Proposta de separação de CO2/CH4 através da tecnologia de centrifugação em plantas de separação primária na indústria óleo e gás

Abstract

O gás natural é um combustível fóssil cuja popularidade como fonte de energia cresceu substancialmente, ao longo dos últimos 20 anos. O seu crescimento vertiginoso na matriz energética mundial é decorrente do seguinte motivo: dentre as fontes de energia primária, o gás natural é o combustível mais eficiente e que ainda pode ser considerado uma fonte limpa de energia. Apesar de ser formado majoritariamente por uma mistura complexa de hidrocarbonetos - sendo o metano seu principal constituinte - componentes indesejáveis como o ácido sulfídrico e o dióxido de carbono também se fazem presentes. Atualmente, as plantas de separação primárias da Petrobras não possuem tecnologia capaz para separar os contaminantes (H2S e CO2) da parcela útil de combustível (CH4), o que acaba inviabilizando a comercialização de 42% do gás natural produzido no país. Assim, há a necessidade de desenvolver métodos capazes de promover a recuperação do gás natural e a separação das frações indesejadas. Sob essa perspectiva, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de uma técnica de separação do gás natural por meio de escoamentos que envolvem componentes centrífugas significativas. Para alcançar esse objetivo, serão efetuados estudos sobre o comportamento de escoamentos dispersos (gotículas em gases) com componentes centrífugas geradas a partir da inserção de pás fixas no interior de dutos. O foco será o cálculo do comprimento de duto necessário para que as gotas dispersas atinjam a parede da tubulação e por fim, a sua captação; favorecendo o processo de separação.

Natural gas is a fossil fuel which popularity as energy source has grown substantially over the past 20 years. Its prompt growth in the world's energy trending is due to: among the primary energy sources, natural gas is the most efficient fuel and can still be considered a clean source of energy. Natural gas is formed predominantly by a complex mixture of hydrocarbons - methane its main constituent – although, undesirable components such as hydrogen sulfide and carbon dioxide are also present in the mixture. Currently, Petrobras’ primary processing plants does not has enough technology to separate contaminants (H2S and CO2) from fuel portion (CH4), wich makes it impossible to commercialize 42% of natural gas produced in the country. Therefore, there is the need to develop methods to promote recovery of natural gas and its separation from unwanted fractions. From this perspective, the present work proposes the development of a separation technique by swirling flow. To achieve this objective, studies about the behavior of dispersed flows (droplets in gases) with centrifugal components generated from the insertion of fixed blades inside pipes will be done. The focus will be given to calculate the duct length required for droplets dispersed in a duct to reach the pipe wall for further uptake; favoring the separation process.