BRPI0718508A2 - Sistemas aperfeiçoados, processos e metodologias para a produção de água limpa e produtos da mesma - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMAS APERFEIÇOADOS, PROCESSOS E METODOLOGIAS PARA A PRODUÇÃO DE ÁGUA LIMPA E PRODUTOS DA MESMA".
ANTECEDENTES DA DESCRIÇÃO CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a sistemas de limpeza de água e métodos de teste de campo e criação de valor baseado em utilizar alíquotas menores de energia do que atualmente empregado para produzir água lim- pa. A presente invenção especificamente proporciona uma série de aperfei- çoamentos técnicos de sistema baseado em um modelo de técnica aperfei- çoada para explorar tecnologia exclusivamente licenciada de geração de águas limpas a partir de indústria, entre outros.
Sistemas existentes de produção de água limpa não suportam as necessidades de progresso das populações do mundo de diversas razões proeminentes, também documentadas na literatura. Os presentes inventores estudaram esses problemas e obtiveram a permissão primeira-absoluta e descarga superficial de água produzida no Novo México.
Indústrias que variam daquelas carregadas com água potável de criação para geradores de energia elétrica industrial têm evidenciado neces- sidades duradouras nessa área. Antes do advento dos presentes ensina- mentos essas necessidades permaneceram não-controladas. ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Água produzida é água capturada em formações subterrâneas que chegam à superfície durante exploração e produção de petróleo e gás. Isso ocorre naturalmente em formações onde petróleo e gás são encontra- dos e, juntamente com o petróleo e gás, que são milhões de anos de idade. Quando se produz petróleo ou gás, ambos são levados para superfície como um fluido produzido.
A composição desse fluido produzido inclui uma mistura de hi- drocarbonetos líquidos ou gasosos, água produzida, sólidos dissolvidos ou suspensos, sólidos produzidos tal como areia ou lodo, e fluidos e aditivos recentemente injetados que poderão ter sido colocados na formação como um resultado de atividades de exploração e produção. Estudos indicam que as águas produzidas associadas a plataformas de gás/condensado são a- proximadamente dez vezes mais tóxicas que as águas produzidas descarre- gadas de plataformas de petróleo tradicionais.
Produção de metano em camada de carvão, (coal bed methane)
(CBM) freqüentemente, envolve quantidades significativas de água produzi- da. Operadores de CBM, tipicamente, perfuram poços superficiais em veios carboníferos. Esses veios carboníferos usualmente contêm aqüíferos de leito de rocha profundo e grandes volumes de água. Operadores de CBM bom- beiam essa água do veio levando à redução na pressão, liberando desse modo, metano à superfície com a água de formação (produzida). Água pro- duzida quase sempre contém sal, e é portanto, água salobra ou salina.
O Instituto Americano de Petróleo (American Petroleum Institute (API)) define água produzida como "a água salina levada à superfície com petróleo e gás". Diretrizes de U.S. Environmental Protection Agency (EPA) (Agência de Proteção Ambiental) define água produzida como "água (sal- moura) criada a partir dos estratos portadores de hidrocarbonetos durante a extração de petróleo e gás, e pode incluir água de formação, água para inje- ção, e qualquer produto químico adicionado ao fundo do poço ou durante o processo de separação de petróleo/água".
Em geral, nem a quantidade de água produzida, nem a qualida- de da água pode ser predita antes de levar à água para a superfície. Indica- dores de água produzida variam através de, e mesmo em bacias de forma- ção, dependendo da profundidade do poço, geologia, e ambiente do depósi- to. Além disso, hidrologia de formação freqüentemente, leva a qualidade da água produzida alterar-se intermitentemente à medida que o poço de produ- ção envelhece.
