Reuso das correntes de efluentes aquosos em refinarias de petróleo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.As refinarias de petróleo apresentam uma elevada relação de volume de água bruta por volume de petróleo processado. Este aspecto acarreta em elevados custos de tratamento de água, e requer grandes unidades de tratamento de efluentes. Apesar da cobrança pela captação de água bruta ainda ser baixa devido à abundância deste recurso natural, as leis ambientais e os custos envolvidos com o uso dos recursos hídricos estão se tornando cada vez mais presentes entre os fatores competitivos do setor industrial. Como alternativa para superar as dificuldades impostas por reduzir o consumo de água em uma refinaria de petróleo, sem alterar significativamente a configuração da planta de refino, está o reuso e/ou reciclo de correntes atualmente enviadas para a estação de tratamento de efluentes já existente. O presente trabalho objetiva apresentar soluções para otimizar as redes de água, seja minimizando o consumo da mesma e/ou reduzindo custos associados. Para isto, desenvolveu-se modelos matemáticos objetivando o mínimo consumo de água e o mínimo custo envolvido, considerando diversas opções características do reuso de efluentes aquosos, criando desde redes simples até redes mais complexas. O Modelo 1, que foi usado como base para os demais, constituiu-se somente das operações que usam água e das fontes de água disponíveis. O Modelo 2 inseriu o conceito de carga mássica de cada contaminante em cada operação e passou a atualizar a concentração na saída das operações. Adicionou-se, no Modelo 3, perdas de água nas operações e este permitia identificar a nova concentração das correntes de reuso. No Modelo 4 foi permitido o uso de processos regenerativos intermediários, sendo que os mesmos podiam pertencer a duas diferentes categorias. O Modelo 5 incluiu a presença de sumidouros e impôs restrições para o descarte dos contaminantes nos mesmos. Os Modelos 6, 7 e 8 apresentaram as mesmas características dos Modelos, 2, 4 e 5, respectivamente, porém foram tratados sem restrição de vazão. Para validar os modelos, os mesmos foram aplicados em casos apresentados na literatura. Foram ainda adicionadas algumas novas características e usadas outras estratégias para encontrar uma melhor solução para as redes propostas. Realizou-se um estudo de caso de uma refinaria de petróleo constituída de seis operações que usam água e três processos regenerativos, onde estavam presentes quatro grupos de contaminantes. Neste estudo obteve-se a redução de 76,82% no consumo de água e 64,68% no custo operacional