PT103325B

PT103325B - Processo para separação de líquidos em emulsão em misturas de líquidos e de gases dissolvidos em misturas de líquidos e gases por redução localizada de pressão e dispositivo para a realização do processo

Info

Publication number: PT103325B
Application number: PT103325A
Authority: PT
Inventors: Antonio Jose Silva Valente
Original assignee: Partex Services Portugal Servi
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2008-08-27
Also published as: AR056680A1; EA200800429A1; NO20080881L; PT103325A; TNSN08021A1; WO2007013829B1; US20080223796A1; AU2006272977A1; CR9740A; US7988864B2; EP1928568A2; KR20080034168A; WO2007013829A3; EA013151B1; ECSP088185A; CA2616374A1; CN101227959B; IL188977A0; UA93686C2; ZA200801640B

Abstract

O PRESENTE INVENTO REFERE-SE A UM PROCESSO PARA A SEPARAÇÃO DE FLUIDOS EM EMULSÃO E/OU EM SOLUÇÃO, E/OU PARA A DESTILAÇÃO A BAIXA PRESSÃO, EM PARTICULAR, DE ÁGUA E/OU HIDROCARBONETOS GASOSOS EM SOLUÇÃO EM PETRÓLEO BRUTO, E/OU A SEPARAÇÃO DAS GOTICULAS DE PETRÓLEO BRUTO EM EMULSÃO EM ÁGUA, DE MODO A OBTER ÁGUA COM AS CARACTERÍSTICAS NECESSÁRIAS PARA A SUA INJECÇÃO SEM CONTAMINAÇÃO DOS AQUIFEROS NO SUBSOLO, E/OU NO CASO DE A MISTURA SER DOMINANTE EM PETRÓLEO BRUTO A ACELERAÇÃO DA DEPOSIÇÃO DA ÁGUA NA PARTE INFERIOR DA MISTURA E/OU PARA A DESTILAÇÃO DO PETRÓLEO BRUTO A BAIXA PRESSÃO, CARACTERIZADO POR COMPREENDER A CRIAÇÃO DE UMA ZONA LOCALIZADA DE PRESSÃO REDUZIDA (5) SOBRE UMA PARTE DA SUPERFÍCIE LIVRE DE UM LIQUIDO A SER PROCESSADO (2), DENTRO DE UM RECIPIENTE DE PROCESSAMENTO FECHADO (1), SEM QUE A PRESSÃO GLOBAL NO INTERIOR DO DITO RECIPIENTE DE PROCESSAMENTO FECHADO (1) SEJA AFECTADA. O INVENTO REFERE-SE TAMBÉM AO DISPOSITIVO PARA A REALIZAÇÃO DO PROCESSO.

Description

DESCRIÇÃO

Processo para separação de líquidos em emulsão em misturas de líquidos e de gases dissolvidos em misturas de líquidos e gases por redução localizada de pressão e dispositivo para a realização do processo

O presente invento refere-se a um processo para a separação de fluidos em emulsão e/ou em solução, e/ou para a destilação a baixa pressão de fracções dos mesmos, e ao dispositivo para a realização do processo. A separação dos fluidos será efectuada reduzindo localmente a pressão relativa sobre uma parte determinada da superfície livre dos líquidos, permitindo o processo a desgasificação e a separação dos líquidos contidos num recipiente de processamento fechado, não sendo afectada a pressão de serviço reinante no interior do recipiente de processamento.

A separação indicada no parágrafo anterior, de acordo com o estado da técnica, é efectuada pela aplicação de uma depressão ao equipamento de processamento no seu todo e não apenas numa parte do seu interior.

Também de acordo com a técnica anterior, no caso de grandes tanques de processamento os custos de construção e instalação dos mesmos de modo a resistirem a pressões negativas, são elevados, para além de existir sempre o risco de colapso por vácuo e explosão por entrada de comburente.

Ainda de acordo com a técnica anterior e bem conhecidos na indústria de processamento de hidrocarbonetos, os separadores de duas ou três fases, que funcionam com base na lei de Stokes, os quais são utilizados para a separação de líquidos em emulsão e gases em solução, sendo tal separação relativamente lenta.

O presente invento tem por objectivo obviar os inconvenientes atrás citados, proporcionando um processo baseado nas leis de Bernoulli, de acordo com as quais um fluido ao deslocar-se sobre uma superfície, provoca uma redução de pressão sobre a dita superfície, sendo um exemplo marcante da sua aplicação a criação de sustentação nas asas

103 325 das aeronaves, em que a redução de pressão sobre a superfície superior ou extradorso é superior à redução de pressão sobre a superfície inferior ou intradorso, devido ao perfil mais convexo (o extradorso) da primeira, que obriga o ar a deslocar-se mais rapidamente sobre esta do que sob a mesma (o intradorso), daí resultando, devido à diferença das pressões nas duas superfícies, uma força dirigida de baixo para cima que proporciona a característica de sustentação da asa.