O volume de água produzida a partir de poços de petróleo e gás também não permanece constante com o tempo. Tradicionalmente, a razão água-para-óleo é mais baixa quando o poço é novo. À medida que o poço envelhece, a razão água-para-óleo aumenta, embora a porcentagem de pe- tróleo e gás, similarmente, declina. Em relação a abordagens de poços de petróleo bruto, o término de sua produção e/ou vida econômica, água produ- zida pode compreender tanto quanto 98% dos fluidos bombeados. Poços de CBM, por contraste, tipicamente geram a maior parte de água produzida prematura na vida do poço, com a quantidade de água declinando à medida que o poço envelhece. Em ambos os casos, contudo, tanto para petróleo quanto para gás, a vida econômica do poço é usualmente ditada pela quan- tidade de água produzida - e seu custo de disposição - em vez da extremi- dade real de petróleo ou gás subterrâneo no poço. Isto é, reduzindo o custo de disposição de água produzida, as reservas econômicas de petróleo e gás são elevadas nos Estados Unidos.
Água produzida é muito mais o volume maior de rejeitos gerados em operações de extração de petróleo e gás. Tipicamente, nos Estados Uni- dos 7 a 10 tonéis de água produzida são bombeados para cada barril de pe- tróleo produzido. Estima-se que a indústria de petróleo e gás dos Estados Unidos gera de 20 a 30 bilhões de barris de água produzida a cada ano. Isso é equivalente a um quinto do fluxo total do Rio Colorado. Correntes de água produzida são usualmente separadas do petróleo e gás na cabeça do poço e devem ser dispostas de uma maneira apropriada para a proteção de saúde humana e do ambiente. Nos Estados Unidos, água produzida compreende aproximada-
mente 80% do volume total de produção de petróleo e gás e resíduo de ex- ploração gerado pela indústria de petróleo e gás. Na indústria de gás natural, mais de 60% da água produzida gerada é atualmente reinjetada de volta para o solo. Essa porcentagem aumenta em 90%, quando volume de água produzida de petróleo e gás tradicional é considerado. Embora poços de re- injeção sejam atualmente, um método de descarte regulador aprovado, cer- tos estados de Montanhas Rochosas (Rocky Mountain) estão já experimen- tando capacidades de reinjeção limitadas à medida que se desenvolvem re- gulamentos ambientais mais rigorosos. Progressivamente, descarte de água produzida alternativa e métodos de tratamento são necessários.
Em resumo, os processos conhecidos para produzir água limpa não são eficientes o bastante para satisfazer a necessidade duradoura de recuperar água potável ou útil sem uso de condições extremas e entradas de energia significativas antes do advento dos presentes ensinamentos, os quais controlam e superam essa necessidade duradoura. SUMÁRIO DA INVENÇÃO Resumidamente estabelecido, há novos sistemas, processos e
metodologias descritas para uso de AltelaRain™ (disponível de Altela, Inc. de Albuquerque, Novo México 87106 e Englewood, Colorado 80111) basea- dos em processos (umidificação/desumidificação de gás carreador HDH ou desvaporização) os quais permitem produção de água limpa, derivada em parte de modelos gerados e testados com água produzida das indústrias de petróleo e gás. A presente invenção também se refere a remediação de á- gua de resíduo industrial e geralmente facilita a disposição de tempo e custo eficiente de águas de refugo a partir de uma pluralidade de indústrias que variam de produção de alimentos e vinhos para novas eficiências aperfeiço- adas nas próprias indústrias de petróleo e gás. Destilação térmica de gás carreador HDH de alta eficiência funciona sem membranas, sob pressões ambientes ou próximas a ambientes sem pré ou pós-tratamento exigidos, e economias de escala para alavancagem (Ieverage) de uma plataforma de plástico ou material polimérico. Água de resíduo industrial, incluindo essa gerada pelas indústrias de alimentos, vinhos e bebidas, é também melhora- da de acordo com os presentes ensinamentos.
De acordo com um aspecto da presente invenção é proporcio- nado um método aperfeiçoado para produção de água limpa a partir de água contaminada, método este que compreende, em combinação, dirigir-se a um mercado que apresenta problemas, restrições ou necessidades de controle de água, proporcionando serviços que se relacionam com pelo menos um tratamento de água produzida, permissão reguladora, soluções de disposi- ção de indústrias de gás natural, petróleo e mineral, alimento de dessaliniza- ção, indústrias de vinhos e bebidas e outras remediações de resíduos indus- triais, entre outros, imitando um ciclo de chuva natural com um processo de tecnologia AltelaRain™, para produzir água mais limpa, dados resultantes relacionados ao mesmo, e eficiências industriais em que a energia exigida é menor que pelo menos aproximadamente uma metade daquela usada em processos de destilação térmica sob pressão ambiente conhecidos para criar água limpa a partir de água contaminada.
