e dissolvidosde água. Um fluido é injetado na água contaminada com hidrocarbonetos,antes da água ser tratada em um hidrociclone. O fluido é um condensado apartir de gás natural e é mantido em forma líquida durante o processo, demodo que o hidrocarboneto e o fluido possam formar uma única fase líquida.Conseqüentemente, o processo tem que ser conduzido a altas pressões depelo menos 3MPa (30 bar) ou mais. Comparado com os processos anterio-res, o processo descrito no pedido de patente EP 0 963 228 B1 é capaz detratar uma grande quantidade de água contaminada e é capaz de limpar aágua a ser descarregada, para que tenha um teor de impurezas não exce-dendo 40 ppm. E o pedido de patente internacional WO 98/37941 descreveum processo para a extração simultânea de contaminantes de hidrocarbone-tos dispersos e dissolvidos de água.

Um objetivo da presente invenção é proporcionar um método euma unidade industrial, nos quais o meio ambiente é preservado da libera-ção de óleo, sem dispêndio de quantidades relativamente grandes de ener-gia no processo de limpeza.

Com atenção voltada para isso, o método de acordo com a in-venção é caracterizado pelo fato de que a mistura é separada de uma cor-rente do poço de petróleo e compreende água, óleo e gás, que o dito sepa-rador é um separador de líquido - líquido/gás, no qual a pressão é na faixade 50 KPa a 2500 KPa (de 0,5 bar a 25 bar), enquanto que a mistura com-preendendo o dito fluido é separada na dita fase aquosa e em uma fase ole-osa/fluida.

Durante a produção de petróleo e gás, a corrente do poço com-preende água, óleo e gás, e a corrente do poço é tipicamente submetida aum processo de separação inicial, para separá-la em uma fase oleosa/fluidae uma mistura compreendendo água, óleo e gás. Essa mistura, que tem umalto teor de água e pode conter até, por exemplo, 1.500 ppm de óleo, nãopode ser liberada para o meio ambiente, sem ser submetida à separação oulimpeza adicional. O método de injetar um fluido condensado na mistura,para capturar óleo por uma mistura líquido - líquido de óleo e fluido, voltou aser bem-adequada para misturas tendo altos teores de água. E a recupera-ção do fluido para recirculação, antes da água limpa ser retornada para oreservatório ou mar, é uma vantagem ambiental clara, tanto porque o fluidonão é liberado em maiores quantidades para o meio ambiente, quando re-cursos não são gastos por adição de novo fluido; A presente invenção propi-cia uma limpeza da água gerada em uma produção de petróleo e gás, a umnível no qual o teor de impurezas na forma de óleo é próximo de zero, oupelo menos tão baixo quanto 10 ou 5 ppm.

Várias vantagens são obtidas por uso de um separador líquido -líquido/gás, no qual a pressão é na faixa de 50 KPa a 2500 KPa (de 0,5 bara 25 bar). Pelo menos uma parte significativa do fluido condensado, adicio-nado à mistura, fica gasosa e liberada das fases líquidas no separador líqui-do - líquido/gás. A parte do fluido liberada como um gás no separador líquido- líquido/gás não precisa de aquecimento, para que seja separada do óleo,e, desse modo, energia é economizada na etapa de separação da fase oleo-sa/fluida, em comparação com o método descrito na técnica anterior. Apressão na faixa de 50 KPa a 2500 KPa (de 0,5 bar a 25 bar) permite a libe-ração de gás natural da mistura e é, além do mais, de particular vantagem quando o fluido adicionado à mistura for selecionado dos hidrocarbonetos deC1 a C8 preferidos, que têm afinidade a óleo e podem ser expulsos por ebuli-ção da mistura, quando a pressão no separador líquido - líquido/gás for infe-rior a 2500 KPa (25 bar). A fase aquosa tomada da saída para água no se-parador líquido - líquido/gás pode conter facilmente menos de 10 ppm ou 5ppm de impurezas, e é possível obter um nível abaixo de um limite superiorpara óleo na água de 1 ppm, e o método de acordo com a presente invençãopode mesmo permitir um limite superior para óleo na água tão baixo quanto0,01 ppm. Além do método de acordo com a presente invenção ser um pro-cesso efetivo em custo, também pode tratar uma grande quantidade de água(mistura). ^

