Resumo: As plataformas flutuantes de produção, armazenamento e transferência de petróleo e gás (FPSO) estão associadas com grandes consumos de energia e emissões de CO2, que estão relacionados a processos de separação, tratamento e injeção de hidrocarbonetos, gás e água em reservatórios para armazenamento ou elevação secundária. O fornecimento de utilidades como energia elétrica, gás combustível, vapor, água quente e/ou fria, ar comprimido, e outros, faz com que seja necessária a queima de combustíveis a bordo. No caso brasileiro, o desenvolvimento da produção dos campos da camada pré-sal, trouxe o desafio de tratar uma grande quantidade de CO2 do fluido de poço. Esta dissertação apresenta a formulação, metodologia e resultados da simulação de uma análise de Primeira e Segunda Lei da Termodinâmica para um trem de compressão e injeção de CO2 dentro de um FPSO, usando informações de projeto, a fim de identificar e quantificar as irreversibilidades de cada equipamento e propor alternativas para aumentar a eficiência exergética global do processo. Três casos foram analisados, refletindo três momentos diferentes do campo em relações gás/óleo, água/óleo, e CO2/óleo. Foram estudados como opções de melhoria, por um lado, sistemas de Captura e sequestro de CO2, e por outro lado, ciclos combinados de recuperação de calor de gás de exaustão para geração de potência com possibilidade de aplicação marítima. Uma alternativa com captura mediante absorção com aminas, e ciclo Rankine convencional foi simulada, avaliando o efeito em eficiência, emissões e sua possível integração com os sistemas existentes Ver menos

Abstract: The Oil & Gas floating production, storage and offloading platforms (FPSO) are associated with high-energy consumption and CO2 emissions, which are related mainly to separation systems, hydrocarbons and water treatment, gas and water overflow injection in reservoirs for storage or secondary elevation. The supply of utilities such as electricity, fuel gas, steam, hot and/or cold water, compressed air, and others, makes it necessary the fuel combustion on board. In Brazil, the development of the production of pre-salt oil fields, brought the challenge of dealing with a large amount of CO2 from the well fluid. This work presents the formulation, methodology and simulation results of a first and second law analysis for a CO2 compression and injection train within a FPSO, using design information, in order to identify and quantify the irreversibility of each equipment and propose alternatives to increase the overall exergy efficiency of the process. Three cases were analyzed, reflecting three different times of the field in gas/oil, water/oil, and CO2/oil ratios. Were studied as improvement options, first, carbon capture and sequestration systems, and on the other hand, combined cycles for power generation from gas exhaust heat recovery, with the possibility of marine application. An alternative to capture by absorption with amines, and conventional Rankine cycle was simulated to assess the effects on efficiency, emissions and their possible integration with existing systems Ver menos