De acordo com um outro aspecto da presente invenção é pro- porcionado um método aperfeiçoado de utilização de um processo de umidi- ficação/desumidificação de gás carreador, método este compreendendo, em combinação, proporcionar um sistema para remover sais, óleos residuais e outros contaminadores de água para instalação e operação como tecnologia para purificação geral de água, cujo sistema é capaz de operar 24 horas por dia e 7 dias por semana, operando o sistema em um menor custo do que métodos tradicionais de água produzida, métodos de dessalinização, méto- dos de resíduos de indústrias de alimentos, vinhos e bebidas, e outros mé- todos de remediação de resíduos industriais, produzindo água purificada útil como material de estimulação de fracionamento, entre outras coisas, e, per- mitindo uso in loco (on-site) da água resultante, eliminando desse modo, custos de transporte e descarte em outro local para a água resultante. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
PCT/US00/20396 que é exclusivamente licenciado para o ces- sionário presente, permite retornos significativos em investimento de ende- reçamento e ataque de tratamento de água de acordo com precursores para o ajuste e processos do presente método de alavancagem (Ieverage off) de ensinamentos da natureza na água do mar de evaporação que em seguida é convertida em chuva pelas forças de tempo. Embora capturando o calor de condensação de reutilização no ciclo de evaporação. Isso é feito com tal quantidade de energia reduzida que pode resolver o problema de dessalini- zação que atualmente atormenta o mundo e fica também dispendioso para muitos.
Microfiltração (MF), ultrafiltração (UF), nanofiltração (NF) e os- mose reversa (OR) são empregados para o tratamento de água produzida e representam as técnicas mais comuns atentadas para purificação de água produzida. Em particular, essas tecnologias de hiperfiltração são utilizadas como um meio de obter redução de salmoura para água produzida por CBM de baixo-TDS, bem como água produzida de poço de gás convencional. Ca- da uma utiliza alta pressão através das membranas para realizar filtração de contaminadores da água produzida, concentrando-a para uma corrente de rejeito que em seguida exige disposição.
Rejeito de MF, UF e NF contamina mais que o tamanho de po-
ros da membrana, visto que RO usa uma pressão de operação maior que a pressão osmótica do sal presente na água para transportar água pura por meio da membrana, rejeitando desse modo a maior parte dos sais. A taxa de fluxo de água pura por meio da membrana é dependente da concentração salina, temperatura da água e a pressão de acionamento líquido (proporcio- nada por meio de uma bomba de alta pressão).
Sob pressões maiores, a qualidade de permeação aperfeiçoa-se devido a um grande aumento no fluxo de água do que o aumento no fluxo de soluto. A resistência física da membrana e material de suporte limita a pres- são de operação máxima prática. Todas as técnicas de membrana exigem altas quantidades de eletricidade que são freqüentemente não presentes em muitos locais do poço.
Na separação gás-líquido, a diferença de pressão através de uma membrana seletiva distribui-se com tamanho de poros de aproximada- mente 0,03 micrometro (30 nm). Gás penetra na membrana sob uma taxa baseada na difusividade e solubilidade de moléculas para atingir o equilíbrio entre a fase gasosa e o gás soluto no líquido. A diferença de pressão é um resultado de varredura de vácuo ou gás por meio da membrana.
Recentemente, há muitas novas tecnologias de membranas a- plicadas para tratamento de água produzida. Osmonics, Inc. desenvolveu uma membrana em espiral enrolada. Essas membranas em espirais enrola- das foram anunciadas oferecer o acondicionamento mais eficiente de área da membrana para proporcionar maior área de contato da membrana em um espaço muito limitado. O desempenho dessas membranas é reduzido por meio de temperaturas maiores - temperatura ótima situa-se entre 45°C- 50°C (113-122°F).
