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Histórico, Panorama e Cenários Futuros
do Reúso de Água na Petrobras
—
Andréa dos Santos Julião
Silvia Lima Touma
Agenda
1. Introdução
a) Contextualização
b) Uso da água no refino
c) Uso da água em geração elétrica
2. Panorama do Reúso na Petrobras
a) Balanço Hídrico e Reúso no Sistema Petrobras
b) Reúsos típicos no refino e térmicas
c) Exemplos de iniciativas de reúso na Petrobras
3. Cenários futuros de gestão e reúso da água
CONTEXTUALIZAÇÃO
• Objetivo: Apresentar o cenário de uso da água na Petrobras,
focando no seu reúso e em sistemas de gestão otimizada aplicados.
• Foco no refino de petróleo e geração elétrica.
PETROBRAS (2015)
USO DA ÁGUA EM REFINARIAS
Unidades de Processo
Superficial
Subterrânea
Concessionária
Água no Petróleo
Perdas Vapor Perdas Água de Resfriamento
Reúso/Reciclo
Efluentes
Adaptado de IPIECA (2010)
Consumo de água de refinarias da Europa
USO DA ÁGUA EM REFINARIAS
Sistema de
resfriamento aberto
Sistema de
resfriamento circulante
European Comission (2015)
1,02 m³ água/m³ cru
processado em 2011
0,89 m³ água/m³ cru
processado em 2014
PETROBRAS (2015) PETROBRAS (2015)
Refinarias Petrobras
• Parcela de água para geração de vapor pode ser bem superior, a depender do
esquema de refino;
Adaptado de Nacheva (2011)
Amorim (2005)
USO DA ÁGUA EM REFINARIAS
outros
USO DA ÁGUA EM REFINARIAS
• Água de combate a incêndio (água bruta).
• Água potável: proveniente de concessionária ou tratada na planta
quando não houver acesso à rede.
• Água industrial para lavagens em geral, limpezas de
equipamentos, reposição de torres de resfriamento, uso no
processo, geração de vapor (após tratamento adequado), etc.
Evaporação
Arrastes
Purgas
~2% da
vazão
circulante
Sistemas de Água de Resfriamento
Dessalgação do Petróleo
3% a 10% do volume
de petróleo
Sistemas de Geração
de Vapor
• Reposição de uso e perdas de
vapor: uso no processo,
vazamentos, purgadores, etc.
• Reposição com água de melhor
qualidade (desmineralizada ou
abrandada).
USO DA ÁGUA EM REFINARIAS
USO DA ÁGUA EM REFINARIAS
Sistema de Geração e Uso de Vapor
Vapor de alta
Vapor de
médiaVapor de
média
Vapor de
baixaVapor de
baixa
Vapor de alta
Grandes máquinas (turbinas)
AquecimentoAcionamento de
Máquinas
Vapor de aquecimento
CONDENSADO
GERADO
Injeção em torres de fracionamento
Tochas (smokeless)
Destilação FCC UCR HDTs
Consumo Água (kg/t*) 20 - 60 - 50 - 60 50 - 190
Geração Efluentes (L/t*) 8 - 75 60 - 90 140 30 - 55
Consumo de A.R. (m³/t*) 3 - 5 5 - 20 6 - 10 2 - 3
Consumo estimado de água e geração de efluentes de processos de refino
*Consumo/geração por tonelada de carga do processo
Destilação de refinaria padrão de 180 mil barris/dia (~30000 m³/dia):
– Cerca de 4500 m³/h de água de resfriamento (A.R.) circulante
– 20 - 70 t/h de água consumida
– 10 - 80 t/h de efluente gerado
USO DA ÁGUA EM REFINARIAS
European Comission (2015)
USO DA ÁGUA EM USINAS TERMELÉTRICAS
98,7%
1,3%
Consumo em termelétricas a gás com torres de resfriamento
Água para Resfriamento Água para Caldeiras
• Elevado consumo de água de resfriamento
com ciclo combinado – maior eficiência de
geração elétrica.
• Em ciclo simples, maior consumo em água
de caldeira.
Adaptado de EPRI (2008)
• Operação em regime contínuo ou
intermitente, de acordo com a
demanda do setor elétrico.
Panorama do Reúso na Petrobras
1. Balanço Hídrico e Reúso no Sistema Petrobras
2. Reúsos típicos em refinarias
3. Exemplos de iniciativas de reúso
REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS
UNIDADES DE
PROCESSO TRATAMENTO DE
ÁGUAS ÁCIDAS
H2S
NH3
Águas
ácidasÁgua retificada
DESSALGAÇÃO
UNIDADES DE
PROCESSO
• Águas ácidas de unidades de processo são tratadas para remoção de
contaminantes (NH3 e H2S, principalmente) e;
• Esta água retificada retorna ao processo para outros usos.
