BR112016015538B1

BR112016015538B1 - Sistema e processo para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido à base de água

Info

Publication number: BR112016015538B1
Application number: BR112016015538-6A
Authority: BR
Inventors: Chad L. Felch; Eric A. Lorge; Shane P. Wiercinski; Matthew R. Patterson
Original assignee: Siemens Energy, Inc.
Priority date: 2014-01-23
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2022-01-25
Also published as: SG11201605852RA; MY179302A; CN105916562A; ZA201605137B; IL246820A0; BR112016015538A2; EP3096854B1; WO2015112664A1; IL246820B1; EP3096854A1; ES2763405T3; CN105916562B; KR20160107340A; MX2016009431A; SA516371517B1; RU2648055C2; CA2937652A1; US20160347626A1; RU2016134044A; US10189723B2

Abstract

SISTEMA PARA TRATAR UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO E PROCESSO PARA TRATAR UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO QUE COMPREENDE HIDROCARBONETOS E UM LÍQUIDO À BASE DE ÁGUA. De acordo com diversos aspectos e modalidades, são fornecidos um sistema e um método para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos, sólidos suspensos e um líquido à base de água. Os sistemas e métodos podem utilizar um leito de múltiplos meios estratificados (104) que inclui pelo menos uma camada de meios compósitos (106) que compreendem uma mistura de um material à base de celulose e um polímero. De acordo com determinados aspectos, colocar a corrente de alimentação em contato com o leito de múltiplos meios estratificados (104) compreende coalescer e filtrar a corrente de alimentação. De acordo com pelo menos um aspecto, os sistemas e métodos incluem um tubo de refugo (110) posicionado no interior do leito de múltiplos meios estratificados (104) que pode ser utilizado para retrolavar as camadas de meios de filtro (106, 108).

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido reivindica prioridade, sob 35 U.S.C. § 119, do Pedido de Patente copendente no U.S. 61/930.495, intitulado "MULTI MEDIA STRATIFIED FILTRATION", depositado em 23 de janeiro de 2014, que é incorporado ao presente documento em sua totalidade a título de referência.

CAMPO DA TECNOLOGIA

[0001] Os aspectos se referem, de modo geral, ao tratamento de líquidos, e, mais particularmente, a métodos para remover hidrocarbonetos e sólidos suspensos de líquidos com base aquosa.

SUMÁRIO

[0002] De acordo com uma ou mais modalidades, é fornecido um sistema para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido à base de água. O sistema compreende um vaso que compreende uma entrada de corrente de alimentação conectável de modo fluido à corrente de alimentação e uma saída de corrente tratada em comunicação com uma corrente tratada, uma primeira camada de meios de filtro posicionada no interior do vaso, uma segunda camada de meios de filtro posicionada no interior do vaso, um tubo de condução localizado no interior do vaso e posicionado no interior da primeira camada de meios de filtro e uma segunda camada de meios de filtro, uma entrada de gás em comunicação com o tubo de condução, uma fonte de gás em comunicação com uma entrada de gás, uma entrada de fluido de retrolavagem conectável de modo fluido a uma fonte de fluido de retrolavagem e pelo menos uma dentre a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro, e uma saída de contaminante.

[0003] De acordo com algumas modalidades, a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro são posicionadas no interior do vaso entre a entrada de corrente de alimentação e a saída de corrente tratada. De acordo com uma modalidade adicional, a segunda camada de meios de filtro é posicionada abaixo da primeira camada de meios de filtro. De acordo com pelo menos uma modalidade, a primeira camada de meios de filtro tem uma gravidade específica com um valor que é menor que um valor de uma gravidade específica da segunda camada de meios de filtro.

[0004] De acordo com determinadas modalidades, a entrada de fluido de retrolavagem é posicionada abaixo da segunda camada de meios de filtro. De acordo com algumas modalidades, a saída de contaminante é posicionada abaixo da entrada de alimentação.

[0005] De acordo com algumas modalidades, a primeira camada de meios de filtro compreende uma pluralidade de péletes de meios compósitos, sendo que cada pélete de meios compósitos compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero. De acordo com uma modalidade adicional, cada um dentre os péletes de meios compósitos tem um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 5 a cerca de 30 mesh.

[0006] De acordo com outra modalidade, a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro compreendem péletes de meios compósitos.

[0007] De acordo com outra modalidade, a segunda camada de meios de filtro compreende cascas de noz. De acordo com uma modalidade adicional, as cascas de noz têm um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 12 a cerca de 16 mesh.

[0008] De acordo com determinadas modalidades, um volume da primeira camada de meios de filtro é de pelo menos cerca de duas vezes um volume da segunda camada de meios de filtro.

[0009] De acordo com algumas modalidades, a entrada de gás é posicionada no interior do tubo de condução.

[0010] De acordo com algumas modalidades, a corrente tratada tem uma concentração de hidrocarboneto menor que cerca de 5 mg/l.

[0011] De acordo com uma ou mais modalidades, é fornecido um método para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido à base de água. O método compreende introduzir a corrente de alimentação a um vaso que contém uma primeira camada de meios de filtro e uma segunda camada de meios de filtro, pelo menos uma dentre a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro compreende uma pluralidade de péletes de meios compósitos, sendo que cada um dentre os péletes de meios compósitos compreende uma mistura de material à base de celulose e um polímero, e colocar a corrente de alimentação em contato com a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro para produzir uma corrente tratada com uma concentração de hidrocarbonetos que é menor que a concentração de hidrocarbonetos na corrente de alimentação.

[0012] De acordo com algumas modalidades, colocar a corrente de alimentação em contato com a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro produz uma corrente tratada com uma concentração de hidrocarboneto menor que cerca de 5 mg/l.

[0013] De acordo com algumas modalidades, a corrente de alimentação compreende adicionalmente sólidos suspensos. De acordo com outra modalidade, colocar a corrente de alimentação em contato com a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro produz uma corrente tratada que tem uma concentração de sólidos suspensos que é menor que a concentração de sólidos suspensos na corrente de alimentação. De acordo com diversas modalidades, o método compreende adicionalmente passar um gás através um tubo de condução em uma direção contra um fluxo da corrente de alimentação, o tubo de condução localizado no interior do vaso e posicionado no interior da primeira camada de meios de filtro e da segunda camada de meios de filtro e que forma uma zona periférica posicionada entre uma parede lateral do tubo de condução e uma parede lateral do vaso, passar um fluido de retrolavagem através das primeira e da segunda camadas de meios de filtro e da zona periférica em uma direção contra o fluxo da corrente de alimentação, e remover pelo menos uma porção dos hidrocarbonetos e sólidos suspensos a partir do vaso. De acordo com pelo menos uma modalidade, o método compreende adicionalmente medir pelo menos uma propriedade do vaso para fornecer uma propriedade medida; e passar pelo menos um dentre o gás e o fluido de retrolavagem com base na propriedade medida.

[0014] De acordo com pelo menos uma modalidade, a primeira camada de meios de filtro compreende uma pluralidade de péletes de meios compósitos, e uma segunda camada de meios de filtro compreende cascas de noz.

[0015] De acordo com outra modalidade, a primeira e a segunda camadas de meios de filtro compreendem uma pluralidade de péletes de meios compósitos.

[0016] De acordo com pelo menos uma modalidade, colocar a corrente de alimentação em contato com a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro compreende coalescer e filtrar a corrente de alimentação. De acordo com outra modalidade, colocar a corrente de alimentação em contato com a primeira camada de meios de filtro compreende coalescer a corrente de alimentação. De acordo com ainda outra modalidade, colocar contato a corrente de alimentação em contato com a segunda camada de meios de filtro compreende coalescer a corrente de alimentação.

[0017] Em ainda outros aspectos, as modalidades e as vantagens desses aspectos e modalidades exemplificativos, são discutidos em maiores detalhes abaixo. Além disso, deve ser entendido que tanto as informações supracitadas quanto a seguinte descrição detalhada são exemplos meramente ilustrativos de diversos aspectos e modalidades, e são destinados para fornecer uma visão geral ou quadro para entender a natureza e caráter dos aspectos e das modalidades reivindicados. As modalidades descritas no presente documento podem ser combinadas com outras modalidades, e referências a "uma modalidade", "um exemplo", "algumas modalidades", "alguns exemplos", "uma modalidade alternativa", "diversas modalidades", "uma modalidade", "pelo menos uma modalidade", "essas e outras modalidades" ou semelhantes não são necessariamente mutuamente exclusivos, e são destinados a indicar que um recurso particular, uma estrutura ou características descritos podem ser incluídos em pelo menos uma modalidade. As ocorrências de tais termos no presente documento não se referem, necessariamente, à mesma modalidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] Diversos aspectos de pelo menos uma modalidade, são discutidos abaixo com referência às Figuras anexas, que não se destinam a serem desenhadas em escala. As Figuras são incluídas para fornecer uma ilustração e um entendimento adicional dos diversos aspectos e das modalidades, e são incorporados em e constituem uma parte desse relatório descritivo, porém, não são destinados a serem uma definição dos limites de qualquer modalidade particular. Os desenhos, junto com o restante do relatório descritivo, servem para explicar princípios e operações dos aspectos e modalidades descritos e anexos. Nas Figuras, cada componente idêntico ou aproximadamente idêntico que é ilustrado em várias Figuras é representado por um numeral semelhante. A título de clareza, nem todos os componentes são, necessariamente, identificados em todas as Figuras. Nas Figuras: A Figura 1 é uma vista lateral de um aparelho de separação de hidrocarboneto e água de acordo com um ou mais aspectos da descrição; A Figura 2 é uma vista lateral de outro aparelho de separação de hidrocarboneto e água de acordo com um ou mais aspectos da descrição; As Figuras 3A e 3B são vistas laterais de aparelhos de separação de óleo e água de acordo com um ou mais aspectos da descrição; A Figura 4 é uma vista lateral de outro aparelho de separação de óleo e água de acordo com um ou mais aspectos da descrição; A Figura 5 é um diagrama de fluxo de processos que ilustra um método de acordo com um ou mais aspectos da descrição; A Figura 6 é um gráfico que ilustra resultados do teste de múltiplos meios de acordo com um ou mais aspectos da descrição; e A Figura 7 é um gráfico que ilustra resultados do teste de múltiplos meios de acordo com um ou mais aspectos da descrição; e As Figuras 8A e 8B são gráficos que ilustram resultados do teste de múltiplos meios de acordo com um ou mais aspectos da descrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0019] Os aspectos da descrição são direcionados para sistemas de tratamento de água residual que utilizam um leito de múltiplos meios de filtro estratificado. O termo "água residual", conforme usado no presente documento, define qualquer água residual a ser tratada, tal como água de superfície, água subterrânea e uma corrente de água residual a partir de fontes industriais e municipais que têm contaminantes, tais como óleo e/ou sólidos suspensos. Os processos descritos no presente documento para tratar a água residual incluem conjuntos de procedimentos de coalescimento, separação e filtração. Por exemplo, líquidos aquosos podem compreender sólidos suspensos ou líquidos que podem ser tratados por um ou mais dentre os processos de filtração, coalescimento e separação. Um ou mais dentre esses processos podem incluir colocar o líquido em contato com os meios de filtro. Em determinados exemplos, o contato do líquido com os meios de filtro pode ocorrer passando-se o líquido através de um leito de múltiplos meios estratificados embalado com um ou mais tipos de meios de filtro. O leito de múltiplos meios estratificados pode fornecer alta capacidade de óleo e aprimora a qualidade de efluente. Ademais, os meios de filtro podem ter a capacidade para serem retrolavados sem ter que remover os meios do vaso.