Temperaturas maiores até 90°C (194°F) podem ser usadas, mas exigem mais energia para obter separação desejada, lonics, Inc. desenvolveu uma membrana HERO para proporcionar maior recuperação de água, maior permeação de qualidade e maior fluxo de operação que tratamento conven- cional com RO. Contudo, a membrana HERO ainda exige pré-tratamento da água de alimentação antes de operação de RO para aumentar o pH da água de alimentação para obter eficiência ótima removendo boro e reduzindo in- crustação (fouling) na membrana.
O PRRC de New México Institute of Mining and Technology de- senvolveu membranas inorgânicas para uso com tratamento de água produ- zida de mais de 50.000 ppm na Bacia de San Juan, bem como mais de 100.000 ppm na Bacia Permiana. Essas membranas inorgânicas são produ- zidas de zeólito e proporcionam maior fluxo, compatibilidade de pH e tanto estabilidade térmica quanto química. Finalmente, New Logic Research, Inc. criou uma membrana vibratória (VSEP) para dirigir-se a incrustação e raspa- gem (scaling) das membranas. Aperfeiçoamentos contínuos e incrementais no design da membrana provavelmente continuará; contudo, tecnologias de membrana não superam os processos de pré-tratamento dispendiosos exi- gidos para completa purificação de água produzida.
O processo de troca iônica eficazmente remove arsênico, metais pesados, nitratos, rádio, sais, urânio e outros elementos de água produzida. Troca iônica é um processo rápido e reversível em que íons de impureza presentes na água são substituídos por íons liberados por uma resina de troca iônica. Os íons de impureza são tomados pela resina que pode ser pe- riodicamente regenerada para recuperá-la à forma iônica original. (Um íon é um átomo ou grupo de átomos com uma carga elétrica. íons positivamente carregados são chamados cátions e são usualmente metais; íons negativa- mente carregados são chamados ânions).
Eletrodiálise (ED) é um processo acionado eletricamente, tradi- cionalmente operando sob quedas de pressão muito baixa de aproximada- mente 172,37 KPa (25 libras) por polegada quadrada (ps/) através do pro- cesso. Isso se compara com a queda de pressão típica através de uma pla- taforma de RO de entre 2,76 MPa - 9,65 MPa (400 - 1.400 psi), que traduz em maior consumo de energia e custos de operação. Eletrodiálise reduz sa- Iinidade transferindo íons de compartimentos de água de alimentação, por meio de membranas, sob a influência de uma diferença elétrica potencial.
Os íons positivamente e negativamente carregados dos sais dis- solvidos em água de alimentação salina moverão no sentido de eletrodos opostamente carregados imersos na solução. Um módulo de eletrodiálise ("stack") consiste em pares múltiplos de membranas entre dois eletrodos com uma montagem espaçadora entre cada par para coletar as soluções diluídas e concentradas. O sistema de eletrodiálise de inversão (EDR) inver- te a polaridade periodicamente. Portanto, cada canal de fluxo apresenta cor- rentes diluídas de baixa salinidade removendo qualquer escala deixada pela corrente de alta salinidade da outra polaridade.
Tecnologia de desionização capacitiva é similar a ED, exceto que nenhuma membrana é empregada. Desionização capacitiva é centrada em torno de um capacitor multicamadas freqüentemente referido como um capacitor por meio de fluxo (FTC). O sumário seguinte de tecnologia de ca- pacitor por meio de fluxo foi tomado amplamente da descrição de tecnologia de Biosource Inc.. Biosource desenvolveu e demonstrou o potencial dessa tecnologia de engenharia. (Sandia National Laboratories, adicionalmente investigou a promessa dessa tecnologia, no laboratório, com uma unidade de demonstração de Biosource).