Por conseguinte, o presente invento consiste na aplicação do princípio da redução da pressão com o aumento da velocidade de um gás, que se desloca sobre uma superfície e tangencialmente à mesma, de modo que, no dispositivo de processamento, onde é gerada esta redução de pressão localizada, se promove uma separação de fluidos em emulsão e/ou em solução, e/ou uma destilação a baixa pressão dos componentes do fluido, sendo os componentes vaporizados processados e recuperados em seguida.

Uma corrente de gás projectada sobre e tangencialmente a uma superfície livre de um líquido, provocará uma redução de pressão na área de contacto do gás com o líquido, de acordo com o referido acima, sendo criadas as condições para que os componentes com menor pressão de vapor se separem gradualmente do líquido, bem como uma mais rápida migração para a superfície dos gases dissolvidos e do líquido em emulsão com menor gravidade específica.

De acordo com o invento a redução de pressão localizada sobre a dita parte determinada de superfície livre do líquido é conseguida projectando uma corrente de gás sobre a dita parte determinada da superfície livre e tangencialmente à mesma, fazendo a dita corrente de gás de processamento antes de entrar em contacto com a dita superfície livre um ângulo, o qual pode variar entre zero e trinta graus. De preferência, o dito ângulo é de cinco graus.

O gás de processamento, o qual é projectado sobre a dita superfície, é um gás compatível com o líquido contido no dito recipiente de processamento ou um gás inerte, de modo eliminar guaisguer riscos inerentes à natureza do dito líquido, tais como fogo, contaminação, explosão, etc.

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A dita corrente de gás pode ser aplicada numa parte determinada da superfície livre de um líquido, contido num recipiente de processamento fechado ou pode ser aplicada numa superfície específica, sobre a qual o líquido correrá de modo a aumentar a relação área/volume e portanto o rendimento da separação e o volume de líquido a processar. Neste caso a superfície poderá ser plana ou adoptar qualquer outra forma adequada ao fim em vista, de preferência, a forma do extradorso de uma asa de aeronave.

Portanto uma forma de melhorar o processo do presente invento, consiste na utilização de uma plataforma, em cuja superfície o líquido a ser tratado corre, de modo a aumentar a relação área/volume de líquido na superfície livre da plataforma, e projectar uma corrente de gás sobre a dita superfície tangencialmente, fazendo a dita corrente de gás de processamento antes de entrar em contacto com a dita superfície livre um ângulo determinado, o qual pode variar entre zero e trinta graus, sendo o dito ângulo, de preferência, de cinco graus. De acordo com o indicado atrás, de preferência, tal plataforma terá a forma do extradorso de uma asa de aeronave.

A dita geração de uma redução de pressão localizada, no interior de um recipiente de processamento fechado, na dita parte determinada de superfície livre do líquido por meio da projecção de uma dita corrente de gás de processamento sobre e tangencialmente à mesma, fazendo a dita corrente de gás de processamento antes de entrar em contacto com a dita superfície um ângulo determinado, de acordo com o presente invento, é nova relativamente ao estado da técnica.

O presente invento aplica-se, em especial, aos produtos petrolíferos sem carácter restritivo à sua aplicação a outros fluidos e, em particular, à separação de água em emulsão e gases em solução em petróleo bruto ou nos seus subprodutos, e/ou à destilação de fracções de petróleo bruto ou seus subprodutos, por meio de uma redução da pressão numa parte determinada da superfície do petróleo bruto, ou seu subproduto, sem gerar depressão ou sobrepressão no ambiente interno do tanque ou reservatório de processamento, sendo portanto mais eficiente em termos de rapidez de processo,

103 325 consumo de energia, mais barato e mais seguro dos que os processos conhecidos para o mesmo efeito.

O caso básico ilustrativo do presente invento, consiste num tanque de processamento fechado, em cujo interior é reduzida a pressão apenas numa parte determinada da superfície livre do liquido, por meio da projecção de uma corrente de gás processamento sobre a dita parte de superfície livre do líquido, sendo gerada uma redução de pressão na zona de contacto entre a dita parte de superfície livre do líquido e da dita corrente de gás de processamento, de tal modo que, a espaço de influência da pressão reduzida não afecta a pressão geral no interior do tanque, a qual não sofre qualquer redução não havendo, portanto, a admissão de gases do ambiente exterior ao dito tanque, com o risco associado da formação de misturas inflamáveis, uma explosão.

