BR112016029367B1

BR112016029367B1 - Método e sistema para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido de base aquosa

Info

Publication number: BR112016029367B1
Application number: BR112016029367-3A
Authority: BR
Inventors: Chad L. Felch; Shane P. Wiercinski; Matthew R. Patterson; Eric A. Lorge
Original assignee: Siemens Energy, Inc
Priority date: 2014-06-16
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2022-08-09
Also published as: CA2952429C; MX2016016563A; BR112016029367A2; EP3154910B1; ES2860752T3; SA516380497B1; SG11201610008WA; PE20161500A1; CN106457072A; RS61566B1; CN106457072B; WO2015195524A1; CA2952429A1; EP3154910A1

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA TRATAR UMA CORRENTE DE ALIMENTAÇÃO AQUOSA QUE COMPREENDE HIDROCARBONETOS. A presente invenção se refere a sistemas (10, 20, 30) e métodos para tratar uma corrente que compreende hidrocarbonetos e um líquido de base aquosa. Os sistemas e métodos podem utilizar um meio compósito que compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero. Em certos sistemas e métodos, o meio compósito tem capacidade para ser retrolavado. A corrente que compreende os hidrocarbonetos e o líquido de base aquosa pode ser separada colocando-se a corrente em contato com o meio compósito. Em certos sistemas e métodos, a corrente que compreende os hidrocarbonetos e o líquido de base aquosa pode ser coalescida (106, 216, 316) colocando-se a corrente em contato com o meio compósito.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO

[0001] Este pedido reivindica o benefício como prorrogação parcial disposta no Título 35 do U.S.C. § 120 do Pedido de Patente n° U.S. 13/410.420, intitulado "COMPOSITE MEDIA FOR WATER TREATMENT PROCESSES AND METHODS OF USING SAME", depositado em 2 de março de 2012, que reivindica prioridade disposta no Título 35 do U.S.C. § 119(e) para o Pedido Provisório n° U.S. 61/448.821, intitulado "USE OF BULK COMPOSITE MEDIA COMPOSED OF WOOD AND PLASTIC FOR THE REMOVAL OF OIL FROM WATER", depositado em 3 de março de 2011, cada um dos quais é incorporado a título de referência, em sua totalidade, com todos os propósitos.

CAMPO DA TECNOLOGIA

[0002] Os aspectos referem-se geralmente a tratamento de líquidos e, mais particularmente, a métodos para coalescer hidrocarbonetos e separar hidrocarbonetos de líquidos de base aquosa.

SUMÁRIO

[0003] De acordo com uma ou mais modalidades, um método para tratar uma corrente de alimentação, que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa, é fornecido. O método compreende introduzir a corrente de alimentação em uma entrada de um vaso que contém um meio compósito, sendo que o meio compósito compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero, e o contato da corrente de alimentação com o meio compósito para produzir uma corrente tratada, sendo que a corrente tratada compreende uma concentração-alvo predeterminada do líquido de hidrocarboneto. Em outros aspectos, o método compreende, ainda, medir pelo menos uma propriedade da corrente tratada. Em pelo menos um aspecto, a propriedade medida é pelo menos uma dentre uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada e uma taxa de vazão da corrente tratada. Em pelo menos um aspecto, o método compreende ainda retrolavar o meio compósito com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente tratada para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto. Em outro aspecto, o método compreende ainda reciclar o efluente líquido de hidrocarboneto para a corrente de alimentação.

[0004] Em uma ou mais modalidades, colocar a corrente de alimentação em contato com o meio compósito compreende filtrar a corrente de alimentação, em que a concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto da corrente tratada é menor que uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente de alimentação. Em outra modalidade, a concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada é menor que cerca de 30 ppm. Em certos aspectos, colocar a corrente de alimentação em contato com o meio compósito compreende coalescer a corrente de alimentação, em que a concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada é uma concentração reduzida de um líquido de hidrocarboneto emulsificado em relação à corrente de alimentação. Em outra modalidade, a concentração de líquido de hidrocarboneto emulsificado na corrente tratada é reduzida em relação à corrente de alimentação por mais de 50%. Em certos aspectos, a corrente tratada compreende gotículas de líquido de hidrocarboneto de pelo menos cerca de 20 mícrons em diâmetro.

[0005] De acordo com uma ou mais modalidades, um método para tratar uma corrente de alimentação que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa é fornecido, em que compreende passar a corrente de alimentação em uma primeira taxa de fluxo através de um coalescedor que contém um meio compósito, sendo que o meio compósito compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero para produzir uma corrente coalescida, e passar a corrente coalescida em uma segunda taxa de fluxo através de um dispositivo de filtro em comunicação com o coalescedor e que contém o meio compósito para produzir uma corrente efluente. Em certas modalidades, a primeira taxa de fluxo está em uma faixa de cerca de 244 a cerca de 489 m/h (100 a cerca de 200 gpm/pé2). Em pelo menos uma modalidade, a segunda taxa de fluxo é menor que cerca de 97,8 m/h (40 gpm/pé2). Em outra modalidade, o método compreende ainda manter uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente efluente em uma redução de porcentagem-alvo predeterminada. Em pelo menos um aspecto, o método compreende ainda retrolavar o pelo menos um dentre o coalescedor e o dispositivo de filtro. Em certas modalidades, o método compreende ainda o pelo menos um dentre o coalescedor e o dispositivo de filtro com base em um intervalo de tempo predeterminado.

[0006] Em uma ou mais modalidades, o método compreende ainda medir pelo menos uma propriedade da corrente coalescida. Outra modalidade compreende retrolavar o coalescedor com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente coalescida para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto. Em certos aspectos, a pelo menos uma propriedade medida do método é uma taxa de vazão da corrente coalescida.

[0007] Em certos aspectos, o método compreende medir pelo menos uma propriedade da corrente efluente. Em pelo menos um aspecto, o método compreende ainda retrolavar o dispositivo de filtro com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente efluente para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto. Em outro aspecto, a pelo menos uma propriedade medida é pelo menos uma dentre uma taxa de vazão da corrente efluente e uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente efluente.

[0008] De acordo com uma ou mais modalidades, um método é fornecido para tratar uma corrente de alimentação que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa que compreende passar a corrente de alimentação através de um coalescedor que contém um meio compósito que compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero para produzir uma corrente coalescida, sendo que a corrente coalescida compreende uma concentração reduzida de um líquido de hidrocarboneto emulsificado em relação à corrente de alimentação, e separar a corrente coalescida passando-se a corrente coalescida através de um dispositivo de separador para fornecer pelo menos uma dentre uma corrente líquida de hidrocarboneto e uma corrente aquosa. Em um aspecto, a corrente coalescida compreende gotículas de líquido de hidrocarboneto de pelo menos cerca de 20 mícrons em diâmetro. Em um aspecto adicional, o dispositivo de separador compreende pelo menos um dentre um hidrociclone, um dispositivo de decantação por gravidade, um dispositivo de filtro e um dispositivo de flotação.

[0009] Em certos aspectos, o método compreende ainda medir pelo menos uma propriedade da corrente coalescida. Em pelo menos um aspecto, o método compreende ainda retrolavar o coalescedor com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente coalescida para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto. Em outra modalidade, a pelo menos uma propriedade medida é uma taxa de vazão da corrente coalescida.

[00010] De acordo com uma ou mais modalidades, um sistema para tratar uma corrente de alimentação que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa é fornecido, em que compreende pelo menos um coalescedor em comunicação com a corrente de alimentação e contém um meio compósito que compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero, e pelo menos um dispositivo de separador em comunicação com o coalescedor. Em pelo menos uma modalidade, o dispositivo de separador é pelo menos um dentre um dispositivo de filtro, um dispositivo de decantação por gravidade, um hidrociclone, e um dispositivo de flotação. Em certas modalidades, o dispositivo de separador é um dispositivo de filtro que contém o meio compósito. Em uma ou mais modalidades, o meio compósito compreende uma concentração de material à base de celulose de pelo menos cerca de 50% em peso. Em uma modalidade, o material à base de celulose compreende madeira de bordo. Em certos aspectos, o polímero compreende polietileno de densidade alta. Em outros aspectos, o meio compósito compreende uma pluralidade de partículas uniformemente conformadas.

[00011] De acordo com uma ou mais modalidades, um método para facilitar um sistema de tratamento para separar um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa a partir de uma corrente de alimentação, o sistema de tratamento que compreende pelo menos um vaso em comunicação com a corrente de alimentação é fornecido, sendo que o método compreende fornecer um meio compósito que compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero, e é posicionado no vaso a fazer contato com o corrente de alimentação.

[00012] De acordo com uma ou mais modalidades, um método para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido de base aquosa é fornecido em que compreende pré- tratar uma pluralidade de péletes de meio compósito com um líquido aquoso para produzir uma pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados, em que cada pélete de meio compósito compreende um mistura de um material à base de celulose e um polímero, introduzir a corrente de alimentação em uma entrada de um vaso que contém a pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados, e colocar a corrente de alimentação em contato com a pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados para produzir uma corrente tratada, sendo que a corrente tratada tem uma concentração-alvo predeterminada dos hidrocarbonetos que é menor que uma concentração de hidrocarbonetos na corrente de alimentação.

[00013] Em uma ou mais modalidades, a concentração-alvo predeterminada de hidrocarbonetos na corrente tratada é menor que cerca de 30 ppm. Em certas modalidades, colocar a corrente de alimentação em contato com a pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados compreende coalescer a corrente de alimentação, em que a concentração-alvo predeterminada de hidrocarbonetos na corrente tratada é uma concentração reduzida de hidrocarbonetos emulsificados em relação à corrente de alimentação. Em algumas modalidades, a concentração de hidrocarbonetos emulsificados na corrente tratada é reduzida em relação à corrente de alimentação por mais de 50%. De acordo com outra modalidade, o método compreende ainda medir pelo menos uma dentre uma concentração de hidrocarbonetos na corrente tratada e uma taxa de vazão da corrente tratada, retrolavar a pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados com base em pelo menos uma dentre a concentração medida de hidrocarbonetos na corrente tratada e na taxa de vazão medida da corrente tratada para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto, e reciclar o efluente líquido de hidrocarboneto para a corrente de alimentação. Em algumas modalidades, pré-tratar a pluralidade de péletes de meio compósito compreende colocar cada pélete de meio compósito em contato com o líquido aquoso durante um intervalo de tempo predeterminado.

[00014] De acordo com uma ou mais modalidades, um método para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido de base aquosa é fornecido, em que compreende pré- tratar uma pluralidade de péletes de meio compósito com um líquido aquoso para produzir uma pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados, em que cada pélete de meio compósito compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero, passar a corrente de alimentação em uma primeira taxa de fluxo através de um coalescedor que contém uma pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados para produzir uma corrente coalescida, e passar a corrente coalescida em uma segunda taxa de fluxo através de um dispositivo de filtro em comunicação com o coalescedor e conter a pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados para produzir uma corrente efluente.

[00015] De acordo com uma ou mais modalidades, a primeira taxa de fluxo está em uma faixa de cerca de 244 a cerca de 489 m/h (100 a cerca de 200 gpm/pé2). De acordo com algumas modalidades, a segunda taxa de fluxo é menor que cerca de 36,7 m/h (15 gpm/pé2). Em certas modalidades, o método compreende ainda manter uma concentração de hidrocarbonetos na corrente efluente em uma redução de porcentagem-alvo predeterminada. Em várias modalidades, o método compreende ainda retrolavar pelo menos um dentre o coalescedor e o dispositivo de filtro. Em pelo menos uma modalidade, retrolavar o pelo menos um dentre o coalescedor e o dispositivo de filtro tem base em um intervalo de tempo predeterminado. Em algumas modalidades, o método compreende ainda medir uma taxa de vazão da corrente coalescida e retrolavar o coalescedor com base na taxa de vazão medida da corrente coalescida para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto. De acordo com algumas modalidades, o método compreende ainda medir pelo menos uma dentre uma taxa de vazão da corrente efluente e uma concentração de hidrocarbonetos na corrente efluente e retrolavar o dispositivo de filtro com base em pelo menos uma dentre a taxa de vazão medida da corrente efluente e a concentração medida de hidrocarbonetos na corrente efluente para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto. De acordo com certas modalidades, pré-tratar a pluralidade de péletes de meio compósito compreende colocar cada pélete de meio compósito em contato com o líquido aquoso durante um intervalo de tempo predeterminado.

[00016] De acordo com uma ou mais modalidades, um sistema para tratar uma corrente de alimentação que compreende hidrocarbonetos e um líquido de base aquosa é fornecido, em que compreende pelo menos um dispositivo de pré-tratamento em comunicação com um líquido aquoso e contém uma pluralidade de péletes de meio compósito, em que cada pélete de meio compósito compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero, em que o pelo menos um dispositivo de pré-tratamento é configurado para produzir uma pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados, pelo menos um coalescedor em comunicação com a corrente de alimentação e conter uma pluralidade dos péletes de meio compósito pré-tratados, e pelo menos um dispositivo de separador em comunicação com o coalescedor.

[00017] De acordo com uma ou mais modalidades, o dispositivo de separador é pelo menos um dentre um dispositivo de filtro, um hidrociclone, um dispositivo de decantação por gravidade, e um dispositivo de flotação. Em uma modalidade adicional, o dispositivo de separador é um dispositivo de filtro que contém uma pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados. Em algumas modalidades, cada pélete de meio compósito compreende uma concentração de material à base de celulose de pelo menos cerca de 45% em peso. Em várias modalidades, o material à base de celulose compreende pelo menos um material de madeira. Em uma ou mais modalidades, cada pélete de meio compósito tem uma distribuição de tamanho em uma faixa de cerca de 5 mesh a cerca de 10 mesh.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[00018] Os desenhos anexos não são destinados a ser desenhados em escala. Nos desenhos, cada componente idêntico ou aproximadamente idêntico que é ilustrado em várias Figuras é representado por um numeral semelhante. Com propósito de clareza, nem todos os componentes podem ser identificados em todos os desenhos. Nos desenhos:

[00019] a Figura 1 é um desenho esquemático de um fluxograma de processo de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00020] a Figura 2 é um desenho esquemático de um fluxograma de processo de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00021] a Figura 3 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00022] a Figura 4 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00023] a Figura 5 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00024] a Figura 6 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00025] a Figura 7 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00026] a Figura 8 é um desenho esquemático de um fluxograma de processo de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00027] a Figura 9 é um desenho esquemático de um fluxograma de processo de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00028] a Figura 10 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00029] a Figura 11 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00030] a Figura 12 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00031] a Figura 13 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00032] a Figura 14 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00033] a Figura 15 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição;

[00034] a Figura 16 é um desenho esquemático de um fluxograma de processo de acordo com um ou mais aspectos da descrição; e

[00035] a Figura 17 é um gráfico que ilustra os resultados a partir de teste de meio, de acordo com um ou mais aspectos da descrição. \

DESCRIÇÃO DETALHADA

[00036] O modificador "cerca de", conforme usado em conexão com uma quantidade, é inclusivo do valor declarado e tem o significado ditado pelo contexto (por exemplo, inclui pelo menos o grau de erro associado à medição da quantidade particular). Quando usado no contexto de uma faixa, o modificador "cerca de" também deve ser considerado como descrição da faixa definida pelos valores absolutos dos dois pontos de extremidade. Por exemplo, a faixa "de cerca de 2 a cerca de 4" também revela a faixa "de 2 a 4".

[00037] Em certas aplicações, os componentes individuais em líquidos podem ser fisicamente tratados antes do seu uso em processos adicionais. Os tratamentos físicos dependem primariamente nas propriedades físicas dos componentes individuais no líquido e podem incluir pelo menos um dentre os conjuntos de procedimentos de coalescência, separação, e filtração. Por exemplo, os líquidos aquosos podem compreender sólidos suspensos ou líquidos que podem ser tratados por um ou mais dentre processos de filtração, coalescência, e separação. Um ou mais dentre esses processos podem incluir colocar o líquido em contato com o meio. Em certos casos, colocar o líquido em contato com o meio pode ocorrer passando-se o líquido através de um leito empacotado com o meio.