O separador líquido - líquido/gás pode ser um separador porgravidade convencional, um separador ciclônico ou uma unidade de flutua-ção compacta. A eficiência desses separadores é altamente aperfeiçoada,quando usados no método de acordo com a invenção. Um separador líquido- líquido/gás preferido, para uso de acordo com a invenção, é um tanque dedesgaseificação e flutuação combinadas, como descrito no pedido de paten-te EP 1335784 B1.De preferência, o fluido é um hidrocarboneto CrC8, isto é, umhidrocarboneto de C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7 ou C8. O fluido é misturado ouinjetado na mistura compreendendo água, óleo e gás, a montante do, e, depreferência, no, duto de entrada para o separador líquido - líquido/gás. Ofluido selecionado dos gases CrC8, tendo afinidade para óleo e gás, é inje-tado e/ou combinado na mistura compreendendo água, óleo e gás, e absor-ve o hidrocarboneto da fase aquosa. No separador líquido - líquido/gás, ofluido é liberado como um gás, basicamente na forma de bolhas pequeninas,que, devido à afinidade delas para óleo e gás, facilitam e aperfeiçoam a se-paração do óleo/gás da água por flutuação. Uma pequena parte do fluidopode ficar na forma líquida incluída na fase oleosa/fluida.

Embora o fluido possa ser qualquer hidrocarboneto de C1-C8,metano, etano, propano, butano, pentano, hexano, heptano e octano, inclu-indo isobutano e isopentano, etc., ou misturas deles, prefere-se que o fluidoseja um gás C5, pentano ou isopentano, ou hexano. Esses últimos, que sãoos fluidos preferidos, são condensáveis por uso de água do mar, como refri-gerante, e essa é uma vantagem distinta em vista da economia de energia,quando a limpeza da água é feita em áreas nas quais a água do mar é a-bundante.

Para facilitar e aperfeiçoar a separação da fase aquosa e da fa-se oleosa/fluida, o fluido é adicionado em uma quantidade de 0,02 - 1,8 Stm3 (Stm3) de fase gasosa por m3 da mistura, e, mais preferivelmente, emuma quantidade de 0,05 - 1,4 St m3 de fase gasosa por m3 da mistura. Antesda mistura, a fase gasosa é condensada, resfriada e/ou comprimida no esta-do líquido. Em uma base líquida, o fluido é adicionado preferivelmente emuma quantidade de 0,5 a 2 % em peso da mistura líquida. Em conjunto coma presente invenção, a dimensão St. m3 é usada como a unidade volumétri-ca de meio gasoso, em relação ao volume da mistura. A dimensão St. m3 émetro cúbico do meio gasoso. A dimensão St. m3 é padronizada dentro docampo em alto-mar (volume de gás seco a 15,6°C e a uma pressão de101,325 kPa). A pressão no separador líquido - líquido/gás é na faixa de 50a 2500 KPa (de 0,5 a 25 bar), e, de preferência, na faixa de 100 a 1500 KPa(de 1,0 a 15 bar).

O fluido é recuperado e reciclado. A recuperação do fluido podeser obtida por destilação da fase oleosa/fluida, que pode resultar, tipicamen-te, em uma fase líquida compreendendo hidrocarbonetos mais pesados (a-proximadamente de Οβ ou mais) e uma fase gasosa compreendendo hidro-carbonetos mais leves (de C5 ou menos). A fase gasosa é depois submetidaa um processo de condensação, para condensar os constituintes C5. Quan-do o método é Usadoi em alto-mar ou na costa próximo do mar, é favorávelusar pentano como o fluido, pois a condensação pode usar água do marcomo o agente refrigerante. A água do mar tem, normalmente, uma tempera-tura de, por exemplo, aproximadamente, 2 - 18°C, adequadamente, 5 -15°C, que corresponde à temperatura de condensação de pentano em pres-sões baixas inferiores a 1500 KPa (15 bar), de preferência, inferiores a 1000KPa (10 bar). Desse modo, a condensação de constituintes C5 no recipientede condensação pode ser controlada por ajuste da pressão, em relação àtemperatura da água do mar usada como o agente refrigerante. Desse mo-do, uma condensação efetiva em custo do fluido pode ser estabelecida, euma pureza do fluido C5 superior a 99% pode ser obtida. Como vão reco-nhecer facilmente aqueles versados na técnica, esse ajuste de pressão, emrelação à temperatura, é também possível quando da utilização de constitu-intes de Ci a C4 ou de C5 a Ce, como o fluido. No entanto, o consumo de e-nergia global vai ser então pelo menos ligeiramente superior àquele para osconstituintes C5.