Uma aplicação do processo, de acordo com o presente invento, consiste na separação do petróleo bruto, originário dos poços de produção, da água que contém em emulsão e de parte do gás em solução no mesmo. O dito petróleo bruto, armazenado dentro de um tanque de processamento, será feito correr sobre uma plataforma, disposta para o efeito dentro do dito tanque a uma certa distância acima da superfície livre do dito petróleo bruto, a qual poderá ou não ser aquecida, sobre a qual é feita incidir uma corrente de gás sobre a superfície livre do dito petróleo bruto em movimento sobre a dita plataforma e tangencialmente à dita superfície, fazendo a dita corrente de gás antes de atingir a dita superfície um ângulo, que pode variar entre zero e trinta graus, sendo o dito ângulo, de preferência, de cinco graus, provocando sobre a dita superfície livre uma redução de pressão, sendo o dito petróleo bruto continuamente recirculado, até ser obtida uma migração substancial da água para o fundo do recipiente, de onde a mesma é drenada e a libertação dos gases em solução no dito petróleo bruto e ser obtido o produto final desejado, ou seja petróleo bruto com menor percentagem de água e estabilizado à temperatura requerida por meio da desgasificação. Está dentro do âmbito do invento a disposição de mais outras plataformas colocadas em série dentro do dito tanque de processamento.

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Uma outra aplicação do processo, de acordo com o presente invento, consiste na separação da água proveniente do processamento acima referido, dos hidrocarbonetos residuais, de modo a poder ser injectada, quando atingida uma concentração de hidrocarbonetos da ordem das 15 partes por milhão ou menor, no subsolo sem contaminar as zonas freáticas existentes com tais hidrocarbonetos, sendo a água sujeita a um processamento igual ao do parágrafo anterior. Devido à redução de pressão na dita plataforma as gotículas de petróleo bruto e gás mais leves que a água tendem a vaporizar e serão ou arrastadas pela dita corrente de gás ou emergirão à superfície para posterior processo de decantação.

Está dentro do âmbito do invento que a dita projecção de uma corrente de gás de processamento seja feita quer em contracorrente quer em cocorrente.

Está também dentro do âmbito do invento que o processo, de acordo com o presente invento, possa ser realizado no interior de um hidrociclone. Como é sabido os hidrociclones permitem, para um determinado volume de equipamento, uma maior área de contacto com uma corrente de gás de processamento. O gás de processamento projectado contra o petróleo bruto, contendo água e gás, o qual ao ser centrifugado contra as paredes do hidrociclone durante o processo de centrifugação no interior do dito hidrociclone, gera uma superfície livre interior de forma troncónica, ficando os hidrocarbonetos mais perto de eixo e a água junto às paredes. A corrente de gás de processamento é então projectada sobre e tangencialmente a esta superfície com uma forma anelar, fazendo a dita corrente de gás de processamento antes de entrar em contacto com a dita superfície um ângulo, o qual pode variar entre zero e trinta graus. De preferência, o dito ângulo é de cinco graus. Deste modo obtém-se uma superfície de contacto cilíndrica entre o gás e o líquido o que permite a aplicação do processo de redução de pressão localizada numa maior superfície para um determinado volume de equipamento. O hidrociclone pode ser instalado independentemente ou ser parte integrante do equipamento de processamento.

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Está ainda dentro do âmbito do invento também a realização do processo dentro de um aparelho independente ou inserido dentro de equipamentos de processamento tais como, sem qualquer carácter restritivo, tanques de armazenaqem, tanques de desidratação e desgasificação, e separadores de fases.

Está também dentro do âmbito do invento a utilização para a criação de dita depressão localizada sobre uma superfície a utilização de Venturis. Como é sabido os Venturis são máguinas estáticas utilizadas para a movimentação de fluidos, através do aproveitamento da depressão criada pela aplicação de um fluido motor.

A aspiração provocada pelo Venturi criará um movimento de gás existente no aparelho de processo, o gual ao deslocarse sobre a superfície livre do líquido provocará uma redução de pressão localizada nessa área.

O dito gás de processamento, após passar sobre a superfície livre do líguido, fica saturado com os componentes retirados ao mesmo e será em seguida processado, de modo a separar esses componentes através de um permutador gue arrefece o gás e condensa os gases separados, gue serão enviados para fora do aparelho para posterior processamento. O gás empobrecido retornará ao aparelho de processamento e será utilizado de novo como o gás de processamento, eventualmente adicionado em caso de necessidade com um outro gás de processamento. Qualguer subida de pressão global por anomalia de funcionamento, é controlada por uma válvula de segurança devidamente calibrada e de abertura rápida.

O processo do invento é energeticamente eficiente quando comparado com processos alternativos existentes, pois apenas desloca a quantidade de gás necessária para obter uma depressão localizada não necessitando os aparelhos de processamento de ser concebidos para pressões negativas.

O presente invento também se refere aos dispositivos utilizados para a execução do processo.

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O processo objecto do presente invento é definido pelas características da reivindicação 1, encontrando-se pormenores do dito processo na reivindicação subordinada, ao passo que o aparelho para a execução do processo é definido pelas caracteristicas da reivindicação 3 e os aperfeiçoamentos e pormenores do aparelho estão definidos nas reivindicações subordinadas.