[00038] O meio pode ser útil para uma variedade de conjuntos de procedimentos e aplicações de processamento, incluindo filtração, coalescência, separação, aumento de tempo de residência de um líquido em um vaso que contém o meio, e funcionamento como um adsorvente ou absorvente. Por exemplo, o meio pode ser usado para separar líquidos de gases, líquidos de outros líquidos, e separar sólidos suspensos, coloidais, e matéria particulada a partir de uma corrente fluida. Além disso, o meio pode ser usado para coalescer gotículas menores de um ou mais componentes em um líquido em gotículas maiores. Por exemplo, filtros de meio podem ser usados para a remoção de sólidos suspensos e livres de óleo de uma ou mais soluções. Por exemplo, filtros de meio podem ser usados em refinarias de óleo e poços de óleo, usinas petroquímicas, usinas químicas, usinas de processamento de gás natural, e outros processo industriais com os propósitos de separação de separação de óleo e água. Os conjuntos de procedimentos de separação nesses processos industriais podem ser categorizados em estágios primários, secundários e terciários. Os conjuntos de procedimentos de separação primária podem reduzir concentrações de óleo para cerca de 500 a cerca de 200 ppm. Os conjuntos de procedimentos de separação secundária podem reduzir concentrações de óleo para cerca de 100 a cerca de 20 ppm. Os conjuntos de procedimentos de separação terciária podem ter capacidade para remover o óleo livre de níveis iniciais na faixa de cerca de 20 ppm a cerca de 100 ppm até 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 gravitacionais, dispositivos de coalescência e flotação, dispositivos de flotação de API, dispositivos de flotação de ar dissolvido (DAF), dispositivo de flotação de gás dissolvido (DGF), dispositivos de flotação compacta, hidrociclones, e filtros de leito de meio, incluindo filtros de leito de meio de casca de nogueira. Há uma demanda atual por filtros de meio em plataformas de óleo (também chamadas de "off-shore") a fim de cumprir as exigências regulatórias em descarga de água servida. A pegada e o peso do equipamento são fatores críticos na determinação de qual equipamento será usado em plataformas de óleo off-shore. Consequentemente, um meio que é mais eficaz na remoção de óleo da água que o que é atualmente disponível pode permitir que o tamanho e o peso do equipamento sejam grandemente reduzidos. O filtro de meio pode ser localizado a jusante, a partir de tratamentos primários e secundários. Atualmente, o meio de casca de nogueira-negra é conhecido por sua afinidade tanto em óleo quanto em água e pode ser usado como meio em processos de separação. Por exemplo, em refinarias de óleo, filtros de casca de nogueira são usados para remover o óleo livre para níveis abaixo de cerca de 10 ppm.

[00039] Em certas modalidades da descrição, pode ser desejável fornecer um meio volumoso de manutenção econômica e baixa que pode ter capacidade para ser retrolavado. A retrolavagem pode restaurar o meio e possibilitar o mesmo para reuso. Em algumas modalidades, pode ser desejável fornecer um meio passível de retrolavagem que pode incluir capacidades para taxa de fluxo mais alta e remoção de óleo mais eficaz em comparação ao meio de casca de nogueira-negra, por exemplo, a espécie Nogueira-Negra Oriental (Juglans nigra). Os filtros de meio de casca de nogueira podem ter uma taxa de fluxo limitada, a qual pode limitar o tamanho de sua construção, e limitar consequentemente sua viabilidade para uso em plataformas off-shore. Além disso, fontes de meio de casca de nogueira-negra são suscetíveis à instabilidade, visto que sua disponibilidade é diretamente dependente da coleta entre estações. Em algumas modalidades, pode ser desejável reduzir a frequência de retrolavagem para aprimorar o rendimento de um ou mais sistemas de tratamento. Essa redução também pode reduzir o volume de água de retrolavagem que pode ser produzido, o qual pode fornecer uma vantagem adicional para o sistema.

[00040] Em certas aplicações, os componentes individuais suspensos em um líquido podem ser difíceis de remover fisicamente devido a seu tamanho. Por exemplo, em operações de perfuração de óleo, a água é frequentemente produzida contendo óleo bruto. As exigências regulatórias ou condições de processo podem ditar que a água contém óleo em uma concentração abaixo de um certo valor de limiar antes de poder ser descarregada no ambiente ou reciclada para outros usos. A complexidade de separação da mistura de óleo e água pode depender da forma física do óleo. Durante as atividades de processamento e transferência, as quedas de pressão e cisalhamento podem criar gotículas de óleo que são pequenas o suficiente, de modo que as mesmas não possam ser facilmente separadas da água. Por exemplo, o óleo pode ser disperso pela água em pequenas gotículas, as quais podem ter diâmetros que são menores que 20 mícrons. Para óleos que têm uma gravidade específica próxima àquela da água, as gotículas com diâmetros ainda maiores que 20 mícrons podem ser difíceis de remover por processos de separação por gravidade convencionais. Em cada um desses tipos de misturas, o óleo é considerado como emulsificado na água. Em certos aspectos, o óleo emulsificado pode ser óleo que não será separado da água após separação por gravidade é deixado para ocorrer durante cerca de 30 minutos sob condições inertes. Tratar a água que contém óleo emulsificado pode apresentar certas dificuldades em termos de conjuntos de procedimentos de separação física. As tecnologias, como hidrociclones, separadores de API, dispositivos de flotação, dispositivos de definição de gravidade, e filtros de casca de nogueira podem ser ineficazes em remover mecanicamente o óleo emulsificado da água. Essas tecnologias podem, em vez disso, ser usadas para óleo "livre", que é um óleo não emulsificado.

[00041] De acordo com uma ou mais modalidades, os sistemas e métodos descritos no presente documento se referem a um método para tratar uma corrente de alimentação. A corrente de alimentação pode compreender um ou mais componentes. A corrente de alimentação pode compreender um ou mais componentes que estão na mesma fase, por exemplo, um ou mais líquidos. 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 certas aplicações, a corrente de alimentação pode compreender um ou mais sólidos suspensos, coloides e matéria particulada. A corrente de alimentação pode compreender um líquido de base aquosa. Em certos aspectos, a corrente de alimentação pode compreender um líquido de hidrocarboneto, também chamado no presente documento de hidrocarbonetos, e um líquido de base aquosa. Em certos aspectos, o sistema pode receber uma ou mais correntes de alimentação de fontes industriais. Por exemplo, a corrente de alimentação pode originar de refinarias de óleo, poços de óleo, usinas petroquímicas, usinas químicas, usinas de processamento de gás natural, e outros processos industriais. Em certas modalidades, o sistema pode receber uma ou mais correntes de alimentação que compreendem hidrocarbonetos e um líquido de base aquosa. Conforme usado no presente documento, o termo "hidrocarboneto" se refere ao material orgânico com estruturas moleculares que contêm carbono ligado a hidrogênio. Hidrocarbonetos também podem incluir outros elementos como, mas 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 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. 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 de base aquosa" e "corrente aquosa" se referem a líquidos que compreendem água. O líquido pode compreender substâncias adicionais, as quais podem ser sólidos que incluem sólidos suspensos, líquidos, gases, ou qualquer combinação dos mesmos. Os métodos e os sistemas descritos no presente documento pode se referir a uma corrente de alimentação que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa, mas não devem ser limitada como tal. Por exemplo, pode ser possível tratar um ou mais outros tipos de líquidos de acordo com os métodos e sistemas descritos no presente documento.

[00042] Em certas modalidades, a corrente de alimentação pode ser introduzida em uma entrada de um vaso. A entrada pode ser posicionada no topo do vaso, no fundo do vaso, ou em qualquer lugar entre os mesmos que é adequado para cumprir 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 que incluem 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 certas 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 um volume de alimentação a ser tratado para fornecer pelo menos um dentre um rendimento desejado e um período desejado de operação antes de uma retrolavagem ser iniciada. O vaso pode ter um leito para acomodar um meio em uma profundidade desejada com base no volume desejado de alimentação a ser tratado e o meio selecionado para a aplicação particular. Consequentemente, o vaso pode ter qualquer profundidade de leito de meio que é adequada para os propósitos dos métodos e sistemas descritos no presente documento. O vaso pode ser construído por qualquer material adequado com os propósitos dos métodos e dos sistemas descritos no presente documento. Os exemplos não limitantes de materiais adequados incluem aço, aço inoxidável, plástico reforçado com fibra de vidro, e policloreto de vinila (PVC). Uma ou mais modalidades podem incluir um vaso que tem uma ou mais paredes laterais que dependem do formato desejado do vaso. Por exemplo, um vaso cilíndrico pode ter uma parede lateral enquanto um vaso quadrado ou retangular podem ter quatro paredes laterais. Em certas modalidades, o vaso pode ter um formato cilíndrico que tem uma parede lateral contínua posicionada entre a primeira e a segunda paredes. Em certas outras modalidades, o vaso pode ser fechado, em que uma ou mais paredes laterais se estendem entre uma primeira parede e uma segunda parede. Em certos aspectos, o vaso pode conter um meio. Qualquer meio adequado para os métodos e os sistemas revelados no presente documento pode ser usado. O meio pode ser posicionado no vaso em uma profundidade pré-selecionada e pode encher o volume inteiro do vaso ou ser contido em uma porção particular do vaso. Por exemplo, uma porção do volume do vaso adjacente a uma ou mais paredes pode estar livre do meio. O meio pode ser contido dentro do vaso por um ou mais divisores, como telas ou placas perfuradas, as quais podem reter o meio em uma localização desejada dentro do vaso enquanto permite que um ou mais líquidos fluam através do meio no vaso.

[00043] Em certas modalidades, o vaso pode conter um meio compósito. Conforme usado no presente documento, o termo "meio compósito" se refere a uma combinação de dois ou mais materiais diferentes. Em pelo menos uma modalidade, o meio compósito compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero. O meio compósito pode 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 pela mistura. Conforme usado no presente documento, o termo "mistura heterogênea" se refere a um compósito de dois ou mais ingredientes ou constituintes diferentes. O meio compósito pode compreender uma mistura homogênea de um material à base de celulose e um polímero. Em uma modalidade, o meio compósito pode compreender o material à base de celulose e o polímero, de modo que os dois materiais sejam presos entre si, mas não sejam misturados entre si. 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 pela mistura para que qualquer porção do compósito exiba a mesma razão do dois ou mais compostos. Por exemplo, as partículas do meio compósito podem ter uma aparência levemente desigual ou mosqueada. De acordo com alguns exemplos, os dois ou mais materiais diferentes do meio compósito formam uma matriz entre si, para que os dois ou mais materiais sejam intercalados entre si. Por exemplo, as partículas de meio compósito podem ser porosas. Os poros são formados durante a fabricação do meio compósito e podem ser presentes entre partículas do mesmo componente e misturas de partículas de dois ou mais materiais diferentes.

[00044] De acordo com pelo menos uma modalidade, o meio compósito é preparado combinando e misturando-se o material à base de celulose e o polímero em uma razão predeterminada e, então, extrudando-se o material através de uma extrusora. O material mesclado é, então, cortado em partículas individuais, em que o formato e o tamanho do mesmo são discutidos ainda abaixo. Por exemplo, de acordo com uma modalidade, as partículas são péletes.

[00045] Em pelo menos um aspecto, o meio compósito compreende uma pluralidade de partículas uniformemente conformadas. Conforme usado no presente documento, o termo "partículas uniformemente conformadas" se refere exatamente às mesmas partículas conformadas e dimensionadas, e substancialmente a mesma partícula conformada e dimensionada enquanto tolera algum grau de diferença no formato atribuível a, por exemplo, erro de manufatura. Os formatos adequados para o meio compósito podem incluir esferas e cilindros. Por exemplo, o meio compósito pode compreender uma pluralidade de formatos de cilindro uniformemente conformado ou semelhante a cilindro. O meio compósito pode ser de qualquer formato que permitiria vãos na área intersticial entre as partículas, que podem ser chamadas aqui de péletes. Em certas modalidades, o meio compósito pode compreender uma pluralidade de partículas conformadas de modo irregular. De acordo com pelo menos algumas modalidades, cada partícula é feita de uma mistura homogênea ou heterogênea de um material à base de celulose e um polímero.

[00046] De acordo com pelo menos um exemplo, a partícula de meio compósito é um pélete. Os péletes de meio compósito podem ter um diâmetro em uma faixa de cerca de 2 mm a cerca de 10 mm e uma altura de cerca de 1 mm a cerca 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.

[00047] 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 de árvores caducifólias e perenifólias, que incluem pó de madeira, polpa de madeira, partículas de madeira, fibras de madeira, pó-de-serra, flocos de madeira, lascas de madeira, e qualquer outro produto de madeira ou produto à base de celulose adequado para os métodos e sistemas revelados no presente documento, como coco, bagaço, turfa, refugo de fábrica de celulose, talos de milho, e qualquer combinação dos mesmos. O meio pode compreender qualquer madeira adequada para os propósitos dos métodos e dos sistemas descritos no presente documento. Em certas modalidades, o material à base de celulose pode ser madeira de pinho. Em certas modalidades, o material à base de celulose pode ser madeira de bordo. Outros exemplos não limitantes de madeira incluem espruces, cedro, abetos, larice, abeto de Douglas, cicuta, cipreste, sequoia, teixo, carvalho, freixo, olmo, álamo, choupo, bétula, bordo, teca, nogueira, balsa, faia, buxo, Pau-Brasil, nogueira-americana, cerejeira, madeira de tília, choupo-do-Canadá, corniso, lódão- bastardo, nogueira norte-americana, mogno, bambu, e salgueiro. Ademais, de acordo com algumas modalidades, o material à base de celulose pode incluir mais de um tipo de madeira. Por exemplo, o componente à base de celulose pode incluir duas ou mais espécies de madeira de lei, exemplos não limitantes dos quais incluem nogueira norte-americana, bordo, carvalho, faia, bétula, freixo, nogueira, cerejeira, sicômoro, choupo, choupo-do-Canadá, madeira de tília, e álamo.

[00048] Exemplos não limitantes de polímeros adequados para os métodos e sistemas descritos aqui podem incluir poliolefinas, incluindo polietileno de densidade alta (HDPE), polietileno (PE), polipropileno (PP), PVC, copolímeros de etileno e propileno, fluoropolímeros, incluindo Teflon®, e qualquer combinação dos mesmos. Em pelo menos uma modalidade, o polímero é HDPE.

[00049] De acordo com algumas modalidades, 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. As espumas de polímero podem ser feitas pela expansão controlada de gás durante o processo de polimerização. O tamanho e o formato dos poros dentro da espuma de polímero pode ser de qualquer tamanho ou formato adequado para permitir que o meio compósito realize as várias funções reveladas no presente documento.

[00050] Em uma ou mais modalidades, o meio compósito compreende uma concentração de material à base de celulose de pelo menos cerca de 30%. Em outras modalidades, o meio compósito compreende uma concentração de material à base de celulose de pelo menos cerca de 40%. Em certas modalidades, o meio compósito compreende uma concentração de material à base de celulose de pelo menos cerca de 45%. Em certas modalidades, o meio compósito compreende uma concentração de material à base de celulose de pelo menos cerca de 50%. Em pelo menos uma modalidade, o meio compósito compreende uma concentração de madeira de bordo de cerca de 50% em peso. Em outra modalidade, o meio compósito compreende uma concentração de madeira de pinho de cerca de 70% em peso. A concentração de material à base de celulose pode ser de qualquer porcentagem entre cerca de 0% e cerca de 100%, ou qualquer faixa de porcentagens entre essas porcentagens.

[00051] O meio compósito pode compreender componentes adicionais, incluindo componentes químicos. Os exemplos não limitantes de componentes que podem ser adequados para incluir no meio compósito incluem coagulantes e floculantes. O meio compósito pode compreender qualquer componente adicional que pode ser adequado para os propósitos dos métodos e dos sistemas descritos no presente documento.

[00052] De acordo com pelo menos uma modalidade, o meio compósito pode incluir ainda um material aditivo que funciona para aumentar a gravidade específica do meio compósito. Os exemplos não limitantes de materiais aditivos adequados incluem terra diatomácea, sílica, bentonita, e carbonato de cálcio. Outros materiais similares também estão dentro do escopo dessa descrição. O material aditivo pode ser qualquer material inerte adequado para aumentar a gravidade específica do meio compósito enquanto o material não for incompatível com os outros componentes do meio compósito. Por exemplo, os materiais aditivos que dissolvem o componente de polímero são inutilizáveis.

[00053] De acordo com certas modalidades, um meio é fornecido.Qualquer meio pode ser usado enquanto for adequado para pelo menos um dentre (1) coalescência de pelo menos um líquido de hidrocarboneto e (2) filtração de pelo menos uma corrente que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido aquoso. Um exemplo de um meio adequado para os métodos e os sistemas descritos no presente documento pode ser um meio compósito. O meio compósito pode compreender uma mistura de um material à base de celulose e um polímero. O meio pode compreender pelo menos uma dentre uma mistura homogênea e heterogênea de um material à base de celulose e um polímero. O material à base de celulose e o polímero podem ser distinguidos e incorporados conforme discutido acima. Em pelo menos uma modalidade, o meio pode ter capacidade para ser retrolavado. Em certas modalidades, o meio pode ter capacidade para ser fluidizado. Em algumas modalidades, o meio pode exibir pelo menos uma dentre as propriedades de adsorção e absorção em direção a pelo menos um dentre o líquido de hidrocarboneto e o líquido aquoso.