O capacitor por meio de fluxo/desionização capacitiva é sim- plesmente um capacitor do tipo camada-dupla elétrica projetado para pro- porcionar uma via de fluxo de água. Devido à capacitância, existe um gradi- ente de campo muito forte à direita da superfície condutora. Os contamina- dores iônicos são puxados perpendiculares à via de fluxo, abaixo dos eletro- dos presentemente produzidos de carbono. Sob aplicação de uma voltagem de DC, contaminadores iônicos eletrostaticamente adsorvem ao carbono da área superficial alta condutora, com uma quantidade equivalente de carga eletrônica. O capacitor por meio de fluxo é regenerado por curto-circuito de seus condutores através de uma carga e revertendo a voltagem. Esta neu- traliza e em seguida reverte a carga, repelindo os contaminadores absorvi- dos em uma corrente de refugo concentrado.
A capacidade de desviar a carga da superfície fora eletronica- mente permite regeneração sem produto químico. Para impedir incrustação (fouling), a polaridade dos eletrodos do capacitor por meio de fluxo pode ser invertida a cada ciclo de carga. Isso tende a remover incrustantes (foulants) que tendem a favoravelmente atrair um eletrodo de polaridade. O capacitor por meio de fluxo mantém uma carga e armazena energia quando desconectado da fonte de força, apenas como um capacitor ordinário. Simultaneamente, energia armazenada é liberada como corrente DC. A carga eletrônica do capacitor por meio de fluxo não é fixa. Pode ser ligada e desligada, ou ele- tronicamente modulada.
Evaporação por congelamento-descongelamento (FTE) conta com ciclos de congelamento e evaporação por meio da natureza. A princípio anteriormente congelamento-descongelamento é baseado no fato que sais dissolvidos em água reduzem o ponto de congelamento da solução abaixo de 32 graus F. Congelamento parcial ocorre quando a solução é esfriada abaixo de 32 graus F, mas mantido acima do ponto de congelamento depri- mente da solução. Nessa faixa, forma-se cristais de gelo relativamente pu- ros, e uma solução de salmoura não-congelada contendo concentrações elevadas dos sais dissolvidos pode ser drenada distante do gelo. Quando o gelo funde-se, é essencialmente água pura. A água produzida é congelada por meio de pulverização sobre um reservatório revestido (Iined pond) (almo- fada de congelamento) quando temperaturas de inverno atingem o nível a- propriado. A salmoura concentrada é drenada da almofada durante o ciclo de congelamento, e a água fundida purificada é coletada durante o ciclo de descongelamento.
Os presentes inventores descobriram novos métodos de comércio, incluindo processos para utilizar gás natural para ferver água (nossa própria água destilada "DW") em uma caldeira convencional para produzir vapor de pressão ambiente. O cálculo baseia-se em considerações diretas de engenharia da con- versão de gás em energia a calor (expressa em BTUs) e a capacidade água sob calor conhecida e o calor de evaporação latente inerente na alteração de fase água-para-vapor de água (-1.050 BTUs/-2442300 m2/s2 libras de água).
Desvaporização, conforme discutida, representa uma solução simples para remover todos os contaminadores de água produzida, mesmo em condições de TDS altamente de desafio e extremamente altas. Como todos os processos à base de destilação, a água gerada no lado de conden- sação do trocador térmico é pura e contém nenhum sólido dissolvido ou suspenso. A água de fase a vapor é também livre de compostos químicos que apresentam pontos de ebulição maior ou igual àquele de água (sob condições atmosféricas). Como um processo térmico, o vapor em seguida recondensa na forma de uma corrente efluente de pureza muito alta. Tal como a maioria de processos térmicos, química de água apresenta apenas efeitos moderados em desempenho do sistema. Finalmente, teste recente da tecnologia revelou que componentes altamente voláteis, por exemplo, compostos BTEX, tipicamente encontrados em águas produzidas não re- condensam na corrente de destilados, tornando o processo incomparavel- mente da água de qualidade maior das 9 tecnologias avaliadas neste relato.
