Petróleo e Meio Ambiente

Instituto Superior de Tecnologia de Paracambi

Petróleo e Meio Ambiente

Curso:Tecnólogo em Gestão Ambiental Professora: Raquel Simas Pereira Teixeira

Uso da água pelas refinarias

As refinarias são grandes consumidoras de água, gerando grandes quantidades de despejos líquidos, alguns de díficil tratamento.

Os efluentes hídricos gerados variam grandemente em quantidades e em qualidade, em função:

 do tipo de petróleo processado; das unidades de procesamento e da forma de operação das unidades.

Uso da água pelas refinarias

A principal função da água nas refinarias é a de resfriamento, e o uso de circuitos de resfriamento fechado, que promove a recirculação dessas águas, pode reduzir a quantidade de água captada em mais de 90%, assim como também acarretar redução da quantidade de efluentes produzidos.

 O segundo principal uso de água nas refinarias é a alimentação das caldeiras. O vapor gerado pelas caldeiras é utilizado nos processos de retificação com vapor e destilação. Como o vapor entra em contato direto com as frações do petróleo, o condensado resultante de tais operações pode ser contaminado.

Efluentes Hídricos

Efluentes de processo: qualquer água ou vapor condensado que tenha entrado em contato com óleo, estando este último sob a forma líquida ou gasosa, e que pode, portanto, conter óleo ou outros contaminantes químicos.

 Incluem:

 soluções ácidas;  soda caústica;

águas de lavagem de petróleo cru e dos derivados;  água proveniente da etapa de dessalinização;

Efluentes Hídricos

 O API ( American Petrileum Institute) classificou os constituintes dos efluentes de acordo com as unidades da refinaria aonde são gerados, considerando-se uma refinaria simplificada.

Efluentes Hídricos

Apesar do fato de ser retirada a água que se separa do óleo durante o transporte, restanto, deste modo, menos de 2% da mesma junto com o óleo antes da armazenagem, parte desta água de fundo se acumula durante a estocagem, juntamente com camadas de lodo e óleo armazenado na interface. Essa água fica com alto conteúdo de matéria orgânica.

Efluentes Hídricos

 Durante o armazenamento, a água se separa do do óleo, resulatando em um efluente que contém óleo livre e emulsionado, sólidos em suspensão e uma lama de fundo;

 O armazenamento de produtos intermediários gera um efluente que contém poli-sulfetos e sulfeto de ferro;

Efluentes Hídricos

 Dessalinização do Oléo Cru

Gera uma lama de dessalgação e uma corrente quente de efluentes hídricos (possivelmente a mais poluída da refinaria), que normalmente é enviada para uma estação de tratamento. _{Poluente Hídrico Concentração Típica ( mg/L)}

Sólidos em Suspensão 50 - 100

Emulsões Oleosas Atla

Hidrocarbonetos Dissolvidos 50 – 300 Fenóis 5 – 30 Benzeno 30 - 100 Amônia 500 - 2000 Compostos Nitrogenados 15 - 20 Sulfetos 10

Efluentes Hídricos

 Fracionamento

 Os efluentes gerados possum altos teores de sulfetos, óleo, cloretos, mercaptans e fenóis.

Craqueamento Térmico

 Os efluentes gerados contêm óleo, amônia, fenol e sulfetos.

 Craqueamento Catalítico

 Essa é uma das etapas que produz maior quantidade de águas salinas;

Efluentes Hídricos

 Hidrocraqueamento

Os efluentes dessa etapa contém altos teores de sulfetos, fénois e amônia.

 Reforma Catalítica

 Volume gerado é relativamente pequeno, e o mesmo contém sulfetos, sendo também possível a presença de amônia, mercaptans e óleo.

Efluentes Hídricos

 Coqueamento

 Efluente altamente alcalino, contendo sulfetos, amônia e sólidos em suspensão.

Polimerização

 Volume relativamente pequeno, porém com altos teores de sulfetos, mercaptans e amônia.

Efluentes Hídricos

 Alquilação

 Efluentes contendo sólidos dissolvidos e em suspensão, sulfetos e catalisadores gasto ( normalmente ácido sulfuríco ou fluorídrico).

Isomerização

 Efluentes contendo fénois e outros materiais que demandam oxigênio.