[00054] Em certas modalidades, a massa de óleo que pode ser carregada no meio compósito antes da saturação ocorrer pode ser quatro vezes a massa que pode ser carregada em outros tipos de meio materiais. Os outros tipos de materiais de meio podem incluir, por exemplo, madeira, polímero (por exemplo, HDPE), e cascas de nogueira-negra. Em pelo menos uma modalidade, os componentes de madeira e de polímero do meio compósito podem falhar em exibir uma capacidade de carregamento de óleo em ou próximo ao nível da capacidade de carregamento de óleo do meio compósito. Sem se atrelar à teoria, uma explicação possível para os efeitos benéficos da combinação de madeira e de polímero pode ser de que dois componentes oferecem propriedades de adsorção ou de absorção diferentes e que uma sinergia pode ser produzida pela combinação dos dois materiais. Uma segunda explicação possível pode ser de que o formato das partículas compósitas contribuem para o processo de separação. Por exemplo, o componente de madeira pode fazer com que o meio compósito seja poroso, o que aprimora a habilidade do meio para absorver e/ou adsorver o óleo. Em outras modalidades, o componente de polímero pode contribuir para a porosidade do meio compósito. A porosidade oferece uma área de superfície maior que pode influenciar os mecanismos de difusão de transferência de massa como transferência de massa interfacial, que é a difusão através da camada de limite fluido que circunda a superfície externa da partícula, e transferência de massa intrapartícula, que é a difusão através do espaço de poro interno da partícula para a sua superfície interior, em que a adsorção ocorre. Ainda, o tamanho da partícula também pode ter um efeito na taxa de difusão de transferência de massa. Partículas pequenas podem oferecer áreas de contato maiores para transferência de massa interfacial e reduzir o comprimento de trajeto para a difusão intrapartícula. As partículas adsorventes pequenas podem aumentar, portanto, a taxa de adsorção. Entretanto, as partículas que são muito pequenas podem causar fluidização e uma queda de pressão alta. Portanto, um equilíbrio entre o tamanho da partícula e o espaço intersticial entre as partículas também pode ter um papel na capacidade de desempenho. O espaço intersticial entre as partículas é proporcional ao tamanho das partículas. Visto que a resistência ao fluxo de fluido é inversamente proporcional à área intersticial, partículas menores causarão quedas de pressão mais altas. As partículas conformadas de modo irregular ou misturas de partículas de dimensões e/ou tamanhos diferentes também podem causar quedas de pressão mais altas, visto que a área intersticial é diminuída.

[00055] De acordo com pelo menos uma modalidade, as partículas de meio compósito podem ser porosas. Conforme usado no presente documento, a "porosidade" se refere à porcentagem de espaço vazio, ou espaço de ar, de uma partícula e representa a razão entre área vazia e área de superfície total. Um método para calcular esse parâmetro para o meio compósito revelado é discutido abaixo no Exemplo 9.

[00056] Em certas modalidades, o vaso também pode incluir uma entrada de alimentação posicionada acima do meio e uma saída de filtrado posicionada abaixo do meio. O vaso também pode incluir uma primeira entrada que é construída e disposta para entregar um primeiro fluido para uma primeira extremidade de um tubo de descarga para induzir, durante a retrolavagem, um fluxo do meio dentro do tubo de descarga da a partir da primeira extremidade do tubo de descarga para uma segunda extremidade do tubo de descarga, enquanto induz o fluxo do meio de filtro ao longo de uma parede lateral externa do tubo de descarga a partir da segunda extremidade do tubo de descarga para a primeira extremidade do tubo de descarga. Os tubos de descarga são discutidos em detalhes adicionais abaixo.

[00057] Em certas modalidades, o meio compósito faz contato com a corrente de alimentação para produzir uma corrente tratada. Em pelo menos uma modalidade, colocar a corrente de alimentação em contato com o meio compósito compreende filtrar a corrente de alimentação. Conforme usado no presente documento, os termos "filtração" e "separação" se referem amplamente a qualquer processo usado para separar um constituinte de uma substância de outros constituintes da substância. Por exemplo, filtração pode se referir a um processo para separar uma ou mais fases entre si. Em certos aspectos, a filtração pode separar duas fases líquidas. Em outros aspectos, a filtração pode separar um sólido de uma fase líquida. Em pelo menos uma modalidade, a filtração se refere a um processo para separar um líquido de hidrocarboneto de um líquido de base aquosa. Em certos aspectos, a filtração compreende passar uma corrente de alimentação através de um dispositivo de filtro em uma taxa de fluxo que pode ser menor que cerca de 97,8 m/h (40 gpm/pé2). Em outros aspectos, a filtração compreende passar uma corrente de alimentação através de um dispositivo de filtro em uma taxa de fluxo que pode ser menor que cerca de 73,3 m/h (30 gpm/pé2). Em pelo menos um aspecto, a filtração compreende passar uma corrente de alimentação através de um dispositivo de filtro em uma taxa de fluxo que pode ser menor que cerca de 48,9 m/h (20 gpm/pé2). Em outro aspecto, a taxa de fluxo pode ser menor que cerca de 33 m/h (13,5 gpm/pé2). A taxa de fluxo pode ser de qualquer taxa de fluxo entre cerca de 2,44 e cerca de 2.445 m/h (entre cerca de 1 e cerca de 1.000 gpm/pé2), ou de qualquer faixa de taxas de fluxo entre essas mesmas taxas fluxo. A taxa de fluxo pode ser qualquer taxa que é adequada para os propósitos de realizar uma função de filtração, conforme descrito nos métodos e nos sistemas revelados no presente documento.

[00058] Conforme usado no presente documento, os termos "dispositivo de filtro" e "dispositivo de separador" se referem a qualquer dispositivo adequado para realizar processos de filtração. Em certas modalidades, o dispositivo de filtro e o dispositivo de separador podem ser construídos e dispostos, conforme discutido acima, em referência ao vaso. O dispositivo de filtro e o dispositivo de separador podem ser construídos por qualquer material adequado com os propósitos particulares dos métodos e dos sistemas descritos no presente documento. Por exemplo, o dispositivo de filtro e o dispositivo de separador podem ser construídos a partir de qualquer material de construção adequado, por exemplo, aço, aço inoxidável, plástico reforçado por fibra de vidro, e material de PVC, para formar uma estrutura de tubo ou coluna. Em pelo menos um aspecto, o dispositivo de filtro e o dispositivo de separador podem compreender um meio compósito. Pelo menos um aspecto inclui um dispositivo de filtro que contém um material de tela encaixado em pelo menos uma extremidade do dispositivo de filtro, com propósitos de reter o meio. Em certos aspectos, a direção de fluxo de fluido através do dispositivo de filtro e do dispositivo de separador pode ser de cima para baixo. Em outros aspectos, a direção de fluxo de fluido através do dispositivo de filtro e do dispositivo de separador pode ser de baixo para cima. Em certas modalidades, um ou mais dispositivos de filtro e um ou mais separadores podem ser posicionados a jusante de um ou mais coalescedores.

[00059] Em outros aspectos, colocar a corrente de alimentação em contato com o meio compósito compreende coalescer a corrente de alimentação. Conforme usado no presente documento, o termo "coalescer" 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 certos aspectos, coalescer 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 certos outros aspectos, coalescer 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, coalescer pode produzir um tamanho de gotícula de um líquido de hidrocarboneto que é maior que cerca de 50 mícrons. Em alguns aspectos, coalescer 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 de 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 de pelo menos cerca de 20 mícrons em diâmetro, pelo menos cerca de 30 mícrons em diâmetro, pelo menos cerca de 30 mícrons em diâmetro, pelo menos cerca de 100 mícrons em diâmetro, e qualquer combinação dos mesmos. Em pelo menos um aspecto, coalescer compreende passar uma corrente de alimentação através de um coalescedor em uma taxa de fluxo que pode estar em uma faixa de cerca de 97,8 a cerca de 611 m/h (de cerca de 40 a cerca de 250 gpm/pé2). Em outro aspecto, coalescer compreende passar uma corrente de alimentação através de um coalescedor em uma taxa de fluxo que pode estar em uma faixa de cerca de 244 a cerca de 489 m/h (de cerca de 100 a cerca de 200 gpm/pé2). A taxa de fluxo pode ser de qualquer taxa de fluxo entre cerca de 2,44 e cerca de 4.889 m/h (entre cerca de 1 e cerca de 2.000 gpm/pé2), ou de qualquer faixa de taxas de fluxo entre essas mesmas taxas fluxo. A taxa de fluxo pode ser qualquer taxa que é adequada para os propósitos de realizar uma função de coalescência, conforme descrito nos métodos e nos sistemas revelados no presente documento.

[00060] Conforme usado no presente documento, o termo "coalescedor" se refere a qualquer dispositivo adequado para realizar processos de coalescência. Em certos aspectos, o coalescedor pode ser construído e disposto, conforme discutido acima, em referência ao vaso. O coalescedor pode ser construído por qualquer material adequado com os propósitos particulares dos métodos e dos sistemas descritos no presente documento. Em certas modalidades, o coalescedor pode ser construído, por exemplo, a partir de qualquer um ou mais dentre aço, aço inoxidável, plástico reforçado de fibra de vidro, e material de PVC, para formar uma estrutura de tubo ou coluna. Em pelo menos um aspecto, o coalescedor pode compreender um meio compósito. Pelo menos um aspecto inclui um coalescedor que contém um material de tela encaixado em pelo menos uma extremidade do coalescedor, com propósitos de reter o meio. Em pelo menos um aspecto, a direção de fluxo de fluido através do coalescedor pode ser de cima para baixo. Em outro aspecto, a direção de fluxo de fluido através do coalescedor pode ser de baixo para cima. Em certas modalidades, um ou mais coalescedores podem ser posicionados a montante de um ou mais dispositivos de filtro. Em outras modalidades, um ou mais coalescedores podem ser posicionados a montante de um ou mais dispositivos de separador.

[00061] Em certos aspectos, pelo menos um dentre um coalescedor e um dispositivo de filtro pode conter um meio compósito. O meio compósito pode ser parcial ou completamente revestido com um líquido de hidrocarboneto. O meio compósito pode ser pelo menos parcial ou completamente revestido com o líquido de hidrocarboneto durante um ou mais processos de tratamento, incluindo procedimentos de retrolavagem. Em certos exemplos, um ou mais coalescedores podem conter um meio compósito que pode ser parcialmente revestido com líquido de hidrocarboneto. Em alguns exemplos, um ou mais coalescedores podem conter um meio compósito que pode ser saturado com líquido de hidrocarboneto. Conforme usado no presente documento, o termo "saturado", quando usado em referência ao meio compósito, se refere a qualquer grau de revestir o meio compósito com líquido de hidrocarboneto, em que a coalescência pode ser realizada de modo bem sucedido. Em outros exemplos, um ou mais dispositivos de filtro podem conter um meio compósito que é não saturado com líquido de hidrocarboneto. Conforme usado no presente documento, o termo "não saturado", quando usado em referência ao meio compósito, se refere a qualquer grau de revestir o meio compósito, em que a filtração pode ser realizada de modo bem sucedido. Em certos aspectos, um ou mais dispositivos de filtro pode conter um meio compósito que pode ser substancialmente livre de um revestimento de líquido de hidrocarboneto. Em pelo menos uma modalidade, o meio compósito em um coalescedor pode ser saturado com um líquido de hidrocarboneto e o meio compósito em um dispositivo de filtro pode ser não saturado com um líquido de hidrocarboneto.

[00062] De acordo com certos métodos e sistemas descritos no presente documento, um sistema de tratamento é fornecido, em que um ou mais vasos podem ter capacidade para funcionar como pelo menos um dentre um coalescedor e um dispositivo de filtro durante um ou mais processos de tratamento. Por exemplo, um vaso que contém o meio compósito pode funcionar como um dispositivo de filtro até que o meio compósito se torne saturado de líquido de hidrocarboneto, no ponto em que pode funcionar como um coalescedor. Em outros exemplos, um sistema de tratamento pode ser fornecido, em que compreende um primeiro vaso que contém o meio compósito que pode ser posicionado a montante de um segundo vaso que compreende o meio compósito. O primeiro vaso pode funcionar como um coalescedor e o segundo vaso pode funcionar como um dispositivo de filtro até o meio compósito no segundo vaso se tornar saturado de óleo. O primeiro vaso pode ser retrolavado, e o fluxo através do sistema de tratamento pode ser direcionado para que o segundo vaso seja posicionado a montante do primeiro vaso. O segundo vaso pode, então, funcionar como um coalescedor e o primeiro vaso pode funcionar como um dispositivo de filtro até que o meio compósito no primeiro dispositivo se torne saturado de óleo. O segundo vaso pode, então, ser retrolavado, e o fluxo através do sistema de tratamento pode ser direcionado para que o primeiro vaso possa ser posicionado a montante do segundo vaso. O sistema de tratamento pode compreender um ou mais vasos que podem ser usados separadamente ou juntos em pelo menos uma configuração dentre em série, paralela, e qualquer outra para produzir um ou mais efluentes desejados. Em certos exemplos, o sistema de tratamento pode compreender ainda um ou mais separadores adicionais. O um ou mais separador adicional pode ser posicionado a montante ou a jusante dos um ou mais vasos. O sistema de tratamento pode ser posicionado a montante ou a jusante de pelo menos um dentre um processo primário, secundário, ou terciário, e pode ser posicionado como um sistema ou processo independente ou pode ser posicionado em outro sistema ou processo.

[00063] De acordo com os métodos e sistemas descritos no presente documento, um ou mais coalescedores e dispositivos de filtro podem ser usados separadamente ou juntos em pelo menos uma configuração dentre em série, paralela, e qualquer outra para produzir um ou mais efluentes desejados. Em certas modalidades, um ou mais dispositivos de filtro podem estar em configuração em série com um ou mais conjuntos paralelos que compreendem um ou mais dispositivos de filtro em configuração em série. Em certos aspectos, um ou mais dispositivos de filtro podem ser colocados em uma primeira configuração em série em paralelo com uma segunda configuração em série. Em certas modalidades, uma primeira configuração em série pode estar em paralelo cm uma segunda configuração em série que está ainda em paralelo com uma terceira configuração em série e também pode estar em paralelo com uma ou mais configurações em série adicionais. Em pelo menos um aspecto, a primeira série pode ser configurada para tratar 100% da alimentação recebida, enquanto a segunda série é recarregada ou desconectada. Em pelo menos uma modalidade, um primeiro conjunto de quatro dispositivos de filtro pode ser colocado em uma configuração em série, em paralelo com um segundo conjunto de quatro dispositivos de filtro colocados em uma configuração em série. Em uma maneira similar, em certas modalidades, uma primeira combinação de pelo menos um coalescedor e pelo menos um dispositivo de filtro pode ser colocada em uma configuração em série, em paralelo com uma segunda combinação de pelo menos um coalescedor e pelo menos um dispositivo de filtro em uma configuração em série. Em outro aspecto, a primeira série e a segunda série podem ser configuradas para tratar 100% da alimentação recebida. Ainda em outro aspecto, a primeira série e a segunda série podem ser configuradas para tratar 50% da alimentação recebida. Em alguns aspectos, múltiplas séries podem ser configuradas para tratar uma porcentagem predeterminada da alimentação recebida, por exemplo, de cerca de 1% a cerca de 100% da alimentação recebida, incluindo qualquer porcentagem entre essas porcentagens ou qualquer faixa de porcentagens entre essas porcentagens.

[00064] Em certos aspectos, um ou mais dispositivos de filtro podem ser colocados a montante ou a jusante de um ou mais coalescedores. Em outros aspectos, um ou mais coalescedores podem ser colocados a montante ou a jusante de um ou mais dispositivos de filtro. De acordo com certos aspectos, um ou mais dispositivos de filtro, coalescedores, e qualquer combinação dos mesmos, podem ser colocados a jusante de pelo menos um dentre um processo de tratamento primário, secundário, ou terciário, conforme descrito no presente documento. Em um aspecto adicional, um ou mais dispositivos de filtro, coalescedores, ou qualquer combinação dos mesmos, podem ser colocados a montante de pelo menos um dentre um processo de tratamento secundário ou terciário, conforme descrito no presente documento. Um ou mais dispositivos de filtro, coalescedores, ou qualquer combinação dos mesmos podem ser posicionados em qualquer local em outro sistema ou processo para produzir um efluente desejado.

[00065] Em certos aspectos, o meio compósito pode ser usado em estruturas, sistemas, e processos que podem não compreender um vaso independente que contém o meio compósito. Por exemplo, o meio compósito pode ser colocado em uma estrutura para realizar, por exemplo, filtração ou coalescência, e em que a estrutura pode ser colocada pelo menos parcialmente dentro de outro vaso que pode ou não conter o meio, e pode ser usado com outro propósito diferente de filtração e coalescência. A estrutura em que o meio é colocado pode ser um subcompartimento do vaso, um cano, ou outro conduto que pode ser usado em combinação com o vaso e um sistema maior. Em certas modalidades, o vaso pode ser usado para pelo menos uma dentre filtração e coalescência, e pode ser usado em combinação com o meio colocado na estrutura para alcançar um resultado desejado.