Uma outra vantagem principal de processos térmicos é sua fle- xibilidade e modularidade inerentes. O processo de desvaporização não é diferente sob este aspecto. Os materiais resistentes a escamas de baixo custo usados para fabricar torres de desvaporização permitem sistemas de tratamentos que devem ser construídos tanto modulares quanto móveis, fa- cilmente mantidos, e capazes de processar água com composições influen- tes altamente variáveis. O projeto modular de um sistema baseado em des- vaporização permite instaladores personalizar cada sistema de tratamento com pouco ou nenhum custo adicional para compradores. Por exemplo, um sistema de desvaporização pode ser instalado para minimizar a corrente de rejeito de salmoura efluente simplesmente por meio de re-configuração do planejamento físico das torres de sistema primário para diferenciar configu- rações em série/paralelas. Tais como outros processos térmicos, desvaporazição é simples,
fácil de manter, e pode operar-se desacompanhada por longos períodos de tempo. Contudo, ao contrário de outros métodos de dessalinização, os com- ponentes de tratamento primário são fabricados totalmente de plástico. Isso elimina a necessidade de componentes de pré-tratamento influentes dispen- diosos (tais como filtros, floculantes e aditivos antisselantes). Essa tecnolo- gia é única das 9 (nove) avaliadas aqui, pelo fato de que nenhum metal está presente para que corrosão e raspagem possam existir.
Também, similar a outros processos térmicos, a despesa princi- pal de operação é a energia exigida para evaporar a água influente. Contu- do, desvaporização apresenta uma outra vantagem inerente pelo fato de que o processo opera sob temperaturas baixas, tipicamente 82°C (180°F) ou menor. Isso torna possível de uma desvaporização baseada em sistemas de tratamento de água produzida usar fontes de calor de escape de baixo grau. Tais cenários de operação dramaticamente aumentam a eficiência de opera- ção reduzindo adicionalmente os custos de operação em virtude da capaci- dade única da técnica de "reutilizar" esses tempos de calor múltiplo de baixo grau aplicando o calor exotérmico de condensação (formação de orvalho) ao calor endotérmico de evaporação em um processo de Ioop contínuo.
Sistemas de tratamento à base de desvaporização tipicamente exigem mais espaço físico para tratar um dado volume de água do que sis- temas de RO comparáveis (sem levar em conta outras variáveis). Essa é uma função da baixa condutividade térmica de plásticos em relação àquela de metal. Isso é geralmente uma consideração menor uma vez que locais do poço são localizados remotamente com terra abundante disponível da insta- lação do sistema. Além disso, muitas técnicas de construção de baixo custo podem ser empregadas para erguer estruturas temporárias ou permanentes. Ruído da operação é mínimo.
A tecnologia de desvaporização é também capaz de ser reduzi- da proporcionalmente o suficiente para operar em locais do poço individuais. Um poço típico gerando apenas 10-20 barris por dia (BPD) de água produzi- da não é prático de tecnologias de larga escala tal como RO ou outras tec- nologias de membrana. Produto da desvaporização trata 3.780 litros (1.000 galões) por dia, que é equivalente a 24 BPD - ideal para locais do poço de petróleo e gás típicos no Novo México. De fato Projeto Potencial No. 2, re- comendado neste relatório, foi escolhido com base no volume pequeno de água produzida extremamente de desafio (maior que 120.000 TDS).