As caracteristicas e aspectos adicionais do invento serão melhor compreendidas pela leitura da descrição das concretizações preferidas do invento, dadas como exemplos ilustrativos mas não limitativos e mostradas nos desenhos anexos, nos quais:

a Figura 1 mostra uma representação esquemática simplificada em corte de um tanque de processamento, no qual é executado o processo teórico do invento;

a Figura 2 mostra uma outra representação esquemática simplificada em corte de um tanque de processamento, no qual é executado o processo teórico do invento;

a Figura 3	mostra	uma	representação	esquemática	e
parcialmente em	corte	uma	instalação para	execução	do
processo de acordo	com o ]	oresente invento;
a Figura 4	mostra	uma	representação	esquemática	e
parcialmente em	corte	uma	instalação que inclui	um
hidrociclone para	execução do processo de	acordo com	0
presente invento;
a Figura 5	mostra	uma	representação	esquemática	e

parcialmente em corte de um hidrociclone no qual é executado o processo de acordo com o presente invento;

a Figura 6 mostra uma representação esquemática e parcialmente em corte uma outra instalação para execução do processo de acordo com o presente invento; e a Figura 7 mostra uma representação esquemática e parcialmente em corte de mais uma outra instalação para execução do processo de acordo com o presente invento.

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Na Figura 1 é mostrado um modo teórico de concretização do processo de acordo com o invento, em que o petróleo bruto com água em emulsão e gás dissolvido, isto é, o petróleo bruto a ser processado 2, é introduzido no tanque de processamento fechado 1 onde o petróleo bruto será armazenado, através da tubagem de entrada 2a, até ao momento da sua saida, após processamento, através da tubagem de saida 8, de modo estático ou dinâmico (isto é, o petróleo bruto 2 entra no tanque simultaneamente com saida do petróleo bruto já processado). O gás de processamento 3 é comprimido por um compressor 4, sendo projectada uma corrente do gás de processamento 3, através de um injector 4a sobre e tangencialmente à superfície livre do petróleo bruto, fazendo a dita corrente do gás de processamento 3 com a superfície livre do dito petróleo bruto, antes de atingir a dita superfície, um ângulo determinado, o qual pode variar entre zero e trinta graus, sendo o dito ângulo, de preferência, de entre 0 e 8 graus, mais de preferência, de cinco graus. Na zona de influência da dita corrente do gás de processamento 3 é criada uma zona localizada de pressão reduzida 5 sobre a superfície do petróleo bruto. O compressor 4 é alimentado pelo próprio gás existente no tanque ou por um gás compatível proveniente do exterior pela tubagem 21, ou pela mistura dos mesmos.

Na zona localizada de pressão reduzida 5, o gás e a água em emulsão separar-se-ão do petróleo bruto 2 com uma rapidez, a qual depende da velocidade do gás de processamento 3, o qual cria a zona localizada de pressão reduzida 5 na interface com o petróleo bruto armazenado, e é formada uma mistura gasosa 6, que sai do tanque pela válvula de regulação de pressão 7, podendo ir directamente para posterior processamento ou retornar total ou parcialmente através da válvula de controlo de três vias 9.

O gás, acima da dita superfície livre do petróleo bruto, será mantido à pressão de serviço reinante dentro do dito tanque de processamento fechado 1, pela acção da dita válvula de regulação de pressão 7 e da válvula de descarga rápida por sobrepressão 10, como é prática corrente na indústria petrolífera.

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A água separada cairá lentamente por gravidade para o fundo do tanque e será drenada da maneira habitual nos tanques de armazenagem da indústria petrolífera pela tubagem de fundo 11.

O petróleo desgaseifiçado e desidratado sairá do tangue de processamento fechado 1 pela tubagem de salda 8 para posterior processamento ou exportação.

Na Figura 2 é mostrado um outro modo teórico de concretização do processo, em gue o petróleo bruto com água em emulsão e gás dissolvido, isto é, petróleo bruto a ser processado 2, é introduzido num tangue de processamento fechado 1 pela tubagem de entrada 2a, sendo espalhado sobre uma placa 2b. O petróleo bruto é armazenado, até ao momento da sua salda através da tubagem de salda 8, de modo estático ou dinâmico. O gás de processamento 3 é comprimido por um compressor 4, sendo projectada uma corrente do gás de processamento 3 através do injector 4a sobre e tangencialmente à superfície livre do petróleo bruto, fazendo a dita corrente do gás de processamento 3 com a superfície livre do dito petróleo bruto sobre a dita placa 2b, antes de atingir a dita superfície, um ângulo determinado, o gual pode variar entre zero e trinta graus, sendo o dito ângulo, de preferência, de entre 0 e 8 graus, mais de preferência, cinco graus. O compressor 4 é alimentado pelo próprio gás existente no tanque ou por gás compatível proveniente do exterior, ou pela mistura dos mesmos.

Na zona localizada de pressão reduzida 5, o gás e a água em emulsão separar-se-ão do petróleo bruto 2 com uma rapidez, a gual depende da velocidade do gás de processamento 3, o qual gera a depressão na interface com o petróleo bruto armazenado e será formada uma mistura gasosa 6, gue sairá do tanque 1 pela válvula de regulação de pressão 7 podendo ir directamente para posterior processamento ou retornar total ou parcialmente através da válvula de controlo de três vias

9.

