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<p> Universidade Potiguar UnP Programa de Ps Graduao em Petrleo e Gs </p> <p>Escola de Engenharia e Cincias Exatas Mestrado Profissional em Engenharia de Petrleo e Gs - MPEPG </p> <p>CACILDA ALVES DE SOUSA </p> <p>COPROCESSAMENTO EM FORNOS DE CLNQUER: uma alternativa sustentvel para o reaproveitamento do resduo cascalho de perfurao de poos de petrleo </p> <p>em Mossor/RN </p> <p>MOSSOR - RN 2013 </p> <p> 2</p> <p>CACILDA ALVES DE SOUSA </p> <p>COPROCESSAMENTO EM FORNOS DE CLNQUER: uma alternativa sustentvel para o reaproveitamento do resduo cascalho de perfurao de poos de petrleo </p> <p>em Mossor/RN </p> <p>Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Petrleo e Gs da Universidade Potiguar, para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia de Petrleo e Gs. ORIENTADOR: Dr. Franklin Silva Mendes </p> <p>MOSSOR - RN 2013 </p> <p> 3</p> <p>CACILDA ALVES DE SOUSA </p> <p>COPROCESSAMENTO EM FORNOS DE CLNQUER: uma alternativa sustentvel para o reaproveitamento do resduo cascalho de perfurao de poos de petrleo </p> <p>em Mossor/RN </p> <p>Dissertao apresentada Universidade Potiguar UnP, como parte dos requisitos para obteno do ttulo de Mestre em Engenharia de Petrleo e Gs. rea de Concentrao: Coprocessamento de Resduos. </p> <p>Aprovada em: </p> <p>BANCA EXAMINADORA _____________________________________ </p> <p>Prof. Dr. Franklin Silva Mendes Orientador </p> <p>Universidade Potiguar UnP </p> <p>____________________________________ Prof. Dr. Jean Prost Moscardi Universidade Potiguar UnP </p> <p>_________________________________ Prof. Dr. Luiz Di Souza </p> <p>UERN - Universidade Estadual do Rio Grande do Norte </p> <p> 4</p> <p>DEDICATRIA </p> <p>A Deus, por me guiar em todos os caminhos. </p> <p>Aos meus filhos, Paulo, kaio e Ramon, razes da minha vida. </p> <p>Aos meus pais Jurandi Alves e Jos Ferreira (Zequinha), que tantas vezes me </p> <p>perguntaram, minha filha, est perto de voc terminar os estudos? E eu respondia, </p> <p>ainda no, pai ou me, falta s mais um pouco... porque meus alunos, precisam </p> <p>continuar aprendendo..., grandes exemplos de pacincia e determinao, que me </p> <p>inspiraram a seguir sempre, no importando as dificuldades, e se empenharam por </p> <p>toda a minha vida, para que eu chegasse at aqui. </p> <p>Aos meus irmos, Carminha, Roberto e Marilene, pelas dificuldades superadas, </p> <p>pelos sonhos compartilhados, carinho e apoio incondicional. </p> <p>Ao meu companheiro Liandro, pela compreenso nos momentos ausentes, pelo </p> <p>amor, dedicao e incentivo. </p> <p> minha segunda me Duda, pelos cuidados e valores de toda minha vida. </p> <p> 5</p> <p> graa divina comear bem. graa maior persistir na caminhada certa. Mas graa das graas no desistir nunca. </p> <p> Dom Hlder Cmara </p> <p> 6</p> <p>AGRADECIMENTO </p> <p>Ao professor Franklin Mendes, meu orientador e amigo, pela confiana e pela </p> <p>presteza com que desenvolveu essa orientao, assim como, por ter aceitado o </p> <p>desafio e sabido me conduzir to bem, para que eu conclusse mais uma etapa </p> <p>importante na minha vida. </p> <p>Quero agradecer-lhe, de forma muito especial, o empenho. </p> <p>A Gildson Souza, Maiara Ane, Caldas Neto e ris Maia, pela amizade, pelo carinho e </p> <p>apoio. </p> <p>Aos membros da banca examinadora, em especial ao Professor Luiz Di Souza e </p> <p>Professor Jean Prost, pelo tempo, experincia e ateno dispensada leitura desta </p> <p>dissertao e por terem aceitado participar desta banca. </p> <p> Prof Suely Castro, pela disponibilidade e contribuies. </p> <p>Ao meu gerente geral, Dr. Aluzio Flix, que foi o primeiro a me dar total apoio, para </p> <p>que este mestrado fosse realizado. </p> <p>A equipe tcnica de engenharia da Itapetinga, que muito contribuiu nesta pesquisa, </p> <p>atravs de relatos e experincias somadas. </p> <p>Ao meu gestor, amigo e mentor, Dr. Luiz Grillo, pela experincia