[00066] De acordo com uma ou mais modalidades, o meio compósito pode ter capacidade para funcionar tanto como um coalescedor de óleo emulsificado quanto como um filtro de óleo livre. A taxa de vazão através de um vaso que contém o meio compósito pode ditar como a combinação de meio e vaso realizam. Em certas modalidades, uma taxa de fluxo alta, por exemplo, maior que cerca de 244 m/h (100 gpm/pé2), pode promover coalescência de óleo, e uma taxa de fluxo baixa, por exemplo, menor que cerca de 66 m/h (27 gpm/pé2), pode permitir que o vaso funcione como um dispositivo de filtro. Em pelo menos um aspecto, coalescer compreende passar uma corrente de alimentação através de um coalescedor em uma taxa de fluxo que pode estar em uma faixa de cerca de 97,8 a cerca de 611 m/h (de cerca de 40 a cerca de 250 gpm/pé2). Em outro aspecto, coalescer compreende passar uma corrente de alimentação através de um coalescedor em uma taxa de fluxo que pode estar em uma faixa de cerca de 244 a cerca de 489 m/h (de cerca de 100 a cerca de 200 gpm/pé2). Em certos aspectos, a filtração compreende passar uma corrente de alimentação através de um dispositivo de filtro em uma taxa de fluxo que pode ser menor que cerca de 97,8 m/h (40 gpm/pé2). Em outros aspectos, a filtração compreende passar uma corrente de alimentação através de um dispositivo de filtro em uma taxa de fluxo que pode ser menor que cerca de 73,3 m/h (30 gpm/pé2). Em pelo menos um aspecto, a filtração compreende passar uma corrente de alimentação através de um dispositivo de filtro em uma taxa de fluxo que pode ser menor que cerca de 48,9 m/h (20 gpm/pé2). Em certas modalidades, colocar o coalescedor e o dispositivo de filtro em uma configuração em série pode permitir que o óleo emulsificado em água seja separado de uma corrente de alimentação.

[00067] Em certos aspectos, pelo menos um dentre o dispositivo de filtro e o coalescer pode ser encaixado em um sistema de tubo de descarga. O sistema de tubo de descarga pode compreender um ou mais tubos de descarga e pode ser construído e disposto para retrolavagem de modo intermitente do meio fornecendo-se um volume desejado e/ou velocidade de fluido de retrolavagem para rolar o leito. Alternativamente, ou além disso, o sistema de tubo de descarga pode ser usado durante pelo menos um dentre os processos de filtração e de coalescência. A retrolavagem pode ser realizada com um sistema de tubo de descarga no local, ou pode ser realizado sem um sistema de tubo de descarga. Conforme usado no presente documento, "rolar o leito" é definido como o movimento do meio durante a retrolavagem na qual o meio em ou próximo à segunda parede do vaso pode ser parcial ou completamente movida através do sistema de tubo de descarga em direção à primeira parede do vaso e de volta, em direção à segunda parede do vaso. O sistema de tubo de descarga pode ser dimensionado e conformado para fornecer por pelo menos um dentre um volume desejado de meio a ser retrolavado e para operar dentro de um período de tempo pré-selecionado para operação de retrolavagem. O sistema de tubo de descarga pode compreender um ou mais tubos de descarga posicionados no meio. Conforme usado no presente documento, um "tubo de descarga" é uma estrutura que tem uma ou mais paredes laterais abertas em ambas as extremidades em que, quando posicionadas no meio, fornecem uma passagem para fluxo de meio durante retrolavagem. Em certas modalidades, o vaso pode ter um volume de meio que é cerca de 4 a cerca de 6 vezes o volume de um tubo de descarga ou a soma dos volumes dos tubos de descarga no sistema de tubo de descarga.

[00068] O tubo de descarga pode ser construído por qualquer material adequado para os propósitos particulares dos métodos e sistemas descritos no presente documento. Por exemplo, o tubo de descarga pode ser formado pelo mesmo material que o vaso ou pode ser formado de materiais mais leves, pesados, mais dispendiosos, ou menos dispendiosos. Por exemplo, o tubo de descarga pode ser formado por plásticos, incluindo plásticos reforçados por fibra de vidro. O tubo de descarga pode ser pré-formado para inserção no vaso ou manufaturado como parte do vaso. Como tal, o tubo de descarga pode ser projetado para adaptar dispositivos de filtração e coalescedor atuais. O sistema de tubo de descarga pode ser sustentado na segunda parede do vaso. Alternativamente, o sistema de tubo de descarga pode ser sustentado em um divisor ou placa de retenção de meio, como uma tela ou placa perfurada, projetado para reter o meio dentro de uma região do vaso, enquanto permite o fluxo de líquido e contaminantes para dentro e para fora do meio.

[00069] Um tubo de descarga individual pode ser dimensionado e conformado de acordo com pelo menos uma dentre uma aplicação desejada, um volume de meio a ser retrolavado, e para operar dentro de um período de tempo pré-selecionado para operação de retrolavagem. O tubo de descarga também pode ser dimensionado e conformado para fornecer movimento adequado ou elevar o meio durante a filtração ou coalescência. O tubo de descarga também pode ser dimensionado e conformado para fornecer um nível desejado de agitação dentro do tubo de descarga para limpar parcial ou completamente o meio, assim liberando a pelo menos uma dentre a porção de óleo e sólidos suspensos do meio. O volume de sistema de tubo de descarga desejado pode ser fornecido por um tubo de descarga único ou por múltiplos tubos de descarga que têm um volume total substancialmente igual ao volume desejado. Um tubo de descarga individual pode ter uma área de corte transversal de qualquer formato, como formato circular, elíptico, quadrado, retangular, ou qualquer formato irregular. O tubo de descarga individual pode ter qualquer formato geral, como cônico, retangular e cilíndrico. Em uma modalidade, o tubo de descarga é um cilindro. O tubo de descarga pode ser posicionado no meio, de modo a ser inteiramente envolvido pelo meio, assim como inteiramente enchido com o meio. Uma ou ambas as extremidades do tubo de descarga podem ser construídas e dispostas para auxiliar com pelo menos um dentre o fluxo de meio para dentro e para fora do tubo de descarga. Por exemplo, a parede lateral em uma primeira extremidade do tubo de descarga pode incluir um ou mais recortes que formam passagens para permitir que parte do meio na ou próximo à primeira extremidade do tubo de descarga entre através da parede lateral do tubo de descarga. Os recortes que formam as passagens podem ter qualquer formato para permitir que um volume suficiente de meio entre no tubo de descarga. Por exemplo, os recortes podem ser triangulares, quadrados, semicirculares, ou ter um formato irregular. Múltiplas passagens podem ser idênticas entre si e ser uniformemente posicionadas em torno da primeira extremidade do tubo de descarga para distribuir igualmente o fluxo de meio no tubo de descarga. O tubo de descarga também pode ser aberto no fundo, e pode ou não conter recortes adicionais.

[00070] O tubo de descarga ou os tubos de descarga podem ser posicionados em qualquer localização adequada dentro do meio. Por exemplo, um tubo de descarga único pode, mas não precisa, ser posicionado de modo central em relação às paredes laterais de vaso. De modo similar, múltiplos tubos de descarga em um vaso único podem ser aleatoriamente posicionados ou posicionados em um padrão uniforme em relação às paredes laterais de vaso. Em uma modalidade, um tubo de descarga único é posicionado no meio em relação ao vaso, para que um eixo geométrico que se estende a partir de cada extremidade do tubo de descarga seja coaxial com um eixo geométrico paralelo à parede lateral do vaso. Múltiplos tubos de descarga em um vaso único podem, mas não precisam, ser idênticos em volume ou área de corte transversal. Por exemplo, um vaso único pode compreender tubos de descarga cilíndricos, cônicos e retangulares de altura e área de corte transversal variáveis. Em uma modalidade, um vaso pode ter um primeiro tubo de descarga posicionado de modo central que tem uma primeira área de corte transversal e uma pluralidade de segundos tubos de descarga posicionados adjacentes à parede lateral do vaso, na qual cada um dentre os segundos tubos de descarga tem uma segunda área de corte transversal menor que a primeira área de corte transversal. Em outra modalidade, um vaso tem uma pluralidade de tubos de descarga idênticos.

[00071] Em outra modalidade, o tubo de descarga pode incluir um defletor para impedir ou reduzir o refluxo dentro do tubo de descarga. O defletor pode ter qualquer tamanho e formato adequados para um tubo de descarga particular. Por exemplo, o defletor pode ser uma placa adequadamente posicionada em uma superfície interna do tubo de descarga ou um cilindro posicionado no tubo de descarga. Em uma modalidade, o defletor pode ser um cilindro sólido ou oco posicionado de modo central dentro do tubo de descarga.

[00072] Em pelo menos um aspecto, colocar a corrente de alimentação em contato com o meio compósito produz uma corrente tratada que compreende uma concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto. Em outro aspecto, fazer contato com o meio compósito compreende filtrar a corrente de alimentação, em que a concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada pode ser menor que uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente de alimentação. Em certas modalidades, a concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada pode ser menor que cerca de 10 ppm. Em outras modalidades, a concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada pode ser menor que cerca de 5 ppm. Em algumas modalidades, a concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada pode ser menor que cerca de 30 ppm. A concentração-alvo pode ser qualquer concentração-alvo que cumpre com uma ou mais exigências regulatórias direcionadas às concentrações de descarga. Por exemplo, a concentração-alvo pode ser qualquer concentração-alvo entre cerca de 0 ppm a cerca de 200 ppm, ou qualquer faixa de concentrações- alvo entre essas concentrações-alvo.

[00073] De acordo com uma ou mais modalidades, colocar a corrente de alimentação em contato com o meio compósito produz uma corrente tratada que compreende uma redução de porcentagem- alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto na corrente de alimentação. Por exemplo, em certos aspectos, uma redução de porcentagem-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto pode ser maior que cerca de 40%, maior que cerca de 50%, maior que cerca de 60%, maior que cerca de 70%, maior que cerca de 80%, maior que cerca de 90%, maior que cerca de 95%, maior que cerca de 98%, e maior que cerca de 99%. A redução de porcentagem-alvo pode ser qualquer porcentagem entre essas porcentagens ou qualquer faixa de porcentagens entre essas porcentagens.

[00074] De acordo com certas modalidades, colocar a corrente de alimentação em contato com o meio compósito pode compreender coalescer a corrente de alimentação, em que a concentração-alvo predeterminada de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada pode ser uma concentração reduzida de líquido de hidrocarboneto emulsificado em relação à corrente de alimentação. Conforme usado no presente documento, o termo "líquido de hidrocarboneto emulsificado" se refere a um líquido de hidrocarboneto que contém gotículas de líquido de hidrocarboneto que são menores que cerca de 20 mícrons em diâmetro. Em certos aspectos, a corrente tratada pode compreender uma concentração de líquido de hidrocarboneto emulsificado que é menor que cerca de 35 ppm. Em outros aspectos, a corrente de alimentação pode compreender uma concentração de líquido de hidrocarboneto emulsificado que é maior que cerca de 40 ppm.

[00075] Em certas modalidades, a corrente de alimentação pode compreender o líquido de hidrocarboneto, em que mais de cerca de 50% do líquido de hidrocarboneto é líquido de hidrocarboneto emulsificado em peso. Em pelo menos um aspecto, a concentração de líquido de hidrocarboneto emulsificado na corrente tratada ou coalescida é reduzida em relação à corrente de alimentação por mais de 50%. Em pelo menos uma modalidade, a corrente de alimentação pode compreender o líquido de hidrocarboneto, em que mais de cerca de 60% do líquido de hidrocarboneto é líquido de hidrocarboneto emulsificado. Em outras modalidades, a corrente de alimentação pode compreender o líquido de hidrocarboneto, em que mais de cerca de 75% do líquido de hidrocarboneto é líquido de hidrocarboneto emulsificado. A corrente de alimentação pode compreender o líquido de hidrocarboneto, em que cerca de 0% a cerca de 100% do líquido de hidrocarboneto é líquido de hidrocarboneto emulsificado. Em certos aspectos, a corrente de alimentação pode compreender o líquido de hidrocarboneto, em que menos de cerca de 10% do líquido de hidrocarboneto é líquido de hidrocarboneto emulsificado. Em pelo menos um aspecto, a corrente de alimentação pode compreender o líquido de hidrocarboneto, em que menos de cerca de 5% do líquido de hidrocarboneto é líquido de hidrocarboneto emulsificado. A corrente coalescida pode compreender o líquido de hidrocarboneto, em que cerca de 0% a cerca de 100% do líquido de hidrocarboneto é líquido de hidrocarboneto emulsificado.

[00076] Em certos aspectos, o método para tratar uma corrente de alimentação pode compreender ainda medir pelo menos uma propriedade da corrente tratada. Em pelo menos um aspecto, a pelo menos uma propriedade medida pode ser uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada. Em outros aspectos, a pelo menos uma propriedade medida pode ser uma taxa de fluxo da corrente tratada. Em outro aspecto, a pelo menos uma propriedade medida pode ser uma taxa de vazão da corrente tratada. De acordo com certas modalidades, o método para tratar uma corrente de alimentação pode compreender ainda retrolavar o meio compósito com base na medição de pelo menos uma propriedade da corrente tratada para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto. Conforme usado no presente documento, o termo "efluente líquido de hidrocarboneto" se refere a um líquido que compreende líquido de hidrocarboneto. Em certos aspectos, a retrolavagem do meio compósito pode ser acionada, começada, ou com base em uma medição da concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada, o que pode acionar ou começar uma etapa de retrolavagem. Em pelo menos um aspecto, a retrolavagem do meio compósito pode ter base em uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada de mais de cerca de 10 ppm. Em outro aspecto, a retrolavagem do meio compósito pode ter base em uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente tratada de mais de cerca de 30 ppm. A retrolavagem pode funcionar para restaurar a funcionalidade do meio compósito. Em pelo menos um aspecto, o método para tratar uma corrente de alimentação pode compreender ainda reciclar o efluente líquido de hidrocarboneto para a corrente de alimentação. Em alguns aspectos, o método pode compreender ainda transferir o efluente líquido de hidrocarboneto para um ou mais processos de separação primária. Em pelo menos um aspecto, o um ou mais processo de separação primária pode ser posicionado a montante do sistema de tratamento. Em outros aspectos, o um ou mais processos de separação primária pode ser posicionado a jusante do sistema de tratamento. O efluente líquido de hidrocarboneto pode ser transferido para um ou mais processos que são adequados para realizar os métodos e os sistemas descritos no presente documento.

[00077] De acordo com certas modalidades, um método é fornecido para tratar uma corrente de alimentação que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa que compreende passar a corrente de alimentação em uma primeira taxa de fluxo através de um coalescedor que contém o meio compósito para produzir uma corrente coalescida. Em pelo menos um aspecto, o método pode compreender ainda fornecer a corrente coalescida em uma segunda taxa de fluxo através de um dispositivo de filtro em comunicação com o coalescedor e conter o meio compósito para produzir uma corrente efluente. A corrente de alimentação, o coalescedor, o meio compósito, a corrente coalescida, o dispositivo de filtro, as taxas de fluxo, e a corrente efluente podem ser fornecidos e distinguidos conforme discutido acima. Em certos aspectos, o método pode compreender ainda manter uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente efluente. Em outro aspecto, a concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente efluente pode ser mantida em uma redução de porcentagem-alvo predeterminada. Em pelo menos um aspecto, a concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente efluente pode ser mantida em um valor menor que cerca de 10 ppm. Em outros aspectos, o método pode compreender ainda retrolavar pelo menos um dentre o coalescedor e o dispositivo de filtro. Em outros aspectos, o método pode compreender ainda retrolavar pelo menos um dentre o coalescedor e o dispositivo de filtro com base em um intervalo de tempo predeterminado. Em uma modalidade, o intervalo de tempo predeterminado pode ser de cerca de 4 horas. Em certas modalidades, o intervalo de tempo predeterminado pode ser de cerca de 6 horas, cerca de 8 horas, cerca de 12 horas, ou cerca de 24 horas. O intervalo de tempo predeterminado pode ser qualquer intervalo entre esses intervalos, ou de qualquer faixa de intervalos entre esses intervalos. O intervalo de tempo predeterminado pode ser qualquer intervalo de tempo que é adequado para realizar os métodos e sistemas descritos no presente documento.

[00078] Em pelo menos um aspecto, o método pode compreender ainda medir pelo menos uma propriedade da corrente coalescida. A pelo menos uma propriedade medida pode ser pelo menos uma dentre uma taxa de vazão, uma taxa de fluxo, e uma concentração de um ou mais componentes da corrente coalescida. Em certos aspectos, o método pode compreender ainda retrolavar o coalescedor. Em certos aspectos, o método pode compreender ainda retrolavar o coalescedor com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente coalescida. Em um aspecto, o método pode compreender ainda retrolavar o coalescedor com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente coalescida para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto.

