BR102015028657A2

BR102015028657A2 - Process and apparatus for separation of gas carbon dioxide by water dissolution

Info

Publication number: BR102015028657A2
Application number: BR102015028657-0A
Authority: BR
Inventors: César Ribeiro Lima Paulo
Original assignee: César Ribeiro Lima Paulo
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-10-24

Abstract

processo e aparato para separação de dióxido de carbono do gás pela dissolução em água a presente invenção compreende um aparato e processo para separação do dióxido de carbono do gás natural. na invenção, a fase gasosa com dióxido de carbono e gás natural é misturada com a água a ser injetada no reservatório, na qual o dióxido de carbono é dissolvido. é utilizada a energia do próprio compressor e das bombas de injeção para promover essa mistura e a dissolução do dióxido de carbono na água em um ou mais vasos de pressão. do vaso de pressão, o gás natural, dentro da especificação, é transportado para uma unidade e a água com dióxido de carbono em solução é injetada em um ou mais reservatórios. se houver excesso de água para ser injetada, fração dela pode ser despressurizada para permitir a liberação do dióxido de carbono e sua injeção no reservatório ou seu uso em outro processo. a água com baixo teor de dióxido de carbono pode ser descartada.

Description

Processo e aparato para separação de dióxido de carbono do gás pela dissolução em água [001] Trata a presente invenção de um processo e aparato inéditos para separação do dióxido de carbono do gás natural a partir de sua dissolução na água a ser injetada no reservatório de petróleo e gás. É comum a produção de dióxido de carbono junto com o petróleo e o gás natural. Em campos marítimos ou terrestres de petróleo e gás natural, a fase líquida e a fase gasosa são segregadas em um separador. Do separador, a fase líquida é processada e depois bombeada para um terminal ou para um navio, em caso de produção no mar. No caso de haver dióxido de carbono na fase gasosa, ele precisa ser separado antes de o gás natural, dentro da especificação, ser comprimido e transportado para uma unidade de tratamento.

[002] Essa separação do dióxido de carbono do gás natural é muito dispendiosa. Geralmente ela exige caros e complexos processos, tais como: absorção com aminas, separação com membranas e peneiras moleculares. A invenção diz respeito a um processo e aparato simples e barato para separar o dióxido de carbono do gás natural.

[003] De acordo com a presente invenção, o próprio compressor de transporte do gás natural para uma unidade de tratamento faz com que a mistura com a presença de dióxido de carbono e gás natural escoe e entre em contato com a corrente de água proveniente das bombas utilizadas para injeção no reservatório. O contato da água de injeção, sem dióxido de carbono, com a fase gasosa comprimida faz com que o dióxido de carbono presente nessa fase entre em solução na água. Assim, o gás natural passa a ter um teor de dióxido de carbono dentro da especificação, estando pronto para escoar pelo gasoduto de transporte.

[004] O processo de acordo com a presente invenção é adicionalmente explicado por meio dos desenhos anexos, no qual a Figura 1 mostra esquematicamente a concepção básica da invenção e a Figura 2 mostra o desenho esquemático de um processo e aparato com dois estágios de separação.

[005] A Figura 1 mostra uma mistura de petróleo e gás (1) que chega a um separador (2) instalado em uma unidade de produção. A fase líquida (3) segue para ser processada e bombeada para um terminal ou um navio. A fase gasosa com altos teores de gás natural e dióxido de carbono (4) tem sua pressão elevada em um compressor (5). Do compressor, essa mistura gasosa escoa por um vaso de pressão (6) onde é misturada intensamente com a água (7), inicialmente não saturada com dióxido de carbono. Essa água é proveniente de uma bomba de injeção (8). O dióxido de carbono entra então em solução na água após a intensa mistura. A fase gasosa (9) que deixa o vaso de pressão passa a ser composta, principalmente, de gás natural e está pronta para ser transportada. A água que deixa o vaso de pressão passa a ter dióxido de carbono dissolvido e está pronta para escoar para o reservatório.