[0020] De acordo com pelo menos uma modalidade, um aparelho de meios de filtro é fornecido devido ao fato de que compreende um vaso que contém um leito de múltiplos meios estratificados que compreende uma primeira camada de meios e uma segunda camada de meios posicionadas no interior do vaso. De acordo com algumas modalidades, a segunda camada de meios de filtro pode ser posicionada abaixo da primeira camada de meios. De acordo com uma modalidade, a primeira camada de meios pode compreender meios compósitos, conforme discutido adicionalmente abaixo, e a segunda camada de meios pode compreender cascas de noz, também discutido abaixo. Os meios compósitos podem compreender partículas ou péletes com a capacidade para coletar cerca de 3 a cerca de 5 vezes mais óleo que as cascas de noz sozinhas, porém, devido ao tamanho das partículasou dos péletes, também podem permitir que alguns sólidos suspensos, tais como sólidos suspensos pequenos, escapem. As cascas de noz podem ser usadas como meios de filtração para absorver óleo e filtrar sólidos suspensos. Portanto, as cascas de noz podem ser usadas em combinação com os meios compósitos para filtrar pelo menos uma porção dos sólidos suspensos não capturados pelos meios compósitos. Ademais, o leito de múltiplos meios estratificados pode ser mais eficaz em remover hidrocarbonetos e sólidos suspensos de uma corrente de alimentação que os leitos de meios de filtro que contêm apenas um único tipo de meios de filtro.

[0021] Os aspectos descritos no presente documento, de acordo com a presente invenção, não são limitados em suas aplicações aos detalhes de construção e à disposição dos componentes estabelecidos na descrição a seguir ou ilustrados nos desenhos anexos. Esses aspectos têm a capacidade para assumir outras modalidades e serem praticados ou seres executados em diversas formas. São fornecidos exemplos de implantações específicas no presente documento for para propósitos ilustrativos apenas e não se destinam a ser limitantes. Em particular, atos, componentes, elementos e recursos discutidos em conexão a qualquer uma ou mais modalidades não estão destinados a serem excluídos de funções similares ou outras em outras modalidades.

[0022] Ademais, a fraseologia e terminologia usadas no presente documento são para o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes. Quaisquer referências a exemplos, modalidades, componentes, elementos ou atos dos sistemas e métodos no presente documento chamados no singular também podem abranger modalidades que incluam uma pluralidade, e quaisquer referências no plural a qualquer modalidade, componente, elemento ou ato no presente documento também podem abranger modalidades que incluem apenas uma singularidade. Referências na forma singular ou plural não se destinam a limitar os sistemas ou métodos descritos presentemente, seus componentes, atos ou elementos. O uso no presente documento de "incluir", "compreender", ou "ter" e variações dos mesmos se destina a abranger os itens listados nesses e equivalentes dos mesmos, bem como itens adicionais. Referências a "ou" podem ser interpretadas como inclusivas, de modo que quaisquer termos descritos com o uso de "ou" possam indicar qualquer um dentre um único, mais que um e todos os termos descritos. Além disso, no evento de usos inconsistentes de termos entre esse documento e documentos incorporados no presente documento a título de referência, o uso do termo na referência incorporada é complementar àquele desse documento; para inconsistências irreconhecíveis, o uso do termo nesses controles de documento. Além disso, títulos ou subtítulos podem ser usados no relatório descritivo para conveniência de um leitor, o que não deve influenciar o escopo de uma presente invenção.

[0023] Os meios de filtro, também chamados simplesmente de "meios", podem ser úteis para uma variedade de conjuntos de procedimentos e aplicações de processamento, incluindo filtração, coalescimento, separação, aumento de tempo de residência de um líquido em um vaso que contém os meios, e funcionamento como um adsorvente ou absorvente. Por exemplo, os meios de filtro podem ser usados para separar líquidos de gases, líquidos de outros líquidos, e separar sólidos suspensos, coloidal e material particulado de uma corrente de fluido. Além disso, os meios de filtro podem ser usados para coalescer gotículas menores de um ou mais componentes em um líquido em gotículas maiores. Por exemplo, os filtros de meios podem ser usados para a remoção de sólidos suspensos e óleo livre de uma ou mais soluções.

[0024] Os filtros de meios podem ser usados em refinarias de óleo e poços de óleo, usinas petroquímicas, usinas químicas, usinas de processamento de gás natural, e outros processos industriais para propósitos de separação de óleo e água. A separação de conjuntos de procedimentos nesses processos industriais pode ser categorizada em estágio primário, secundário e terciário. Os conjuntos de procedimentos de separação primária podem reduzir concentrações de óleo a partir de cerca de 500 a cerca de 200 ppm. Os conjuntos de procedimentos de separação secundária podem reduzir concentrações de óleo a partir de cerca de 100 a cerca de 20 ppm. Os conjuntos de procedimentos de separação terciária podem ter a capacidade para remover o óleo livre de níveis de início em uma faixa de a partir de cerca de 20 ppm a partir de 100 ppm abaixo dos níveis que estão abaixo de cerca de 10 ppm. Os exemplos não limitantes de conjuntos de procedimentos de separação incluem separadores de API e clarificadores de gravidade, dispositivos de coalescimento e flutuação, dispositivos de flutuação de API, dispositivos de flutuação dissolvidos em ar (DAF), dispositivos de flutuação dissolvidos em gás (DGF), dispositivos de flutuação compactos, hidrociclones e filtros de leito de meios. Há uma demanda atual por filtros de meios em plataformas de óleo (também chamadas de "off-shore") a fim de cumprir com as exigências regulatórias na descarga de água residual. A área de projeção e o peso do equipamento são fatores críticos na determinação de que o equipamento será usado em plataformas de óleo off-shore. Consequentemente, o leito de meios que é mais eficaz na remoção de óleo da água que aquele que é disponibilizado atualmente pode permitir que o tamanho e o peso do equipamento sejam amplamente reduzidos. Em determinados exemplos, o leito de meios pode ser localizado a jusante a partir dos tratamentos primário e/ou secundário. De acordo com diversos aspectos, um leito de múltiplos meios estratificados é fornecido devido ao fato de que tem a capacidade de receber água a partir de uma etapa de separação primária, tal como um dispositivo de hidrociclone ou flutuação de API e tratar o mesmo para cumprir as exigências de água terciária. Por exemplo, os sistemas e métodos descritos no presente documento podem reduzir a concentração de hidrocarbonetos no efluente para ser menor que 10 ppm, e, determinados exemplos, menor que 5 ppm, o que elimina uma ou mais dentre os tratamentos secundário e/ou terciário. Essa capacidade diminui os custos capitais e reduz a área de projeção da operação de processamento.

[0025] De acordo com uma ou mais modalidades, os sistemas e métodos descritos no presente documento se referem a um sistema e um método para tratar uma corrente de alimentação. De acordo com determinados aspectos, a corrente de alimentação pode compreender um ou mais componentes. Em determinados exemplos, a corrente de alimentação pode compreender um ou mais componentes que estão na mesma fase, por exemplo, um ou mais líquidos. Em outros exemplos, a corrente de alimentação pode compreender um ou mais componentes que estão em fases diferentes, por exemplo, uma ou mais combinações de gás e líquido, e uma ou mais combinações de sólido e líquido. Em determinadas aplicações, a corrente de alimentação pode compreender uma ou mais sólidos suspensos, coloides e material particulado. De acordo com diversos aspectos, a corrente de alimentação pode compreender um líquido à base de água. Em determinados aspectos, a corrente de alimentação pode compreender líquido de hidrocarboneto ou líquidos de hidrocarbonetos que também são chamados no presente documento de hidrocarbonetos, e um líquido à base de água. A corrente de alimentação pode incluir adicionalmente sólidos suspensos. Em determinados aspectos, o sistema pode receber uma ou mais correntes de alimentação a partir de fontes industrial. Por exemplo, a corrente de alimentação pode se originar a partir de refinarias de óleo, poços de óleo, usinas petroquímicas, usinas químicas, usinas de processamento de gás natural e outros processos industriais.

[0026] Em determinadas modalidades, o sistema pode receber uma ou mais correntes de alimentação que compreendem hidrocarbonetos e um líquido à base de água. De acordo com uma modalidade adicional, a corrente de alimentação também pode compreender sólidos suspensos. Conforme usado no presente documento, o termo "hidrocarboneto" se refere ao material orgânico com estruturas moleculares que contêm carbono ligado a hidrogênio. Os hidrocarbonetos também podem incluir outros elementos, tais como, porém, sem limitação, pelo menos um dentre halogênios, elementos metálicos, nitrogênio, oxigênio e enxofre. Conforme usado no presente documento, o termo "líquido de hidrocarboneto" ou simplesmente "hidrocarbonetos" se refere a um fluido de hidrocarboneto de fase líquida ou a uma mistura de fluidos de hidrocarboneto de fase líquida. O líquido de hidrocarboneto pode compreender substâncias adicionais, por exemplo, partículas sólidas. Os exemplos não limitantes de líquidos de hidrocarboneto podem incluir, por exemplo, óleo bruto, gás natural, óleo de xisto, óleo de pirólise, e qualquer combinação dos mesmos. Conforme usado no presente documento, os termos "líquido à base de água"e "corrente aquosa" se refere a líquidos que compreendem água. O líquido pode compreender substâncias adicionais, que podem ser sólidos, incluindo sólidos suspensos, líquidos, gases ou qualquer combinação dos mesmos. Os métodos e sistemas descritos no presente documento podem se referir a uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos, sólidos suspensos e um líquido à base de água, porém, não devem se limitar a tais. Por exemplo, pode ser possível tratar um ou mais dentre outros tipos de líquidos de acordo com os métodos e sistemas descritos no presente documento.

[0027] Em determinadas modalidades, a corrente de alimentação pode ser introduzida em um vaso. Por exemplo, a corrente de alimentação pode ser introduzida em uma entrada do vaso, também chamada no presente documento de uma entrada de corrente de alimentação, que pode ser posicionada no topo do vaso, no fundo do vaso, ou em qualquer lugar entre essas que seja adequado para alcançar os métodos e sistemas descritos no presente documento. Conforme usado no presente documento, o termo "vaso" significa, amplamente, qualquer estrutura adequada para confinar um ou mais componentes de processo, incluindo componentes gasosos, líquidos e sólidos e misturas dos mesmos. O vaso pode ser aberto para o ambiente ou pode ser fechado para operar sob pressão. Em determinadas aplicações, o vaso pode ser construído para fornecer um ambiente anaeróbico ou aeróbico para os componentes. O vaso pode ser dimensionado e conformado de acordo com uma aplicação desejada e volume de alimentação a ser tratado para fornecer pelo menos um dentre um rendimento desejado e um período desejado de operação antes que uma retrolavagem seja iniciada. O vaso também pode compreender uma saída de filtrado, em que o efluente, chamado, de outra forma no presente documento, de uma corrente tratada, pode sair do vaso.