• Topo de torres de
fracionamento
• Vasos de blowdown
• Água de lavagem
(ex.: uso em
compressores)
Tratamento
de Efluentes
(Outros Usos)
FILTRO
DE AREIA
CLARIFICADOR
CENTRÍFUGA
TANQUETANQUE
Água de contralavagem
Água recuperada
Água filtradaÁgua bruta
Lodo
• Na ETA, reciclos podem ser praticados.
• Água de contralavagem de filtros e a água recuperada das centrífugas de
lodo da ETA podem retornar ao processo.
• Diversas refinarias usam esse tipo de reciclo em suas ETAs, com os cuidados
para restrições em caso de uso da água tratada para geração de água
potável.
REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS
Osmose Reversa
Água filtrada Água desmi (~75%)
Purgas das
caldeiras
• Rejeito e purgas podem ter elevado
teor de sais na corrente.
• Possíveis destinos:
- Descarte
- Reúso em sistema de resfriamento
• Reúso para resfriamento dependerá dos
teores de sais na corrente.
Rejeito (~25%)
Caldeiras
Parâmetro Limites
pH 6,5 a 8,5
Alcalinidade Total 300 mg/L CaCO3
Condutividade 1000 µS/cm
Cloretos 300 mg/L
Dureza Total 400 mg/L CaCO3
Ferro 5 mg/L
Sílica 150 mg/L
Sulfato 300 mg/L
Turbidez 50 NTU
REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS
• Parte do vapor produzido nas caldeiras é consumido em unidades de
processo, parte retorna como condensado e uma menor parte é perdida em
diversos pontos ao longo da planta;
• Condensado “limpo” (que não é passível de contaminação por
hidrocarboneto) retorna diretamente às caldeiras;
• Condensado com possibilidade de contaminação com óleo é tratado em
Estações de Tratamento de Condensado (ETC) ou descartado (perdas).
TANQUE
Purgas
Vazamentos
Purgadores
VazamentosRendimento
dos processos
CALDEIRAS
PROCESSO ESTAÇÕES DE
TRATAMENTO DE
CONDENSADO
Remoção de:
• Sólidos suspensos
• Óleos e graxas
• Sais dissolvidos
Água polida Vapor
Condensado
“limpo”
Condensado
“sujo”
Condensado
tratado
REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS: CONDENSADO DE VAPOR
• Vantagens do retorno de condensado com impacto em custo:
– Recuperação de energia do condensado de vapor nas caldeiras;
– Menor reposição de água desmineralizada/abrandada nas caldeiras;
– Evitar que o condensado quente escoe para canaletas aumentando a
temperatura das correntes para tratamento de efluentes.
• As perdas de vapor e condensado ocorrem por vazamentos, problemas em
purgadores em linhas, steam tracers e no rendimento dos processos da ETC;
REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS: CONDENSADO DE VAPOR
REÚSO DE EFLUENTE FINAL
Tratamento preliminar
• Gradeamento/Peneiramento
• Desarenação
Tratamento primário
• Separador Água e Óleo
• Flotação
Tratamento secundário
• Lodos ativados e BRM
• Biodiscos
• Lagoas de aeração
Tratamento terciário
• Remoção de sólidos suspensos
• Remoção de orgânicos dissolvidos
• Remoção de sais dissolvidos
• Remoção de nutrientes
• Desinfecção, etc.
Principais
potenciais destinos:
• Sistema de Água
de Resfriamento
• Caldeiras
DEMAIS ALTERNATIVAS DE OTIMIZAÇÃO E REÚSO DE ÁGUA
• Uso de água pluvial (para uso não potável).
• Reúso de água em áreas prediais, adequação de equipamentos
hidrossanitários e conscientização da força de trabalho.
• Reúso de água de analisadores e de laboratórios.
• Otimização da utilização da água e vapor nos processos.
EXEMPLOS DE INICIATIVAS DE REÚSO
• 2012: O CENPES inicia a operação da Estação de Tratamento e Reúso de Água
(ETRA) com tratamento dos esgotos sanitários e industriais de todo o Centro
de Pesquisas.
• Além da ETRA, o sistema capta água da chuva de telhados e pisos para a
utilização em bacias sanitárias e irrigação.
• 2014-2015: Devido a escassez hídrica da região, a REPLAN, localizada em
Paulínia (SP), adotou projetos e otimizações no uso de vapor e água e no
aproveitamento de água subterrânea.