De acordo com a invenção, um Ioop do fluido muito eficiente po-de ser estabelecido, no qual o fluido é injetado na mistura compreendendoágua, óleo e gás, para facilitar a separação da fase aquosa e da fase oleo-sa/fluida, e, subseqüentemente, o fluido é recuperado da fase oleosa/fluida ereciclado.

De acordo com um exemplo do presente método, o gás compre-endido na mistura é gás natural. O gás natural é um constituinte normal deum poço de petróleo.

Em uma outra concretização preferida do método de acordo coma invenção, pode ser desejável misturar e/ou injetar um outro gás na misturacompreendendo água, óleo e gás no duto de entrada, para obter uma sepa-ração ainda melhor, de preferência, o outro gás é gás natural ou nitrogênio.O outro gás pode, pelo menos parcialmente, ser um gás recuperado da mis-tura compreendendo água, óleo e gás, e reciclado para injeção na mistura.

Em um outro aspecto, a presente invenção se refere a uma uni-dade industrial, para separação de uma mistura compreendendo água, óleoe gás, cuja unidade industrial compreende: pelo menos um separador líquido- líquido/gás, com um duto de entrada para a mistura compreendendo água,óleo e gás; uma saída para água; e uma saída para óleo/gás; cujo duto deentrada compreende um meio para injetar e/ou misturar um fluido na misturacompreendendo água, óleo e gás, um separador óleo/gás recebendo a faseoleosa/fluida da dita saída para óleo/gás, um recipiente de condensação pa-ra recuperar o fluido, cujo recipiente de condensação recebe uma fração ga-sosa do separador óleo/gás e é dotado com água do mar, como o agenterefrigerante, e uma bomba para reciclar o fluido condensado para o duto deentrada do separador líquido - líquido/gás.

A unidade industrial proporciona as vantagens mencionadas a-cima, em conjunto com o método de acordo com a presente invenção, e temuma eficiência de separação muito alta, isto é, a água purificada na plantatem um teor muito baixo de impurezas de óleo, se alguma, quando deixa oseparador líquido - líquido/gás. O fluido na forma líquida no duto de entradavai absorver o óleo na água e diminutas bolhas do fluido em forma gasosa,no separador, vão otimizar a separação do óleo e do gás da água, obtendo-se, desse modo, água de pureza muito alta. E a recuperação do fluidopro-porciona uma operação efetiva em custo da unidade industrial. A unidadeindustrial é preferivelmente localizada em alto-mar ou próximo do mar, e orecipiente de condensação é adaptado para utilizar água do mar como umagente refrigerante. Dessa maneira, uma condensação muito eficaz em cus-to é obtida. O fluido condensado é retornado e injetado na mistura a ser se-parada na unidade industrial. Desse modo, a unidade industrial de acordocom a invenção compreende um meio para recircular o fluido.Εm uma concretização preferida da unidade industrial de acordocom a invenção, o meio para injetar e/ou misturar é um misturador de formaanular com aberturas de bocais na superfície interna do anel. Esse mistura-dor proporciona uma boa mistura do fluido na mistura no duto de entrada. Oinjetor ou misturador pode compreender um ou mais bocais, para injetar ofluido na mistura no lado interno do misturador.

Para obter uma alta eficiência, prefere-se que o fluido seja umhidrocarboneto de C1-C8, de preferência, um hidrocarboneto C5, que temafinidade e miscibilidade muito boas com a fração oleosa na mistura.

De preferência, a unidade industrial compreende um separadoradicional, como o meio de recuperação, para separar a fase oleosa/fluida(compreendendo, opcionalmente, uma pequena quantidade de água) rejei-tada do separador para uma fase oleosa (compreendendo, opcionalmente,uma pequena quantidade de água) e uma fase gasosa. O separador adicio-nal é, de preferência, um aparelho de destilação. Um aparelho de destilaçãoé adequado para separar uma mistura em frações tendo densidades ou pe-sos molares específicos. A fração leve vai deixar o aparelho de destilaçãoem forma gasosa e a fração mais pesada vai deixar o aparelho de destilaçãoem forma líquida. Desse modo, o fluido e o gás da mistura vão deixar o apa-relho de destilação em forma gasosa, enquanto o óleo e a água residual op-cional vão deixar o aparelho de destilação em forma líquida.