[0028] O vaso pode ter um leito para acomodar um ou mais tipos de meios de filtro em uma profundidade desejada com base no volume desejado de alimentação a ser tratado e o tipo de meios de filtro selecionado para a aplicação particular. Consequentemente, o vaso pode ter qualquer profundidade de leito de meios que seja adequada para os propósitos dos métodos e sistemas descritos no presente documento. O vaso pode ser construído de qualquer material adequado para os propósitos dos métodos e sistemas descritos no presente documento. Os exemplos não limitantes de materiais adequados incluem aço, aço inoxidável, plástico reforçado de fibra de vidro e cloreto de polivinila (PVC). Uma ou mais modalidades podem incluir um vaso que tem uma ou mais paredes laterais dependendo do formato desejado do vaso. Por exemplo, um vaso cilíndrico pode ter uma parede lateral, enquanto um vaso quadrado ou retangular pode ter quatro paredes laterais. Em determinadas modalidades, o vaso pode ter um formato cilíndrico que tem uma parede lateral contínua posicionada entre a primeira e a segunda paredes. Em determinadas outras modalidades, o vaso pode ser fechado, em que uma ou mais paredes laterais se estendem entre uma primeira parede e uma segunda parede.

[0029] De acordo com determinadas modalidades, o vaso pode conter um ou mais tipos de meios de filtro. Em determinadas modalidades, os meios de filtro podem compreender uma pluralidade de partículas ou péletes que podem melhorar o tratamento de uma corrente de alimentação em comparação a um processo que não trata a corrente de alimentação com os meios de filtro. De acordo com algumas modalidades, o vaso pode incluir múltiplas camadas de meios. Por exemplo, o vaso pode compreender uma primeira camada de meios de filtro e uma segunda camada de meios de filtro. Em algumas modalidades, a segunda camada de meios de filtro é posicionada abaixo da primeira camada de meios de filtro. Exemplos de meios adequados para os sistemas e métodos descritos no presente documento são discutidos adicionalmente abaixo. De acordo com pelo menos uma modalidade, a primeira camada de meios de filtro tem uma gravidade específica com um valor que é menor que um valor de uma gravidade específica da segunda camada de meios de filtro. Os meios podem ser compostos de qualquer tamanho e formato de partícula, incluindo partículas conformadas irregularmente. Quaisquer meios de filtro podem ser usados contanto que sejam adequados para pelo menos um dentre o (1) coalescimento de pelo menos um líquido de hidrocarboneto e (2) a filtragem de pelo menos uma corrente compreende um líquido de hidrocarboneto, sólidos suspensos e um líquido aquoso. Dois exemplos de meios de filtro adequados para os métodos e sistemas descritos no presente documento podem ser meios compósitos e cascas de noz. De acordo com diversas modalidades, os meios têm a capacidade para serem retrolavados. Em determinadas modalidades, os meios têm a capacidade para serem fluidizados. De acordo com diversos aspectos, os meios exibem pelo menos uma dentre as propriedades de adsorção e absorção para pelo menos um dentre os hidrocarbonetos, os sólidos suspensos e os líquidos com base aquosa.

[0030] As camadas de meios de filtro podem ser posicionadas no vaso em profundidades pré-selecionadas, e podem ser preencher todo o volume do vaso ou podem ser contidas em uma porção particular do vaso. Por exemplo, em determinados exemplos, uma porção do volume do vaso adjacente a uma ou mais paredes pode ser livre de meios. Os meios de filtro podem ser contidos no interior do vaso por um ou mais divisores, tais como telas ou placas perfuradas, que podem reter os meios de filtro em uma localização desejada no interior do vaso enquanto permitem que um ou mais líquidos fluam através de todos os meios no vaso.

MEIOS COMPÓSITOS

[0031] De acordo com algumas modalidades, o vaso pode conter pelo menos uma camada de meios, por exemplo, meios de filtro que são meios compósitos. Conforme usado no presente documento, os termos "compósito de meios" e "meios compósitos" são usados intercambiavelmente e se referem a uma combinação de dois ou mais materiais diferentes. Em cada um dentre as partículas ou péletes na pluralidade de partículas ou péletes dos meios de filtro, exemplos de meios compósitos adequados são descritos nos Pedidos nos U.S. 13/410.420 e U.S. 14/305.724, sendo que ambos são incorporados em sua totalidade a título de referência ao presente documento. Em pelo menos uma modalidade, os meios compósitos compreendem uma pluralidade de partículas ou péletes, sendo que cada partícula ou pélete compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero. Por exemplo, os meios compósitos podem compreender uma mistura heterogênea de um material à base de celulose e um polímero. A mistura heterogênea pode compreender os ingredientes ou constituintes de modo que os componentes não sejam distribuídos de modo uniforme através de toda a mistura. Conforme usado no presente documento, o termo "mistura heterogênea"se refere a um compósito de dois ou mais ingredientes ou constituintes diferentes. De acordo com um exemplo, os meios compósitos podem compreender uma mistura homogênea de um material à base de celulose e um polímero. Em uma modalidade, os meios compósitos podem compreender o material à base de celulose e o polímero de modo que os dois materiais sejam presos um ao outro, porém, não sejam misturados um ao outro. Conforme usado no presente documento, o termo "mistura homogênea"se refere a um compósito que é um compósito de fase única de dois ou mais compostos que são distribuídos em uma razão uniforme ou em uma razão substancialmente uniforme através de toda a mistura de modo que qualquer porção do compósito exiba a mesma razão dos dois ou mais compostos.

[0032] As partículas dos meios compósitos podem ter uma aparência ligeiramente desigual ou sarapintada devido à combinação (heterogênea ou homogênea) de dois ou mais componentes. De acordo com alguns exemplos, os dois ou mais materiais diferentes dos meios compósitos formam uma matriz um com o outro de modo que os dois ou mais materiais sejam intercalados um com o outro. Por exemplo, as partículas de meios compósitos podem ser porosas. Os poros são formados durante a fabricação dos meios compósitos e podem estar presentes entre os elementos do mesmo componente e das mesmas misturas de elementos de dois ou mais materiais diferentes. De acordo com pelo menos uma modalidade, as partículas de meios compósitos podem ser porosas. Conforme usado no presente documento, "porosidade" se refere à porcentagem de espaço vazio, ou espaço de ar, de uma partícula e representa a razão de área vazia para a área de superfície total.

[0033] De acordo com determinados aspectos, as partículas dos meios compósitos são preparadas combinando-se e misturando-se dois componentes, por exemplo, o material à base de celulose e o polímero, em uma razão pré-determinada e, então, extrudar o material através de um extrusor. O material mesclado é, então, cortado em partículas individuais, o formato e tamanho dos quais é discutido adicionalmente abaixo. Por exemplo, as partículas podem ser péletes.

[0034] De acordo com pelo menos um aspecto, os meios compósitos compreendem uma pluralidade de partículas conformadas de modo uniforme. Conforme usado no presente documento, o termo "partículas conformadas de modo uniforme" se refere exatamente ao mesmo formato e tamanho de partículas, e substancialmente à mesma partícula conformada e dimensionada enquanto tolera algum grau de diferença em formato atribuível a, por exemplo, erro de fabricação. Os formatos adequados para as partículas dos meios compósitos podem incluir esferas e cilindros. Por exemplo, os meios compósitos podem compreender uma pluralidade de cilindro conformado de modo uniforme ou formatos semelhantes a cilindro. Os meios compósitos podem ser de qualquer formato que permitiria que lacunas na área intersticial entre as partículas, e podem ser chamados aqui de péletes. Em determinadas modalidades, os meios compósitos podem compreender uma pluralidade de partículas conformadas irregularmente. De acordo com pelo menos algumas modalidades, cada partícula é composta de uma mistura homogênea ou heterogênea de um material à base de celulose e um polímero.

[0035] De acordo com pelo menos um exemplo, a partícula de meios compósitos é um pélete. Os péletes de meios compósitos podem ter um diâmetro em uma faixa a partir de cerca de 2 mm a partir de 10 mm e uma altura a partir de cerca de 1 mm a partir de 5 mm. Por exemplo, o pélete pode ter um diâmetro de cerca de 4 mm e uma altura de cerca de 2 mm. Em outro exemplo, o pélete tem um diâmetro de cerca de 4 mm e uma altura de cerca de 3,5 mm. De acordo com algumas modalidades, os péletes podem ser esféricos em formato. De acordo com diversas modalidades, cada pélete de meios compósitos tem um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 5 a 30 mesh. Por exemplo, de acordo com pelo menos uma modalidade, os meios compósitos têm um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 5 a 10 mesh. De acordo com outras modalidades, os meios compósitos têm um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 8 a 30 mesh.

[0036] Conforme usado no presente documento, o termo "material à base de celulose" se refere a qualquer material, produto ou composição que contém celulose. Os exemplos não limitantes podem incluir madeira a partir de árvores decíduas e perenes, que incluem pó de madeira, polpa de madeira, partículas de madeira, fibras de madeira, serragem, flocos de madeira, lascas de madeira, e qualquer outro produto de madeira ou produto com base em celulose adequado para os métodos e sistemas descritos no presente documento, tal como coco, bagaço, turfa, resíduo de fábrica de pasta, talos de milho, e qualquer combinação dos mesmos. Os meios podem compreender qualquer madeira adequada para os propósitos dos métodos e sistemas descritos no presente documento. Em determinados exemplos, o material à base de celulose pode ser madeira de pinheiro. Em outros exemplos, o material à base de celulose pode ser madeira de bordo. Outros exemplos não limitantes de madeira incluem espruce, cedro, abeto, lariço, abeto de Douglas, cicuta, cipreste, sequoia, teixo, carvalho, freixo, olmo, choupo, álamo, bétula, bordo, teca, noz, bálsamo, faia, madeira de bruxo, pau-brasil, nogueira- americana, cerejeira, tília, algodoeiro, cornus, celtis, nogueira, mogno, bambu e epilóbio. Ademais, de acordo com determinados aspectos, o material à base de celulose pode incluir mais que um tipo de madeira. Por exemplo, o componente à base de celulose pode incluir duas ou mais espécies de madeira dura, exemplos não limitantes os quais incluem nogueira, bordo, carvalho, faia, bétula, freixo, noz, cerejeira, plátano, álamo, algodoeiro, tília e choupo.

[0037] Os exemplos não limitantes de polímeros adequados para os meios compósitos descritos aqui podem incluir poliolefinas, incluindo polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno (PE), polipropileno (PP), PVC, copolímeros de etileno propileno, fluoropolímeros, incluindo Teflon®, e qualquer combinação dos mesmos. Em determinados exemplos, o polímero é HDPE. De acordo com outros aspectos, o polímero pode incluir um material de espuma de polímero. A espuma de polímero pode incluir uma ou mais porções que são porosas ou a espuma de polímero pode ser inteiramente porosa.

[0038] As espumas de polímero podem ser feitas a partir de expansão controlada de gás durante o processo polimerização. O tamanho e o formato dos poros no interior da espuma de polímero podem ser de qualquer tamanho ou formato adequados para permitir que os meios compósitos realizem as diversas funções descritas no presente documento. De acordo com diversas modalidades, os meios compósitos podem compreender uma concentração de polímero que é a partir de cerca de 20% a cerca de 80% em peso.