compartilhada, </p> <p>apoio nos momentos de ausncia, e orientao segura e valiosa. Sem a sua </p> <p>colaborao, no teria sido possvel completar este trabalho. </p> <p>Aos meus professores do mestrado: Jlio Csar, Pablo Castro, Sandra Alves, Jean </p> <p>Prost, Regina Clia e Franklin Mendes, pelo aprendizado repassado. Foram </p> <p>momentos que ficaro na memria. </p> <p>Aos coordenadores do mestrado, Professor Mairton Frana, Professor Max Chianca </p> <p>e Prof Catarina Pinheiro, pelo apoio e presteza durante o mestrado. </p> <p>Aos colegas e amigos de turma, em especial a Igor Leite, pela motivao </p> <p>compartilhada na quebra do paradigma de contadores com mestrado em </p> <p>engenharia, uma viso multidisciplinar para os profissionais da rea, na cidade de </p> <p>Mossor-RN. </p> <p>Aos amigos, Almir Mariano, Severo, Ariadne e Clauder Arcanjo, pela unio e </p> <p>aprendizado coletivo. </p> <p> 7</p> <p>Aos meus queridos amigos, Samuel Freire e Frank Felizardo, pela amizade, </p> <p>confiana, incentivo e oportunidade. </p> <p> minha amiga, Prof Jaqueline Gurgel, pelo senso de companheirismo que fortalece </p> <p>e contagia, pelas contribuies to importantes para realizao desta, meu muito </p> <p>obrigado. </p> <p> FOZ do Brasil S/A e Itapetinga Agro Industrial S/A, por tantos contatos, incentivo e </p> <p>informaes que me foram viabilizados. </p> <p>Aos proprietrios, gerentes e funcionrios das empresas participantes da pesquisa. </p> <p>Muito obrigado pelo tempo dedicado durante as visitas e registros de imagens, pelas </p> <p>respostas nos questionrios e disponibilidade das informaes. </p> <p>Aos meus colegas professores da Universidade Potiguar Campus Mossor-RN, </p> <p>pelo apoio e incentivo, que me fizeram acreditar que este sonho seria possvel, </p> <p>vocs no sabem como me ajudaram. </p> <p>Aos meus queridos alunos, em especial do curso de Segurana no Trabalho, que </p> <p>vibravam comigo a cada trmino de disciplina. </p> <p>Enfim, a todos que colaboraram com a elaborao desta dissertao, em diversos </p> <p>momentos, o meu agradecimento. </p> <p> 8</p> <p>RESUMO </p> <p>A alternativa do coprocessamento de resduo em fornos de clnquer tem evoludo em </p> <p>virtude da instalao de cimenteiras na cidade de Mossor e regio, assim como, </p> <p>pela necessidade crescente de uma destinao sustentvel para os resduos </p> <p>provenientes de processos industriais, dentre eles a produo de petrleo e gs. </p> <p>Esta pesquisa analisa a viabilidade tcnica e ambiental de reaproveitamento do </p> <p>resduo cascalho de perfurao dos poos terrestres de petrleo, a fim de minimizar </p> <p>a poluio industrial e contribuir com alternativas sustentveis. A partir de dados </p> <p>coletados sobre o resduo, matrias-primas e o produto final do cimento, atravs de </p> <p>ensaios fsicos e qumicos de teores com CaCO3, MgCO3, KCl, NaCl, Fe, Al, Si e </p> <p>SO3, foi demonstrada compatibilidade mineral do resduo, com as matrias-primas, </p> <p>dentro dos padres tcnicos de qualidade, para transformar a mistura do resduo, </p> <p>com as rochas fontes de clcio, silcio, ferro e alumnio, em sua maior parte, em </p> <p>farinha ou clnquer, ou seja, o cascalho pode ser usado como substituinte do calcrio </p> <p>ou da slica na fabricao do cimento. Na pesquisa de campo na Central de </p> <p>Tratamento de Resduo, foram analisados relatrios tcnicos, para comparao com </p> <p>os padres legais e aplicao prtica. Evidenciando que as tcnicas mais utilizadas </p> <p>para destinao do cascalho, o armazenamento em diques nas fontes geradoras, </p> <p>incinerao com cinzas destinadas aos aterros industriais e o coprocessamento em </p> <p>fornos de clnquer, dentre estas, pela relevncia sustentvel, o coprocessamento foi </p> <p>o que se destacou pelos entrevistados e reviso de literatura, apesar de ser </p> <p>considerada mais dispendiosa em relao s demais tcnicas. Pelas anlises dos </p> <p>resultados das medies isocinticas