Efluentes Hídricos

 Extração por Solvente

 Efluentes contendo solventes tais como: fenóis, glicóis a aminas, assim como óleo.

Desparafinação

 Esse efluente contém o solvente utilizado no processo, oriundo de vazamentos, normalmente a metil-etil-cetona.

Efluentes Hídricos

 Hidrotratamento

 Efluentes contendo sulfetos e amônia, podendo também conter fenóis.

 Desasfaltação

 Efluentes contendo pequenas quantidades de sulfetos, óleo e amônia.

Efluentes Hídricos

Processos de Adoçamento

 Efluentes consistem basicamente de soda caústica, que contém altos teores de compostos de enxofre e fenólicos.

 Os catalisadores e as solucões de tratamento (ex: aminas) também podem aparecer nos efluentes, assim como pequenas quantidades de óleo.

Efluentes Hídricos

 Hidroacabamento de Óleos Lubrificantes

 A hidrogenação os óleos lubrificantes geram águas de lavagem , lodos e descargas de amostragem;

 Os efluentes contêm altos teores de sulfatos,sulfonatos, emulsões estáveis de óleo e água, além de sólidos em suspensão.

Os Efluentes Hídricos das

Refinarias e o Meio

Os Efluentes Hídricos das

Refinarias e o Meio Ambiente

 A poluição hídrica tem diversas conseqüências negativas para o meio ambiente ;

 Estas conseqüências podem ser de caráter sanitário, ecológico, social ou econômico:

 prejuízos ao abastecimento humano, tornando-se veículo de doenças;

 prejuízos a outros usos da água, tais como: industrial, irrigação, pesca, recreação;

 agravamento dos problemas de escassez de água de boa qualidade;  elevação do custo do tratamento da água, refletindo-se no preço a ser pago pela população;

Os Efluentes Hídricos das

Refinarias e o Meio Ambiente

 assoreamento dos mananciais, resultando em diminuição da oferta de água e em inundações;

 desvalorização de propriedades marginais;

 prejuízos aos peixes e a outros organismos aquáticos, desequlíbrios ecológicos;

 proliferação excessiva de vegetação aquática e de algas, com suas consequências negativas;

 degaradação da paisagem;

Principais consequências da

poluição da água

Sólidos:

Muitas das operações das refinarias geram efluentes hídricos que contêm sólidos dissolvidos e em suspensão.

Principais consequências da presença de sólidos nos meios aquáticos:

 assoreamento dos recursos hídricos, com consequente diminuição das vazões de escoamento e dos volumes de armazenamento, podendo, deste modo, acarretar inundações;

 soterramento de animais e de ovos de peixes;

 aumento da turbidez da água, o que reduz a sua transparência, acarretando a redução da atividade fotossintética e gerando uma redução do número de espécies e do número de organismos que vivem no meio afetado.

Principais consequências da

poluição da água

 Metais Pesados

Diversos metais pesados, tais como chumbo, ferro, cádmio e cobre são liberados juntamente com os efluentes das refinarias. Consequênciais para o meio ambiente:

 intoxicação dos organismos aquáticos, tais como: moluscos, crustáceos, oligoquetos e algas;

 modificações severas na fauna e flora aquáticas, acarretando a redução do número de espécies anteriormente presentes, o que inclui a completa eliminação das espécies mais sensíveis;

Principais consequências da

poluição da água

 Alterações no pH

Muitos dos efluentes das refinarias possuem pH’s muito ácidos ou muito alcalinos.

Consequências do lançamento de efluentes hídricos com pH’s muito distantes do pH da água:

 corrosão;

 efeitos negativos sobre a fauna e a flora;

 prejuízos à utilização desta água ma irrigação agrícola e em outros usos;

 aumento da toxicidade de certos compostos, tais como: amônia, metais pesados e gás sulfídrico;

Principais consequências da

poluição da água

 Compostos Tóxicos

Compostos como fenóis e mercaptans são tóxicos para a saúde humana, assim como os metais pesados.

Conseqûênciais:

 os compostos tóxicos mesmo em quando presentes em concentrações inferiores às letais, podem provocar danos à fauna e à flora devido à toxidez advinda dos efeitos sinérgicos da interação entre os mesmos.