[0039] De acordo com determinados aspectos, os meios compósitos compreendem uma concentração de material à base de celulose de pelo menos cerca de 30%, porém, também podem ser de pelo menos cerca de 40%, 45% e 50%. A concentração de material à base de celulose pode ser qualquer porcentagem entre cerca de 20% e cerca de 80%, ou qualquer faixa de porcentagens entre essas porcentagens. Por exemplo, os meios compósitos compreendem uma concentração de madeira de bordo de cerca de 50% em peso. De acordo com outro exemplo, os meios compósitos compreendem uma concentração de madeira de pinheiro de cerca de 70% em peso. De acordo com ainda outro exemplo, a concentração de madeira de pinheiro é de cerca de 30%.

[0040] Exemplos específicos de composições de meios compósitos que podem ser usados para os sistemas e métodos descritos no presente documento incluem (1) 45% de HDPE e 55% de carvalho, (2) 70% de HDPE e 30% de pinheiro e (3) 70% de HDPE e 30% de madeira de bordo.

[0041] Os meios compósitos também podem compreender componentes adicionais, que incluem componentes químicos. Os exemplos não limitantes de componentes que podem ser adequados para serem incluídos nos meios compósitos incluem coagulantes e floculantes.

[0042] De acordo com pelo menos uma modalidade, os meios compósitos podem incluir adicionalmente um material aditivo que funciona para aumentar a gravidade específica dos meios compósitos. Os exemplos não limitantes de materiais aditivos adequados incluem terra de diatomáceas, sílica, bentonita e carbonato de cálcio. Outros materiais semelhantes também estão no escopo desta descrição. O material aditivo pode ser qualquer material inerte adequado para aumentar a gravidade específica dos meios compósitos contanto que o material não seja incompatível com os outros componentes dos meios compósitos. Por exemplo, materiais aditivos que dissolvem o componente polimérico não são usáveis. De acordo com algumas modalidades, múltiplas camadas de meios compósitos podem ser usadas no vaso, em que cada camada é segregada com base na gravidade específica e/ou densidade e/ou tamanho da camada de meios compósitos. Por exemplo, uma primeira camada de meios compósitos pode conter meios de filtro que têm uma gravidade específica que é mais inferior que uma gravidade específica dos meios de filtro em uma segunda camada de meios compósitos posicionados abaixo da primeira camada de meios compósitos. De acordo com um exemplo adicional, a primeira camada de meios compósitos também pode ser dimensionada para ser maior que a segunda camada de meios compósitos. Ademais, a primeira camada de meios compósitos pode ser menos densa e/ou ter uma gravidade específica mais inferior que os meios compósitos da segunda camada inferior.

[0043] De acordo com algumas modalidades, os meios compósitos podem ter uma gravidade específica com um valor menor que cerca de 1,1. Por exemplo, a gravidade específica dos meios compósitos pode estar em uma faixa de a partir de cerca de 0,7 a partir de 0,9. De acordo com algumas modalidades, os meios compósitos podem ter uma densidade menor que cerca de 0,6 kg/m3. Por exemplo, os meios compósitos podem ter uma densidade de cerca de 0,4 kg/m3. Em exemplos em que os meios compósitos são usados com cascas de noz, os meios compósitos podem ter uma gravidade específica que é mais inferior que aquela das cascas de noz, e também podem ter uma densidade menor que as cascas de noz.

MEIOS DE CASCA DE NOZ

[0044] De acordo com algumas modalidades, meios de filtro adequados para o uso nos sistemas e métodos descritos no presente documento incluem meios de filtro de casca de noz, tais como meios feitos a partir de cascas de noz inglesa e cascas de noz preta. Por exemplo, cascas de noz preta e cascas de noz inglesa podem ser usadas para coalescer e filtrar água residual que contém óleo, conforme descrito nos Pedidos nos U.S. 13/119.497 e U.S. 13/120.501, em que ambos são incorporados em suas totalidades a título de referência ao presente documento. As cascas de noz podem ser usadas em um dispositivo de filtro em que a água que contém óleo é introduzida em um fluxo para baixo através de um leito de cascas de noz, em que o óleo é adsorvido e os sólidos suspensos são filtrados. As cascas de noz têm uma afinidade igual por óleo e água, o que torna possível para o óleo ser capturado na superfície das cascas de noz e, então, esfoliado durante um ciclo de retrolavagem, desse modo, permitindo que as cascas de noz sejam reusadas.

[0045] Embora os exemplos no presente documento incluam cascas de noz como um exemplo de meios de filtro, outros tipos de meios de filtro também podem ser usados no lugar ou em combinação com os meios de casca de noz. Os exemplos não limitantes incluem outros tipos de cascas de nozes, tais como cascas de noz pecã, nozes de pinheiro, pistácios, castanhas do Pará, coco e amêndoas. Os exemplos não limitantes de outros tipos de meios de filtro podem incluir carbono ativado, antracito, areia, terra de diatomáceas, carvão, e outros materiais celulósicos, conforme discutido acima.

[0046] De acordo com algumas modalidades, os meios de casca de noz são compostos de cascas de noz que tem um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 12 a cerca de 20 mesh. De acordo com pelo menos uma modalidade, as cascas de noz têm um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 12 a 16 mesh.

[0047] De acordo com algumas modalidades, os meios de casca de noz podem ter uma gravidade específica maior que cerca de 1,2. Por exemplo, os meios de casca de noz podem ter uma gravidade específica com um valor em uma faixa a partir de cerca de 1,2 a partir de 1,4.

[0048] De acordo com algumas modalidades, os meios de casca de noz podem ter a densidade maior que cerca de 300 kg/m3. Por exemplo, os meios de casca de noz podem ter a densidade em uma faixa a partir de cerca de 300 a cerca de 1.200 kg/m3.

APARELHO DE FILTRO

[0049] De acordo com pelo menos uma modalidade, é ilustrado um sistema para tratar a corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos, sólidos suspensos e um líquido à base de água pelo aparelho de meios de filtro, indicado, de modo geral, em 100, na Figura 1. O aparelho de meios de filtro 100 inclui um vaso 102, conforme discutido e descrito acima, que compreende uma entrada de corrente de alimentação 118 em comunicação ou conectável de modo fluido com a corrente de alimentação, conforme discutido acima. O vaso também pode compreender uma corrente tratada ou saída de filtrado 122 em comunicação ou conectável de modo fluido com uma corrente tratada. Conforme usado no presente documento, o termo "conectável de modo fluido" se refere à habilidade do fluido para fluir a partir de um elemento para outro elemento. Pode haver diversos componentes, tais como tubulação, válvulas, bombas, dispositivos de medição, etc. intercalados entre tais elementos, que não são necessariamente reivindicados como parte dessa descrição e que são simplesmente parte da conexão fluida ou conexão fluida potencial. O aparelho de meios de filtro 100 também pode incluir um leito de múltiplos meios estratificados 104 que incluem duas ou mais camadas de meios de filtro. Por exemplo, uma primeira camada de meios de filtro 106 pode ser posicionada no interior do vaso 102 entre a entrada de corrente de alimentação 118 e a saída de corrente tratada 122, e a segunda camada de meios de filtro 108 pode ser posicionada no interior do vaso abaixo da primeira camada de meios de filtro 106 e entre a entrada de corrente de alimentação 118 e a saída de corrente tratada 122. Os meios de filtro são representados nas Figuras como partículas esféricas uniformes, no entanto, deve-se entender que os meios de filtro podem ser compostos de qualquer tamanho e formato de partícula, incluindo partículas conformadas irregularmente. Ademais, os meios de filtro nas Figuras são representados como apenas preenchimento de uma porção da camada projetada, tal como a primeira camada 106 e a segunda camada 108, porém, deve-se entender que os meios de filtro podem compreender toda a camada.

[0050] De acordo com algumas modalidades, a primeira camada de meios de filtro 106 pode ter uma gravidade específica com um valor que é menor que um valor de uma gravidade específica da segunda camada de meios de filtro 108. Por exemplo, a primeira camada de meios de filtro 106 pode compreender meios compósitos, tais como os péletes de meios compósitos discutidos e descritos acima, e a segunda camada de meios de filtro pode compreender cascas de noz. De acordo com uma modalidade adicional, cada pélete de meios compósitos pode ter um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 5 a 30 mesh, e as cascas de noz podem ter um tamanho em uma faixa a partir de cerca de 12 a 16 mesh.

[0051] De acordo com algumas modalidades, e com referência à Figura 2, uma primeira camada de meios de filtro 106 A e uma segunda camada de meios de filtro 106B posicionadas abaixo da primeira camada 106 A podem cada uma compreender meios compósitos. Por exemplo, os meios compósitos da primeira camada 106A podem ter uma gravidade específica que é mais inferior que os meios compósitos da segunda camada. Pode-se alcançar isso com o uso de meios compósitos na segunda camada 106B que inclui um aditivo, tal como terra de diatomáceas, que aumenta a gravidade específica dos meios de filtro.

[0052] De acordo com algumas modalidades, o volume de meios de filtro de cada uma dentre a primeira camada de meios 106 e a segunda camada de meios 108 pode substancialmente ser o mesmo. Conforme usado no presente documento, o termo "volume" se refere à quantidade de espaço ocupado pelos meios de filtro em sua camada respectiva, incluindo a espaço intersticial. De acordo com outras modalidades, os volumes da primeira camada de meios de filtro 104 e da segunda camada de meios de filtro 108 podem ser diferentes. Por exemplo, o volume da primeira camada de meios de filtro 106 pode ser pelo menos cerca de duas vezes o volume da segunda camada de meios de filtro 108. De acordo com outras modalidades, o volume da primeira camada de meios de filtro 106 pode ser cerca de 2 a cerca de 10 vezes o volume da segunda camada de meios de filtro 108. Por exemplo, o volume da primeira camada de meios de filtro pode ser pelo menos cerca de 3 vezes, pelo menos cerca de 4 times, pelo menos cerca de 5 vezes, ou pelo menos cerca de 6 vezes o volume da segunda camada de meios de filtro 108. De acordo com uma modalidade, o volume da primeira camada de meios de filtro 106 é pelo menos cerca de 6 vezes o volume da segunda camada de meios de filtro 108. De acordo com uma modalidade diferente, o volume da segunda camada de meios de filtro 108 é de cerca de 2 a cerca de 10 vezes o volume da primeira camada de meios de filtro 106. As proporções de cada tipo de meios de filtro compreendem o leito de filtro múltiplos meios estratificados 104 podem ser de qualquer valor que seja adequado para os propósitos de realização de pelo menos um dentre uma função de filtração e coalescência conforme descrito nos métodos e sistemas descritos no presente documento. A proporção de cada tipo de meios de filtro também pode ser escolhida para fornecer uma determinada capacidade de processo, por exemplo, fornecendo-se uma quantidade desejada de tempo de processamento de filtração para ocorrer antes que a retrolavagem seja necessária.

