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metadata.dc.type: Tese
Title: Estudo da influência das variáveis de hidrociclonagem e de secagem por Spray Dryer em propriedades de bentonita da Paraíba
metadata.dc.creator: Marques, Verônica Cavalcanti
metadata.dc.contributor.advisor1: Ferreira, Heber Sivini
metadata.dc.description.resumo: O estado da Paraíba é um dos maiores produtores de bentonita, que é destinada a diversos usos tecnológicos, dentre os quais, como agente tixotrópico de fluidos de perfuração de poços de petróleo. No entanto, é sensível à presença de elementos contaminantes, o que dá origem a fluidos que não atendem a especificação EP-1EP00011-A da Petrobras. Assim, a separação das frações mais grosseiras das frações mais finas por meio de um hidrociclone possibilita a obtenção de um material com melhor comportamento reológico, que pode ser favorecido também pelo tempo e velocidade de agitação das amostras, uma vez que estes parâmetros influem no processo de dispersão, delaminação e hidratação da argila. Assim, a primeira etapa do presente trabalho propõe avaliar, utilizando de um planejamento fatorial 23 mais três pontos centrais, a influência dos parâmetros velocidade de agitação, tempo de agitação e pressão de hidrociclonagem na porcentagem da massa acumulada com diâmetro médio equivalente abaixo de 2μm e nas propriedades reológicas de dispersões preparadas com a argila Verde-Lodo extraída da mina Juá II, Boa Vista, PB, visando otimizar essas propriedades e potencializar a utilização tecnológica dessa argila em fluidos aquosos de perfuração de poços de petróleo. Após essa etapa, escolheu-se a melhor combinação dos fatores para prosseguir a segunda etapa do estudo, que consiste de um planejamento fatorial 23 mais três pontos centrais para avaliar a influência dos fatores pressão de ar comprimido, vazão do soprador e temperatura de secagem por spray dryer na porcentagem da massa acumulada com diâmetro médio equivalente abaixo de 2μm e nas propriedades reológicas das dispersões. Para as variáveis de resposta das operações de hidrociclonagem e secagem foi realizada análise de variância e Teste Tukey, visando verificar em quais casos ocorrem diferenças entre as médias dos níveis de cada fator. Da operação de hidrociclonagem, observa-se que não foi possível determinar valores para as propriedades reológicas a partir dos modelos matemáticos propostos ao nível de 90,0% de confiança. Assim, essas propriedades foram analisadas ponto por ponto, observando que a melhor combinação experimental das variáveis de entrada é com velocidade de agitação do dispersor de 2000rpm durante 24h e pressão de hidrociclonagem de 2,5bar. Assim, essa combinação foi escolhida para proceder ao estudo da variação dos parâmetros de secagem por spray dryer. Deste, observa-se que os dados experimentais não se ajustam aos modelos matemáticos propostos para as variáveis de resposta ao nível de 90,0% de confiança. Portanto, essas respostas foram analisadas ponto por ponto, observando que o melhor valor para as propriedades reológicas das dispersões dos concentrados de argilominerais resultou quando da secagem com pressão de ar comprimido de 4,0bar, vazão do soprador de 2,5m3/min e temperatura de secagem de 50°C, uma vez que é a melhor combinação para as viscosidades aparente e plástica, que estiveram em concordância com as exigências normativas, e fornece um valor razoável para o volume de filtrado.
Abstract: The state of Paraiba is one of the largest producers of bentonite, which is intended to various technological uses, among which, as thixotropic agent of oil well drilling fluids. However, these are sensitive to the presence of contaminants, give origin to fluids that do not meet Petrobras' specification EP-1EP-00011-A. Thus, the separation of coarser fractions of finer fractions by a hydrocyclone enables obtaining a material with improved rheological behavior, which can also be favored by the time and stirring speed of the samples, since these parameters influence the dispersion, delamination and clay hydration process. So, the first stage of this study proposes evaluate, using a factorial design 23 plus three central points, the influence of parameters stirring speed, stirring time and hydrocycloning pressure in the percentage of the accumulated mass with average diameter below 2 μm and the rheological properties of dispersions prepared with clay Verde-Lodo extracted from Juá II mine, Boa Vista, PB, aiming to optimize these properties and enhance the technological use of this clay in aqueous fluids of oil well drilling. After this stage, it chose the best combination of factors to proceed with the second stage of the study, which consists of a factorial design 23 plus three central points to evaluate the influence of the factors compressed air pressure, blower flow and drying temperature by spray dryer in the percentage of the accumulated mass with average diameter below 2 μm and the rheological properties of dispersions. For the response variables of the hydrocyclone and drying operations, variance analysis and Tukey Test were performed, aiming to verify in which cases occur differences between the means of the levels of each factor. From the hydrocyclone operation, it was observed that it was not possible to determine values for rheological properties from the mathematical models proposed at the 90.0% confidence level. Thus, these properties were analyzed point by point, observing that the best experimental combination of the input variables is with disperser stirring speed of 2000rpm for 24h and hydrocyclone pressure of 2.5bar. Thus, this combination was chosen to proceed to the study of the variation of drying parameters by spray dryer. From this, it is observed that the experimental data do not fit the proposed mathematical models for the response variables at the 90.0% confidence level. Therefore, these responses were analyzed point by point, observing that the best value for the rheological properties of the dispersions of the clay minerals concentrates resulted when drying with compressed air pressure of 4.0bar, blower flow of 2.5m3/min and drying temperature of 50°C, since it is the best combination for the apparent and plastic viscosities, which have been in accordance with the regulatory requirements, and provides reasonable value for filtrate volume.
Keywords: Bentonita
Hidrociclone
Spray dryer
Planejamento fatorial
Bentonite
Hydrocyclone
Factorial design
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Paraíba
metadata.dc.publisher.initials: UFPB
metadata.dc.publisher.department: Engenharia de Materiais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15194
Issue Date: 31-Aug-2018
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