Em uma concretização preferida, a unidade industrial compreen-de outro meio de recuperação para o fluido, na forma de um recipiente decondensação. Conseqüentemente, o gás deixando o aparelho de destilaçãoé levádo para.o recipiente de condensação, no quaUas condições de tempe-ratura e pressão são ajustadas de modo que o fluido condense, e os diferen-tes gases remanescentes, supridos à própria mistura deixem o condensadorcomo um gás. No caso de pentano, é possível obter um pentano com purezasuperior a 99%, como produto condensado do recipiente de condensação.Para aperfeiçoar ainda mais a separação na planta de acordo com a inven-ção, prefere-se que o duto de entrada compreenda um meio para injetar umoutro gás na mistura compreendendo água, óleo e gás. Isso vai aperfeiçoara capacidade de separação do separador líquido - líquido/gás. O outro gás éselecionado, de preferência, de gás natural, nitrogênio ou dióxido de carbo-no.

A invenção também se refere ao uso de hidrocarbonetos C5, pa-ra separar uma mistura compreendendo água, óleo e gás em uma unidadeindustrial de produção de petróleo. Em particular, a invenção se refere aouso no qual os hidrocarbonetos C5 são recuperados e reciclados para a mis-tura compreendendo água, óleo e gás.

As concretizações e os exemplos da presente invenção vão serexplicados a seguir em mais detalhes, com referência aos desenhos alta-mente esquemáticos, nos quais:

a Figura 1 mostra um diagrama básico de um método de acordocom a presente invenção;

as Figuras 2a e 2b ilustram uma concretização de um injetor degás, adequado para uso de acordo com a invenção; e

a Figura 3 ilustra uma concretização de um separador líquido -líquido/gás.

No contexto da presente invenção, o termo mistura compreen-dendo água, óleo e gás se refere, de uma maneira geral, a uma mistura Ii-quido/gás de um poço de petróleo, na qual uma primeira separação de águado óleo e do gás, em uma ou mais etapas, ocorre tipicamente, e a fração deágua dessa separação requer uma outra limpeza ou separação, antes que aágua seja suficientemente limpa para descarte. A mistura pode compreenderimpurezas como óleo, gás e mesmo areia e argila. Um separador líquido -^líquido/gás 3 é um separador capaz deseparar dois líquidos, que são substancialmente imiscíveis e têm diferentesdensidades (isto é, o líquido pesado é água e o líquido leve é óleo), em queo gás está substancialmente disperso como diminutas bolhas nos líquidos. Ogás deixa, basicamente, o separador com o líquido leve (o óleo). Essa rela-ção é expressa como a fase oleosa/gasosa da fase oleosa/fluida.

A fase aquosa deixando o separador líquido - líquido/gás podeconter traços de óleo e de gás, tal como uma fase oleosa/fluida deixando oseparador líquido - líquido/gás, que pode conter água (em condições nor-mais, o rejeito na forma da fase oleosa/fluida pode conter de 20 a 80% empeso de água). O rejeito na forma de fase oleosa/fluida constitui, tipicamen-te, de 0,1 a 6% em peso da mistura de influxo, de preferência, menos de 2%em peso da mistura de influxo na entrada para o separador líquido - líqui-do/gás 3.

O separador líquido - líquido/gás 3 pode ser de um projeto comoo descrito no pedido de patente internacional WO 02/0411965, que é aquiincorporado na presente descrição por referência, ou pode ser de um projetocomo o ilustrado na Figura 3, ou pode ser de um outro projeto adequado.

O fluido para injeção é, de preferência, um hidrocarboneto deC1-C8 ou uma mistura deles, particularmente, um hidrocarboneto C5. O fluidopode estar presente e ser utilizado em forma líquida ou gasosa, dependendoda pressão e da temperatura. Pareceu ser uma vantagem usar hidrocarbo-netos de C1-C8 como auxiliares de separação, pois esses hidrocarbonetostêm uma afinidade muito boa e podem, de uma forma relativamente fácil,mudar de fase de líquido para gás e vice-versa (com variações relativamentepequenas em pressão e temperatura, e, desse modo, com um consumo deenergia relativamente pequeno).

Na Figura 1, um fluxograma esquemático de uma unidade indus-trial 1 de acordo com a invenção é ilustrado, no qual o produto entrante, naforma da mistura compreendendo água, óleo e gás, é levado a um separa-dor líquido - líquido/gás 3 pela linha 2. No separador 3, a corrente entrante éseparada em uma fração aquosa e uma fração oleosa/fluida (compreenden-do, opcionalmente, uma pequena quantidade de água), que é retirada doseparador 3. A fração aquosa do separador é retirada no fundo do separador3 pela linha 4.