As duas variáveis apenas na equação, então são (i) o Fator de Energia de Reutilização crucial, f, inerente em torres AltelaRain™ e (ii) o custo de gás natural, Cng, sob locais de tratamento (expressos em dólares por mi- lhão de BTUs -- $/MBTUs'): ENERGIA
A quantidade de energia a vapor exigida para produzir 3,78 litros (1 galão) de DW limpa é uma função apenas de f (ignorando o efeito de sali- nidade), e é dado por:
3,78 litros (1 galão) de DW X 1/f [gal de DW/gal de BW] X 3.785,23 kg (8.345 libras) de vapor/gal de BW X 1.050 BTUs/lbs de vapor = BTU's/galão de DW
ou, BTU's/galão de DW = 8.762/f
At f = 1, sem o processo de AltelaRain™, portanto, teoricamente [e aproximadamente 11.700 BTU's/galão em aplicações mundiais reais] le- vam 8.762 BTU's/galão de água para ferver água limpa (e ainda mais ferver água salgada) - ou 368.000 de BTU's/bbl (0,368 MBTU's/bbl). Entretanto, sob f = 3,0, com o processo AltelaRain™, portanto, apenas levam 2.921 BTU's/galão de água ferver água limpa - ou 122.670 BTU's/bbl (0,123 MB- TU's/bbl). CUSTO
O custo teórico de energia (mínimo) de produção de 3,78 litros (1 galão) de DW limpa é dado por:
3,78 litros (1 galão) de DW X 1/f [gal de DW/gal de BW] X 3.785,23 kg (8.345 libras) de vapor/gal de BW X 1.050 BTUs/lbs de vapor X CNG [$/MTBU's] X (1 M/1.000.000) X 1.000 = $/3.785 litros (1.000 galões) de DW ou,
$/3.785 litros (1.000 galões) = CNG X 8.762/f
Isto é, o custo teórico de gás natural para produzir 3.780 litros (1.000 galões) de DW em operações, quando temos de pagar o gás, é inver- samente proporcional a f, e linear com o custo de gás, CNG, multiplicado por 8.762. Como um exemplo, se pagarmos $2,50/MTBU ("$2,50/MCF) sob pre- ços de vendas no atacado (antes de transporte do gás para mercados vare- jistas) em um local do poço, e torres foram operadas sob um f = 3,0 - então custo de energia seria de $7,30/1.000 galões de água limpa que foram pro- duzidos. Embora esse custo seja aproximadamente 2 vezes maior que o preço de água potável típica municipal nos Estados Unidos, essa estimativa é bastante baixa para a eliminação ou remediação de responsabilidade in- dustrial de água contaminada. É também consideravelmente menor que o custo de ebulição simplesmente da água - que seria de $43,80/3.780 litros (1.000 galões), somente para a energia, sob preços de gás varejista presen- tes (-$5,00/MBTU).
Similarmente, em uma base por barril, o custo de fonte principal de energia é:
$/barril = CNG X 0,37/f. Isto é, o custo de gás natural para produzir um barril de DW em
operações, quando temos de pagar o gás, é inversamente proporcional a f, e linear com o custo de gás, CNg, multiplicado por 0,37. Como um exemplo, se temos de pagar $2,50/MBTU (-$2,50/MCF) sob preços de venda no atacado (uma metade de venda a varejo, antes de transporte do gás para mercados varejistas) em um local do poço, e torres foram operadas sob um f = 3,0 - então custo de energia seria - $0,30/barril de água limpa que foi produzida. Embora esse custo seja aproximadamente 2 vezes maior que o preço de água potável típica municipal nos Estados Unidos, essa estimativa é apenas 7% do custo que produtores estão atualmente pagando para livrar-se de sua responsabilidade de PW, se estão pagando $4,40/bbl presentemente.
Além disso, uma "análise de sensibilidade" rápida ilustra que nesses preços de responsabilidade maior de PW - especialmente, aqueles acima de $5 ou $6 por barril - um aperfeiçoamento em ERF, fator f, não é crítico. Por exemplo, sob um ponto de preço de $6 por barril, custo de ope- ração de gás natural de $0,30/barril acima seria apenas 5% do custo presen- te do operador - e, além disso, baixaria apenas 4% do custo presente do operador se aumentasse f de 3,0 para 4,0 - ou $0,23/barril para o gás. Embora a aparelhagem e método tenham sido descritos em ter- mos de que devam atualmente ser considerados as modalidades mais práti- cas e preferidas, deve-se entender que a necessidade de descrição não se limita às modalidades descritas. Pretende-se abranger várias modificações e arranjos similares incluídos no espírito e escopo das reivindicações, cujo escopo deve ser de acordo com a interpretação mais ampla a fim de abran- ger todas tais modificações e estruturas similares. A presente descrição in- clui qualquer e todas as modalidades das reivindicações seguintes.
Claims (10)
1. Processo para produzir água limpa a partir de água contami- nada, que compreende, em combinação: visar um mercado que tem problemas de controle de água, res- trições ou necessidades; fornece serviços referentes a pelo menos um de tratamento de água produzida, regulamentos de autorização, soluções de descarte para indústrias de gás natural e petróleo e de minérios, dessalinização, indústrias de alimentos, de vinho e de bebidas e outro controle de água industrial, inter alia; imitar um ciclo de água da chuva natural com um processo de tecnologia com AIteIaRain™, para produzir água mais limpa, dados de resul- tados referentes à mesma, e eficiências de operação pelo fato de que a e- nergia necessária seja menor do que pelo menos da metade daquela usada em processos conhecidos de destilação térmica à pressão ambiente para obter água limpa partindo de água contaminada.