Principais consequências da

poluição da água

Compostos tóxicos normalmente encontrados nos despejos das refinarias de petróleo. Composto Tóxico Concentração Concentração Média (mg/L) Limite de Toxidez aos Peixes (mg/L) Cádmio 0,04 0,10 Cromo 0,28 0,70 Cobre 0,07 0,15 Chumbo 0,23 2,50 Níquel 0,11 1,50 Fenol 154 40 Sulfetos (como H2S) 24 4 Zinco 0,17 1

Principais consequências da

poluição da água

 Substâncias Tensoativas

Em algumas refinaria são gerados sabões. O lançamento de tais substâncias nos meios aquáticos tem como consequência:

 redução da viscosidade;

 redução da tensão superficial;  danos à fauna;

 espuma;  sabor;  toxidez.

Principais consequências da

poluição da água

 Elevação da Temperatura

As águas usadas para resfriamento nas refinarias são passíveis de, ao serem despejadas para os corpos receptores, promoverem a elevação da temperatura da água dos mesmos. Principais consequências:

 aumento das reações químicas e biológicas podendo acarretar a elevação da toxidez de alguns elementos e compostos químicos;

 redução da quantidade de oxigênio dissolvido, com efeitos negativos sobre a vida aquática aeróbica;

 diminuição da viscosidade da água podendo ocasionar o afundamento de organismos aquáticos.

Principais consequências da

poluição da água

 Sais

Muitos dos efluentes do refino contêm sais. Eles constituem a chamada “poluição salina”. A sua toxicidade para os organismos aquáticos pode variar de baixa, como no caso dos cloretos, até alta, para o caso dos cianetos.

Principal consequência:

 eliminação de algumas espécies de animais aquáticas, quando as concentrações são suficientemente elevadas.

Principais consequências da

poluição da água

 Petróleo cru e seus Derivados

A poluição por petróleo cru é um problema de caráter principalmente crônico.

O destino do óleo nos meios aquáticos depende de fatores como:

 ventos;

 temperatura;

 correntes marinhas;  geologia e

Principais consequências da

poluição da água

Uma sequência previsível de eventos ocorre:

 Após o despejo ou derramamento, quando o filme de óleo é disperso pelos ventos e correntes, os componentes com pontos de ebulição abaixo de 200◦C evaporam, enquanto que os outros constituintes são oxidados pela luz solar;

 Alguns componentes são degradados por microorganismos,enquanto que outros são muito estáveis e podem permanecer no ambiente aquático por muito anos;

 Alguns outros podem desaparecer ao serem completamente dispersos;

 Cerca de 24 horas após o evento, a água e o óleo formam uma emulsão.

Principais consequências da

poluição da água

Principais consequências:

 Redução da quantidade de luz solar disponível à formação de um filme de óleo. Tal fato reduz a taxa de fotossíntese, prejudicando o fitoplâncton;

 A toxicidade de certas frações do petróleo pode provocar a morte de certos organismos, dependendo do tipo de óleo e da quantidade presente no meio aquático;

 Aderência do óleo sobre os corpos dos animais, mamíferos, peixes, pássaros e crustáceos, causando prejuízos à sua saúde ou até mesmo a morte;

Principais consequências da

poluição da água

 A porção de petróleo que se deposita no fundo forma um sedimento que prejudica os organismos aquáticos, sendo que a fauna é particularmente suscetível, assim como os ovos dos peixes que tenham sido depositados em tais locais;

 Prejuízos à saúde humana, uma vez que os hidrocarbonetos são considerados cancerígenos, e as pessoas incluem os frutos do mar contaminados em suas dietas.

Tratamento dos Efluentes

 Emprego de sistemas separadores de esgotos para separar:

águas oleosas;

águas de processo;

águas de chuva drenada;

 água de refrigeração servida e esgotos sanitários.

 Tal separação se faz necessário na medida em que nem todos esses efluentes passarão pelas mesmas etapas de tratamento.

 A separação também proporciona uma maior economia e maior efetividade ao tratamento dos despejos.

Tratamento dos Efluentes

 Tipos de Tratamentos:

Primários: consistem no uso de separadores gravitacionais;

Secundário ou Intermediário: englobam os processos de neutralização , coagulação química seguida por sedimentação, e os processos de filtração e flotação.

 Terciário ou Final: podem ser de natureza química, física ou biológica. Incluem-se o uso de lodos ativados, lagoas aeradas, filtros biológicos, lagoas de estabilização, torres de oxidação, filtração, adsorção em carvão ativo e osmose reversa.