A fração oleosa/fluida é retirada na parte de topo do separador 3pela linha 5. A fração oleosa/fluida, na linha 5, é resfriada durante a passa-gem por um primeiro comutador de calor 6, antes de entrar no aparelho dedestilação 7. No aparelho de destilação 7, a fração oleosa/fluida é separadaem uma fração leve e uma fração pesada. A fração pesada (incluindo óleo eopcionalmente água) deixa o aparelho de destilação 7 pela linha 8, e a fra-ção leve (incluindo constituintes C5) deixa o aparelho de destilação pela linha9. A fração Ieve1 que é substancialmente gasosa, é resfriada por um segun-do comutador de calor 10, antes de entrar no recipiente de condensação 11.

No recipiente de condensação 11, a parte mais pesada da fra-ção condensa como um líquido, enquanto que a fração mais leve permanecena forma gasosa e deixa o condensador 11 pela linha 12. A parte do con-densador é retirada do fundo do condensador 11 pela linha 13.

O líquido condensado é pressurizado na bomba 14 e é retornadopela linha 15, para injeção na corrente entrante 2, como fluido substancial-mente na forma líquida. Quando a mistura entra no separador 3, o fluido ficasubstancialmente gasoso, devido à liberação de pressão (a pressão e tem-peratura no separador 3 são ajustadas para garantir isso). Uma parte do lí-quido condensado na linha 15 é reciclada de volta para o aparelho de desti-lação pela linha 16. O produto ou fluido do condensador 11 é injetado nacorrente entrante pelo injetor 17.

Ainda um gás adicional pode ser injetado na corrente entrantepelo injetor 18, alimentado pela linha 19, por exemplo, gás combustível ounitrogênio.

Por razões de clareza, válvulas, sensores de pressão e outrosequipamentos, cuja presença é evidente para aqueles versados na técnica,foram excluídos.

As Figuras 2a e 2b mostram um dispositivo de bocal 20 adequa-do para uso na invenção. O dispositivo de bocal consiste substancialmenteem um flange anular 21. A superfície periférica interna 22 do flange 21 é e-quipada com vários furos 23 (nessa concretização, seis furos 23). Os furos23 se comunicam com um canal 24 dentro do flange 21 (o canal 24 é mos-trado com linhas pontilhadas na Figura 2b). O canal 24 se comunica aindacom uma linha de suprimento 25 para o meio gasoso, que é presa na super-fície periférica externa 26 do flange 21. O dispositivo de bocal 20 é capaz deproporcionar uma boa combinação da mistura e do meio gasoso no duto deentrada 2 (Figura 1).A Figura 3 ilustra outra concretização do separador líquido - lí-quido/gás 3 na unidade industrial, e um método de acordo com a presenteinvenção. Um tanque substancialmente cilíndrico tem uma entrada dispostatangencialménte 82 para mistura compreendendo água, óleo e gás. A entra-da 82 se estende para uma abertura de entrada na parede do tanque. O se-parador 3 compreende ainda uma saída 84 para uma fração oleosa/fluida,no topo do tanque e em comunicação com a linha 5, e uma saída 83 paraágua, no fundo do tanque. A saída 84 é tipicamente para fluido tendo umamenor densidade do que a do fluido que sai pela saída 83.

Logo abaixo do nível da entrada 82, é presa uma parede emforma de tronco de cone 85, que se projeta para cima e divide o tanque emuma parte superior 86 e uma parte inferior 87. A parede em forma de troncode cone se projetando ascendentemente 85 tem uma primeira abertura 88na extremidade superior, para propiciar comunicação entre as parte superior86 e a inferior 87 do separador 3. O ângulo indicado com uma seta curva 89,entre a parede lateral vertical do tanque e o lado superior da parede em for-ma de tronco de cone 85, é na faixa entre 15 e 70° de preferência, entre 20e 50°. Esse expressa a inclinação da parede em forma de tronco de cone 85.

A parede em forma de tronco de cone 85 fica fora da primeiraabertura 88, equipada com uma segunda abertura 90 no nível da entrada 82.Como mostrado, a segunda abertura 90 é localizada na parede em forma detronco de cone 85, de tal modo que um líquido indo para o tanque separadorda entrada 82 vai girar cerca de 300e em torno da parte superior da paredeem forma de tronco de cone 85, na parte superior 86 do tanque, antes depassar pela segunda abertura 90 para a parte inferior do tanque 87.