[0053] De acordo com determinadas modalidades, o leito de filtro múltiplos meios estratificados 104 funções tanto para coalescer e filtrar hidrocarbonetos e sólidos suspensos a partir da corrente de alimentação. Por exemplo, conforme usado no presente documento, "coalescência"se refere amplamente à combinação e/ou união de uma ou mais gotículas menores de um líquido ou outra fase para formar pelo menos uma dentre uma gotícula maior, uma fase e uma camada. Por exemplo, em determinados aspectos, a coalescência pode aumentar o tamanho de gotícula de um líquido de hidrocarboneto a partir de um diâmetro menor que cerca de 20 mícrons para um tamanho que é maior que cerca de 20 mícrons. Em determinados outros aspectos, a coalescência pode aumentar o tamanho de gotícula de um líquido de hidrocarboneto a partir de um diâmetro menor que cerca de 20 mícrons para um tamanho que é maior que cerca de 50 mícrons. Em alguns aspectos, a coalescência pode produzir um tamanho de gotícula de um líquido de hidrocarboneto que é maior que cerca de 50 mícrons. Em alguns aspectos, a coalescência pode produzir um tamanho de gotícula de um líquido de hidrocarboneto que pode ser maior que cerca de 100 mícrons. Conforme usado no presente documento, o termo "corrente coalescida" se refere a um líquido em que as gotículas de um líquido ou outra fase formam uma gotícula de pelo menos cerca de 20 mícrons em diâmetro. Em pelo menos um aspecto, uma corrente coalescida pode se referir a um líquido em que as gotículas de líquido de hidrocarboneto são pelo menos cerca de 20 mícrons em diâmetro. Em alguns aspectos, a corrente coalescida pode se referir a um líquido em que as gotículas de líquido de hidrocarboneto são pelo menos de cerca de 20 mícrons em diâmetro, pelo menos de cerca de 30 mícrons em diâmetro, pelo menos de cerca de 30 mícrons em diâmetro, pelo menos de cerca de 100 mícrons em diâmetro, e qualquer combinação dos mesmos. De acordo com diversas modalidades, pelo menos uma camada do leito de múltiplos meios estratificados pode ser configurada para produzir uma corrente coalescida. Por exemplo, uma camada de meios compósitos pode coalescer a corrente de alimentação para produzir uma corrente coalescida. De acordo com um aspecto adicional, a corrente coalescida pode ser passada adicionalmente para outra camada de meios de filtro, em que a mesma é filtrada para produzir uma corrente tratada final.

[0054] De acordo com determinadas modalidades, o leito de filtro múltiplos meios estratificados 104 também funciona para filtrar hidrocarbonetos e sólidos suspensos a partir da corrente de alimentação. Conforme usado no presente documento, os termos "filtragem" e "separação"se referem amplamente a qualquer processo usado para separar um constituinte de uma substância a partir de outros constituintes da substância. Por exemplo, a filtragem pode se referir a um processo para separar uma ou mais fases umas das outras. Em determinados aspectos, a filtragem pode separar duas fases líquidas. Em outros aspectos, a filtragem pode separar um sólido de uma fase líquida. Em pelo menos uma modalidade, a filtragem se refere a um processo para separar pelo menos um dentre os hidrocarbonetos e sólidos suspensos de um líquido à base de água.

[0055] De acordo com determinadas modalidades, pelo menos uma dentre a coalescência e a filtragem pode ser realizada por cada camada do leito de múltiplos meios estratificados 104. Por exemplo, a primeira camada de meios de filtro 106 pode funcionar para coalescer a corrente de alimentação, e a segunda camada de meios de filtro 108 pode funcionar para filtrar a corrente de alimentação. Por exemplo, a primeira camada de meios de filtro 106 pode compreender meios compósitos que funcionam para coalescer a corrente de alimentação, e a segunda camada de meios de filtro 108 pode compreender cascas de noz que funcionam para filtrar a corrente de alimentação. De acordo com outras modalidades, a primeira camada de meios de filtro 106 ou a segunda camada de meios de filtro 108 podem funcionar tanto para coalescer quanto filtrar pelo menos uma porção da corrente de alimentação. Por exemplo, uma primeira camada de péletes de meios compósitos pode tanto coalescer quanto filtrar a corrente de alimentação, e a segunda camada de cascas de noz pode filtrar a corrente de alimentação.

[0056] De acordo com diversas modalidades, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de hidrocarboneto a partir de cerca de zero a cerca de 1.000 mg/l. Por exemplo, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de hidrocarboneto a partir de cerca de 100 a cerca de 1.000 mg/l. De acordo com outras modalidades, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de hidrocarboneto a partir de cerca de 250 a cerca de 1.000 mg/l. De acordo com ainda outras modalidades, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de hidrocarboneto a partir de cerca de 500 a cerca de 1.000 mg/l. Ademais, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de sólidos suspensos totais (TSS), também chamada no presente documento simplesmente de "sólidos suspensos" a partir de cerca de zero a cerca de 5 mg/l. De acordo com algumas modalidades, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de TSS a partir de cerca de zero a cerca de 10 mg/l. De acordo com outras modalidades, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de TSS a partir de cerca de zero a cerca de 20 mg/l. De acordo com ainda outras modalidades, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de TSS a partir de cerca de zero a cerca de 30 mg/l. De acordo com outras modalidades, a corrente de alimentação pode ter uma concentração de TSS que é maior que 30 mg/l. Os sistemas e métodos da presente descrição podem fornecer consistentemente uma corrente tratada que tem uma concentração de sólidos suspensos menor que cerca de 5 mg/l com base em uma corrente de alimentação que tem uma concentração variável de sólidos suspensos a partir de cerca de 10 a partir de 50 mg/l.

[0057] De acordo com uma ou mais modalidades, colocar a corrente de alimentação em contato com o leito de múltiplos meios estratificados 104 produz uma corrente tratada que compreende uma concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto. Por exemplo, colocar a corrente de alimentação em contato com o leito de múltiplos meios estratificados pode produzir uma corrente tratada com uma concentração de hidrocarbonetos que é menor que uma concentração de hidrocarbonetos na corrente de alimentação. Em determinadas modalidades, a concentração de hidrocarbonetos na corrente tratada é menor que cerca de 30 mg/l. Em outras modalidades, a concentração de hidrocarbonetos na corrente tratada é menor que cerca de 10 mg/l. Em algumas modalidades, a concentração de hidrocarbonetos na corrente tratada é menor que cerca de 5 mg/l. A concentração de hidrocarbonetos na corrente tratada pode ser qualquer concentração-alvo que cumpre com uma ou mais exigências regulatórias direcionadas às concentrações de descarga. Por exemplo, a concentração de hidrocarbonetos pode ser qualquer concentração-alvo entre cerca de zero mg/l a cerca de 200 mg/l, ou qualquer faixa de concentrações entre esses valores-alvo.

[0058] De acordo com algumas modalidades, colocar a corrente de alimentação em contato com o leito de múltiplos meios estratificados 104 produz uma corrente tratada com uma concentração de sólidos suspensos que é menor que a concentração de sólidos suspensos na corrente de alimentação. Por exemplo, a corrente tratada pode ter uma concentração de sólidos suspensos que é menor que cerca de 15 mg/l. De acordo com outras modalidades, a concentração de sólidos suspensos na corrente tratada pode ser menor que cerca de 10 mg/l. De acordo com algumas modalidades, a concentração de sólidos suspensos na corrente tratada pode ser menor que 5 mg/l. De acordo com uma modalidade adicional, a concentração de sólidos suspensos na corrente tratada pode ser de cerca de zero mg/l. De acordo com diversos aspectos, a concentração de sólidos suspensos na corrente tratada pode ser uma função de distribuição de tamanho de partícula, em que pequenas partículas sólidas suspensas, por exemplo, menores que 5 mícrons, são mais difíceis de serem removidos. Ademais, a concentração desejada de sólidos suspensos na corrente tratada pode ser dependente de uma aplicação específica, em que algumas aplicações têm padrões mais rígidos que outras aplicações. Por exemplo, algumas aplicações podem exigir que a corrente tratada tenha concentração de TSS que cumpra os regulamentos governamentais, enquanto que outras aplicações podem exigir que a concentração de TSS seja menor que os padrões estabelecidos pelo governo.

[0059] Embora os exemplos discutidos aqui incluam duas camadas de meios de filtro, será observado por uma pessoa de habilidade comum na técnica que mais que duas camadas de meios de filtro podem ser usadas. Por exemplo, três ou quatro camadas de meios de filtro podem ser usadas no vaso, em que cada camada sucessiva a partir do topo a fundo tem uma gravidade específica com um valor que é maior que a camada de meios de filtro acima dessa.

[0060] De acordo com diversas modalidades, a corrente de alimentação pode ser introduzida no vaso em uma taxa de fluxo que está em uma faixa a partir de cerca de 40 a cerca de 3.104 mpm/m (250 gpm/pé). De acordo com outras modalidades, a corrente de alimentação pode ser introduzida no vaso em uma taxa de fluxo que é menor que cerca de 496,77 mpm/m2 (40 gpm/pé2). A taxa de fluxo pode ser qualquer i-ésima taxa de fluxo entre cerca de 1 e cerca de 24.838 mpm/m2 (2.000 gpm/pé2), ou qualquer faixa de taxas de fluxo entre essas taxas de fluxo. A taxa de fluxo pode ser qualquer faixa que é adequada para os propósitos de realização de pelo menos uma dentre uma função de coalescência e filtração, conforme descrito nos métodos e sistemas descritos no presente documento. Por exemplo, de acordo com algumas modalidades, a taxa de fluxo pode ser menor que cerca de 248,38 mpm/m2 (20 gpm/pé2).

[0061] Referindo-se novamente à Figura 1, o aparelho de meios de filtro 100 podem incluir adicionalmente um tubo de condução 110, conforme discutido em maiores detalhes abaixo, que é localizado no interior do vaso 102 e posicionado no interior da primeira camada de meios de filtro 106 e a segunda camada de meios de filtro 108. O tubo de condução 110 pode ter formato cilíndrico, porém, outros formatos podem ser contemplados contanto que o tubo de condução forneça a capacidade para retrolavar adequadamente. Cada extremidade do tubo de condução 110 pode ser posicionada no interior da primeira e da segunda camadas de meios de filtro de modo que os meios de filtro suficientes estejam presentes no topo e no fundo do leito para repreencher de modo suficiente o tubo de condução 110 mediante a conclusão de um ciclo de retrolavagem. Uma zona periférica 128 no vaso 102 é chamada, de modo geral, no presente documento de uma região delineada pelo volume do leito de múltiplos meios estratificados 104 que excluem o espaço ocupado pelos meios de filtro no tubo de condução 110. Uma zona de esfoliação 114 na zona periférica 128 pode ser posicionada acima de um topo superfície do leito de múltiplos meios estratificados 104, entre a topo superfície da primeira camada de meios 106 e uma tela 112. A tela 112 pode ser posicionada acima da zona de esfoliação 114 adjacente à extremidade de topo do vaso 102 para impedir a perda de meios de filtro durante a retrolavagem. A zona de esfoliação 114 também está na zona periférica 128 posicionada entre uma superfície superior do leito de múltiplos meios estratificados 104 e uma superfície inferior da tela 112. Conforme discutido adicionalmente abaixo, os meios de filtro que saem do tubo de condução 110 durante o processo de retrolavagem podem entrar na zona de esfoliação 114 e ser misturados adicionalmente e, assim, liberar óleo adicional e sólidos suspensos. A Figura 1 mostra uma tela 112, embora deva ser entendido que qualquer dispositivo ou estrutura que mantém os meios de filtro no vaso podem ser usados. Por exemplo, os meios de filtro podem ser retidos por uma placa perfurada ou cilindro, bem como uma tela cilíndrica.