[00079] Em outro aspecto, o método pode compreender ainda medir pelo menos uma propriedade da corrente efluente. Em certos aspectos, a pelo menos uma propriedade medida pode ser pelo menos uma dentre uma taxa de vazão, uma taxa de fluxo, e uma concentração de um ou mais componentes da corrente efluente. Em outros aspectos, a pelo menos uma propriedade medida pode ser uma concentração de líquido de hidrocarboneto na corrente efluente. Em certos aspectos, o método pode compreender ainda retrolavar o dispositivo de filtro. Em um aspecto, o método pode compreender ainda retrolavar o dispositivo de filtro com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente efluente. Em uma modalidade, o método pode compreender ainda retrolavar o dispositivo de filtro com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente efluente para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto.

[00080] Retrolavar o meio compósito pode ter base em características de desempenho adicionais do sistema de tratamento. Por exemplo, em certos aspectos, retrolavar o meio compósito pode ter base em uma queda de pressão através do pelo menos um dentre um coalescedor e um dispositivo de filtro. Por exemplo, um sensor pode gerar um sinal que indica que a queda de pressão por um leito de meio em pelo menos um dentre o coalescedor e o dispositivo de filtro alcançou um valor predeterminado. Isso pode acionar um controlador para interromper ou interceptar de outro modo um ou mais fluxos no sistema de tratamento para iniciar um procedimento de retrolavagem.

[00081] De acordo com certas modalidades, um método é fornecido para tratar uma corrente de alimentação que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa, que compreende passar a corrente de alimentação através de um coalescedor que contém um meio compósito que compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero para produzir uma corrente coalescida. A corrente de alimentação, o coalescedor, o meio compósito, e a corrente coalescida podem ser fornecidos e distinguidos conforme discutido acima. Em pelo menos uma modalidade, a corrente coalescida pode compreender uma concentração reduzida de um líquido de hidrocarboneto emulsificado em relação à corrente de alimentação. Por exemplo, em certos aspectos, uma porcentagem reduzida de líquido de hidrocarboneto emulsificado pode ser maior que cerca de 10%, maior que cerca de 20%, maior que cerca de 30%, maior que cerca de 40%, maior que cerca de 50%, maior que cerca de 60%, maior que cerca de 70%, maior que cerca de 80%, maior que cerca de 90%, maior que cerca de 95%, maior que cerca de 98%, e maior que cerca de 99%. A porcentagem reduzida pode ser qualquer porcentagem entre essas porcentagens ou qualquer faixa de porcentagens entre essas porcentagens.

[00082] Em certos aspectos, o método pode compreender ainda passar a corrente coalescida através de um dispositivo de separador para fornecer pelo menos uma dentre uma corrente líquida de hidrocarboneto e uma corrente aquosa. A corrente líquida de hidrocarboneto, a corrente aquosa, e o dispositivo de separador podem ser fornecidos e distinguidos conforme discutido anteriormente. Em pelo menos um aspecto, a corrente coalescida pode compreender gotículas de líquido de hidrocarboneto de pelo menos cerca de 20 mícrons em diâmetro. Em pelo menos um aspecto, a corrente coalescida pode compreender gotículas de líquido de hidrocarboneto de pelo menos cerca de 50 mícrons em diâmetro. Em pelo menos um aspecto, o dispositivo de separador pode compreender pelo menos um dentre um hidrociclone, um dispositivo de filtro, um dispositivo de decantação por gravidade, e um dispositivo de flotação. Em certas modalidades, separar a corrente coalescida em uma corrente líquida de hidrocarboneto e uma corrente aquosa pode compreender passar a corrente coalescida através de pelo menos um dentre um dispositivo de hidrociclone, um dispositivo de filtro, um dispositivo de decantação por gravidade, e um dispositivo de flotação. Os hidrociclones adequados podem incluir qualquer um que realize de acordo com os métodos e os sistemas descritos no presente documento. O hidrociclone pode incluir um misturador estático em linha para aprimorar ou criar um padrão de fluxo ciclônico. Os dispositivos de flotação adequados podem incluir qualquer um que realize de acordo com os métodos e os sistemas descritos no presente documento. Os exemplos não limitantes de dispositivos de flotação incluem dispositivos de API, DAF, DGF, e de flotação compacta. Outros exemplos de dispositivos de separador que são adequados com os propósitos dessa descrição incluem interceptores de placa corrugada (CPI). Em certas modalidades, a separação pode compreender passar a corrente coalescida através de um dispositivo de filtro, conforme discutido ao longo da descrição.

[00083] De acordo com certos aspectos, o método pode compreender ainda medir pelo menos uma propriedade da corrente coalescida. Em outro aspecto, o método pode compreender ainda retrolavar o coalescedor com base na pelo menos uma propriedade medida da corrente coalescida para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto. A medição de pelo menos uma propriedade da corrente coalescida e da retrolavagem pode ser fornecida e distinguida conforme anteriormente discutido.

[00084] Em certas modalidades não limitantes, um sistema pode ser fornecido para tratar uma corrente de alimentação que compreende um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa. O líquido de hidrocarboneto e o líquido de base aquosa podem ser fornecidos e distinguidos conforme anteriormente discutido. Em pelo menos uma modalidade, o sistema pode compreender ainda pelo menos um coalescedor em comunicação com a corrente de alimentação. Em certos aspectos, o pelo menos um coalescedor pode conter um meio compósito que compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero. O coalescedor e o meio compósito podem ser fornecidos e distinguidos conforme anteriormente discutido. Em certas modalidades, o sistema pode compreender ainda pelo menos um dispositivo de separador em comunicação com o coalescedor. O dispositivo de separador pode ser fornecido e distinguido conforme anteriormente discutido.

[00085] De acordo com certos aspectos, um método para facilitar pode ser fornecido. O método pode fornecer a facilitação de um sistema de tratamento. O método pode facilitar uma ou mais partes de um sistema de tratamento pré-existente. O método pode facilitar um sistema de tratamento independente. Em certas modalidades, o método pode facilitar um sistema de tratamento para separação. Em certas outras modalidades, o método pode facilitar um sistema de tratamento para coalescimento. Em certos aspectos, o método pode facilitar um sistema de tratamento para pelo menos um dentre coalescimento e separação. O método pode facilitar um sistema de tratamento para separar um líquido de hidrocarboneto e um líquido de base aquosa de uma corrente de alimentação. O método pode facilitar um sistema de tratamento para coalescer uma corrente de alimentação. O sistema de tratamento pode compreender pelo menos um vaso. O método para facilitar pode compreender fornecer um meio compósito que compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero, e é posicionado no vaso a ser colocado em contato com a corrente de alimentação.

[00086] A Figura 1 ilustra um fluxograma esquemático de um sistema de tratamento, de acordo com uma ou mais modalidades dos métodos e dos sistemas descritos no presente documento. O sistema de tratamento 10 inclui a corrente de alimentação 100. O sistema de tratamento 10 pode compreender um ou mais vasos. De acordo com certas modalidades, o um ou mais vaso pode ser um coalescedor 102 e um dispositivo de filtro 104. O dispositivo de filtro 104 pode estar em comunicação e ser posicionado a jusante do coalescedor 102. Conforme discutido acima, a corrente de alimentação 100 pode passar através do coalescedor 102 para produzir uma corrente coalescida 106. Conforme discutido acima, a corrente coalescida pode, então, ser passada através do dispositivo de filtro 104 para produzir a corrente tratada 108. De acordo com a discussão anterior, durante as operações de retrolavagem, pelo menos um dentre o coalescedor 102 e o dispositivo de filtro 104 pode produzir o efluente de hidrocarboneto 110 e 112, respectivamente. O sistema de tratamento 10 pode compreender ainda uma ou mais bombas ou válvulas para passar pelo menos uma dentre as correntes 100, 106, 108, 110, e 112 através do sistema.

[00087] A Figura 2 ilustra um fluxograma esquemático de um sistema de tratamento, de acordo com uma ou mais modalidades dos métodos e dos sistemas descritos no presente documento. O sistema de tratamento 20 inclui a corrente de alimentação 200 que compreende água servida oleosa. A corrente de alimentação 200 pode ser primeiro passada como corrente de entrada 212 através do vaso 202, em que pelo menos alguma porção do óleo na água servida pode ser coalescida em gotículas maiores. Os vasos 202 e 204 podem estar em comunicação com um dispositivo de Flotação de Ar Dissolvido (DAF) 206. O efluente coalescido que sai do vaso 202 pode, então, ser introduzido como corrente coalescida 214 no dispositivo DAF 206, em que gotículas de óleo maiores são removidas. O efluente 216 de dispositivo DAF 206 pode, então, ser passado como corrente de entrada 220 através do vaso 204, em que o óleo restante pode ser filtrado para produzir corrente de água tratada 218.

[00088] O sistema de tratamento 20 pode ser construído e disposto para que, quando o vaso 204 se tornar saturado de óleo, o vaso 202 possa ser retrolavado com uso de fonte de retrolavagem 210. Uma vez que o vaso 202 for retrolavado, corrente de alimentação 200 pode ser primeiro passada como corrente de entrada 220 através do vaso 204, em que pelo menos alguma porção do óleo na água servida pode ser coalescida. O efluente coalescido que sai do vaso 204 pode, então, ser introduzido como corrente coalescida 214 no dispositivo DAF 206 para produzir o efluente 216. O efluente 216 pode, então, ser passado como corrente de entrada 212 através do vaso 202, em que o óleo restante pode ser filtrado para produzir corrente de água tratada 218.

[00089] Em uma maneira similar, uma vez que o vaso 202 se torna saturado com óleo, o vaso 204 pode ser retrolavado com uso de fonte de retrolavagem 208. Uma vez que o vaso 204 for retrolavado, a corrente de alimentação 200 pode passar como corrente de entrada 212 através do vaso 202, e o processo e o ciclo conforme descrito acima é repetido. Pelo menos uma dentre as vantagens de usar o sistema de tratamento 20 inclui o fluxo de processo flexível, que permite a presença contínua de um vaso saturado com óleo que pode funcionar como um dispositivo de coalescência. Isso pode resultar em um aumento em desempenho geral do sistema, e pode reduzir custos associados à remoção de óleo de uma água servida. Outra vantagem pode ser que a retrolavagem pode permitir a remoção de sólidos, visto que os sólidos podem se acumular nos vasos, causando quedas de pressão altas e diminuições subsequentes em desempenho. A presença do dispositivo DAF 206 pode aumentar a eficácia, o que permite tempos de execução aumentados entre os vasos de retrolavagem 202 e 204, o que resulta em volumes reduzidos de retrolavagem. Potencialmente, o sistema 20 pode eliminar a necessidade por um processo de separação primária posicionado a montante da corrente de alimentação 200. Isso pode permitir uma redução em pegada e uma diminuição em custos de operação, as quais são importantes em sistemas e processos off-shore.

[00090] De acordo com uma ou mais modalidades, o meio compósito pode ser pré-tratado antes de ser usado para tratar a corrente de alimentação. Por exemplo, o meio compósito pode ser pré- tratado antes de ser usado em pelo menos um dentre um coalescedor e um dispositivo de filtro. Um exemplo específico de um processo de pré-tratamento é discutido ainda abaixo em referência ao Exemplo 8. Por exemplo, uma pluralidade de péletes de meio compósito pode ser pré-tratada com um líquido aquoso para produzir uma pluralidade de péletes de meio compósito pré-tratados. A Figura 16 ilustra um fluxograma esquemático de um pré-sistema de tratamento para o meio compósito, de acordo com uma ou mais modalidades dos métodos e dos sistemas reveladas no presente documento. O sistema de pré- tratamento, geralmente indicado em 130, inclui um dispositivo de pré- tratamento 132 que contém o meio compósito 136, conforme descrito e discutido acima. Por exemplo, o meio compósito 136 pode compreender uma pluralidade de péletes de meio compósito. Ainda, o dispositivo de pré-tratamento 132 pode ser um vaso, conforme discutido acima. Por exemplo, o dispositivo de pré-tratamento pode ser um vaso cilíndrico e o meio compósito pode ser posicionado no vaso em uma profundidade pré-selecionada. O meio compósito pode encher o dispositivo de pré-tratamento inteiro 132 ou pode ser contido em uma porção particular do dispositivo de pré-tratamento 132. Por exemplo, em referência ao Exemplo 8, o dispositivo de pré-tratamento 132 pode ser enchido com o meio compósito em uma profundidade pré-selecionada que permite uma determinação em relação a se o meio compósito "afunda" ou não. O dispositivo de pré-tratamento 132 pode estar ainda em comunicação fluida com um líquido aquoso 134. Conforme usado no presente documento, o termo "líquido aquoso", conforme usado em referência a pré-tratar o meio compósito se refere a um líquido que é substancialmente composto por água, e também pode ser chamado de água "não oleosa". O líquido aquoso pode ser fornecido a partir de uma variedade de fontes, incluindo fontes de água potável, como água municipal e água de poço. De acordo com algumas modalidades, o líquido aquoso pode ser efluentes tratados a partir de um ou mais outros processos, enquanto os mesmos são substancialmente livres de óleo. O líquido aquoso pode ser água filtrada, ou água não filtrada, e pode conter alguma porcentagem de sais dissolvidos ou espécies iônicas ou ionizáveis, incluindo sódio, cloreto, cloro, íons de cálcio, e íons de magnésio. O líquido aquoso pode ser qualquer tipo de água que é adequada para realizar a função de pré-tratamento, conforme descrito no presente documento, enquanto não interfere na funcionalidade de filtração e coalescência do meio compósito.

[00091] De acordo com pelo menos uma modalidade, o dispositivo de pré-tratamento 132 é configurado para permitir que o líquido aquoso 134 faça contato com o meio compósito 136 contido no dispositivo de pré-tratamento 132, por exemplo, bombeando ou vertendo-se o líquido aquoso 134 no dispositivo de pré-tratamento 132. O meio compósito 136 pode, então, ser deixado em contato constante com o líquido aquoso 134, por exemplo, embebendo-se durante um intervalo de tempo predeterminado. De acordo com algumas modalidades, o intervalo de tempo predeterminado pode ter base na quantidade de tempo que é tomada para a densidade do meio compósito para se tornar maior que a densidade do líquido aquoso. De acordo com a outra modalidade, o intervalo de tempo predeterminado pode ter base na quantidade de tempo que toma para a gravidade específica do meio compósito se tornar maior que um. Em referência ao Exemplo 8, o intervalo de tempo pode expirar, uma vez que o meio compósito "afunda" para o fundo do dispositivo de pré-tratamento. Uma vez que o intervalo de tempo predeterminado expirar, o meio compósito se torna meio compósito pré-tratado 138. Todo ou uma porção do meio compósito pré-tratado 138 pode ser removida a partir do dispositivo de pré-tratamento 132 e, então, usada para pelo menos uma dentre as funções de filtração e de coalescência, conforme discutido acima. O líquido aquoso 134 também pode ser drenado ou removido do dispositivo de pré-tratamento 132. Em pelo menos uma modalidade, o dispositivo de pré-tratamento 132 pode ser pelo menos um dentre o coalescedor ou o dispositivo de filtro, conforme discutido acima, o que significa que o meio compósito é pré-tratado no vaso, que funciona posteriormente como um dispositivo de filtro ou de coalescedor. Desse modo, todo ou um porção do meio compósito pré- tratado 138 pode permanecer no vaso.

EXEMPLOS

[00092] Os sistemas e os métodos descritos no presente documento serão ainda ilustrados através dos exemplos a seguir, os quais são ilustrativos em natureza e are não são destinados a limitar o escopo da descrição.

EXEMPLO 1- CAPACIDADES DE DESEMPENHO DE MEIO

[00093] Um teste foi realizado para avaliar a capacidade para separação de tipos diferentes de meio. Quatro tipos diferentes de meio foram testados para desempenho de remoção de óleo: cascas de nogueira-negra, partículas de madeira de bordo finamente cortado e filtrado, polietileno de densidade alta (HDPE), e um compósito de cerca de 50 a 60% de madeira de bordo em peso com o equilíbrio sendo HDPE. O compósito foi preparado misturando as partículas de madeira e polietileno juntos, extrudando a mistura e, então, cortando- se o material resultante em péletes. A distribuição de tamanho do meio usado para a comparação é resumida na Tabela 1. O mesh usado no teste foi dimensionado de acordo com os padrões de tamanho de peneira dos E.U.A.TABELA 1- DESCRIÇÃO E TAMANHO DE CADA MEIO

[00094] O óleo bruto árabe leve foi bombeado em uma corrente de água filtrada a jusante de uma bomba centrífuga. A mistura foi, então, cisalhada através de uma válvula globo parcial a completamente aberta e um misturador estático para produzir gotículas de óleo livres finamente divididas na água em uma concentração de 200 ppm. A mistura de água e óleo foi, então, encaminhada através de uma coluna de meio de cima para baixo. Dois tamanhos de colunas foram testados. O primeiro foi fabricado a partir de um cano de PVC de 10,16 cm (4") de diâmetro e não conteve um tubo de descarga. Esse projeto exigiu que o meio fosse removido da coluna, colocado em um recipiente e, então, mecanicamente agitado para realizar a operação de retrolavagem. A segunda coluna foi fabricada a partir do cano de PVC de 15,24 cm (6") de diâmetro que foi equipado com um tubo de descarga de 7,62 cm (3") de diâmetro colocado no centro do cano de 15,24 cm (6") com propósitos de realizar operações de retrolavagem. Para esse projeto, ar foi adicionado dentro do tubo de descarga para induzir fluidização e agitação do meio.