dos testes operacionais, foram verificados os </p> <p>atendimentos aos limites mximos legais de emisses. O coprocessamento com o </p> <p>cascalho na cidade de Mossor torna-se vivel considerando os limites operacionais </p> <p>da cimenteira, e o fato de que outra disposio para este resduo, somente adiaria o </p> <p>tratamento, transformando-o em passivo ambiental. </p> <p> Palavras-chave: Coprocessamento. Cascalho de Perfurao. Fornos de Clnquer. </p> <p> 9</p> <p>ABSTRACT </p> <p>The alternative of co-processing of waste in clinker kilns have evolved over the </p> <p>installation of cement in the town of Mossley and region, as well as by the growing </p> <p>need for sustainable waste disposal from industrial processes, including the </p> <p>production of oil and gas. This research analyzes the technical and environmental </p> <p>feasibility of reusing waste drill cuttings Onshore oil wells in order to minimize </p> <p>industrial pollution and contribute to sustainable alternatives. The data collected from </p> <p>the residue of raw materials and end product of the cement through physical testing </p> <p>and chemical concentrations with CaCO3, MgCO3, KCl, NaCl, Fe, Al, Si, and SO3 </p> <p>was demonstrated compatibility of the mineral residue, with the raw materials within </p> <p>the technical standards of quality to transform the mixture of the residue with rocks </p> <p>sources of calcium, silicon, iron and aluminum, for the most part on flour or cement </p> <p>clinker, or gravel may be substituent used as lime or silica in the manufacture of </p> <p>cement. In field research in Central Waste Treatment, technical reports were </p> <p>analyzed for comparison with the legal standards and practical application. Showing </p> <p>that the most used techniques for allocation of gravel is the storage dams in </p> <p>generating sources, incineration with ash destined for landfills and co-processing in </p> <p>clinker kilns, among these, the relevance sustainable co-processing was what stood </p> <p>out by respondents and review of the literature, despite being considered more </p> <p>expensive compared to other techniques. For analyzing the results of isokinetic </p> <p>measurements of operational tests were verified and the calls to legal emission limits. </p> <p>The coprocessor with gravel in the town of Mossley becomes feasible considering </p> <p>the operational limits of the cement, and the fact that other provision for this residue, </p> <p>only postpone treatment, turning it into environmental liability. </p> <p> Keywords: Co-processing. Gravel Hole. Clinker kilns. </p> <p> 10</p> <p>LISTA DE TABELAS </p> <p>Tabela 1 - Composio em massa (%) dos insumos utilizados na produo dos </p> <p>cimentos .................................................................................................. </p> <p>46 </p> <p>Tabela 2 - Exigncia qumica normatizada para os respectivos cimentos ................ 46 </p> <p>Tabela 3 - Exigncia fsica normatizada para os respectivos cimentos .................... 46 </p> <p>Tabela 4 - Especificaes dos cimentos brasileiros .................................................. 47 </p> <p>Tabela 5 Composio qumica do resduo cascalho de perfurao em </p> <p>comparao com as matrias-primas e farinha crua................................ </p> <p>77 </p> <p>Tabela 6 Contaminantes encontrados no extrato solubilizado do cascalho .......... 81 </p> <p>Tabela 7 Amostragens isocinticas no forno de clnquer ....................................... 82 </p> <p>Tabela 8 Amostragens isocinticas no forno de clnquer e concentraes </p> <p>mximas de disperso (PQAR) ............................................................... </p> <p>95 </p> <p>Tabela 9 Ensaios qumicos nos cimentos com os critrios de aceitao .............. 101 </p> <p> 11</p> <p>LISTA DE QUADROS </p> <p>Quadro 1 - Resduos gerados nas sondas de perfurao e destino final.................. 