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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.3.2007.tde-14012008-163057
Documento
Autor
Nome completo
João Luiz Ponce Maia
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2007
Orientador
Banca examinadora
Barros, Mario Thadeu Leme de (Presidente)
Caldas, Jorge Navaes
Matai, Patrícia Helena Lara dos Santos
Mierzwa, José Carlos
Philippi Júnior, Arlindo
Título em português
Separação e captura do dióxido de carbono em instalações marítimas de produção de petróleo.
Palavras-chave em português
Armazenamento geológico
Captura de CO2
Dióxido de carbono
Efeito estufa
Emissão atmosférica
Petróleo
Separação de CO2
Resumo em português
A necessidade atual do mercado brasileiro para aumentar a oferta de gás incentiva a comunidade científica nacional no desafio de desenvolvimento de novas rotas tecnológicas, visando aumentar o aproveitamento do gás natural. Tal desafio é acompanhado por uma demanda mundial dos países signatários do Protocolo de Quioto (ratificado em 2005) para a redução das emissões de gases de efeito estufa. Apesar de o Brasil não apresentar nenhuma meta de redução, no primeiro período deste Protocolo (2008 a 2012), o setor do petróleo (atividade de E&P), através de suas companhias operadoras, que atuam no país, já estabeleceram metas corporativas para emissão evitada de gases de efeito estufa, em suas instalações de produção (maior predominância das unidades marítimas de produção). O presente trabalho aborda a análise técnica e econômica de um processo proposto de separação e captura de dióxido de carbono (CO2), através de estudo de caso (Primeira e Segunda Proposição) de simulação de processo, em uma instalação marítima de produção de petróleo, comparativamente a sua ausência (Caso Base). A Primeira Proposição considera a separação e a captura do CO2 oriundo tanto do gás natural produzido, quanto do gás de queima de uma turbina a gás. A Segunda Proposição considera a separação e a captura do CO2 oriundo somente do gás natural produzido. Até o momento, no Brasil, ainda não foram desenvolvidas tecnologias adequadas para a captura do CO2, em instalações marítimas de produção de petróleo. Adicionalmente a regulação atual (Portaria nº104/2002 da ANP) limita o potencial de utilização do CO2 que existe na composição do gás natural comercializado no país, pelo fato de não diferenciar em sua especificação técnica, os usos deste importante combustível. Os resultados obtidos nesta tese, com a utilização de simulador de processo de uso comercial mostraram emissões evitadas de CO2 para atmosfera de 55 % (caso Segunda Proposição que apresentou maior viabilidade econômica), em relação ao resultado obtido para o Caso Base. Este relevante resultado equivale a uma emissão evitada de aproximadamente 241 x 103 t/ano, para uma única unidade piloto proposta. De acordo com o estudo de análise econômica apresentado, a Segunda Proposição (VPL US$ 15,3 x 106) foi melhor do que a da Primeira Proposição (VPL: US$ 13,9 x 106) ambos usando o Caso Base como referência. Dentre os ganhos esperados com o uso desta nova tecnologia destacam-se: redução do consumo interno e das perdas de gás natural, emissão evitada de CO2 e hidrocarbonetos para a atmosfera, além do aumento das práticas de armazenamento de gás e CO2, em reservatórios geológicos depletados de petróleo. Estima-se que num cenário futuro, com a implantação deste novo processo proposto, em instalações marítimas de produção de petróleo, uma relevante contribuição de emissões evitadas de gases de efeito estufa possa ocorrer na área de E&P de petróleo no Brasil.
Título em inglês
Carbon dioxide separation and capture in offshore petroleum production facilities.
Palavras-chave em inglês
Atmospheric emission
Carbon dioxide
CO2 capture
CO2 separation
Geological storage
Greenhouse
Petroleum
Resumo em inglês
The current Brazilian market needs to increase the natural gas supply to incentive the national scientific community to the challenge of developing new technologies routes aiming increase the utilization of the produced natural gas. Such challenge is followed by a world demand from signatory countries of the Kyoto Agreement (ratified in 2005) to reduce the greenhouse gas emissions. In spite of, the Brazil does not have any reduction goal, in the first period (2008 to 2012) the oil sector (E&P activity), by their oil operators companies that works in our country, has already established corporative goals to avoided greenhouse gas emissions in their production facilities (bigger predominance of offshore production unities). The present work approaches the economic and technical evaluation of a carbon dioxide (CO2) separation and capture proposal process (First and Second Proposal Case) comparatively your absence (Base Case). The First Case consider the CO2 separation and capture both the produced gas and exhausted gases of one turbine driven by gas. The Second Case consider only the CO2 separation and capture from the produced gas. At the present, in Brazil, it has not been developed yet suitable technologies, for such use, and the CO2 is normally disposal to the atmosphere. Moreover, the present Regulation (104/2002 ANP Decree) limit the potential of CO2 use existing in the gas composition that is marketed in the country, due to not differentiate the uses of this important fuel. The results obtained of this thesis, by using a process simulator of commercially use showed CO2 avoided emissions of 55 % to the atmosphere (Second Proposal Case that shows the best economic evaluation) related to the result obtained from the Base Case. This relevant result is equivalent in mass flow, to the avoidance emission of roughly 241 x 103 tons per year, for a single pilot unity proposal. According the economic evaluation study, the Second Proposal Case (VPL:US$ 15,3 x 106) was better than the First Case (VPL: US$ 13,9 x 106), using the Case Base as reference. Within the benefits expected with the use of this new technology are the following: reduction both the internal gas consumption and natural gas losses (atmospheric disposal), emissions avoided of CO2 and hydrocarbons, beyond the increase of CO2 and gas storage practices in offshore depleted oil fields. It is estimated, in future scenery, with the implantation of this new proposal process in offshore production unities, relevant contribution of avoided greenhouse gases emissions can occur in oil E&P tasks in Brazil.
 
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Parte_1.PDF (198.16 Kbytes)
Parte_2.PDF (2.70 Mbytes)
Data de Publicação
2008-02-27
 
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