[00095] A mistura de água e óleo foi direcionada através dos tipos diferentes de meio em uma taxa de fluxo de 33 m/h (13,5 gpm/pé2) e valores para o volume total de fluido que foi processado foram registrados. As amostras do efluente a partir da coluna foram coletadas e testadas com uso de análise gravimétrica e conjunto de procedimentos de hexano, de acordo com o Método ASTM 1664A para determinar a concentração de óleo residual restante no efluente de base aquosa. Um resultado maior que 10 ppm de óleo foi considerado como o valor de saturação, no ponto em que o teste foi terminado e o meio foi retrolavado para restaurar o desempenho. O efluente da retrolavagem pode ser reciclado de volta para o sistema. Por exemplo, o efluente a partir da retrolavagem pode ser reciclado para um equipamento a montante, como um separador de fase ou separador de API. A massa de óleo carregado por polegada cúbica de meio foi plotada versus a concentração de óleo no efluente e apresentada na Figura 3. Os resultados indicaram que aproximadamente quatro vezes a massa de óleo pode ser carregada no meio compósito em relação a quaisquer outros materiais antes da saturação ocorrer. Cada um dentre os dois componentes individuais do compósito, madeira ou plástico (polímero) foi testado e nenhum exibiu uma capacidade de carregamento próxima à capacidade do compósito. Isso foi um resultado inesperado. Sem se atrelar à teoria, uma explicação possível para os efeitos benéficos da combinação de madeira e HDPE é a de que dois componentes oferecem propriedades de adsorção diferentes e que uma sinergia é produzida pela combinação dos dois materiais. Uma segunda explicação possível é a de que o formato das partículas compósitas contribuem para o processo de separação. Esses resultados mostram que o material compósito supera o meio comercial atual que compreende casca de nogueira-negra e, individualmente, madeira ou plástico (polímero), de um ponto de vista de carregamento de óleo por um fator de quatro.

[00096] O teste com uma configuração similar como o primeiro teste também foi realizado para determinar se o meio compósito teve capacidade para ser retrolavado. Uma coluna foi fabricada a partir do cano de PVC de 15,24 cm (6") de diâmetro que foi equipado com um tubo de descarga de 7,62 cm (2") de diâmetro colocado no centro do cano de 15,24 cm (6") com propósitos de realizar operações de retrolavagem. Execuções de fluxo consecutivas com uma solução de alimentação de água e óleo que compreendem 200 mg/l de óleo foram realizadas com o meio compósito até haver saturação visível no efluente. O meio foi, então, retrolavado e as execuções de fluxo foram repetidas duas ou mais vezes para determinar se houve uma região de corte em desempenho após cada retrolavagem, o que indica deterioração do meio.

[00097] A massa de óleo carregado por polegada cúbica de meio foi plotada versus a concentração de óleo no efluente e apresentada na Figura 4. Os resultados indicaram que o meio compósito teve capacidade para ser retrolavado com uso do mesmo procedimento, conforme atualmente usado em Siemens AG Monosep™, um sistema de meio de casca de nogueira sem experimentar uma redução em desempenho. Na Execução 1, 3.500 g de óleo foram carregados no meio compósito antes de uma saturação ser observada. Na Execução 2 e na Execução 3, que foram encerradas após 2.200 g e 3.100 g de óleo serem adicionados, respectivamente, a concentração de óleo no efluente nunca excedeu 10 ppm. Cada uma dentre as três execuções resumidas na Figura 4 excedeu grandemente o desempenho dos outros tipos de meio que foram testados, incluindo o meio de casca de nogueira-negra. Os outros tipos de meio mostram tipicamente a saturação após apenas 800 a 1200 g de óleo serem carregados no meio. Além disso, o teste de atrito com o meio não mostrou quantidades significantes de degradação após aproximadamente cinco meses de agitação em temperaturas tão altas quanto 90 °C.

[00098] Os resultados de teste indicaram que o meio compósito tem capacidade para reduzir a concentração de óleo livre em uma solução de alimentação a partir de um valor de 200 ppm de óleo livre para um valor menor que 10 ppm no efluente que sai da coluna durante um período estendido de tempo. O teste também foi realizado com alimentação que contém 500 ppm de óleo livre (o máximo típico para a concentração de óleo em aplicações secundárias). Esses resultados indicaram que esse meio compósito tem o potencial para uso não apenas em aplicações terciárias, como também em aplicações secundárias, com o potencial para eliminar a necessidade para o tratamento terciário.

[00099] Embora o teste mostre os resultados a partir de um meio compósito que compreende uma mistura de madeira de bordo e HDPE e a porcentagem de madeira no compósito mistura seja aproximadamente 50% em peso, os métodos e os sistemas descritos no presente documento não são limitados a essa porcentagem ou esses tipos específicos de materiais. Ainda, os métodos e os sistemas descritos no presente documento não são limitados a esses tipos específicos de material à base de celulose ou polímeros.

EXEMPLO 2 - CAPACIDADE PARA MEIO DE MADEIRA DE BORDO VS. MEIO DE CASCO DE NOGUEIRA-NEGRA

[000100] Um teste foi realizado para comparar as capacidades para separação de meios de madeira de bordo cortada e de casca de nogueira-negra. A madeira de bordo cortada foi dimensionada em aproximadamente 10 a 30 mesh (0,6 a 2,0 mm). O meio de casca de nogueira-negra foi dimensionado em aproximadamente 12 a 16 mesh (1,2 a 1,7 mm). O leito de meio foi fabricado a partir de uma seção de cano de PVC de 10,16 cm (4") de diâmetro que foi longo o suficiente para criar um leito de 152,4 cm (60") de meio retido por uma tela posicionada no fundo. Para realizar a operação de retrolavagem, o meio foi removido da coluna, colocado em um balde de 5 galões, e mecanicamente agitado com uma pá. Durante o teste, o mesmo meio foi repetidamente retrolavado e colocado de volta no leito de meio. A solução de alimentação foi preparada por uma mistura de água e óleo que foi cisalhada através de duas válvulas globo para criar gotículas de óleo pequenas. A mistura de água e óleo foi direcionada através dos tipos diferentes de meio em três taxas de fluxo diferentes: 33, 50,1 e 66 m/h (13,5, 20,25 e 27 gpm/pé2). Valores para o volume total de fluido que foi processado foram registrados. Amostras do efluente do leito de meio foram coletados em uma base periódica e testados com uso da análise gravimétrica e o conjunto de procedimentos de hexano para determinar a concentração de óleo residual restante no efluente de base aquosa. Um resultado maior que 10 ppm de óleo foi considerado como o valor de saturação, no ponto em que o teste foi terminado e o meio foi retrolavado para restaurar o desempenho.

[000101] A massa de óleo carregada por polegada cúbica de meio versus a concentração de óleo no efluente para cada uma dentre as três taxas de vazão foi plotada e é apresentada nas Figuras 5 a 7. Os resultados indicam que foi possível retrolavar o meio de madeira e reusar o mesmo sem experimentar uma queda em desempenho. O meio de madeira superou o meio de casca de nogueira em termos de capacidade de carregamento em cada uma dentre as três condições de teste de taxa de vazão. Além disso, quando a taxa de fluxo foi aumentada de 33 m/h para 66 m/h (13,5 gpm/pé2 para 27 gpm/pé2), a quantidade de óleo que pode ser carregada no meio de casca de nogueira antes da saturação ser detectada no efluente diminuiu de 300 g para 250 g. Em contraste, durante o uso do meio de madeira de bordo, houve uma queda muito pequena em desempenho quando a taxa de fluxo foi aumentada. A habilidade para aumentar a taxa de fluxo sem experimentar uma queda em desempenho significa que a pegada do equipamento pode ser diminuída de modo significante, que é uma vantagem principal em sistemas existentes, especialmente para propósitos de processamento off-shore.

EXEMPLO 3- COMBINAÇÃO DE DISPOSITIVO DE COALESCEDOR E DE FILTRO

[000102] Um teste foi realizado com uso de água de alimentação que contém óleo mecanicamente emulsificado que compreende gotículas de óleo que foram menores que 5 a 10 mícrons em diâmetro. Para emulsificar mecanicamente o óleo na água de alimentação, duas bombas centrífugas foram colocadas em série. O óleo bruto árabe leve foi bombeado no lado de sucção da primeira bomba e, então, através da segunda bomba. O óleo que passou através de ambas as bombas foi, então, passado através de uma válvula globo. A água de alimentação foi bombeada através de um coalescedor que contém meio compósito (tamanho de 5 a 10 mesh (2 a 4 mm) e composto por aproximadamente 50% de HDPE e 50% de madeira de bordo) em uma taxa de vazão alta para criar uma corrente coalescida que compreende gotículas de óleo maiores. O coalescedor foi construído por um cano de PVC de 10,16 cm (4") de diâmetro e 2,44 m (8') de comprimento que contém meio compósito. A água de alimentação foi passada através do coalescedor em uma taxa de fluxo de aproximadamente 367 m/h (150 gpm/pé2). O coalescedor foi construído para que a direção de fluxo possa ser trocada entre fluxo de cima para baixo e de baixo para cima a cada 4 horas.

[000103] O óleo pode ser removido da corrente coalescida bombeando-se o mesmo através de um dispositivo de filtro que contém o meio compósito em uma taxa de vazão mais baixa para produzir um efluente. O dispositivo de filtro foi construído por um cano de PVC de 30,48 cm (12") de diâmetro e 20,12 m (66') de comprimento que contém meio compósito. O dispositivo de filtro foi encaixado com um tubo de descarga de 10,16 cm (4") de diâmetro e 1,22 m (4') de comprimento (posicionado no fundo do dispositivo de filtro) e uma entrada para inserir ar. A direção de fluxo no dispositivo de filtro foi revertida e o ar foi adicionado para realizar um processo de retrolavagem no meio a cada 4 a 6 horas, dependendo do desempenho. A corrente coalescida foi passada através do dispositivo de filtro em uma taxa de fluxo de aproximadamente 48,9 m/h (20 gpm/pé2). As telas foram usadas tanto no dispositivo de coalescedor quanto no dispositivo de filtro para conter o meio.

[000104] Para determinar a concentração de óleo emulsificado na água e no efluente de alimentação, um medidor de óleo em água fluorescente Turner TD-500™ (Turner Designs Hydrocarbon Instruments, Inc., Fresno, CA) foi utilizado. As amostras foram coletadas primeiro em um funil separatório e deixadas em repouso estagnado durante 30 minutos. Para propósitos de medições, as amostras foram tomadas a partir do centro do funil separatório e analisadas para o teor de óleo.

[000105] Os dados foram coletados a partir do coalescedor quando o mesmo foi enchido com o meio, assim como a partir do desvio do coalescedor e da condução ao dispositivo de filtro. As amostras de água de alimentação foram coletadas a jusante das bombas de alimentação e da válvula globo, e a montante do coalescedor. As amostras efluentes foram coletadas a jusante do dispositivo de filtro.

[000106] A Tabela 2 mostra os resultados a partir dos dados que foram coletados quando o coalescedor foi desviado e a água de alimentação foi enviada diretamente para o dispositivo de filtro. TABELA 2- RESULTADOS DE DESVIAR O COALESCEDOR

[000107] Os resultados indicam que o dispositivo de filtro teve capacidade para remover parte do óleo a água de alimentação.

[000108] O coalescedor foi, então, colocado novamente em linha a montante do dispositivo de filtro. Os resultados da combinação de coalescedor e de dispositivo de filtro são mostrados na Tabela 3.TABELA 3- RESULTADOS DE COALESCEDOR SEGUIDOS POR DISPOSITIVO DE FILTRO

[000109] Os resultados indicam que o meio compósito tem capacidade para funcionar tanto como um coalescedor de óleo emulsificado quanto como um filtro de óleo livre. A taxa de vazão através do vaso que contém o meio compósito pode ditar como a combinação de meio e vaso realizam. Uma taxa de fluxo alta, por exemplo, maior que cerca de 244 m/h (100 gpm/pé2) através do vaso, pode promover coalescência de óleo, e uma taxa de fluxo mais baixa, por exemplo, menor que cerca de 66 m/h (27 gpm/pé2) através do vaso, pode permitir que o vaso funcione como um dispositivo de filtro. Colocar o coalescedor e o dispositivo de filtro em série permite que óleo alta e mecanicamente emulsificado em água seja separado de uma corrente de água servida.

[000110] A combinação do coalescedor e do dispositivo de filtro cria um secundário e um terciário tudo-em-um separados com uma pequena pegada, o que pode se tornar atrativo para processos offshore. Os resultados do teste também indicam que o tamanho grande do meio compósito e da queda de pressão baixa reduzem o potencial para obstrução do leito de meio no coalescedor e no dispositivo de filtro. Ainda, o meio compósito foi mostrado como bem sucedido como um meio de remoção de óleo passível de retrolavagem. Quando o meio compósito se tornar obstruído, a retrolavagem de tubo de descarga foi eficaz em remover sólidos e outros contaminantes que criam o potencial para obstrução. Isso é um benefício grande sobre um meio de empacotamento rígido, por exemplo, cascas de nogueira, ou meio fixado não passível de retrolavagem, por exemplo, que usou separadores de placa corrugada.

EXEMPLO 4 - COMBINAÇÃO DE COALESCEDOR E INTERCEPTOR DE PLACA CORRUGADA

[000111] Um teste foi realizado com uso de água de alimentação que contém óleo mecanicamente emulsificado que compreende gotículas de óleo que foram menores que 5 a 10 mícrons em diâmetro. Para emulsificar mecanicamente o óleo na água de alimentação, duas bombas centrífugas foram colocadas em série. O óleo bruto árabe leve foi bombeado no lado de sucção da primeira bomba e, então, através da segunda bomba. O óleo que passou através de ambas as bombas foi, então, passado através de uma válvula globo. A água de alimentação foi bombeada através de um coalescedor que contém meio compósito (tamanho de 5 a 10 mesh (2 a 4 mm) e composto por aproximadamente 50% de HDPE e 50% de madeira de bordo) em uma taxa de vazão alta para criar uma corrente coalescida que compreende gotículas de óleo maiores. O coalescedor foi construído por um cano de PVC de 15,24 cm (6") de diâmetro e 203,2 cm (80") de comprimento que contém meio compósito. O cano foi flangeado em cada extremidade e os bocais em cada flange foram cobertos com uma tela para manter o meio no local dentro da coluna. A água de alimentação foi passada através do coalescedor em uma taxa de fluxo de aproximadamente 244 m/h (100 gpm/pé2).

[000112] O óleo pôde, então, ser removido da corrente coalescida passando-se a mesma através de um dispositivo de flotação de interceptor de placa corrugada (CPI) posicionado a jusante do coalescedor. O dispositivo de CPI usou placas de separação para criar uma zona inerte que permitiu apenas as gotículas de óleo para flutuar e separar da água afluente. O óleo separado elevou as placas de separação para o topo do dispositivo e foi raspado por um vertedouro ajustável. A água limpa fluiu para cima através do compartimento de efluente, então, sobre um vertedouro ajustável antes de sair do dispositivo.

[000113] Para determinar a concentração de óleo emulsificado na água e no efluente de alimentação, um medidor de óleo em água fluorescente Turner TD-500™ foi utilizado. As amostras foram coletadas primeiro em um funil separatório e deixadas em repouso estagnado durante 30 minutos. Para propósitos de medições, as amostras foram tomadas a partir do centro do funil separatório e analisadas para o teor de óleo.

[000114] Os dados foram coletados a partir do coalescedor quando o mesmo foi enchido com meio, assim como quando esteve vazio, antes de passar a corrente coalescida através do dispositivo de CPI. Os resultados do teste realizado, em que nenhum meio esteve presente no coalescedor, são apresentados nas Tabelas 4 e 5. TABELA 4 - RESULTADOS A PARTIR DO TESTE REALIZADO SEM MEIO EM COALESCEDOR E DISPOSITIVO DE CPI POSICIONADO A JUSANTE

TABELA 5 - DADOS DE ÓLEO EMULSIFICADO A PARTIR DO TESTE REALIZADO SEM MEIO EM COALESCEDOR E DISPOSITIVO DE CPI POSICIONADO A JUSANTE

[000115] Os dados do teste realizado com um coalescedor vazio (sem meio) indicaram que aproximadamente todo o óleo na água de alimentação foi emulsificado e não foi removido no sistema. Isso é exemplificado pelo fato de que, durante a comparação entre a porcentagem de óleo emulsificado na corrente de alimentação e a porcentagem de óleo emulsificado no efluente de coalescedor, os valores aumentaram (como no ponto de dados de 1,2 horas) ou apenas diminuíram modestamente (como no ponto de dados de 2 horas).

