SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE UM FLOTADOR PARA SEPARAÇÃO DE ÓLEO DA ÁGUA

Este trabalho refere-se a uma aplicação em equipamentos de separação de óleo da água produzida em plataformas de produção de petróleo. O objetivo principal é analisar a influência da geometria na eficiência de separação de óleo-água de um flotador, com o intuito de otimizar a sua operação. Isto permitirá, entre outras coisas, a reconfiguração interna de equipamentos já existentes, e a comparação entre eficiências de equipamentos com geometrias diferentes. Para simulação do flotador á proposta uma metodologia onde é utilizada a modelagem numérica do escoamento e do processo de flotação. É utilizada a técnica de volumes finitos onde são resolvidas as equações de conservação de massa e de quantidade de movimento linear, juntamente com as duas equações do modelo de turbulência k- épsilon. Para a modelagem da flotação, são utilizados alguns modelos para cálculo da probabilidade de colisão, aderência e estabilidade da bolha na gota de óleo, utilizando o campo de taxa de dissipação de turbulência da simulação numérica do escoamento. A trajetória das gotas de óleo é acompanhada no campo de velocidades para verificação do destino e eficiência de separação. Posteriormente é feita uma validação da metodologia utilizada com dados experimentais já disponíveis na literatura. Finalmente é analisado um caso variando a geometria e alguns parâmetros importantes no processo de flotação.This work refers to an application for the treatment of produced water in oil and gas production platforms. It focuses on the analysis of flotation cells design and geometry influence in the oil-water separation process, in order to optimize their performance. Examples of application for the simulation tool are: internal retrofitting of existing equipments and performance comparisons for different design/geometries. The use of a numeric modeling methodology is proposed for the simulation of a flotation cell. The technique of finite volumes is used to solve mass conservation and linear momentum conservation equations, with the two equations for the k- épsilon turbulence model. For the flotation process, some models are used for the calculation of the collision probability, the adherence and the stability of the gas bubble - oil droplet system and the field of turbulence dissipation. The trajectory of the oil droplets is investigated for predicting the separation efficiency. Empiric data available in the literature is used in the validation of the methodology. Finally, a case study is analyzed for different design and geometries and for verifying the importance of the physical parameters in the flotation process