COMPOSIÇÃO DE SOLVENTES ISENTA OU COM BAIXO TEOR DE AROMÁTICOS E ELEVADA

BIODEGRADABILIDADE PARA REMOÇÃO DE DEPÓSITOS ORGÂNICOS NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO.

Nome do autor

INTRODUÇÃO

CONCLUSÃO

OBJETIVOS

RESULTADOS E DISCUSSÃO

DESCRIÇÃO

A exploração de petróleo e gás (E&P) para o suprimento de energia é uma atividade vital para o subsídio da vida moderna. Por se tratar de uma indústria larga em escala e em impactos ambientais, as operações de E&P têm suscitado preocupações crescentes com a sustentabilidade por parte dos órgãos reguladores, empresas exploradoras e comunidades. Os produtos químicos utilizados em E&P são, em grande parte, formulações que tem por objetivos principais garantir a segurança da operação e maximizar sua eficiência, e as tendências globais vêm motivando o desenvolvimento de produtos químicos mais limpos e adequados à saúde e segurança do trabalhador e ao meio ambiente.Durante a exploração de poços de petróleo, é comum ocorrer a deposição de materiais orgânicos oriundos do próprio petróleo bruto, tais como asfaltenos e parafinas, e tal fenômeno é considerado uma ameaça para o bom andamento da operação. A precipitação de materiais orgânicos no reservatório e ao longo do transporte pode provocar a obstrução dos poros da rocha, quedas de pressão em linhas, favorecimento de outros depósitos, formação de sítios favoráveis à corrosão. Tudo isso afeta significativamente a produtividade e, nos casos mais severos, pode provocar o impedimento do escoamento (Fig. 1)e consequente parada da produção de petróleo.

Embora pesquisadores e fornecedores de químicos já tenham proposto um grande número de formulações alternativas para esse processo, todas apresentam desvantagens competitivas que inibiram a aderência do mercado a elas. A indústria segue utilizando o tradicional xileno e ainda necessita de composições para tratamentos de depósitos e incrustações que impliquem em baixo consumo de energia térmica ou mecânica, que sejam isentas de ácidos, compatíveis com sistemas e fluidos aquosos de tratamentos subsequentes e, principalmente, composições de fluidos biodegradáveis e com baixo teor ou isentos de hidrocarbonetos aromáticos livres.Neste trabalho, a Oxiteno, utilizando seu know-how em solventes oxigenados e tensoativos, apresenta o desenvolvimento de uma solução para dissolver parafinas e asfaltenos em poços de petróleo, visando endereçar as questões supracitadas através da proposta de composições de baixa complexidade e melhores características toxicológicas e ambientais.

Diversas técnicas, tanto preventivas como remediadoras, são empregadas na indústria do Petróleo para contornar este problema. A técnica preventiva mais comum é o uso de inibidores de parafinas e asfaltenos para garantir que tais componentes orgânicos se mantenham estáveis e dispersos em suspensão no petróleo bruto. Todavia, eventuais perturbações podem provocar a desestabilização do sistema e ineficácia do inibidor ou dispersante, resultando na precipitação dos depósitos orgânicos. Sendo assim, em grande parte dos casos é necessário o uso de técnicas remediadoras, sendo a principal destas o tratamento com dissolvedores ou solubilizadores de parafinas e asfaltenos.Atualmente a principal solução empregada na indústria de E&P é a injeção esporádica de solventes aromáticos, principalmente o xileno, e suas misturas, em processos de solubilização de depósitos asfaltênicos e parafínicos. Porém, dado o perfil toxicológico questionável de elementos como benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (produtos comumente designados por BTEX), o uso de tais componentes vem sendo cada vez mais evitado por empresas que buscam atuação responsável e redução do nível de exposição dos seus funcionários a estes solventes, e tal tendência também vem sendo observada junto às companhias de serviço da indústria de exploração e produção de petróleo e gás.