[0062] O aparelho de meios de filtro 100 também pode incluir uma entrada de gás 116 em comunicação com o tubo de condução 110 e uma fonte de gás, conforme discutido adicionalmente abaixo. Uma entrada de fluido de retrolavagem 124 pode ser posicionada abaixo da segunda camada de meios de filtro 108 e em comunicação com uma fonte de fluido de retrolavagem. De acordo com algumas modalidades, a entrada de fluido de retrolavagem 124 pode ser construída e disposta para entregar o fluido de retrolavagem para a zona periférica 128 adjacente a fundo do vaso 102. O aparelho de meios de filtro 100 também pode compreender uma saída de contaminante 120 para remover os contaminantes, tais como hidrocarbonetos e sólidos suspensos, do vaso 102 durante o ciclo de retrolavagem. Opcionalmente, a zona periférica 128 pode compreender uma ou mais outras entradas de gás ou fluido de retrolavagem para auxiliar no rolamento do leito, conforme descrito abaixo.

[0063] Durante a filtração, uma corrente de alimentação compreende hidrocarbonetos, um líquido à base de água, e em determinadas modalidades, sólidos suspensos, é direcionada para a entrada de corrente de alimentação 118, passa através da tela 112 e entra na primeira camada de meios de filtro 106 e se move no sentido para baixo moves através da segunda camada de meios de filtro 108 e sai do vaso 102 como uma corrente tratada através da saída de corrente tratada 122, em que pode-se direcionar para os processos de tratamento ou descarga adicionais. A filtração continua através do leito de múltiplos meios estratificados 104 até que se deseje limpar os meios de filtro pela retrolavagem dos meios de filtro. De acordo com algumas modalidades, a retrolavagem pode ser iniciada quando a queda de pressão ao longo do leito de múltiplos meios estratificados 104 alcançar um valor predeterminado ou quando o vaso 102 esteve em serviço por uma duração predeterminada de tempo.

TUBO DE CONDUÇÃO

[0064] De acordo com diversas modalidades, e referindo-se à Figura 1, o vaso 102 usado para tratar a corrente de alimentação pode ser encaixado com um sistema de tubo de condução que inclui um tubo de condução 110. O sistema de tubo de condução pode compreender um ou mais tubos de refugo 110 e podem ser construídos e dispostos para retrolavar intermitentemente as camadas de meios fornecendo-se um volume e/ou velocidade desejado de fluido de retrolavagem para rolar o leito. Alternativamente, ou além disso, o sistema de tubo de condução pode ser usado durante um processo de filtração. Conforme usado no presente documento, o termo "rolamento do leito"é definido como o movimento dos meios durante a retrolavagem na qual os meios em ou próximos do fundo do vaso podem ser movidos parcial ou completamente para trás em direção a fundo do vaso, ou meios em ou próximos do topo do vaso podem ser movidos através do sistema de tubo de condução em direção à fundo do vaso e para trás em direção à topo do vaso. O sistema de tubo de condução pode ser dimensionado e conformado para fornecer pelo menos um dentre um volume desejado de meios a serem retrolavados e para operar dentro de um período de tempo pré-selecionado para a operação de retrolavagem. O sistema de tubo de condução pode compreender um ou mais tubos de refugo 110 posicionados nos meios de filtro. Conforme usado no presente documento, um "tubo de condução" é uma estrutura que tem uma ou mais paredes laterais abertas em ambas as extremidades que, quando posicionadas nos meios de filtro, fornecem uma passagem para o fluxo dos meios de filtro durante a retrolavagem.

[0065] O tubo de condução 110 pode ser construído de qualquer material adequado para os propósitos particulares dos métodos e sistemas descritos no presente documento. Por exemplo, o tubo de condução 110 pode ser formado do mesmo material que o vaso 102 ou pode ser formado de materiais mais leves, mais pesados, mais dispendiosos ou menos dispendiosos. Por exemplo, o tubo de condução 110 pode ser formado de plásticos, incluindo plásticos reforçados de fibra de vidro. O tubo de condução 110 pode ser pré- formado para a inserção em no vaso 102 ou fabricado como parte do vaso 102. Desse modo, o tubo de condução 110 pode ser projetado para retroencaixar os dispositivos de filtração atuais. De acordo com determinados aspectos, o tubo de condução 110 pode ser sustentado na parede exterior do vaso. Alternativamente, o tubo de condução 110 pode ser sustentado em um divisor ou placa de retenção de meios, tais como uma tela ou placa perfurada, projetados para reter os meios de filtro no interior de uma região do vaso enquanto permite o fluxo de líquido e contaminantes dentro e fora dos meios de filtro.

[0066] Um tubo de condução individual 110 pode ser dimensionado ou conformado de acordo com pelo menos um dentre uma aplicação desejada, um volume de meios a serem retrolavados, e para operar dentro de um período de tempo pré-selecionado para a operação de retrolavagem. O tubo de condução 110 também pode ser dimensionado e conformado para fornecer movimento ou suspensão adequados dos meios de filtro durante a filtração ou coalescimento. O tubo de condução 110 também pode ser dimensionado e conformado para fornecer um nível desejado de agitação no interior do tubo de condução 110 para esfoliar parcial ou completamente os meios de filtro, assim, liberando pelo menos uma dentre uma porção de hidrocarbonetos e de sólidos suspensos a partir dos meios de filtro.

[0067] O volume de sistema de tubo de condução desejado pode ser fornecido por um único tubo de condução ou fornecendo-se múltiplos tubos de refugo que tem um volume total substancialmente igual ao volume desejado. Um tubo de condução individual pode ter uma área em corte transversal de qualquer formato, tal como circular, elíptico, quadrado, retângulo ou qualquer formato irregular. O tubo de condução individual pode ter qualquer formato geral, tal como cônico, retangular e cilíndrico. Em uma modalidade, o tubo de condução é um cilindro. Conforme mostrado na Figura 1, o tubo de condução 110 pode ser posicionado nos meios de filtro de modo a ser envolvido inteiramente pelos meios de filtro, bem como preenchido inteiramente com os meios de filtro. Uma ou ambas as extremidades do tubo de condução 110 podem ser construídas e dispostas para auxiliar pelo menos um dentre o fluxo de meios para dentro e para fora do tubo de condução. Por exemplo, a parede lateral em uma primeira extremidade do tubo de condução pode incluir um ou mais cortes que formam passagens para permitir que alguns dos meios de filtro em ou próximos da primeira extremidade do tubo de condução entrem através da parede lateral do tubo de condução, conforme discutido nos Pedidos de nos U.S. 13/119.497 e 13/120.501. Os cortes que formam as passagens podem ter qualquer formato para permitir que um volume suficiente de meios de filtro entre no tubo de condução. Por exemplo, os cortes podem ter formato triangular, quadrado, semicircular ou ter um formato irregular. Múltiplas passagens podem ser idênticas umas às outras, e podem ser posicionadas uniformemente ao redor da primeira extremidade do tubo de condução para distribuir igualmente o fluxo de meios de filtro no tubo de condução. O tubo de condução também pode ser aberto no fundo, e pode ou não pode conter cortes adicionais.

[0068] O tubo de condução ou tubos de refugo podem ser posicionados em qualquer localização adequada no interior dos meios de filtro. Por exemplo, um único tubo de condução pode, porém, não necessita, ser posicionado de modo central em relação às paredes laterais de vaso. De modo semelhante, múltiplos tubos de refugo em um único vaso podem ser posicionados aleatoriamente ou posicionados em um padrão uniforme em relação às paredes laterais de vaso. Em determinados exemplos, um único tubo de condução é posicionado nos meios de filtro em relação ao vaso, de modo que um eixo geométrico que se estende a partir de cada extremidade do tubo de condução é coaxial com um eixo geométrico paralelo à parede lateral do vaso. Múltiplos tubos de refugo em um único vaso podem, porém, não necessitam, ser idênticos em volume ou área em corte transversal. Por exemplo, a único vaso pode compreender tubos de refugo cilíndricos, cônicos e retangulares de altura e área em corte transversal variantes. Por exemplo, um vaso pode ter um primeiro tubo de condução posicionado de modo central que tem uma primeira área em corte transversal e uma pluralidade de segundos tubos de refugo posicionados adjacentes à parede lateral do vaso na qual cada um dentre os segundos tubos de refugo tem uma segunda área em corte transversal menor que a primeira área em corte transversal. De acordo com outro exemplo, um vaso tem uma pluralidade de tubos de refugo idênticos.

[0069] De acordo com diversos aspectos, o tubo de condução pode incluir um defletor para impedir ou reduzir o contra fluxo no interior do tubo de condução. O defletor pode ter qualquer tamanho e formato adequados para um tubo de condução particular. Por exemplo, o defletor pode ser uma placa posicionada adequadamente em uma superfície interna do tubo de condução ou um cilindro posicionado no tubo de condução. Em uma modalidade, o defletor pode ser um sólido ou cilindro oco posicionado de modo central no interior do tubo de condução.

PROCESSO DE RETROLAVAGEM PARA CONTAMINANTES DE LIBERAÇÃO DOS MEIOS DE FILTRO

[0070] Mediante o início de uma retrolavagem, o fluxo da corrente de alimentação através da entrada de corrente de alimentação 118 e o fluxo da corrente tratada através da saída de corrente tratada 122 são interrompidos. O fluxo de gás pode ser iniciado através da entrada de gás 116 e o fluxo de fluido de retrolavagem pode ser iniciado através da entrada de fluido de retrolavagem 124. De acordo com algumas modalidades, o fluido de retrolavagem pode ser direcionado através da saída de corrente tratada 122, que pode eliminar uma entrada separada para o fluido de retrolavagem. O fluxo do gás através da entrada de gás 116 pode, porém, não necessita, ocorrer antes que o fluxo do fluido de retrolavagem seja iniciada. Por exemplo, o fluxo do gás e o fluido de retrolavagem podem começar simultaneamente, embora, de acordo com outros exemplos, o fluxo do fluido de retrolavagem possa começar antes que o fluxo do gás seja iniciado. Ademais, o gás e o fluido de retrolavagem podem fluir continuamente durante a retrolavagem. Alternativamente, o fluxo de um dentre ou tanto do gás quanto do fluido de retrolavagem podem ser intermitentes. Em determinados exemplos, o ar flui continuamente através do tubo de condução 110 enquanto a água é pulsada para o interior da zona periférica 128. Em determinados outros exemplos, o gás pode ser abastecido de modo intermitente para o tubo de condução 110 enquanto o fluido de retrolavagem é abastecido continuamente durante a retrolavagem. Outras variações e detalhes em relação a um sistema de retrolavagem pulsada são descritas nos Pedidos de nos U.S. 13/119.497 e 13/120.501.

[0071] Mediante a introdução do gás e do fluido de retrolavagem, o leito de múltiplos meios estratificados 104 se expande e se move nos fluxos de contracorrente no interior do vaso 102, conforme mostrado na Figura 4. Deve-se observar que a Figura 4 não inclui camadas distintas de meios de filtro diferentes, porém, indica, de modo geral, o fluxo dos meios de filtro como um todo. Conforme indicado na Figura 4, os meios de filtro se movem a partir da extremidade de topo do vaso ao longo da parte de fora do tubo de condução para a extremidade de fundo do vaso em que pode, então, entrar na extremidade de fundo do tubo de condução adjacente à extremidade de fundo do vaso. Os meios de filtro, então, se movem no interior da região interior do tubo de condução a partir da extremidade de fundo do tubo de condução para a extremidade de topo do tubo de condução (em uma direção contra o fluxo da corrente de alimentação durante a filtração) em que os mesmos saem do tubo de condução e entram na zona periférica do vaso, assim, rolando parcial ou completamente o leito. Embora fluam no tubo de condução, os meios de filtro podem se misturar, assim, liberando uma porção do óleo e dos sólidos suspensos imobilizados previamente nos meios de filtro. Durante a retrolavagem, mediante a saída do tubo de condução e a entrada na zona periférica, os meios de filtro estão na zona de esfoliação turbulenta acima do tubo de condução no qual os meios de filtro continuam a se misturar, liberando óleo adicional e sólidos suspensos. O óleo e os sólidos suspensos são removidos do vaso através da saída de contaminante 120 na Figura 1. O gás também é removido do vaso através da saída de contaminante 120.