32 </p> <p>Quadro 2 - Painel de referencial terico sobre coprocessamento dos resduos de </p> <p>cascalhos de perfurao .......................................................................... </p> <p>110 </p> <p> 12</p> <p>LISTA DE FIGURAS </p> <p>Figura 1 - Armazenamento de cascalho da sonda de perfurao............................. 36 </p> <p>Figura 2 - Descarrego do resduo na cimenteira ....................................................... 38 </p> <p>Figura 3 Disposio de cinzas de Incinerador na central de resduos ................... 39 </p> <p>Figura 4 O coprocessamento nas etapas do processo de produo de cimento .. 42 </p> <p>Figura 5 Fluxo do resduo para coprocessamento ................................................. 43 </p> <p>Figura 6 Cinturo verde na cimenteira em Mossor-RN ........................................ 61 </p> <p>Figura 7 Equipamentos utilizados nas anlises qumicas por espectrometria de </p> <p>raios x e fotometria de chama .............................................................. </p> <p>62 </p> <p>Figura 8 Amostragens atmosfricas nas chamins, com gases e MP para teste </p> <p>em branco, 1 ETAPA. ............................................................................. </p> <p>63 </p> <p>Figura 9 Amostragens atmosfricas nas chamins, com gases e MP para o teste </p> <p>de queima 2 ETAPA. .............................................................................. </p> <p>64 </p> <p>Figura 10 Cascalho armazenado para utilizao no processo da indstria de </p> <p>cimento Mossor-RN. .............................................................................. </p> <p>65 </p> <p>Figura 11 Fluxograma da coleta e preparao de amostra de farinha, clnquer e </p> <p>p do eletrofiltro e chamin do forno de clnquer. ................................... </p> <p>66 </p> <p>Figura 12 Fluxograma metodolgico de pesquisa de campo ................................ 67 </p> <p>Figura 13 - Exemplo de dique impermeabilizado (durante a perfurao de um poo </p> <p>pela Petrobrs no campo de gua Grande, na Bahia). ........................... </p> <p>104 </p> <p>Figura 14 Dique de pr-homogeneizao do cascalho .......................................... 105 </p> <p>Figura 15 - Galpo de estocagem parcial do material homogeneizado .................... 106 </p> <p>Figura 16 - Entulhos segregados dos resduos ......................................................... 106 </p> <p>Figura 17 Estocagem de material blendado com caractersticas uniformes .......... 107 </p> <p>Figura 18 Forno rotativo mvel para Incinerao ................................................... 107 </p> <p>Figura 19 Aterro controlado para resduos classe I................................................ 108 </p> <p> 13</p> <p>LISTA DE GRFICOS </p> <p>Grfico 1 Comparativo da composio qumica do resduo cascalho com o </p> <p>calcrio ...................................................................................................... </p> <p>79 </p> <p>Grfico 2 Comparativo da composio qumica do resduo cascalho com o </p> <p>produto em elaborao farinha crua ....................................................... </p> <p>80 </p> <p>Grfico 3 Comparativo das amostragens isocinticas com o MP ............................ 83 </p> <p>Grfico 4 Comparativo das amostragens isocinticas com o CO ............................ 84 </p> <p>Grfico 5 Comparativo das amostragens isocinticas com o HCl ........................... 85 </p> <p>Grfico 6 Comparativo das amostragens isocinticas com o HF ............................ 86 </p> <p>Grfico 7 Comparativo das amostragens isocinticas com o Hg ............................ 87 </p> <p>Grfico 8 Comparativo das amostragens isocinticas com o Pb ............................. 88 </p> <p>Grfico 9 Comparativo das amostragens isocinticas com o Cd ........................... 89 </p> <p>Grfico 10 Comparativo das amostragens isocinticas com o TI ............................ 