[000116] Os dados foram, então, coletados após o vaso ser enchido com o meio compósito e saturado com óleo. O primeiro teste foi conduzido com uso do meio como um coalescedor e análise da alimentação e efluente de coalescedor para óleo livre e emulsificado. Os resultados desse teste são mostrados na Tabela 6. Em contraste aos dados apresentados no experimento sem meio, os resultados com uso do meio indicaram uma diminuição significante na concentração de óleo emulsificado na corrente coalescida em comparação à alimentação. TABELA 6 - RESULTADOS DE TESTE COM COALESCEDOR COMPLETO DE MEIO

[000117] Os resultados do teste conduzido com o coalescedor enchido com o meio compósito são mostrados nas Tabelas 7 e 8. Novamente, os resultados com uso do meio indicaram uma diminuição significante, durante o tempo, na concentração de óleo emulsificado na corrente coalescida, em comparação à alimentação. Além disso, o dispositivo de CPI teve capacidade para diminuir drasticamente a concentração de óleo total na corrente coalescida, enquanto o óleo é mantido em uma forma coalescida. TABELA 7 - RESULTADOS DE COALESCEDOR ENCHIDO COM MEIO COMPÓSITO E DISPOSITIVO DE CPI POSICIONADO A JUSANTE

TABELA 8 - DADOS DE ÓLEO EMULSIFICADO A PARTIR DO TESTE COM COALESCEDOR ENCHIDO COM MEIO COMPÓSITO E DISPOSITIVO DE CPI POSICIONADO A JUSANTE

EXEMPLO 5 - COMBINAÇÃO DE COALESCEDOR DE LEITO CURTO MÚLTIPLO

[000118] Um exemplo hipotético de uma configuração de processo de Coalescedor de Leito Curto Múltiplo (MSBC) é ilustrado na Figura 8. Dois conjuntos de 4 vasos podem ser enchidos com meio compósito (tamanho de 5 a 10 mesh (2 a 4 mm) e compostos por aproximadamente 50% de HDPE e 50% de madeira de bordo). Cada vaso pode ter cerca de 45,72 cm (18") em comprimento. Cada conjunto pode ter projetado para gerenciar 100% da água afluente. Durante operação normal, os dois conjuntos podem ser operados em paralelo, sendo que cada conjunto recebe 50% do fluxo afluente. O sistema pode ser projetado para que um conjunto possa ser isolado em um tempo e receber 100% do fluxo afluente. Isso pode servir para limpar o dobrando-se a velocidade do fluxo, o que pode atuar para remover óleo excessivo que é acumulado no meio. O teste anterior indicou que, quando a taxa de fluxo é aumentada para além de 97,8 m/h (40 gpm/pé2), o meio compósito não tem mais capacidade para filtração do óleo. Aumentando-se a velocidade através do vaso, o óleo excessivo pode ser expelido.

[000119] O projeto também pode permitir que o fluxo do afluente seja revertido através de cada vaso com propósitos de mitigar a obstrução de sólidos, em que cada conjunto recebe 50% do fluxo obtido. O teste anterior indicou que sólidos começam a coletar no lado de entrada do vaso. Revertendo-se o fluxo através do vaso, os sólidos podem ser purgados do sistema. O fundo e o topo de cada vaso pode ser encaixado com uma tela para manter o meio no vaso.

EXEMPLO 6 - TESTE DE COALESCEDOR

[000120] Uma série de testes foi conduzida para avaliar a habilidade do meio compósito para coalescer óleo mecanicamente emulsificado em gotículas de óleo maiores que podem ser removidas com uso de uma tecnologia de remoção de óleo de flotação. Como uma regra geral, as tecnologias de flotação, por exemplo, os dispositivos de flotação de CPI, têm apenas a capacidade para remover gotículas de óleo que são maiores que 50 mícrons em diâmetro.

[000121] O teste foi conduzido de acordo com o esquema de fluxo ilustrado na Figura 9. O sistema de tratamento 30 inclui a corrente de alimentação 300 que compreende óleo e água foi bombeado primeiro na linha de alimentação pela bomba 302. Após passar através da bomba 302, o óleo e a corrente de água foram transferidos através de duas bombas de alimentação centrífuga 304, e 306, que foram configuradas em série, com a bomba 306 posicionada a jusante da bomba 304. As bombas 304 e 306 serviram para emulsificar mecanicamente o óleo antes do mesmo ser bombeado para o coalescedor. A válvula globo 308 foi posicionada a jusante das bombas 304 e 306 para emulsificação adicional. A corrente emulsificada 310 passou através do coalescedor 312 e sai do coalescedor como corrente coalescida 316. Após passar através do coalescedor, a corrente coalescida 316 foi transferida para um dispositivo de CPI de flotação 314 para produzir o efluente 318.

[000122] Dados de linha de base foram acumulados bombeando-se óleo mecanicamente emulsificado através de um coalescedor vazio. O coalescedor teve 15,24 cm (6") em diâmetro e 228,6 cm (90") em comprimento. A taxa de vazão foi de 11,4 m3/h (50 gpm), o que resultou em uma taxa de fluxo de 587 m/h (240 gpm/pé2). As amostras da água de alimentação e efluente de CPI foram coletadas e analisadas para concentração de óleo. Os resultados a partir do teste de linha de base foram ilustrados na Figura 10. Os dados mostram que o vaso vazio não foi eficaz em coalescer o óleo emulsificado, conforme evidenciado pela concentração alta de óleo no efluente de CPI. O dispositivo de CPI de flotação teve apenas capacidade para remover 48% do óleo total na alimentação enquanto o vaso de coalescência esteve vazio.

[000123] O vaso foi, então, enchido com 203,2 cm (80") em comprimento de meio compósito e o teste foi repetido. A água de alimentação bruta teve uma concentração inicial de óleo de aproximadamente 125 mg/l, com uma média de 75% daquele óleo sendo emulsificado. A Figura 11 ilustra os dados coletados durante o teste. Os resultados indicaram que o coalescedor foi eficaz em tornar o óleo emulsificado em gotículas maiores que podem ser removidas pelo dispositivo de CPI de flotação. O meio foi eficaz na coalescência do óleo emulsificado em gotículas maiores que podem ser removidas pelo dispositivo de CPI. Os dados mostram que a concentração de óleo do efluente de dispositivo de CPI foi < 25 mg/l para todas as amostras coletadas. Quando o vaso esteve vazio, o dispositivo de CPI efluente teve 78 mg/l de óleo em média. Isso significa que o vaso coalescente enchido com o meio compósito volumoso melhorou o desempenho do dispositivo de CPI, o que resulta em uma remoção de óleo total de 81%, em comparação a apenas 48%, quando o vaso esteve vazio.

[000124] A análise de concentração de óleo foi conduzida coletandose amostras efluentes de alimentação e coalescedor em um funil separatório. As amostras foram coletadas no funil separatório e um cronômetro foi iniciado imediatamente. As amostras foram, então, coletadas a partir do fundo do funil separatório para determinar o quão rapidamente o óleo flutuaria. A Tabela 9 mostra os dados coletados durante esse teste.TABELA 9 - ANÁLISE DE FLOTAÇÃO DE FUNIL SEPARATÓRIO

[000125] Os resultados indicam que o óleo na alimentação foi altamente emulsificado (>50%) e não elevou muito rapidamente. O coalescedor teve apenas 5% de óleo emulsificado na amostra. A grande maioria do óleo no efluente de coalescedor pôde flutuar em 1 minuto, o que indica a presença de gotículas de óleo muito grandes na amostra.

[000126] O teste também foi realizado par analisar o tamanho das gotículas de óleo. O teste usou um coalescedor de 182,88 cm (72") de altura com 15,24 cm (6") de diâmetro. Em vez de duas bombas centrífugas, o processo usou uma bomba centrífuga maior que reciclou 75% do fluxo para o coalescedor para aumentar a concentração do óleo mecanicamente emulsificado na alimentação.

[000127] Um analisador de partícula líquida JM Canty, Inc. de Modelo VD4912-456 (Buffalo, NY) foi usado para coletar dados de análise de tamanho de gotícula de óleo. O analisador de partícula foi equipado com uma câmera de densidade alta que gravou um vídeo da amostra de água. O vídeo foi analisado por software que permitiu a medição de cada gotícula de óleo que passou dentro do plano de foco da câmera. O analisador de partícula teve capacidade para medir gotículas de óleo na faixa de 0,7 a 2.000 mícrons em diâmetro.

[000128] Os dados foram coletados durante uma execução de teste de 8 horas com o coalescedor em operação em uma taxa de fluxo de 244 m/h (100 gpm/pé2). Cada hora, um cone de aspiração tanto da alimentação quanto do efluente foi enviado para o analisador de partícula de Canty para obter análise de dimensionamento de gotícula de óleo. A Figura 12 representa todos os dados coletados durante esse período de tempo. Em geral, as tecnologias de flotação convencionais podem garantir a remoção de gotículas de óleo que são > 50 mícrons em diâmetro, mas não têm geralmente a capacidade para remover gotículas < 50 mícrons em diâmetro.

[000129] A Figura 12 indica a porcentagem das gotículas de óleo na dada amostra que foi maior que 50 mícrons em diâmetro. Durante a execução de teste de 8 horas, o tamanho médio de gotículas de óleo que foram maiores que 50 mícrons em diâmetro na alimentação foi de 26,8%. Após passar através do coalescedor, as gotículas de óleo cresceram, e em média 88,2% foram maiores que 50 mícrons em diâmetro no efluente. Isso indica que se água de alimentação bruta fosse enviada para uma unidade de flotação de convencional, apenas 26,8% do óleo será removido. Se a mesma água de alimentação bruta for passada, em vez disso, através de um coalescedor, antes da unidade de flotação, 88,2% do óleo será removido. Enviando-se a alimentação bruta através do coalescedor, o desempenho foi aumentado pela unidade de flotação convencional por 329%.

[000130] As Figuras 13 e 14 mostram os dados brutos que foram coletados a partir do analisador de partícula de Canty. Durante a análise, as gotículas de óleo são agrupadas em faixas de tamanho que permitem por análise de dados mais eficazes. A Figura 13 projeta a análise de dimensionamento de gotícula de óleo a partir de uma dentre as amostras de dados de alimentação bruta coletadas a partir do analisador de partícula, e a Figura 14 projeta a análise de dimensionamento de gotícula de óleo coletada a partir de uma amostra de efluente de coalescente.

[000131] Durante a análise, fotos foram tiradas de cada amostra gravada. Essas fotos indicaram que a alimentação teve uma concentração muito densa de gotículas de óleo pequenas. Em contraste, o efluente de coalescedor teve uma concentração muito menos densa de gotículas de óleo. Houve menos gotículas de óleo, e elas foram muito maiores em tamanho, por exemplo, pelo menos um resultado indicou uma gotícula com um diâmetro de 121 mícrons. Os resultados desse teste indicaram que o coalescedor tem capacidade para produzir uma corrente coalescida, em que mais de 50% das gotículas são maiores que 50 mícrons em diâmetro. Além disso, o coalescedor teve capacidade para fornecer resultados consistentes durante uma abrangência de pelo menos seis horas.

EXEMPLO 7 - CAPACIDADE DE MEIO DE PINHO E POLIPROPILENO

[000132] Um teste foi realizado para avaliar a capacidade para separação de um meio compósito de madeira de pinho e de polipropileno. O meio compósito compreende cerca de 70% de madeira de pinho e cerca de 30% de polipropileno. O compósito foi preparado misturando as partículas de madeira e polipropileno juntos, extrudando a mistura e, então, cortando-se o material resultante em péletes. O óleo foi bombeado na descarga de uma bomba de alimentação. A mistura foi, então, cisalhada através de uma válvula globo parcial a completamente aberta e um misturador estático para produzir gotículas de óleo livres finamente divididas na água em uma concentração de 200 ppm. A mistura de água e óleo foi, então, encaminhada através de uma coluna de meio de cima para baixo. A coluna teve 10,16 cm (4") em diâmetro com uma meio profundidade de 152,4 cm (60").

[000133] A água de alimentação foi passada através do meio compósito em uma taxa de fluxo de 48,9 m/h (20 gpm/pé2). A pressão de entrada e de saída da coluna, a taxa de vazão e a concentração de óleo no efluente foram monitoradas. Os resultados do teste são mostrados abaixo na Tabela 10. TABELA 10 - RESULTADOS DE MEIO COMPÓSITO DE MADEIRA DE PINHO E POLIPROPILENO

[000134] A massa de óleo carregado por polegada cúbica de meio foi plotada versus a concentração de óleo no efluente e apresentada na Figura 15. Os resultados de teste indicaram que o meio compósito de madeira de pinho e polipropileno tem capacidade para reduzir a concentração de óleo livre em uma solução de alimentação a partir de um valor de 200 ppm de óleo livre para um valor menor que 10 ppm no efluente que sai da coluna durante um período estendido de tempo. Além disso, houve uma queda de pressão pequena a nula através da coluna ou mudança na taxa de vazão durante o curso do teste.

EXEMPLO 8 - PREPARAÇÃO DE MEIO COMPÓSITO PARA USO

[000135] Uma vez que um meio compósito tenha sido preparado em um tamanho e um formato desejados para formar partículas individuais, as partículas são colocadas em um tanque ou outro recipiente com água não oleosa e deixadas para ser embebida durante um período de tempo até a saturação ser alcançada. De acordo com os testes realizados com o meio compósito, se as partículas não forem embebidas e saturadas com água não oleosa antes de fazer contato com o óleo, o óleo adere à superfície da partícula, que pode impedir o desempenho do meio e tornar o mesmo pelo menos parcialmente incapaz para ser restaurado durante a retrolavagem. Portanto, "umedecer" o meio compósito com água não oleosa antes do uso aprimora a habilidade do meio para absorver e/ou adsorver o óleo para as aplicações de processamento discutidas no presente documento. O ato de embeber permite que a água faça contato com pelo menos parte dos poros do meio compósito. O meio compósito é "umedecido" com um líquido, o qual, nesse caso, é água, que também é compatível com o líquido de base aquosa da corrente de alimentação que é processado de acordo com os métodos e o sistema revelados no presente documento.

[000136] Os dados experimentais mostraram que, quando o meio compósito é colocado primeiro na água, as partículas flutuam na superfície. Visto que as partículas se tornam mais saturadas, as mesmas afundam para o fundo do tanque, o que indica que a gravidade específica das partículas excedeu àquela da água. Conforme discutido anteriormente, o componente à base de celulose da partícula, como madeira, faz com que as partículas de meio compósito sejam porosas. Os poros aspiram em água através de ação capilar. O período de tempo exigido para as partículas alcançarem saturação depende da composição da partícula. Por exemplo, partículas com teor de polímero mais alto podem demorar mais a se tornarem saturadas. Os dados experimentais mostraram que tempos de afundamento para vários meios compósitos estão na faixa de 5 dias a 11 dias. O teste experimental também mostrou que as partículas de meio compósito embebidas durante 14 dias permitem que a saturação adequada seja alcançada. Os resultados a partir desse experimento também indicam que o teor de polímero no meio compósito tem um limiar superior de 70%. As partículas de meio compósito com teor de polímero que excede 70% podem não ter capacidade para serem retrolavadas.

EXEMPLO 9 - COMPOSIÇÕES E PROPRIEDADES DE MEIO

[000137] Os meios compósitos com composições variáveis foram preparadas e testadas para obter informações em relação a suas propriedades físicas. As composições de meia com porcentagens variáveis de polímero e material à base de celulose foram feitas com uso do processo de mistura e de extrusão descrito acima. As partículas lembraram péletes, ou objetos de formato cilíndrico. As dimensões para pelo menos um exemplo de uma partícula foram de 4 mm em diâmetro e 2 mm em altura. Outro exemplo teve um tamanho de partícula com um diâmetro de 4 mm e uma altura de 3,5 mm.