[0072] Referindo-se às Figuras 3A e 3B, a entrada de gás 116 pode estar em comunicação com uma fonte de gás ou qualquer outro fluido que pode ser usado para induzir movimento dos meios de filtro através do tubo de condução 110. Por exemplo, o gás pode ser ar ou um gás produzido. De acordo com algumas modalidades, a entrada de gás 116 pode ser posicionada no interior do tubo de condução 110, conforme mostrado na Figura 3A e também pode incluir um difusor 126. De acordo com outras modalidades, a entrada de gás 116 pode ser posicionada abaixo do tubo de condução 110, conforme mostrado na Figura 3B, e podem incluir um difusor 126.

[0073] De acordo com algumas modalidades, a entrada de gás 116 pode ser posicionada abaixo da segunda camada de meios de filtro 108. A entrada de gás 116 pode compreender uma ou mais entradas posicionadas no interior do vaso para entregar o gás ao sistema de tubo de condução para transmitir o fluxo dos meios de filtro através do tubo de condução 110. A entrada de gás 116 pode ter qualquer configuração adequada para entregar o gás ao tubo de condução 110. Por exemplo, a entrada de gás pode ser um orifício, um bocal ou um vaporizador para entregar gás. De acordo com algumas modalidades, a entrada de gás 116 também pode entregar líquido ou uma combinação de gás e de um líquido ao tubo de condução 110.

[0074] O aparelho de meios de filtro 110 também pode incluir uma ou mais entradas de retrolavagem 124 que entregam um fluido de retrolavagem para a zona periférica 128. A entrada de fluido de retrolavagem 124 pode entregar o fluido de retrolavagem em ou próximo da parede de fundo do vaso 102 para induzir o fluxo ou auxiliar o fluxo de meios em direção à extremidade de fundo do tubo de condução 110. Uma ou mais entradas de fluido de retrolavagem podem ser posicionadas no interior do vaso 102 para fornecer o fluxo de retrolavagem ao vaso 102 e direcionar os meios de filtro para o sistema de tubo de condução. O fluido de retrolavagem pode ser um líquido, tal como o filtrado ou água residual a ser filtrado, um gás, tal como ar, e combinações dos mesmos. De acordo com algumas modalidades, o fluido de retrolavagem é a corrente de alimentação desviada a partir da entrada de corrente de alimentação ou desviada a partir da saída de corrente tratada. A entrada de fluido de retrolavagem 124 pode ter qualquer configuração adequada para entregar o fluido de retrolavagem para a zona periférica. Por exemplo, a entrada de fluido de retrolavagem 124 pode ser um orifício, um bocal ou um vaporizador para entregar um gás, líquido ou combinação dos mesmos. Em determinados exemplos, a entrada de fluido de retrolavagem 124 pode se estender para a zona periférica 128. A entrada de fluido de retrolavagem 124 pode se estender a partir de qualquer localização adequada para auxiliar na distribuição de água. Por exemplo, a entrada de fluido de retrolavagem 124 pode se estender para a zona periférica 128 a partir da parede lateral de vaso e/ou a partir do passeio de tubo de condução. Em outra modalidade, a entrada de fluido de retrolavagem 124 pode se estender para a zona periférica 128 em um ângulo que tem um componente tangencial a uma parede lateral do vaso.

[0075] De acordo com determinados aspectos, a zona periférica 128 também pode incluir uma ou mais entradas de gás para agitar adicionalmente o leito de meios de filtro. As entradas de gás na zona periférica podem, porém, não necessitam, ser idênticas à entrada de gás 116 construída e disposta para entregar o gás ao tubo de condução 110.

[0076] O processo de retrolavagem pode incluir adicionalmente fluidizar o leito de múltiplos meios estratificados 104, incluindo a primeira e a segunda camadas de meios de filtro 106 e 108. De acordo com algumas modalidades, a fluidização adequada ocorre durante o próprio processo de retrolavagem, quando o gás e/ou o fluido de retrolavagem são introduzidos no vaso. De acordo com outras modalidades, a fluidização é uma etapa separada no fim do processo de retrolavagem. Por exemplo, o líquido de retrolavagem pode ser introduzido através da entrada de fluido de retrolavagem 118 para produzir uma velocidade de fluxo para cima do fluido para os meios de filtro, que permitem partículas maiores e menos densas para segregar para porção superior do vaso 102 e partículas menores e menos densas caiam para a porção inferior do vaso 102. Além disso, os determinados exemplos, o gás também pode ser introduzido através da entrada de gás 116. Por exemplo, os péletes de meios compósitos, que podem ser dimensionados em 5 a 30 mesh, e que tem uma gravidade específica e densidade que é mais inferior que cascas de noz, podem segregar e se assentar na porção superior do vaso 102. De maneira semelhante, com referência à Figura 2, uma segunda camada de meios compósitos 106B pode incluir péletes que tem uma gravidade específica que é maior que péletes de gravidade específica posicionados no interior de uma primeira camada de meios compósitos 106A, e, portanto, pode se assentar na porção inferior do vaso 102. De acordo com algumas modalidades, a fluidização da primeira e da segunda camadas de meios de filtro 106 e 108 (ou 106A e 106B) pode ser feita por tempo predeterminado. Ademais, o processo pode incluir permitir que a primeira e a segunda camadas de meios de filtro 106 e 108 se assentem, o que pode incluir gás de pulsamento, conforme discutido abaixo.

[0077] De acordo com algumas modalidades, mediante a conclusão do ciclo de retrolavagem, o assentamento do leito de múltiplos meios estratificados 104 pode ser auxiliado adicionalmente introduzindo-se uma forma de energia de modo a assentar e/ou estratificar as camadas do leito de meios de filtro. Por exemplo, formas vibracionais ou outras formas de interrupção de energia mecânica podem ser aplicadas ao vaso e/ou às camadas de meios de filtro direta ou indiretamente de modo a segregar adequadamente as camadas. De acordo com alguns exemplos, o gás pode ser introduzido, tal como ar ou gás produzido, através da entrada de gás 116 e do tubo de condução 110 para interromper os meios suficientemente para permitir a segregação e o restabelecimento. Em determinados exemplos, o gás pode ser introduzido de modo intermitente durante o estágio de assentamento de leito. Em alguns exemplos, pode-se permitir que o leito seja assentado pela gravidade entre pulsos de gás.

[0078] De acordo com outras modalidades, uma pluralidade de aparelhos de meios de filtro é usada para fornecer filtração contínua enquanto uma ou mais unidades de meios de filtro de operação fora de linha em um ciclo de retrolavagem. Por exemplo, uma corrente de alimentação pode ser alimentada em paralelo a uma pluralidade de aparelhos de meios de filtro. A corrente de alimentação para um dentre os aparelhos de meios de filtro pode ser interrompida enquanto o fluxo da corrente de alimentação para os aparelhos de meios de filtro restantes continua. O aparelho de meios de filtro tirados da linha pode, então, ser retrolavado e ter seus leitos estabelecidos antes de serem levados de volta para o serviço. Uma vez que o aparelho de meios de filtro seja levado de volta para o serviço, outro dentre os aparelhos de meios de filtro podem ser retirados do serviço para a retrolavagem.

[0079] A Figura 5 é um diagrama de fluxo de processos que ilustra pelo menos um processo, indicado, de modo geral, em 500, que é de acordo com um ou mais aspectos da descrição. Na Figura 5, etapa 502 inclui introduzir a corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos, sólidos suspensos e um líquido à base de água a um vaso que contém um leito de múltiplos meios estratificados. Por exemplo, o leito de múltiplos meios estratificados pode incluir uma primeira camada de meios de filtro e uma segunda camada de meios de filtro posicionada abaixo da primeira camada de meios de filtro, e a primeira camada de meios de filtro pode ter uma gravidade específica com um valor que é menor que um valor de uma gravidade específica da segunda camada de meios de filtro. Ademais, pelo menos uma dentre a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro pode compreender meios compósitos, tais como uma pluralidade de péletes de meios compósitos, em que cada pélete de meios compósitos compreende uma mistura de material à base de celulose e um polímero. Na etapa 504, o processo inclui adicionalmente colocar a corrente de alimentação em contato com o leito de múltiplos meios estratificados. Por exemplo, o processo pode incluir colocar a corrente de alimentação em contato com a primeira camada de meios de filtro e a segunda camada de meios de filtro para produzir a corrente tratada que tem uma concentração de hidrocarbonetos que é menor que a concentração de hidrocarbonetos na corrente de alimentação. Por exemplo, colocar a corrente de alimentação em contato com a primeira camada e a segunda camada de meios de filtro pode compreender coalescer e filtrar a corrente de alimentação. Na etapa 506, o fluxo da corrente de alimentação é interrompido. Isso pode ocorrer quando a queda de pressão ao longo do vaso alcançar um limite predeterminado, que indica que um processo de retrolavagem é necessário. Por exemplo, um sensor pode medir pelo menos uma propriedade do vaso para fornecer uma propriedade medida do vaso, e a retrolavagem pode começar com base na propriedade medida. Por exemplo, um sensor pode monitorar a pressão no vaso para determinar se a queda de pressão alcançou um predeterminado que inicia o ciclo de retrolavagem. De acordo com outra modalidade, uma quantidade predeterminada de tempo pode passar antes do fluxo da corrente de alimentação ser interrompido e do ciclo de retrolavagem ser iniciado. Nas etapas 506 e 508, um gás e um fluido de retrolavagem são passados para o vaso em uma direção contra o fluxo da corrente de alimentação. Por exemplo, um gás pode ser passado através de um tubo de condução que é localizado no interior do vaso e posicionado no interior o leito de múltiplos meios estratificados. Por exemplo, o tubo de condução pode ser posicionado no interior da primeira camada de meios de filtro e da segunda camada de meios de filtro e pode formar uma zona periférica posicionada entre uma parede lateral do tubo de condução e uma parede lateral do vaso. O fluido de retrolavagem pode ser passado através do leito de múltiplos meios estratificados, por exemplo, através da primeira e da segunda camadas de meios de filtro e da zona periférica. Essas etapas funcionam para rolar o leito de meios de filtro, e, assim, liberar pelo menos uma porção dos contaminantes, tais como os hidrocarbonetos e os sólidos suspensos dos meios de filtro, que são, então, removidos do vaso na etapa 512. Na etapa 514, o leito de múltiplos meios estratificados é fluidizado, conforme discutido acima, para separar as camadas de meios de filtro uma das outras e permitir que as camadas se assentem. Por exemplo, a primeira e a segunda camadas de meios de filtro podem ser fluidizadas passando-se pelo menos um dentre o gás e o fluido de retrolavagem através da primeira e da segunda camadas de meios de filtro por um tempo predeterminado. De acordo com pelo menos uma modalidade, a fluidização do leito de meios de filtro pode ocorrer durante o próprio ciclo de retrolavagem, e, desse modo, uma etapa separada de introdução de uma velocidade no sentido para cima de gás e/ou de fluido de retrolavagem pode não ser necessária. Na etapa 516, o fluxo da corrente de alimentação para o vaso que contém o leito de múltiplos meios estratificados é reestabelecido.