A entrada tangencial 82, em combinação com a parede cilíndricado tanque, proporciona a formação de um fluxo de vórtice na parte superiordo tanque e de um fluxo de vórtice na parte inferior do tanque. No entanto, ofluxo de vórtice pode formar um olho de vórtice no centro do tanque, cujoolho é isento de mistura líquida. A formação de um olho de vórtice é indese-jável, devido a uma diminuição de capacidade. Pareceu que a formação deum olho de vórtice pode ser evitada por colocação de um elemento alonga-do, tal como uma haste estendendo-se verticalmente 91 no centro do tan-que. A haste 91 se estende aproximadamente 2/3 da altura do tanque para otanque da área de fundo do tanque, onde a haste é presa em um elementocônico 92, que cobre a segunda saída 83, quando visto de cima, e, dessemodo, é um meio para acalmar uma corrente em torno da segunda saída. Oelemento cônico 92 pode ser, por exemplo, preso na parede do tanque poruso de duas ou mais barras planas. Também, a haste 91 pode ser presa naparede do tanque ou na parede em forma de tronco de cone 85 por váriasbarras planas, ou outros meios de suporte ou apoio, tal como um metal cir-cular. A segunda saída 83 pode ser equipada com uma válvula 93. Por ajus-te dessa válvula 93, o acúmulo de pressão pelo gás liberado da mistura notanque pode ser ajustado. O gás liberado da mistura é coletado na parte su-perior 86 do tanque. Quando o gás coletado desloca a mistura líquida, a umnível abaixo de uma abertura de saída 94 para a saída 84, o gás e o óleosão ejetados do tanque pela saída 84, devido à pressão do gás.

A unidade industrial e o método de acordo com a presente in-venção podem ser modificados dentro do âmbito das reivindicações da pa-tente em anexo. Os detalhes de várias concretizações podem ser combina-dos em novas concretizações dentro do âmbito das reivindicações da paten-te. É, por exemplo, possível proporcionar um tanque individual com duas oumais saídas para água e/ou com duas ou mais saídas para óleo/gás, e/oucom duas ou mais entradas para mistura ou mistura recirculada, se a misturafor recirculada. A saída individual pode ser dotada com uma válvula.

Exemplo 1

A invenção foi testada em uma umidade industrial corresponden-te à unidade industrial ilustrada na Figura 1.

A corrente entrante de água poluída (2 na Figura 1) monta a 10m3/h, com uma concentração de óleo de 30 ppm. No duto de entrada levan-do para o separador líquido - líquido/gás (3 na Figura 1; correspondente aotanque de desgaseificação e flutuação descrito no pedido de patente EP1335784 B1), a corrente entrante é injetada com 300 kg/h do fluido, tal comopentano.No. separador líquido - líquido/gás, a; corrente entrante é separa-da em uma corrente de água substancialmente pura (óleo em água abaixode 1 ppm), que é tirada do fundo do separador. Do topo do separador, saiuma corrente compreendendo óleo e fluido basicamente com gás com algu-ma água capturada (óleo/gás aproximadamente 320 kg/h, água aproxima-damente 195 kg/h).

Essa última corrente é resfriada e enviada para um aparelho dedestilação (um extrator 7 na Figura 1). Do fundo do aparelho de destilação,uma fração líquida, compreendendo água e uma pequena quantidade de gáse óleo, é tirada. Do topo do aparelho de destilação, uma corrente gasosa,compreendendo o fluido, tal como pentano, e pequenas quantidades de á-gua e hidrocarbonetos pesados é tirada.

A corrente gasosa é ainda resfriada e alimentada ao recipientede condensação (11 na Figura 1), no qual o fluido, tal como pentano, secondensa e é retirado para reciclagem.

Como pode-se notar da Tabela 1, uma limpeza altamente efici-ente de água, combinada com uma reciclagem quase que completa do flui-do, tal como pentano (perda inferior a 0,5% por hora), é obtida.Tabela 1. Limpeza de água de acordo com a invenção.

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Exemplo 2

Em uma unidade industrial, como a ilustrada na Figura 1, umacorrente de água em mistura com óleo e gás foi separada de uma correntede poço de petróleo, e a mistura rica em água foi alimentada à linha 2, auma vazão de 200 m3/h e a uma temperatura de cerca de 65°C e uma pres-são de de 250 KPa (2,5 bar). A mistura foi amostrada e checada para os teo-res de óleo em intervalos, e o teor de óleo foi de cerca de 25 ppm.O injetor 17, montado na linha 2, é suprido, pela linha 15, compentano, a uma vazão de 3.000 kg/h, a uma pressão de 500 KPa (5 bar) e auma temperatura de cerca de 75°C, e o pentano foi injetado e, desse modo,combinado com a mistura.