2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, adicionalmente compreendendo: opcionalmente publicar dos dados dos resultados em um formato à base de rede de computadores, na Internet e através de pelo me- nos um de sistemas de suporte sem fio e com fio.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, adicional- mente compreendendo gerar pelo menos um de ganhos e equidade.
4. Processo para a utilizar de um processo de umidificação / de- sumidificação de gás transportador, compreendendo em combinação: fornecer um sistema para remover sais, óleos residuais e outros contaminantes da água para instalação e operação como tecnologia para purificação de água, cujo sistema é capaz de operar 24 horas por dia e 7 dias por semana; operar o sistema a um custo inferior aos métodos de água pro- duzida tradicionais, métodos de dessalinização, métodos de descarte em indústria de alimentos, de vinho e de bebidas e outros métodos de controle de rejeitos industriais, inter alia; produzir água purificada útil como material de estimulação de fracionamento, entre outras coisas e, permitir a utilização no local da água resultante eliminando des- se modo os custos de transporte e de descarte em outro local para a água resultante.
5. Processo, da reivindicação 4, adicionalmente compreendendo um processo de tecnologia AltelaRain™ sendo que os encargos da água produzida são convertidos em uma vantagem por um processo de evapora- ção e condensação íntima e a troca de calor imita o processo natural de chuva na natureza proveniente da água salgada do oceano termodinamica- mente, obtendo dessa maneira aproximadamente 7,57 litros (2 galões) de água limpa partindo da energia térmica necessária para se obter 3,78 litros (1 galão) sob processos de destilação à pressão ambiente convencionais.
6. Processo, da reivindicação 5, adicionalmente compreendendo pelo menos um gasto de aquecimento de baixo grau e gás do topo do poço.
7. Processo, da reivindicação 5, adicionalmente compreendendo uma plataforma de plástico que permite a operação à pressão ambiente ou pressão quase ambiente, sistemas de membrana a alta temperatura ou a- cionados mecanicamente.
8. Em um processo que usa uma aparelhagem contínua de con- tato para separar um componente líquido de uma mistura líquida, que com- preende em combinação: fornecer uma parede para transferência de calor que tenha um lado para evaporação e um lado para a formação de orvalho; contato contínuo da mistura líquida com o lado para evaporação da parede para transferência de calor; fazendo fluir um gás carreador através do lado para evaporação da parede para transferência de calor para fornecer um gás carreador saturado com o componente líquido que possa ser separado; aquecimento do gás carreador saturado; fazendo fluir o gás car- reador saturado aquecido através do lado para a formação de orvalho da parede para transferência de calor para fornecer a condensação do compo- nente líquido que possa ser separado do gás carreador saturado aquecido; a melhoria que compreende: capturar o calor de condensação para reutiliza- ção no ciclo de evaporação, sendo que o processo é operado a um menor custo deo que os métodos de água com procedimento tradicional.
9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, em que o fluxo do gás carreador através do lado para evaporação da parede para transferência de calor está em contracorrente ao fluxo do gás carreador através do lado para a formação de orvalho da parede para transferência de calor; em que o lado para evaporação da parede para transferência de calor também com- preende um material para umedecimento colocado sobre a parede; em que o gás saturado é aquecido por um método selecionado do grupo que consis- te em adição de vapor d'água; contato do gás-líquido com uma corrente de água quente; troca térmica com uma corrente de gás carreador descendente que é posto em contato com um agente de dessecamento e reagindo o gás carreador com um reagente e compreendendo ainda a adição de um antige- Iificante ou de um antifloculante à dita mistura líquida antes de o contato da mistura líquida com o lado para evaporação da parede para transferência de calor 10.
10. Produtos pelo processo como definido na reivindicação 9.
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