O gás, acima da dita superfície livre do petróleo bruto, será mantido à pressão de serviço reinante dentro do dito tangue de processamento fechado 1, pela acção da dita válvula

103 325 de regulação de pressão 7 e da válvula de descarga rápida por sobrepressão 10, como é prática corrente na indústria petrolífera.

A água separada cairá lentamente por gravidade para o fundo do tangue e será drenada da maneira habitual nos tangues de armazenagem da indústria petrolífera pela tubagem de fundo 11.

O petróleo desgaseifiçado e desidratado sairá do tangue de processamento fechado 1 pela tubagem de saída 8 para posterior processamento ou exportação.

A Figura 3 mostra de modo esguemático uma instalação de processamento para desidratação e desgasificação de petróleo bruto com água em emulsão e gás dissolvido, isto é, petróleo bruto a ser processado 2, o gual é introduzido no tangue de processamento fechado 1 pela tubagem de entrada 2a. O petróleo bruto 2 é comprimido por uma bomba 2c, passa por um tubo flexível articulado 2d e é espalhado sobre uma placa 2b, estando tanto a placa como o tubo flexível articulado 2d apoiados num flutuador 16, o gue permite o acompanhamento das variações de nível no tangue de processamento fechado 1. O petróleo bruto processado é armazenado, até ao momento da sua saída através da tubagem de saída 8, de modo estático ou dinâmico.

O gás de processamento 3 é comprimido por um compressor 4, sendo projectada uma corrente do gás de processamento 3, através do injector 4a sobre e tangencialmente à superfície livre do petróleo bruto, fazendo a dita corrente do gás de processamento 3 com a superfície livre do dito petróleo bruto sobre a dita placa 2b, antes de atingir a dita superfície, um ângulo determinado, o gual pode variar entre zero e trinta graus, sendo o dito ângulo, de preferência, de entre 0 e oito graus, mais de preferência, cinco graus. O injector 4a está também articulado e ligado à dita placa 2b, de modo a poder acompanhar o nível do petróleo bruto no dito tangue 1.

O compressor 4 é alimentado pelo gás existente no tangue após a sua circulação pelo permutador 14 se necessário adicionado de gás compatível 21 proveniente do exterior. O

103 325 dito permutador 14 recebe a mistura gasosa 6 através da tubagem 14a, a qual é arrefecida por um fluido de arrefecimento exterior 15. Os condensados do permutador 14 são encaminhados pela tubagem 19 para posterior processamento, sendo o gás proveniente do permutador 14 aspirado pelo compressor 4 e alimentado ao tanque podendo ser adicionado, conforme já dito, em caso de caso necessidade, por um gás compatível 21 proveniente do exterior, ou caso o gás libertado em 5 seja excessivo poderá este excesso ser exportado para posterior processamento.

Pode ser também previsto o aquecimento da placa 2b, por meio de um permutador de calor 17, o que irá acelerar o processamento e, portanto, a separação da água em emulsão e gases dissolvidos. O permutador de calor 17 é alimentado com um fluido de aquecimento exterior 18.

A água separada cairá lentamente por gravidade para o fundo do tanque e será drenada da maneira habitual nos tanques de armazenagem da indústria petrolífera, pela tubagem de fundo 11.

O petróleo desgaseifiçado e desidratado sairá do tanque de processamento fechado 1 através da tubagem de saída 8 para posterior processamento ou exportação.

A Figura 4 mostra de modo esquemático uma instalação de processamento para desidratação e desgasificação de petróleo bruto com água em emulsão e gás dissolvido, isto é, petróleo bruto a ser processado 2, o qual é introduzido no tanque de processamento fechado 1 pela tubagem entrada 2a, sendo o petróleo bruto 2 é comprimido pela bomba 2c, através da tubagem 2d para um hidrociclone 1A.

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A parede exterior do hidrociclone 1A pode ser aquecida por meios adequados.

A força centrífuga, dentro do hidrociclone 1A, provocará o espalhamento do petróleo bruto numa superfície troncónica 3b. O gás de processamento 3 é comprimido por um compressor

4, dotado de um injector 4a, com uma abertura de saída anelar, sendo projectada por este uma corrente do gás de processamento 3, sobre e tangencialmente à superfície livre do petróleo bruto 2, a gual faz, antes de atingir a dita superfície, com esta, um ângulo determinado, o qual pode variar entre zero e trinta graus, sendo o dito ângulo, de preferência, de entre 0 a 8 graus, mais de preferência, cinco graus. É então criada uma zona localizada de pressão reduzida

5, onde se processará a consequente separação da água em emulsão e do gás dissolvido no petróleo.