A mistura continuou o seu escoamento pela linha 2 e passoupelo duto de entrada para o separador líquido - líquido/gás 3, no qual a pres-são caiu por cerca de de 200 KPa (2,0 bar), o que provocou a liberação depentano, no estado gasoso, da mistura. O separador líquido - líquido/gásseparou a mistura em uma corrente de água limpa, tirada pela linha 4 nofundo do separador 3, a uma vazão de 194 m3/h. A corrente de água limpafoi amostrada a intervalos regulares, e o teor médio de óleo foi medido comosendo inferior a 0,03 ppm.

Por uma saída no topo do separador 3, uma corrente de rejeitoescoou pela linha 5, a uma vazão de cerca de 9.000 kg/h e a uma pressãode cerca de 200 KPa (2 bar). A composição desse fluxo é água com 3.000kg/h de pentano, em uma condição basicamente gasosa, e cerca de 5 kg/hde óleo, cerca de 1.400 kg/h de gás natural da mistura suprida à linha 2 eum restante de água. A corrente na linha 5 escoou pelo comutador de calor6, que foi resfriado com água do mar a uma temperatura de cerca de 14°C.O fluxo foi resfriado e o pentano condensou no comutador de calor, e, nolado a jusante do comutador de calor, o fluxo continuou pela linha 5, a umapressão de cerca de 50 KPa (0,5 bar) e a uma temperatura de cerca de 20 a25°C.

A linha 5 transferiu a corrente para a abertura de entrada no a-parelho de destilação 7,.nó qual o.pentano e os hidrocarbonetos mais Ie^esdo que o pentano foram extraídos do líquido por evaporação, e deixou o a-parelho 7 como uma corrente gasosa por uma saída para a linha 9. Do fundodo aparelho de destilação, uma fração líquida compreendendo uma fraçãolíquida compreendendo água e óleo e possivelmente hidrocarbonetos maisleves do que o pentano é tirada a uma vazão de cerca de 4.600 kg/h.

A corrente gasosa escoou pela linha 9, a uma vazão de cerca de5.900 kg/h, para o segundo comutador de calor 10, que foi resfriado comágua do mar a uma temperatura de cerca de 14°C. A corrente gasosa foiresfriada para logo abaixo da temperatura de condensação do pentano, e ofluxo resultante de líquido/gás foi suprido ao recipiente 11. No recipiente 11,os hidrocarbônetos mais leves do que o pentano saíram dele por uma saídapara a linha 12, e pentano líquido foi tirado pela linha 13 do fundo do recipi-ente 11, a uma vazão de cerca de 4.500 kg/h.

A linha 13 transfere o fluxo de pentano para a bomba 14, quetransfere a corrente de pentano a uma pressão de cerca de 500 KPa (5 bar).A bomba supre pentano para o injetor 17 pela linha 15, a uma vazão de cer-ca de 3.000 kg/h, e a linha 16 proporcionou um fluxo de refluxo de pentanopara o aparelho de destilação 7, a uma vazão de cerca de 1.500 kg/h. A li-nha 16 foi dotada com um meio para redução de pressão e controle de es-coamento.

É óbvio que os exemplos mencionados acima não são Iimitan-tes, e que as vazões, pressões e temperaturas são adaptadas às condiçõesreais ao alcance. A mistura transferida para a linha 2 vai variar em composi-ção, temperatura e pressão com o tempo e de uma aplicação em outra. Parauma dada fonte e uma dada instalação de equipamento de processamento,as condições vão variar com as flutuações no fluxo da fonte tirado do reser-vatório, e também as temperaturas e pressões nos fluxos e nos meios deresfriamento, como água do mar, vão variar com a estação. E de uma insta-lação de produção para outra, pode haver variações consideráveis em com-posição, quantidade e temperatura da, por exemplo, mistura transferida paraa linha 2. Está dentro do conhecimento daqueles versados na técnica sele-cionar os parâmetros processuais relevantes à aplicação particular, com ba-se na descrição apresentada acima da presente invenção. Para dar um e-xemplo, se a temperatura na mistura suprida à linha 2 for consideravelmentemais baixa do que no Exemplo 2, e a pressão ligeiramente mais alta, entãopode-se selecionar adequadamente, por exemplo, butano, como o fluido pa-ra injeção na mistura, e se a temperatura for mais alta, por exemplo, pentanoou hexano pode ser selecionado. As pressões usadas são adaptadas paraas temperaturas relevantes, de modo que o fluido deixa o separador 3 basi-camente no estado gasoso, e pode-se, sem qualquer explicação adicionalpossível, adaptar, por exemplo, a temperatura e/ou a pressão no destilador7, de modo que o fluido evapora no destilador. E, como mencionado acima,outros agentes podem ser adicionados à mistura a montante do separador 3,tendo em vista otimizar o processo de separação no separador.