EXEMPLOS

[0080] Os sistemas e métodos descritos no presente documento serão ilustrados adicionalmente através dos exemplos a seguir, que são ilustrativos em natureza e não se destinam a limitar o escopo da descrição.

EXEMPLO 1 - MEIOS ESTRATIFICADOS

[0081] Foi conduzido um experimento para avaliar a eficácia de um conjunto de leito estratificado de múltiplos meios. Um vaso construído a partir de aço inoxidável e com uma altura de 198,12 centímetros (78 polegadas) e um diâmetro de 15,24 centímetros (seis polegadas) foi, primeiro, preenchido com uma camada de profundidade de 12 polegadas de cascas de noz negra dimensionada a 12 a 16 mesh. Uma camada de meios compósitos de 137,16 centímetros (54 polegadas) com dimensionada 5 a 10 mesh (pélete redondo de 4 mm) e que contém 45% de HDPE e 55% de madeira de bordo foi, então, colocada no topo da camada de casca de noz negra para criar um leito estratificado de múltiplos meios. A água residual sintética foi criada para simular o efluente de separação primária injetando-se óleo bruto e sólidos suspensos em água de torneira para criar uma água residual sintética que tem uma concentração de hidrocarboneto de 250 mg/l e uma concentração de TSS de 40 mg/l. A água residual sintética foi aquecida a 90 °C e, então, bombeada em uma taxa de fluxo de 124,11 mpm/m2 (10 gpm/pé2) para a topo do vaso e para fora do fundo do vaso, de modo que a mesma passe primeiro através da camada de meios compósitos antes de passar através da camada meios de casca de noz e para fora do vaso como efluente.

[0082] O experimento foi conduzido por 24 horas, com 9 amostras coletadas a partir do efluente do vaso e testadas para a concentração de hidrocarboneto. Os resultados são apresentados na Figura 6, com todas as 9 amostras que indicam uma concentração de hidrocarboneto menor que 5 mg/l.

EXEMPLO 2 - COMPARAÇÃO DE PROFUNDIDADE DE LEITO

[0083] Um experimento foi realizado para comparar a capacidade de realização dos conjuntos de leito estratificado de múltiplos meios que têm proporções diferentes de meios. Um vaso similar àquele descrito acima com referência ao Exemplo 1 foi preenchido com 25,4 centímetros (10 polegadas) de meios de casca de noz negra dimensionada em 12 a 16 mesh e, então, preenchida com 50,8 centímetros (20 polegadas), 101,6 centímetros (40 polegadas) e 152,4 centímetros (60 polegadas) de meios compósitos (mesmos meios compósitos que o Exemplo 1) dimensionado a 5 a 10 mesh para testar três proporções volumétricas diferentes de meios. Uma corrente de alimentação que tem uma concentração de hidrocarboneto de 250 mg/l e uma gravidade específica de 0,98 foi bombeada através do leito de meios compósitos leito e o leito de cascas de noz, respectivamente, em uma taxa de fluxo de 1676,6 mpm/m2 (13,5 gpm/pé2). A massa de óleo carregado por centímetro cúbico (polegada cúbica) de meios foi plotada em comparação a concentração de óleo no efluente e é apresentada na Figura 7. Os resultados indicaram que aproximadamente 152,4 centímetros (60 polegadas) de meios compósitos e 25,4 centímetros (10 polegadas) de cascas de noz é eficaz para a coleta na faixa de 30,51 kg/m3 (0,5 g/pol3) a 305,11 kg/m3 (5 g/pol3) de óleo, dependendo da gravidade específica do óleo. Ademais, os resultados indicam que todas as três profundidades dos meios compósitos testados tiveram a capacidade para gerar um efluente com menos que 5 mg/l, com a duração de tempo entre retrolavagens que são menores para o leito de meios compósitos de 50,8 centímetros (20 polegadas) e mais longos para o leito de meios compósitos de 152,4 centímetros (60 polegadas).

EXEMPLO 3 - CAPACIDADES DE REALIZAÇÃO DE MÚLTIPLOS MEIOS

[0084] Foi realizado um experimento para comparar a capacidade de realização de uma única camada de meios compósitos e um leito de múltiplos meios estratificados que contém uma primeira camada de meios compósitos e uma segunda camada de meios de casca de noz. O teste foi conduzido com os meios compósitos, água residual sintética, e as mesmas condições descritas acima com referência ao Exemplo 1. Foi usado um vaso de aço inoxidável que tinha 2,13 metros (sete pés) de altura e 15,12 centímetros (seis polegadas) de diâmetro e foi equipado com um tubo de condução e um bocal de entrada de ar para a retrolavagem.

[0085] O teste com a única camada de meios compósitos foi realizado com o uso de um leito de profundidade de 167,64 centímetros (66 polegadas). O teste com o leito de múltiplos meios estratificados foi realizado com o uso de um leito de meios compósitos de 137,16 centímetros (54 polegadas), e um leito de cascas de noz de 30,48 centímetros (12 polegadas) posicionado abaixo dos meios compósitos.

[0086] Os resultados da passagem da água residual sintética através de ambos os tipos de leitos de meios de filtro por 24 horas são mostrados nas Figuras 8A e 8B, em que a Figura 8A mostra uma concentração de hidrocarboneto no efluente e Figura 8B mostra uma concentração de sólidos suspensos no efluente. As Figuras 8A e 8B indicam que o leito de múltiplos meios estratificados foi mais eficaz em filtrar tanto os hidrocarbonetos quanto os sólidos suspensos na corrente de água residual de alimentação que apenas os meios compósitos. Por exemplo, o efluente do leito de múltiplos meios estratificados mediu uma concentração de hidrocarboneto de cerca de 2,20 mg/l (remoção de 99,1%), enquanto que o efluente da única camada de meios compósitos mediu 15,23 mg/l (remoção de 93,9%). Ademais, o efluente do leito de múltiplos meios estratificados teve uma concentração de TSS média de 1,87 mg/l (remoção de 95,3%), enquanto o efluente do único leito de meios compósitos teve uma concentração de TSS média de 1,87 mg/l (remoção de 70,7%).

[0087] Assim, tendo descrito diversos aspectos de pelo menos um exemplo, deve ser observado por aqueles versados na técnica que várias alterações, modificações e melhorias ocorrerão prontamente. Por exemplo, os exemplos descritos no presente documento também podem ser usados em outros contextos. Tais alterações, modificações e melhorias são destinadas a fazer parte dessa descrição, e estão destinadas a estar dentro do escopo dos exemplos discutidos no presente documento. Consequentemente, a descrição e os desenhos supracitados são apenas exemplificativos.

Claims

1. Sistema (100) para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido à base de água, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um vaso (102) que compreende uma entrada de corrente de alimentação (118) conectada de modo fluido à corrente de alimentação e uma saída de corrente tratada (122) conectada de modo fluido a uma corrente tratada; e um leito de filtro (104) posicionado no interior do vaso (102) e que compreende uma primeira camada (106, 106A) de meios de filtro dispostos em uma segunda camada (108, 106B) de meios de filtro; sendo que pelo menos a primeira camada (106, 106A) compreende uma pluralidade de partículas de meios compósitos, cada uma dentre a pluralidade de partículas de meios compósitos compreendendo uma mistura de um material à base de celulose e um polímero, as partículas de meios compósitos têm um tamanho de 4,00 mm a 2,00 mm (5 a 10 mesh), sendo que 50%-80% das partículas de meios compósitos são do material à base de celulose e o restante das partículas de meios compósitos são do polímero e sendo que o meio de filtro da segunda camada (108, 106B) compreende cascas de noz, as cascas de noz têm um tamanho de 1,68 mm a 1,00 mm (12 a 16 mesh), sendo que um volume da primeira camada (106, 106A) é pelo menos o dobro de um volume da segunda camada (108, 106B).

2. Sistema (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: um tubo de condução (110) localizado dentro do vaso (102) e posicionado dentro da primeira camada (106, 106A) de meios de filtro e a segunda camada (108, 106B) de meios de filtro; uma entrada de gás (116) em comunicação com o tubo de condução (110); uma fonte de gás em comunicação com a entrada de gás (116); uma entrada de fluido de retrolavagem (124) conectada de modo fluido a uma fonte de fluido de retrolavagem e pelo menos uma da primeira camada (106, 106A) de meios de filtro e da segunda camada (108, 106B) de meios de filtro; e uma saída de contaminantes (120) conectada de modo fluido ao vaso (102).

3. Processo (500) para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido à base de água, o processo caracterizado pelo fato de que compreende: introduzir (502) a corrente de alimentação em um vaso (102) que contém uma primeira camada (106, 106A) de meios de filtro e uma segunda camada (108, 106B) de meios de filtro, sendo que pelo menos a primeira camada (106, 106A) compreende uma pluralidade de partículas de meios compósitos, cada uma dentre as partículas de meios compósitos compreendendo uma mistura de material à base de celulose e um polímero, as partículas de meios compósitos têm um tamanho de 4,00 mm a 2,00 mm (5 a 10 mesh), sendo que 50%-80% das partículas de meios compósitos são do material à base de celulose e o restante das partículas de meios compósitos são do polímero, e sendo que o meio de filtro da segunda camada (108, 106B) compreende cascas de noz, as cascas de noz têm um tamanho de 1,68 mm a 1,00 mm (12 a 16 mesh), sendo que um volume da primeira camada (106, 106A) é pelo menos o dobro de um volume da segunda camada (108, 106B); e colocando (504) a corrente de alimentação em contato com a primeira camada (106, 106A) de meios de filtro e subsequentemente a segunda camada (108, 106B) de meios de filtro para produzir uma corrente tratada que tem uma concentração de hidrocarbonetos menor que a concentração de hidrocarbonetos na corrente de alimentação.

4. Processo (500), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a corrente de alimentação compreende mais sólidos suspensos, e sendo que colocando em contato o fluxo de alimentação com a primeira camada (106, 106A) de meios de filtro e a segunda camada (108, 106B) de meios de filtro produz uma corrente tratada que tem uma concentração de hidrocarbonetos menor que a concentração de hidrocarbonetos na corrente de alimentação.

5. Processo (500), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende: passar um gás através de um tubo de condução (110) em uma direção contrária ao fluxo do fluxo de alimentação, o tubo de condução (110) localizado dentro do vaso (102) e posicionado dentro da primeira camada (106, 106A) dos meios de filtro e a segunda camada (108, 106B) dos meios de filtro e formando uma zona periférica (128) posicionada entre uma parede lateral do tubo difusor de refugo (110) e uma parede lateral do vaso (102); passar um fluido de retrolavagem através das primeira (106, 106A) e segunda camadas (108, 106B) de meios de filtro e da zona periférica (128) em uma direção contrária ao fluxo do fluxo de alimentação; e removendo pelo menos uma parte dos hidrocarbonetos do vaso (102).