O gás de processamento 3, que cria a zona localizada de pressão reduzida 5, em conjunto com hidrocarbonetos separados e/ou a água vaporizada, forma a mistura gasosa 6.

O permutador 14 recebe a mistura gasosa 6 directamente do hidrociclone 1A, a qual é arrefecida por um fluido de arrefecimento exterior 15. Os condensados do permutador 14 são encaminhados pela tubagem 19 para posterior processamento. O gás proveniente do permutador 14 é conduzido pela tubagem 20 para o tanque 1, podendo ser adicionado, caso necessário, gás compatível 21 proveniente do exterior, ou poderá ser exportado para posterior processamento (válvula de três vias 9). Esse gás continuará repetidamente o seu processo de compressão através do compressor 4 e retornará ao hidrociclone 1A.

O petróleo desidratado e desgaseifiçado sairá do hidrociclone 1A através da tubagem de saída 12 e regressará 12a ao tanque de processamento fechado 1 de onde sairá pela tubagem de saída 8 para posterior processamento ou exportação ou seguirá directamente para posterior processamento ou exportação 12b.

O gás, acima da dita superfície livre do petróleo bruto, será mantido à pressão de serviço reinante dentro do dito

103 325 tanque de processamento fechado 1, pela acção da dita válvula de regulação de pressão 7 e da válvula de descarga rápida por sobrepressão 10, como é prática corrente na indústria petrolífera.

Caso haja alguma água separada por gravidade dentro do tanque, esta cairá lentamente por gravidade para o fundo do tanque e será drenada da maneira habitual nos tanques de armazenagem da indústria petrolífera, pela tubagem de fundo

11.

A Figura 5 mostra de modo esquemático uma instalação de processamento para desidratação e desgasificação de petróleo bruto com água em emulsão e gás dissolvido, isto é, petróleo bruto a ser processado 2, o qual é introduzido num hidrociclone 1A, tal como mostrado na figura 4, mas sendo o hidrociclone 1A um equipamento independente, ou seja nesta concretização foi eliminado o tanque de processamento fechado 1, processando tudo o resto como descrito para a concretização da figura 4 no que se refere ao funcionamento do hidrociclone 1A.

O petróleo desidratado e desgaseifiçado sairá do hidrociclone 1A através da tubagem de saída 12 para processamento posterior.

A Figura 6 mostra de modo esquemático uma instalação de processamento, que consiste num separador de três fases, para desidratação e desgasificação de petróleo bruto com água em emulsão e gás dissolvido, isto é, o petróleo bruto a ser processado 2, na qual, de acordo com a técnica anterior o petróleo bruto 2 é introduzido no tanque de processamento fechado 1 pela tubagem de entrada 2a, deslocando-se o petróleo bruto pela zona 2e até à placa de retenção 2f, onde o petróleo bruto, devido à sua menor densidade passará para a parte 2g do separador saindo pela tubagem de saída 8. A água devido à sua maior densidade descerá para o fundo da zona 2e de onde sairá pela tubagem de fundo 11. O gás dissolvido separar-se-á lentamente e sairá pela tubagem de fundo 11. Para adaptação da dita instalação para a realização do processo de acordo com o presente invento e, tornar a mesma mais eficiente e rápida a separação dos líquidos em emulsão e

103 325 gases dissolvidos, foram adicionados à dita instalação um compressor 4, um injector 4a, uma válvula de controlo de três vias 9.

A corrente do gás de processamento 3, comprimida pelo compressor 4, é projectada pelo injector 4a sobre e tangencialmente à superfície livre do petróleo bruto, fazendo a dita corrente do gás de processamento 3 com a superfície livre do dito petróleo bruto, antes de atingir a dita superfície, um ângulo determinado, o qual pode variar entre zero e trinta graus, sendo o dito ângulo, de preferência, de entre 0 e 8 graus, mais de preferência, cinco graus. O compressor 4 é alimentado pelo próprio gás existente no tanque 1 ou por gás compatível proveniente do exterior 21. A selecção processa-se na válvula de controlo de três vias 9. Na zona de influência da dita corrente do gás de processamento 3 é gerada uma zona localizada de pressão reduzida 5 sobre a superfície do petróleo bruto.

Na zona localizada de pressão reduzida 5, o gás e a água em emulsão separar-se-ão do petróleo bruto 2 com uma rapidez, a qual depende da velocidade do gás de processamento 3, o qual gera a depressão na interface com o petróleo bruto armazenado e será formada uma mistura gasosa 6 que sairá do tanque pela tubagem 20 para posterior processamento. Também o petróleo se separará mais rapidamente da água devido à geração da dita depressão localizada. O gás, acima da dita superfície livre do petróleo bruto, será mantido à pressão de serviço reinante dentro do dito tanque de processamento fechado 1, pela acção da dita válvula de regulação de pressão 7 e da válvula de descarga rápida por sobrepressão 10, como é prática corrente na indústria petrolífera.