[000138] A Tabela 11 mostra as composições de diversos meios compósitos diferentes que foram preparados. Conforme mostrado, a porcentagem de polímero variou de 45 a 70% e a porcentagem de material à base de celulose que, nesse exemplo, é madeira, variou de 30% a 55%. A porcentagem exata de polietileno e bordo no Compósito 1 foi desconhecida.TABELA 11 - DADOS DE COMPOSIÇÃO DE MEIO

[000139] O teste também foi realizado nos Compósitos 1 a 3 para obter informações em relação à densidade, porosidade, e gravidade específica. O procedimento usado para obter esses dados foi derivado do procedimento de ASTM D2187, método B. Cem mililitros do meio compósito foram medidos em um béquer e suavemente pressionados. O meio foi pesado e, então, secado em um forno de 105 °C durante 20 horas. Uma vez seco, o meio foi resfriado em um dissecador e pesado novamente. A densidade e a porosidade do meio foram, então, calculadas. O meio foi, então, adicionado a uma garrafa de 500 ml, a qual foi enchida com água e, então, tampada. O meio foi agitado diversas vezes por dia e deixado para ser embebido. O tempo de embebição foi gravado e após 20 dias do meio foi colocado em um funil de Buchner durante 10 minutos enquanto a água extra foi removida com uso de vácuo. O meio foi, então, pesado. O meio foi, então, transferido para um cilindro graduado de 100 ml tarado e a água foi adicionada para encher o cilindro para alcançar 100 ml. O meio e a água foi, então, pesado, e os valores de gravidade específica seca e úmida foram, então, calculados.

[000140] Com uso do procedimento descrito acima, a densidade calculada para o Compósito 1 foi 0,452 kg/m3, a porosidade foi 29,7%, a gravidade específica (seca) foi 0,89, a gravidade específica (úmida) foi 1,27, e o espaço intersticial foi 49,4%. A densidade calculada para o Compósito 2 foi 0,372 kg/m3, a porosidade foi 39,3%, a gravidade específica (seca) foi 0,73, a gravidade específica (úmida) foi 1,2, e o espaço intersticial foi 48,8%. A densidade calculada para o Compósito 3 foi de 0,568 kg/m, mas os valores para porosidade, espaço intersticial, e gravidade específica não puderam ser obtidos devido ao fato de que as partículas falharam em se tornar suficientemente saturadas com água durante o período de embebição de 20 dias.

[000141] Os valores de densidade para outros compósitos de meio que foram preparados, mas não apresentados na Tabela 11, estiveram na faixa de valor de 0,40 kg/m3 a 0,52 kg/m3. Os valores para porosidade estiveram na faixa de 19% a 35% de valores para espaço intersticial na faixa de 41% a 44%, e valores para gravidade específica (seca) na faixa de 0,72 a 0,88, e gravidade específica (úmida) na faixa de 1,08 a 1,11.

EXEMPLO 10 - TESTE DE MEIO

[000142] Uma série de experimentos foi realizada com uso de Compósito 2, o qual possui a composição e propriedades físicas discutidas acima. A configuração experimental foi similar àquela descrita no Experimento 1, com a coluna de meio contida dentro de um vaso de aço inoxidável de 15,24 cm (6") de diâmetro equipado com um tubo de descarga de 7,62 cm (3") de diâmetro. O desempenho do meio compósito foi avaliado com uso de inúmeras variáveis diferentes, incluindo a gravidade específica do óleo tratado pelo meio, a taxa de fluxo, e a temperatura da água misturada com o óleo. A concentração de óleo de entrada foi 250 ppm para cada teste. Os resultados do teste, incluindo a capacidade de carregamento de óleo do meio, são mostrados abaixo na Tabela 12.TABELA 12 - RESULTADOS DE TESTE DE MEIO

[000143] Os resultados experimentais mostrados na Tabela 12 indicam diversas tendências gerais. Uma primeira tendência indicou que a capacidade de carregamento do meio causa de modo significante em taxas de fluxo de 814,0 lpm/m2 (20 gpm/pé2). Por exemplo, no Teste 9, a capacidade de carregamento de óleo do meio foi de 0,30 l/cm3 (1,3 g/in3) em uma taxa de fluxo de 610,5 lpm/m2 (15 gpm/pé2), mas caiu para 0,12 l/cm3 (0,5 g/in3) quando a taxa de fluxo foi aumentada para 814,0 lpm/m2 (20 gpm/pé2) no Teste 8. Essa tendência foi repetida nos Testes 4 e 5 e nos Testes 14 e 15. De fato, os Testes 4 a 6, os Testes 7 a 9, e os Testes 12 a 14 indicaram que uma taxa de fluxo de 407,0 lpm/m2 (10 gpm/pé2) rendeu a capacidade de carregamento mais alta. Os resultados obtidos a partir de um experimento separado com uso do mesmo aparelho e do mesmo meio compósito (Compósito 2) renderam resultados similares. Em taxas de fluxo de 407,0, 610,5 e 814,0 lpm/m2 (10, 15, e 20 gpm/pé2), as capacidades de carregamento correspondentes foram 0,81, 0,35 e 0,12 l/cm3 (3,5, 1,5, e 0,5 g/in3), respectivamente, em que a gravidade específica do óleo foi 0,882.

[000144] Uma segunda tendência indicou que aumentar a gravidade específica do óleo diminuiu a capacidade de carregamento de óleo do meio. Por exemplo, os Testes 1 a 4, 9 e 10 mostram a capacidade de carregamento de meio que cai de um valor de 0,46 l/cm3 (2 g/in3) para um valor de 0,14 l/cm3 (0,6 g/in3) quando a gravidade específica do óleo aumentou de 0,86 para 0,92, respectivamente. Em um experimento separado com uso do mesmo aparelho e meio compósito, dados adicionais foram obtidos com uso de óleo com valores de gravidade específica de 0,863, 0,882, e 0,917. Em uma taxa de fluxo de 407,0 lpm/m2 (10 gpm/pé2), os valores correspondentes à capacidade de carregamento do meio compósito foram 0,51 l/cm3 (3,7 g/in3), 0,65 l/cm3 (2,8 g/in3), e 0,49 l/cm3 (2,1 g/in3), respectivamente. Esses resultados também mostraram que a capacidade de carregamento do meio compósito diminui à medida que a gravidade específica do óleo aumenta.

[000145] Uma terceira tendência indicou que aumentar a temperatura da água também aumentou a capacidade de carregamento do meio. Por exemplo, os Testes 18 e 19 mostram a capacidade de carregamento de meio que aumenta a partir de um valor de 0,42 a 0,44 l/cm3 (1,8 a 1,9 g/in3) para um valor de 0,58 l/cm3 (2,5 g/in3), quando a temperatura da água foi aumentada de 18,3 °C (65 °F) para 73,9 °C (165 °F). Deve ser notado que os resultados de comparação entre o Teste 15 e o Teste 16 em relação à temperatura foram desconsiderados, visto que o Teste 16 incluiu resultados inconsistentes entre duas execuções separadas. Em um experimento separado com uso do mesmo aparelho e do meio compósito, dados de temperatura adicionais foram obtidos, em que mostraram a capacidade de carregamento aumentada a partir de um valor de 0,49 l/cm3 (2,1 g/in3) a 18,3 °C (65 °F) para um valor de 0,79 l/cm3 (3,4 g/in3) a 73,9 °C (165 °F), sob condições com uso da mesma taxa de fluxo e óleo com a mesma gravidade específica.

EXPERIMENTO 11 - CAPACIDADES DE DESEMPENHO DE MEIO

[000146] Um segundo experimento foi realizado para comparar a capacidade de desempenho do meio compósito contra o meio de casca de nogueira-negra. As condições experimentais foram similares àquelas usadas no Experimento 1 e o meio compósito usado para esses experimentos foi o Compósito 2, conforme descrito acima. O óleo usado para esses experimentos teve uma API (gravidade American Petroleum Institute) de 35,0. Para execuções experimentais com uso do meio de casca de nogueira, a concentração de óleo de alimentação média foi 265 mg/l e a taxa de fluxo foi 549,4 lpm/m2 (13,5 gpm/pé2). Para execuções com uso do material de meio compósito, a concentração de óleo de alimentação média foi de 292 mg/l com um valor máximo de 448 mg/l, e a taxa de fluxo foi 407,0 lpm/m2 (10 gpm/pé2). A massa de óleo carregada por polegadas cúbicas de meio foi plotada versus a concentração de óleo no efluente e é apresentada na Figura 17. Os resultados indicaram que entre quatro a seis vezes a massa de óleo podem ser carregadas no meio compósito em relação ao meio de casca de nogueira.

[000147] Os sistemas e métodos descritos no presente documento não são limitados em sua aplicação aos detalhes de construção e à disposição de componentes estabelecida na descrição ou ilustrada nos desenhos. A invenção tem capacidade para outras modalidades e para ser praticada ou ser executada em várias maneiras. Ademais, a fraseologia e a terminologia usadas no presente documento são com o propósito de descrição e não devem ser consideradas como limitantes. O uso de "que inclui", "que compreende", "que envolve", "que tem", "que contém", "caracterizado por", "caracterizado em que" e variações dos mesmos no presente documento é destinado a abranger os itens listados após isso, equivalentes dos mesmos, assim como modalidades alternadas que consistem nos itens listados após isso exclusivamente. O uso de termos ordinais, como "primeiro", "segundo", "terceiro" e semelhantes nas reivindicações para modificar um elemento reivindicatório não conota, em si, nenhuma prioridade.

[000148] Embora modalidades exemplificativas da descrição tenham revelado muitas modificações, adições, e exclusões podem ser feitas nas mesmas sem se afastar do espírito e escopo da descrição e seus equivalentes, conforme estabelecido nas reivindicações a seguir.

[000149] Aqueles versados na técnica prontamente notariam que os vários parâmetros e configurações descritos no presente documento são destinados a serem exemplificativos e que os parâmetros e as configurações reais dependerão da aplicação específica, na qual os sistemas e os métodos direcionados a processos de tratamento de separação com uso de meio compósito da presente descrição são usados. Aqueles versados na técnica reconhecerão, ou poderão verificar, com uso de não mais que a experimentação de rotina, muitos equivalentes para as modalidades específicas descritas no presente documento. Por exemplo, aqueles versados na técnica podem reconhecer que o aparelho, e componentes do mesmo, de acordo com a presente descrição, podem compreender ainda uma rede de sistemas ou ser um componente de um processo de tratamento de separação com uso de um sistema de meio compósito. Deve ser entendido, portanto, que as modalidades supracitadas são apresentadas, apenas a título de exemplo e que, dentro do escopo das reivindicações anexas e equivalentes a essas, os processos de tratamento de separação revelados com uso dos sistemas e dos métodos de meio compósito podem ser praticados de modo diferente do que o especificamente descrito. O presente aparelho e os métodos são direcionados para cada recurso ou método individual descrito no presente documento. Além disso, qualquer combinação de dois ou mais tais recursos, aparelho ou métodos, se tais recursos, aparelho ou métodos não forem mutuamente inconsistentes, é incluída no escopo da presente descrição.

[000150] Ademais, deve ser notado que várias alterações, modificações e melhoras ocorrerão prontamente àqueles versados na técnica. Tais alterações, modificações e melhoras são destinadas a ser parte dessa descrição, e são destinadas a estarem dentro do espírito e do escopo dessa descrição. Por exemplo, uma instalação existente pode ser modificada para utilizar ou incorporar qualquer um ou mais aspectos da descrição. Desse modo, em alguns casos, o aparelho e os métodos podem envolver conectar ou configurar uma instalação existente para compreender processos de tratamento de separação com uso de meio compósito. Consequentemente, a descrição e os desenhos supracitados são apenas a título de exemplo. Ademais, as descrições nos desenhos não limitam as descrições às representações ilustradas de modo particular.

Claims

1. Método para tratar uma corrente de alimentação (100, 200, 300) que compreende hidrocarbonetos e um líquido de base aquosa, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas, pré-tratar uma pluralidade de partículas de meio compósito com um líquido aquoso para produzir uma pluralidade de partículas de meio compósito pré-tratadas, sendo que cada partícula de meio compósito compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero; introduzir a corrente de alimentação (100, 200, 300) que compreende hidrocarbonetos em uma primeira taxa de fluxo em uma entrada de um vaso que contém a pluralidade de partículas de meio compósito pré-tratadas para produzir uma corrente coalescida (106, 216, 316); e carregar uma quantidade dos hidrocarbonetos da corrente de alimentação (100, 200, 316) na pluralidade de partículas de meio compósito pré-tratadas em uma segunda taxa de fluxo para remover da mesma a quantidade dos hidrocarbonetos e produzir uma corrente tratada (108, 218), sendo que a corrente tratada (108, 218) tem uma concentração-alvo predeterminada de hidrocarbonetos menor que uma concentração de hidrocarbonetos na corrente de alimentação (100, 200, 300), as partículas compósitas posicionadas dentro de um dispositivo de filtro (104).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a concentração-alvo predeterminada de hidrocarbonetos na corrente tratada (108, 218) é menor que 30 ppm.

3. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que carregar compreende coalescer hidrocarbonetos emulsificados na corrente de alimentação (100, 200, 300) através da pluralidade de partículas de meio compósito pré-tratadas, sendo que a concentração-alvo predeterminada de hidrocarbonetos na corrente tratada (108, 218) é uma concentração reduzida de hidrocarbonetos emulsificados em relação à corrente de alimentação (100, 200, 300).

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a concentração de hidrocarbonetos emulsificados na corrente tratada (108, 218) é reduzida em relação à corrente de alimentação (100, 200, 300) em mais de 50%.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda as seguintes etapas, medir pelo menos uma dentre uma concentração de hidrocarbonetos na corrente tratada (108, 218) e uma taxa de vazão da corrente tratada (108, 218); retrolavar a pluralidade de partículas de meio compósito pré-tratadas com base em pelo menos uma dentre a concentração medida de hidrocarbonetos na corrente tratada (108, 218) e a taxa de vazão medida da corrente tratada (108, 218) para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto; e reciclar o efluente líquido de hidrocarboneto para a corrente de alimentação (100, 200, 300).

6. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pré-tratar a pluralidade de partículas de meio compósito compreende contactar cada partícula de meio compóstio com o líquido aquoso por um intervalo de tempo predeterminado, sendo que o intervalo de tempo predeterminado é uma quantidade efetiva para aumentar uma gravidade específica da pluralidade de partículas de meio compósito para um valor maio que um.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira taxa de fluxo está em uma faixa de 4069,9 a 8139,8 lpm/m2 (de 100 a 200 gpm/pé2).

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a segunda taxa de fluxo é menor que 610,5 lpm/m2 (15 gpm/pé2).

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda retrolavar pelo menos um dentre o vaso e o dispositivo de filtro (104).

10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que retrolavar o pelo menos um vaso e o dispositivo de filtro (104) está baseado em um intervalo de tempo predeterminado.

11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda medir uma taxa de vazão da corrente coalescida (106, 216, 316) e retrolavar o vaso baseado na taxa de vazão medida da corrente coalescida (106, 216, 316) para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto.

12. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda medir pelo menos uma dentre uma taxa de vazão da corrente tratada (108, 218) e uma concentração de hidrocarbonetos na corrente tratada (108, 218) e retrolavar o dispositivo de filtro (104) com base em pelo menos uma dentre a taxa de vazão medida da corrente tratada (108, 218) e a concentração medida de hidrocarbonetos na corrente tratada (108, 218) para produzir um efluente líquido de hidrocarboneto.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pré-tratar a pluralidade de partículas de meio compósito compreende contactar cada partícula de meio compósito com o líquido aquoso por um intervalo de tempo predeterminado.

14. Sistema (10, 20, 30) para tratar uma corrente de alimentação (100, 200, 300) que compreende hidrocarbonetos e um líquido de base aquosa, caracterizado pelo fato de que compreende, pelo menos um dispositivo de pré-tratamento (132) em comunicação com um líquido aquoso e contendo uma pluralidade de partículas de meio compósito, sendo que cada partícula de meio compósito compreende uma mistura de um material à base de celulose e um polímero, o pelo menos um dispositivo de pré- tratamento (132) configurado para produzir uma pluralidade de partículas de meio compósito pré-tratado; pelo menos um coalescedor (102, 312) em comunicação com a corrente de alimentação (100, 200, 300) e contendo uma quantidade da pluralidade das partículas de meio compósito pré- tratadas efetiva para coalescer hidrocarbonetos emulsificados na corrente de alimentação (100, 200, 300) na mesma, sendo que o pelo menos um coalescedor (102, 312) é configurado para produzir uma corrente coalescida (106, 216, 316) compreendendo hidrocarbonetos coalescidos; e pelo menos um dispositivo de separador em comunicação com o coalescedor (102, 312), o pelo menso um dispositivo de separador configurado para separar pelo menos uma porção dos hidrocarbonetos coalescidos da corrente coalescida (106, 216, 316) e produzir uma corrente tratada (108, 218) com uma quantidade de hidrocarbonetos reduzida em relação à corrente de alimentação (100, 200, 300).

15. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separador compreende pelo menos um dentre um dispositivo de filtro (104), um hidrociclone, um dispositivo de decantação por gravidade e um dispositivo de flotação.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de separador é um dispositivo de filtro (104) que contém uma pluralidade das partículas de meio compósito pré-tratadas.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracte- rizado pelo fato de que cada partícula de meio compósito compreende uma concentração de material à base de celulose de pelo menos 45% em peso.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o material à base de celulose compreende pelo um material de madeira.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que cada partícula de meio compósito compreende uma distribuição de tamanho em uma faixa de 5 mesh a 10 mesh.