• A Refinaria Gabriel Passos (REGAP), em Minas Gerais, foi a primeira a fazer
reúso de efluente final em sistema de resfriamento empregando EDR
(Eletrodiálise Reversa).
• O sistema tem capacidade de produzir cerca de 50 m³/h de água de reúso.
EXEMPLOS DE INICIATIVAS DE REÚSO
CENÁRIOS FUTUROS DE GESTÃO E REÚSO DA ÁGUA
• Cenário de restrição hídrica já é realidade e as empresas precisam
de visão de futuro para garantir a continuidade operacional.
• A priorização de abastecimento para a sociedade, o aumento do
custo da água e a redução/eliminação das outorgas para a indústria
poderão restringir a operação de certas unidades.
• Maior pressão da sociedade para preservação de recursos hídricos.
• Restrições nas legislações ambientais quanto ao uso de água e
descarte de efluentes.
• Desenvolvimento de novas tecnologias com CAPEX e OPEX reduzido.
CENÁRIOS FUTUROS DE GESTÃO E REÚSO DA ÁGUA
• Prioridade: assegurar acesso à água
necessária para a manutenção das
atividades diante das recentes crises
hídricas;
• “Índice de Risco de Escassez
Hídrica”: ferramenta para avaliação
preliminar da exposição das
instalações a risco de escassez,
indica onde priorizar medidas
mitigadoras desse risco e os
investimentos necessários para a
segurança hídrica;
CENÁRIOS FUTUROS DE GESTÃO E REÚSO DA ÁGUA
• Tecnologias de processos com
membranas ganharam espaço no
tratamento de águas e
efluentes;
• Tecnologias de Osmose Reversa,
Biorreatores de Membranas
(MBRs) e Eletrodiálise Reversa
têm feito parte dos projetos de
reúso;
CENÁRIOS FUTUROS DE GESTÃO E REÚSO DA ÁGUA
• A longo prazo, perspectiva de projetos de otimização hídrica e análises
pinch:
T = 100°C T = 40°C
Água de Resfriamento
Q = 60 m³/h
Água de Resfriamento
Q = 60 m³/h
Fluido de Processo Fluido de Processo
Air cooler
Fluido de Processo
Água de Resfriamento
Q = 10 m³/h
Água de Resfriamento
Q = 10 m³/h
T = 100°C
Fluido de Processo
T = 50°C T = 40°C
Redução do
consumo em
mais de 80%
CENÁRIOS FUTUROS DE GESTÃO E REÚSO DA ÁGUA
• Ações de otimização e redução de custos operacionais:
– Busca de fontes alternativas de água bruta de menor custo;
– Reciclos internos em ETAs ainda não praticados;
– Gestão otimizada de água em prédios administrativos.
REFERÊNCIAS
(1) PETROBRAS. Elevamos reúso de água em 3 bilhões de litros em nossas refinarias no Brasil. 2015. Disponível em:<http://www.petrobras.com.br/fatos-e-dados/elevamos-reuso-de-agua-em-3-bilhoes-de-litros-em-nossas-refinarias-no-brasil.htm>. Acessado em: 16/11/2016.
(2) PETROBRAS. Reuso de água gera economia de 24 bilhões de litros por ano. 2014. Disponível em:<http://www.petrobras.com.br/fatos-e-dados/reuso-de-agua-gera-economia-de-24-bilhoes-de-litros-por-ano.htm>.Acessado em: 16/11/2016.
(3) PETROBRAS. Relatório de Sustentabilidade 2016. Disponível em: <http://www.petrobras.com.br/pt/sociedade-e-meio-ambiente/relatorio-de-sustentabilidade/>. Acessado em: 07/11/2017.
(4) AMORIM, R. S. Abastecimento de água de uma refinaria de petróleo: Caso REPLAN. Dissertação de Mestrado emSistema de Gestão, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2005.
(5) IPIECA, Petroleum refining water/wastewater use and management - Operations best practice series, 2010.Disponível em: <http://www.ipieca.org/publication/petroleum-refining-water-wastewater-use-and-management>.Acessado em: 16/11/2016.
(6) NACHEVA, P. M. Water Management in the Petroleum Refining Industry, Water Conservation, 2011. Disponível em:<http://www.intechopen.com/books/water-conservation/water-management-in-the-petroleum-refining-industry>.Acessado em: 16/11/2016.
(7) EUROPEAN COMMISSION. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Refining of Mineral Oil andGas, 2015. Disponível em: <http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/REF_BREF_2015.pdf>. Acessado em:16/11/2016.
(8) EPRI. Water Use for Electric Power Generation, 2008. Disponível em: <http://www.epri.com/abstracts>. Acessadoem: 16/11/2016.