[006] A Figura 2 mostra uma mistura de petróleo e gás (1) que chega a um separador (2). A fase líquida (3) é processada e depois bombeada para um terminal ou para um navio. A fase gasosa (4), com gás natural e dióxido de carbono, tem sua pressão elevada em um compressor (5). Do compressor, essa fase escoa por um vaso de pressão A (6) onde é misturada intensamente com a água A (7), inicialmente não saturada com dióxido de carbono. Essa água A é proveniente da bomba de injeção A (8). O dióxido de carbono presente na fase gasosa é, então, parcialmente dissolvido na água A. A fase gasosa A (9) que deixa o vaso de pressão tem seu teor de dióxido de carbono reduzido e a água A (10) que deixa o vaso de pressão passa a ter dióxido de carbono dissolvido. Do vaso de pressão A, essa mistura gasosa escoa por um vaso de pressão B (11) onde é misturada intensamente com a água B (12), inicialmente não saturada com dióxido de carbono. Essa água B é proveniente da bomba de injeção B (13). O dióxido de carbono é, então, dissolvido na água B. A fase gasosa B

(14) que deixa o vaso de pressão B, dentro da especificação em relação ao teor de dióxido de carbono, é então transportada para uma unidade de tratamento. A água B (15) , proveniente do vaso de pressão B é misturada com a água A, ambas com dióxido de carbono dissolvido, para serem injetadas no reservatório. Se a vazão de água com dióxido de carbono for maior que a necessária para injeção no reservatório, uma fiação dessa vazão tem sua pressão reduzida em uma válvula (16). Com isso, o dióxido de carbono sai de solução dessa fiação em um vaso de pressão (17) e segue para um compressor (18) para ser injetado no reservatório e a água (19), dentro da especificação, pode ser descartada.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Processo e aparato para separação de dióxido de carbono do gás pela dissolução em água, caracterizados por um separador de petróleo e gás provenientes de um campo produtor; por um compressor de gás; por uma água não saturada com dióxido de carbono; por uma bomba de água; por um vaso de pressão onde o dióxido de carbono, depois de misturado com a água não saturada, entra em solução nessa água; por uma água com dióxido de carbono dissolvido para ser injetada no reservatório; e por um gás natural com baixo teor de dióxido de carbono, em razão de o dióxido de carbono ter sido dissolvido na água, que atende a especificação antes de ser transportado para uma unidade de tratamento ou terminal.

2. O processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela separação do dióxido de carbono do gás natural poder ocorrer em um ou mais estágios.

3. O processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por poder ser acrescentada uma válvula e um vaso de pressão para separar o dióxido de carbono da água, comprimi-lo e injetá-lo no reservatório, transportá-lo para outro reservatório ou para outros processos, ou até mesmo transportá-lo para uma unidade industrial.

4. O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pela água poder ser proveniente de quaisquer fontes, tais como rio ou mar, onde pode ser captada a maior profundidade de modo a se ter uma água com menor temperatura e com menos sal.

5. O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pela água poder ser dessalinizada antes de ser misturada com o gás contendo dióxido de carbono proveniente do reservatório.

6. O processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela água não saturada em dióxido de carbono poder ser proveniente do próprio reservatório.

7. O aparato de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela água com dióxido de carbono poder ser transportada e injetada em outros reservatórios ou transportada para outra unidade.

8. O aparato de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por poderem ser instalados misturadores de fases para aumentar o contato da água com o dióxido de carbono.

9. O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1, caracterizados pelo dióxido de carbono separado poder ser injetado em qualquer ponto da linha de injeção.

10. O processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por poder haver a compressão bifásica ao longo da linha de injeção de água com dióxido de carbono no estado gasoso.

11. O processo e aparato de acordo com reivindicação 1, caracterizados pelo compressor de gás e a bomba de água poderem ser independentes dos utilizados, respectivamente, para transporte do gás natural e injeção no reservatório.

12. O processo e aparato de acordo com reivindicação 1, caracterizados por poder ser dispensado o separador por se tratar de um campo de gás.

13. O processo e aparato de acordo com reivindicação 1, caracterizados por poder ser utilizado um separador a jusante do vaso de pressão.

14. O processo e aparato de acordo com reivindicação 1, caracterizados por poder ser produzido condensado em vez de petróleo.

15. O processo e aparato de acordo com reivindicação 1, caracterizados por poder não haver necessidade de separação, por já existirem unidades de separação instaladas, mas haver necessidade de se injetar o dióxido de carbono no reservatório, o que ocorre apenas pela sua dissolução na água de injeção.