Tratamento dos Efluentes

 Sepadores Gravitacionais

O óleo se acumula na superfície e os sólidos pesados seguem para o fundo, sendo que a remoção do óleo sobrenadante e da lama de fundo precisa ser feita periodicamente.

 Floculação Química

Consiste na adição de um reagente químico ao efluente de forma a promover a precipitação das partículas de sujeira.

Agentes floculantes: sulfato de alumínio, cloreto férrico e cloreto de alumínio.

Tratamento dos Efluentes

 Flotação a Ar

O efluente é saturado, sob pressão, com ar e é então liberado para um vaso à pressão atmosférica ou pressão reduzida. A supersaturação é aliviada pela formação de pequeníssimas bolhas de gás. As bolhas, enquanto se formam e avançam para a superfície do líquido, carreiam consigo o material particulado, que se separa e pode então ser removido.

Tratamento dos Efluentes

 Quebra de Emulsão

É obtida a coalescência das gotas de óleo e então este poderá ser separado por métodos gravitacionais.

Duas técnicas distintas podem ser usadas para promover a quebra das emulsões presentes nos efluentes.

A primeira consiste no uso de equipamentos de flotação e aeração , enquanto que a segunda consiste no emprego de reagentes químicos que quebram as emulsões e destroem os agentes emulsionantes.

Tratamento dos Efluentes

 Métodos Biológicos de Tratamento

É feito por três processos distintos: lagoas de oxidação, lodos ativados e filtros biológicos.

 Lagoas de Oxidação

Possuem capacidade tampão para horas de vazão máxima, e geram resíduos altamente tóxicos. As algas mortas precisam ser periodicamente retiradas.

Tratamento dos Efluentes

 Lodos Ativados

O processo consiste em um tanque aerado que contém microorganismos numa mistura esgoto-Iodo ativado, seguido por um tanque de decantação . Neste tipo de tratamento, o efluente líquido antes de entrar na lagoa de aeração forçada passa por um clarificador onde são retirados os sólidos. Após essa etapa, os despejos recebem uma carga de Iodo vinda de um clarificador secundário. Os efluentes seguem, vão à bacia de aeração e seguem para o clarificador secundário onde o processo termina.

Tratamento dos Efluentes

 Filtração Biológica

Nesse processo, microorganismos ativos, previamente selecionados, são concentradas, e formam uma camada de limo sobre a superfície de pedras ou plásticos, em um tanque aberto que tem o fundo perfurado.

 Oxidação Química

A operação é executada em torres de oxidação,em um processo contínuo, onde a solução a ser tratada e o ar são alimentados pelo fundo da torre. A reação é exotérmica.

Tratamento dos Efluentes

 Remoção de Cianetos

O cianeto pode ser removido do efluente através do tratamento com sulfato ferroso, que precipita o mesmo sob a forma de ferrocianeto, que pode então ser retirado da mistura por sedimentação.

 Remoção de Metais

Podem ser utilizadas para a remoção de metais como zinco, cobre, chumbo, arsênio e cádmio unidades de tratamento tais como osmose reersa, troca iônica e adsroção com carvão ativado.

Redução da Quantidade de

Efluentes Gerados

 A redução das quantidades de água utilizadas pode, algumas vezes, ser uma medida muito eficiente para a redução dos custos com tratamento.

 A gestão inteligente do uso da água dentro das refinarias é um método barato de se reduzir a quantidade dos efluentes gerados, e pode incluir medidas como:

 eliminação de vazamentos;

 fechamento das mangueiras de lavagem, quando estão não estão em uso;

 desligamento das bombas das linhas de água de resfriamento, quando estas não estiverem em uso;

Tratamento dos Efluentes

 uso de métodos de limpeza a seco;

 uso de caminhões aspiradores para a limpeza de vazamentos de óleo;

 substituição dos catalisadores antigos por outros mais avançados que requerem menos regeneração;

 substituição dos condensadores barométricas por condensadores de superfície, ou por ventiladores;

 uso dos processos de hidrocraqueamento e hidrotratamento, que geram menores cargas efluentes do que os processos convencionais;  aumento do uso de processos de finalização melhorados, com o intuito de se minimizar as quantidades de álcalis e ácidos gastos.