A Figura 7 mostra de modo esquemático uma instalação de processamento para desidratação e desgasificação de petróleo bruto com água em emulsão e gás dissolvido, isto é, petróleo bruto 2, o qual é introduzido no tanque de processamento fechado 1 através da tubagem de entrada 2a sendo então espalhado sobre uma placa 2b espalhando-se sobre a mesma à medida que entra no tanque. O petróleo bruto é armazenado, até ao momento da sua saída através da tubagem de saída 8, de modo estático ou dinâmico.

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É então criada pelo bocal de aspiração 13a de um venturi 13 uma zona localizada de pressão reduzida 5 sobre superfície livre do petróleo bruto 2, espalhado sobre a placa 2b, sendo o gás exterior 21 utilizado como fluido motor no venturi para provocar a aspiração responsável pele dita zona localizada de pressão reduzida 5. O dito gás de exterior poderá ser adicionado de parte do gás de processo existente no tanque 1 após a sua reciclagem pelo permutador 14 através da tubagem 20 e da válvula de três vias 9.

O dito gás de processamento após passar a zona de aspiração do venturi 13a, arrasta consigo a mistura gasosa 6, formada pela libertação do gás dissolvido no petróleo bruto e do gás existente no tanque de processamento fechado 1. A mistura gasosa 6 segue para o permutador 14. O dito permutador 14 recebe a mistura gasosa 6 através da tubagem 13b, a qual é arrefecida por um fluido de arrefecimento exterior 15. Os condensados do permutador 14 são encaminhados pela tubagem 19 para posterior processamento, sendo o gás 3 proveniente do permutador 14 alimentado ao tanque 1. Se necessário, dependendo do volume de gás libertado em 5, parte do gás retornado ao tanque será recirculado total ou parcialmente pelo compressor 4 através da tubagem 20 e da válvula de três vias 9a ou poderá ser exportado total ou parcialmente para posterior processamento 20a.

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Foram descritas as concretizações < mais ilustrativas do invento, podendo, concretização da Figura 3 o petróleo espalhado directamente sobre a dita concretização da Figura 7 a dita placa flutuador, o bocal de aspiração 13a pode respectiva tubagem e à dita placa 2b, de variação do nível do petróleo dentro do dita tubagem de entrada 2a do petróleo

que se	consideraram
, por	exemplo,	na
bruto	2 pode	ser
placa	2b, ou	na
2b ser	montada	num
; estar	ligado à	sua
modo a	acompanhar a
dito tanque 1,	e a
bruto	2, pode	ser

flexível e estar ligada à dita placa 2b de modo a acompanhar também a variação do nível do petróleo dentro do dito tanque

1.

Sem sair do âmbito do invento é possível para um especialista na matéria realizar todas as modificações e aperfeiçoamentos sugeridos pela experiência normal e a evolução natural da técnica, no processo e dispositivo para a realização do mesmo objecto do presente invento.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 - Processo para desidratação e desgasificação de soluções ou emulsões com água de petróleo, contidas num tanque de processamento fechado (1), de modo a obter água com as características necessárias para injecção sem contaminação dos aquíferos no subsolo, e a aceleração da deposição da água na parte inferior da emulsão ou solução, compreendendo o processo:

- a compressão de um gás de processamento (3);

- a geração de uma corrente do dito gás de processamento comprimido (3); e caracterizado por compreender ainda:

- a projecção da dita corrente do dito gás de processamento (3) tangencialmente sobre uma zona localizada (5) dentro do dito tanque de processamento fechado (1), sem que a pressão reinante dentro do tanque de processamento fechado (1) seja afectada, criando assim uma zona localizada (5) de pressão reduzida sobre uma parte da superfície livre da emulsão ou solução (2) a ser processada dentro do tanque de processamento fechado (1),

- fazendo a corrente do dito gás de processamento (3) um ângulo, antes de entrar em contacto com a superfície livre da dita emulsão ou solução, o qual varia entre zero e trinta graus, provocando a redução de pressão a separação rápida dos fluidos em emulsão ou solução.

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2 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a criação da dita zona localizada (5) de pressão reduzida ser conseguida pela aplicação da extremidade (13a) da tubagem de aspiração de uma máquina estática Venturi (13) sobre a superfície livre da emulsão ou solução (2), sendo o gás de processamento (3) e/ou um gás exterior (21) utilizado como o fluido motor na máquina estática Venturi (3) .

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3 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o ângulo entre a dita corrente do gás de processamento (3), antes de entrar em contacto com a dita superfície livre do dito líquido, variar entre zero e oito graus ou ser de cinco graus.