O problema técnico foi tratado do ponto de vista de solubilidade de asfaltenos. Para isso, foram feitas simulações utilizando-se conceitos de parâmetro de solubilidade de Hansen. Foram definidas as seguintes restrições técnicas para o produto a ser desenvolvido:• Desempenho: produto deve solubilizar asfaltenos e parafinas tão bem quanto solventes aromáticos• Apelo verde: produto deve ser isento de aromáticos

As estruturas de asfaltenos são extremamente complexas (Fig. 2) e variam muito conforme o tipo de petróleo. Para o estudo, foi empregada a estrutura do coroneno (Fig. 3) e de parafinas e isoparafinas, buscando otimizar a melhor formulação de solventes isentos de aromáticos que possuíssem parâmetros de solubilidade compatíveis com as estruturas estudadas.

Uma vez definidas as restrições técnicas do problema e propostos candidatos a partir de simulações, as melhores soluções foram selecionadas através de testes de aplicação. Posteriormente, no momento de seu custeio e discussão de preços com o cliente, ficou claro que algumas restrições técnicas não eram mandatórias, e sim desejáveis, cambiáveis, ou negociáveis a depender do preço. Houve então uma redefinição do escopo, quando ficou claro que a tendência tecnológica de substituir BTEX não estava diretamente atrelada a nenhuma diretiva ou imposição legislativa, e sim a uma intenção das empresas em melhorar a sustentabilidade do seu processo, que até então veio sendo inibida por questões de custo e performance.

Os estudos técnicos e de mercado permitiram revisitar as soluções inicialmente propostas e posicionar dois portfólios com propostas diferentes, alinhando ganhos ambientais, fatores de segurança e custo para cada cenário, colocando-os à disposição do cliente. Adicionalmente, ao perceber a importância do fator custo para o cliente, e a ausência de restrições legais para a substituição da tecnologia atual, foi desenhado um modelo para simular os cenários de custo de aromáticos que permitem deslocar o xileno e assim ter clareza de como e quando cada item do portfolio montado pode entrar no mercado.Os solventes e soluções desenvolvidos geraram plataformas de produtos BTEX-free com diferentes propostas de valor para atender às demandas das empresas exploradoras de petróleo. A primeira engloba soluções com baixo ponto de fulgor e performance equivalente à do xileno, e é capaz de substitui-lo a depender do cenário de custo dos solventes oxigenados frente ao xileno. A segunda é composta por soluções com pontos de fulgor acima de 61°C, porém com performance inferior, e seria uma opção caso pressões regulatórias passem a surgir para o banimento dos aromáticos. A última solução possui alta performance, é isenta de aromáticos e, como traz o benefício adicional de segurança por não ser inflamável, pode ser posicionada com proposta de valor premium.

As simulações foram realizadas de forma iterativa considerando-se as restrições previamente citadas, buscando otimizar a solução solvente a ser criada (Fig 4).

ENG. OLÍVIA CUEVA CANDIDO POLTRONIERI

CASE Nº 36

O principal experiência adquirida com este Case foi o entendimento dos fatores decisivos que fariam o cliente migrar da tecnologia atualmente utilizada e como endereçar tais fatores. Ficou clara a importância de discernir, em meio às tendências tecnológicas, o que é restrição e o que é intenção no modelo de negócio. Consolidar estes elementos em forma de estratégia nos permitiu varrer um espectro maior de oportunidades, trazendo diferenciais competitivos e a real possibilidade de agregar valor para a indústria de E&P, bem como prever de modo realista nossa entrada no mercado.

Figura 3. Estrutura molecular

do coroneno.

Figura 1 - Depósito de asfaltenos

formado dentro de tubulação em

uma refinaria.

*Source: McKenna, Detailed Characterization of Heavy Crude Oils and Asphaltenes by Ultrahigh Resolution Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance Mass Spectrometry

Figura 2. Representação genérica seda

trutura de asfaltenos.

Figura 4 – Simulações com parâmetros

de solubilidade.

TSF

Natural Rubber Coronene

Água

Bitumen

Parafina

Oxiteno S.A. Indústria e Comércio

Agradecimento