Claims (17)

1. Método de separação de uma mistura, cujo método compre-ende as etapas de:misturar um fluido na mistura;conduzir a mistura compreendendo o fluido por um duto de en-trada para um separador;permitir que a mistura compreendendo o dito fluido se separe noseparador em uma fase oleosa/fluida; remover a fase aquosa do dito sepa-rador por uma saída para água e a fase oleosa/fluida por pelo menos umasaída para óleo/fluido; esubmeter a fase oleosa/fluida a uma etapa de separação, sepa-rando a fase oleosa/fluida em uma fase oleosa e uma fase gasosa, de cujafase gasosa o fluido é recuperado por uma etapa de condensação e recicla-do para injeção na mistura, em que a mistura é separada de uma correntede poço de petróleo e compreende água, óleo e gás, e em que o dito sepa-rador é um separador líquido - líquido/gás, no qual a pressão é na faixa de-50 KPa a 2500 KPa (de 0,5 bar a 25 bar), enquanto que a mistura compre-endendo o dito fluido é separada na dita fase aquosa e em uma fase oleo-sa/fluida.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a etapa deseparação é destilação.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, no qual o ditofluido é um selecionado do grupo de hidrocarbonetos de Ci a C8.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1a 3, no qual o fluido>é um hidrocarboneto C5.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1a 4, no qual o dito fluido é misturado na mistura compreendendo água, óleoe gás no duto de entrada para o separador líquido - líquido/gás.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1a 5, no qual o fluido é adicionado em uma quantidade de 0,02 a 1,8 St. m3por m3 da mistura.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1a 5, no qual o segundo gás é adicionado em uma quantidade de 0,0,5 - 1,4m3 (CNTP) por m3 da mistura.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1a 5, no qual o fluido é adicionado em uma quantidade de 0,5 a 2% em pesoda mistura (corrente de alimentação).

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1a 8, no qual a pressão no separador líquido - líquido/gás é na faixa de de-100 a 2500 KPa (1,0 a 25 bar).

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de-1 a 9, no qual o gás compreendido na mistura é gás natural.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações de-1 a 10, no qual um outro gás é misturado na mistura compreendendo água,óleo e gás no dito duto de entrada.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, no qual o dito ou-tro gás é gás natural ou nitrogênio.

13. Método de acordo com a reivindicação 11 ou 12, no qual ooutro gás é, pelo menos parcialmente, gás recuperado da mistura compre-endendo água, óleo e gás.

14. Unidade industrial para separação de uma mistura compre-endendo água, óleo e gás, cuja unidade industrial compreende:pelo menos um separador líquido - líquido/gás com um duto deentrada para a mistura compreendendo água, óleo e gás; uma saída paraágua; e uma saída para óleo/gás; cujo duto de entrada compreende um meiopara injetar e/ou combinar um fluido na mistura compreendendo água, óleo e gás;um separador óleo/gás recebendo a fase oleosa/gasosa da ditasaída de óleo/gás;um recipiente de condensação para recuperar o fluido, cujo reci-piente de condensação recebe uma fração gasosa do separador óleo/gás eé dotado com água do mar, como o agente refrigerante; euma bomba para reciclar o fluido condensado para o duto deentrada do separador líquido - líquido/gás.

15. Unidade industrial de acordo com a reivindicação 14, na qualo meio para injetar e/ou misturar é um misturador de forma anular.

16. Unidade industrial de acordo com a reivindicação 14 ou 15,na qual o separador óleo/gás é um aparelho de destilação.

17. Unidade industrial de acordo com qualquer uma das reivindi-cações de 14 a 16, na qual o duto de entrada compreende um meio parainjetar um outro gás na mistura compreendendo água, óleo e gás.