4/5 uma máquina estática Venturi (13), cujo fluido motor é um gás de processamento (3) e/ou um gás compatível exterior (21), comprimido pelo dito dispositivo compressor (4);

uma tubagem para condução do gás de processamento (3) para o dito dispositivo compressor (4), que injecta o gás de processamento (3) como um fluido motor na dita máquina estática Venturi (13);

um permutador (14), na saida (13b) da máquina estática Venturi (13), para processamento da mistura gasosa vinda da máquina estática Venturi (13);

uma válvula de regulação de pressão (7);

uma entrada do liquido (2) a ser tratado;

uma saida (8) para o liquido tratado e uma saida (11) para o liquido separado por gravidade, caracterizado por compreender uma extremidade (13a) da tubagem de aspiração da dita máquina estática Venturi (13) está disposta sobre uma parte da superfície livre do liquido dentro do dito tanque de processamento fechado (1).

4 - Processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por o gás de processamento (3), utilizado para obter uma zona localizada (5) de pressão reduzida, após passar sobre a superfície do líquido e ser saturado com os vapores e gases libertados, ser evacuado do tanque de processamento fechado (1) para posterior processamento ou armazenagem.

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5 - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o gás de processamento (3), utilizado para obter uma zona localizada (5) de pressão reduzida, após passar a zona de aspiração (13a) da máquina estática Venturi (13), ficar saturado com os vapores libertados e ser evacuado do dito tanque de processamento fechado (1) para posterior processamento ou armazenagem.

6 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o gás de processamento (3) ser um gás reciclado, proveniente da emulsão ou solução (2) a ser processada, um outro gás compatível com o processo ou um gás inerte, vindo de uma fonte exterior à emulsão ou solução (2) a ser processada.

7 - Processo de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a zona localizada (5) ser determinada por uma superfície de uma placa (2b), a qual está disposta fora da superfície livre do restante líquido, armazenado dentro do dito tanque de processamento fechado (1), sobre a qual emulsão ou solução (2) a ser processado é pulverizada e drenada.

8 - Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por cL projecção da corrente do gás de processamento (3) ser quer em contracorrente quer em

cocorrente com a emulsão ou solução (2) a ser processada, a qual é pulverizada ou drenada sobre a placa (2b).

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9 - Dispositivo para implementação do processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, que compreende:

um tanque de processamento fechado (1);

um dispositivo compressor (4) para gás de processamento;

um injector (4a) para injectar o gás de processamento (3), comprimido pelo dito dispositivo compressor (4);

uma tubagem para condução do dito gás de processamento (3) desde o dito dispositivo compressor (4) até ao dito injector (4a);

uma válvula de regulação de pressão (7);

uma entrada (2a) do liguido (2) a ser processado;

uma saida (8) do liguido tratado e uma saida (11) para o liguido separado por gravidade no dito tangue de processamento fechado (1);

caracterizado por o injector (4a) estar orientado em relação à superfície livre do liguido dentro do dito tangue de processamento fechado (1), para projectar uma corrente do gás de processamento (3) sobre e tangencialmente a uma parte da superfície livre de um liguido presente dentro de dito tangue de processamento fechado (1), fazendo a dita corrente do gás de processamento (3), antes de entrar em contacto com a dita superfície, um ângulo, o gual varia entre zero e trinta graus, entre zero e oito graus, ou é cinco graus.

10 - Dispositivo para execução do processo de acordo com as reivindicações 1 e 3, que compreende:

um tanque de processamento fechado (1);

um dispositivo compressor (4) para o gás de processamento;

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11 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 9 e 10, caracterizado por a superfície livre de liquido, sobre a qual é criada a dita uma zona localizada (5) de pressão reduzida, ser definida por uma placa (2b), sobre a qual o dito liquido é espalhado, sendo a dita superfície plana e/ou curva.

12 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a superfície da dita placa (2b) ser ondulada ou enrugada, para aumentar a superfície de contacto com o liquido (2) a ser processado na dita zona de localizada (5) de pressão reduzida.

13, caracterizado por a dita placa (2b) ser combinada com um ou mais flutuadores (16).

13 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado por a dita placa ser aquecida (17) por um dispositivo de aquecimento exterior (18), o que permite uma vaporização mais rápida dos líquidos e ou gases com temperaturas de vaporização mais baixas.

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14, caracterizado por a dita superfície da dita placa (2b) receber o líquido (2) a ser processado directamente do exterior do tanque de processamento fechado (1).

14 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 11 a

15 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 11 a

16 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 11, 12, 13, 14 e 15, caracterizado por a dita superfície da dita placa (2b) receber o líquido (2) a ser processado directamente, por recirculação, do interior do tanque de processamento fechado (1).

17 - Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 13, caracterizado por compreender várias placas (2b).

18 - Dispositivo para realização do processo de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por o tanque de processamento fechado ser um hidrociclone (1A), no qual o líquido a ser tratado é centrifugado, por o dito injector ser um injector anular (4a), orientado de tal maneira em relação à superfície livre do líquido em movimento dentro do hidrociclone (1A), que projecta uma corrente do gás de processamento (3) sobre e tangencialmente a uma parte da superfície livre, fazendo a dita corrente do gás de processamento (3), antes de entrar em contacto com a dita superfície, um ângulo, o qual variar entre zero e trinta graus, ou entre zero e oito graus, ou é de cinco graus.