Histórico, Panorama e Cenários Futuros do Reúso de Água na Petrobras. Andréa dos Santos Julião Silvia Lima Touma

Transcrição

1 Histórico, Panorama e Cenários Futuros do Reúso de Água na Petrobras Andréa dos Santos Julião Silvia Lima Touma

2 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

3 Introdução 1. Contextualização 2. Uso da água no refino 3. Uso da água em geração elétrica

4 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)

5 USO DA ÁGUA EM REFINARIAS Perdas Vapor Perdas Água de Resfriamento Superficial Subterrânea Concessionária Unidades de Processo Água no Petróleo Reúso/Reciclo Efluentes Adaptado de IPIECA (2010)

6 USO DA ÁGUA EM REFINARIAS Consumo de água de refinarias da Europa 1,02 m³ água/m³ cru processado em ,89 m³ água/m³ cru processado em 2014 PETROBRAS (2015) PETROBRAS (2015) Refinarias Petrobras European Comission (2015) Sistema de resfriamento circulante Sistema de resfriamento aberto

7 USO DA ÁGUA EM REFINARIAS Adaptado de Nacheva (2011) outros Amorim (2005) Parcela de água para geração de vapor pode ser bem superior, a depender do esquema de refino;

8 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.

9 USO DA ÁGUA EM REFINARIAS Sistemas de Água de Resfriamento Evaporação Arrastes Purgas ~2% da vazão circulante 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). Dessalgação do Petróleo 3% a 10% do volume de petróleo

10 USO DA ÁGUA EM REFINARIAS Sistema de Geração e Uso de Vapor Vapor de aquecimento Vapor de baixa Vapor de baixa Tochas (smokeless) Injeção em torres de fracionamento Vapor de alta Vapor de média Vapor de média Aquecimento Acionamento de Máquinas Grandes máquinas (turbinas) Vapor de alta CONDENSADO GERADO

11 USO DA ÁGUA EM REFINARIAS Consumo estimado de água e geração de efluentes de processos de refino Destilação FCC UCR HDTs Consumo Água (kg/t*) Geração Efluentes (L/t*) Consumo de A.R. (m³/t*) *Consumo/geração por tonelada de carga do processo European Comission (2015) Destilação de refinaria padrão de 180 mil barris/dia (~30000 m³/dia): Cerca de 4500 m³/h de água de resfriamento (A.R.) circulante t/h de água consumida t/h de efluente gerado

12 USO DA ÁGUA EM USINAS TERMELÉTRICAS Elevado consumo de água de resfriamento com ciclo combinado maior eficiência de geração elétrica. Em ciclo simples, maior consumo em água de caldeira. Operação em regime contínuo ou intermitente, de acordo com a demanda do setor elétrico. Consumo em termelétricas a gás com torres de resfriamento 1,3% 98,7% Água para Resfriamento Água para Caldeiras Adaptado de EPRI (2008)

13 Panorama do Reúso na Petrobras 1. Balanço Hídrico e Reúso no Sistema Petrobras 2. Reúsos típicos em refinarias 3. Exemplos de iniciativas de reúso

14 PETROBRAS (2017)

15 98% no refino PETROBRAS (2017)

16 REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS Águas ácidas de unidades de processo são tratadas para remoção de contaminantes (NH 3 e H 2 S, principalmente) e; Esta água retificada retorna ao processo para outros usos. H 2 S NH 3 Águas ácidas Água retificada DESSALGAÇÃO Tratamento de Efluentes UNIDADES DE PROCESSO Topo de torres de fracionamento Vasos de blowdown Água de lavagem (ex.: uso em compressores) TRATAMENTO DE ÁGUAS ÁCIDAS UNIDADES DE PROCESSO (Outros Usos)

17 REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS TANQUE Água bruta CLARIFICADOR FILTRO DE AREIA Água filtrada TANQUE Água de contralavagem CENTRÍFUGA Água recuperada 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.

18 REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS Osmose Reversa Água filtrada Água desmi (~75%) Caldeiras Rejeito (~25%) 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. Parâmetro Limites ph 6,5 a 8,5 Alcalinidade Total 300 mg/l CaCO 3 Condutividade 1000 µs/cm Cloretos 300 mg/l Dureza Total 400 mg/l CaCO 3 Ferro 5 mg/l Sílica 150 mg/l Sulfato 300 mg/l Turbidez 50 NTU

19 REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS: CONDENSADO DE VAPOR 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 Água polida Purgas Vazamentos Vapor Purgadores Vazamentos Condensado sujo Rendimento dos processos Remoção de: Sólidos suspensos Óleos e graxas Sais dissolvidos CALDEIRAS Condensado limpo PROCESSO Condensado tratado ESTAÇÕES DE TRATAMENTO DE CONDENSADO

20 REÚSOS TÍPICOS EM REFINARIAS: CONDENSADO DE VAPOR As perdas de vapor e condensado ocorrem por vazamentos, problemas em purgadores em linhas, steam tracers e no rendimento dos processos da ETC; 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.

21 REÚSO DE EFLUENTE FINAL Tratamento preliminar Gradeamento/Peneiramento Desarenação Tratamento primário Tratamento secundário Separador Água e Óleo Flotação Lodos ativados e BRM Biodiscos Lagoas de aeração Principais potenciais destinos: Sistema de Água de Resfriamento Caldeiras Tratamento terciário Remoção de sólidos suspensos Remoção de orgânicos dissolvidos Remoção de sais dissolvidos Remoção de nutrientes Desinfecção, etc.

22 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.

23 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 : 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.

24 EXEMPLOS DE INICIATIVAS DE REÚSO 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.

25 Cenários futuros de gestão e reúso da água

26 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.

27 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;

28 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;

29 CENÁRIOS FUTUROS DE GESTÃO E REÚSO DA ÁGUA A longo prazo, perspectiva de projetos de otimização hídrica e análises pinch: Fluido de Processo Água de Resfriamento Q = 60 m³/h Fluido de Processo T = 100 C T = 40 C Redução do consumo em mais de 80% Água de Resfriamento Q = 60 m³/h Air cooler Água de Resfriamento Q = 10 m³/h Fluido de Processo T = 100 C Fluido de Processo T = 50 C T = 40 C Água de Resfriamento Q = 10 m³/h

30 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.

31 REFERÊNCIAS (1) PETROBRAS. Elevamos reúso de água em 3 bilhões de litros em nossas refinarias no Brasil Disponível em: < Acessado em: 16/11/2016. (2) PETROBRAS. Reuso de água gera economia de 24 bilhões de litros por ano Disponível em: < Acessado em: 16/11/2016. (3) PETROBRAS. Relatório de Sustentabilidade Disponível em: < Acessado em: 07/11/2017. (4) AMORIM, R. S. Abastecimento de água de uma refinaria de petróleo: Caso REPLAN. Dissertação de Mestrado em Sistema de Gestão, Universidade Federal Fluminense, Niterói, (5) IPIECA, Petroleum refining water/wastewater use and management - Operations best practice series, Disponível em: < Acessado em: 16/11/2016. (6) NACHEVA, P. M. Water Management in the Petroleum Refining Industry, Water Conservation, Disponível em: < Acessado em: 16/11/2016. (7) EUROPEAN COMMISSION. Best Available Techniques (BAT) Reference Document for the Refining of Mineral Oil and Gas, Disponível em: < Acessado em: 16/11/2016. (8) EPRI. Water Use for Electric Power Generation, Disponível em: < Acessado em: 16/11/2016.

32 OBRIGADA! Andrea Juliao Silvia Touma