90 </p> <p>Grfico 11 Comparativo das amostragens isocinticas com os Metais I.................. 91 </p> <p>Grfico 12 Comparativo das amostragens isocinticas com os Metais II................. 92 </p> <p>Grfico 13 Comparativo das amostragens isocinticas com o THC......................... 93 </p> <p>Grfico 14 Comparativo das amostragens isocinticas e concentraes mximas </p> <p>de disperso (PQAR) com SOx. ................................................................ </p> <p>97 </p> <p>Grfico 15 Comparativo das amostragens isocinticas e concentraes mximas </p> <p>de disperso (PQAR) com NOx. ............................................................... </p> <p>98 </p> <p>Grfico 16 Comparativo das concentraes mximas de disperso (PQAR) com </p> <p>Partculas Totais em Suspenso ............................................................... </p> <p>99 </p> <p>Grfico 17 Comparativo dos ensaios qumicos no cimento tipo CP II Z .................. 101 </p> <p>Grfico 18 Comparativo dos ensaios qumicos no cimento tipo CP IV Pozolnico . 102 </p> <p> 14</p> <p>SUMRIO </p> <p>1 INTRODUO ........................................................................................ </p> <p>20 </p> <p>1.1 CONTEXTUALIZAO ........................................................................ 22 </p> <p>1.2 PROBLEMTICA ................................................................................. 23 </p> <p>1.3 OBJETIVOS DA PESQUISA ................................................................ 24 </p> <p>1.3.1 Objetivo geral .............................. ..................................................... 24 </p> <p>1.3.2 Objetivos especficos ....................... ............................................... 24 </p> <p>1.4 JUSTIFICATIVA ................................................................................... </p> <p>24 </p> <p>2 REFERENCIAL TERICO ............................. ......................................... </p> <p>28 </p> <p>2.1 PRODUO DE PETRLEO............................................................... 28 </p> <p>2.1.1 Constituintes de Petrleo ................... ............................................ 29 </p> <p>2.2 ASPECTOS AMBIENTAIS NA PERFURAO TERRESTRE DE </p> <p>POOS DE PETRLEO ............................................................................ </p> <p>30 </p> <p>2.2.1 Gerenciamento de Resduos Slidos na Produo de Petrleo . 31 </p> <p>2.2.1.1 Fluidos de Perfurao .................................................................... 34 </p> <p>2.2.1.2 Cascalho de Perfurao ................................................................. 36 </p> <p>2.3 COPROCESSAMENTO EM FORNOS DE CLNQUER ....................... 40 </p> <p>2.3.1 Coprocessamento ............................. .............................................. 40 </p> <p>2.3.2 Fabricao de cimento Portland .......................................... .......... 45 </p> <p>2.3.3 Controle da Poluio do Ar .................. .......................................... 49 </p> <p>2.4 LEGISLAES APLICVEIS .............................................................. 51 </p> <p>2.5 BENEFCIOS SOCIOAMBIENTAIS ..................................................... </p> <p>53 </p> <p>3 METODOLOGIA ... ...................................................................................... </p> <p>57 </p> <p>3.1 TIPO DE PESQUISA ................................................................................ 58 </p> <p>3.2 DELIMITAO DO ESTUDO ................................................................... 59 </p> <p>3.3 UNIVERSO E AMOSTRA ........................................................................ 59 </p> <p>3.4 COLETA DE DADOS E AMOSTRAGENS .............................................. 60 </p> <p>3.5 ANLISE E TRATAMENTO DOS DADOS .............................................. </p> <p>69 </p> <p>4 APRESENTAO E DISCUSSO DOS RESULTADOS ......... ..................

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