Principios y usos de los desemulsificantes

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Este mensaje fue editado por última vez por sdos34 el 2 de junio de 2016, a las 11:59. Principios y usos de los demulgentes. Los demulgentes son sustancias que permiten disolver sólidos que son difíciles de disolver en agua. Cuando uno o varios de estos sólidos están presentes en grandes cantidades en una solución acuosa, bajo la acción de fuerzas hidráulicas o de otro tipo, estos sólidos pueden permanecer en estado emulsionado dentro del agua, formando así una emulsión. En teoría, este sistema es inestable. Pero si existen algunos surfactantes (como las partículas del suelo), se puede lograr un estado de emulsión muy intenso, hasta el punto de que resulta difícil separar las dos fases. Un ejemplo típico son las mezclas de aceite y agua en la separación de estos dos componentes, así como las mezclas de agua y aceite en el tratamiento de aguas residuales. En estos casos, se forman estructuras relativamente estables de tipo “aceite-in-agua” o “agua-en-aceite”. La base teórica de esto es la “estructura de doble capa eléctrica”. En esta situación, se añaden algunos agentes químicos para destruir la estructura estable del doble estrato eléctrico y estabilizar el sistema emulsionado, con el fin de lograr la separación de las dos fases. Estos agentes que se utilizan para destruir la emulsión se denominan desemulsionantes. Uso principal: El desemulsionante es una sustancia tensioactiva que permite destruir la estructura líquida emulsionada, con el fin de separar las diferentes fases que componen dicha emulsión. La desemulsificación del petróleo crudo consiste en utilizar agentes desemulsionantes para separar el aceite y el agua que se encuentran mezclados en estado emulsionado. De esta manera, se logra eliminar el agua del petróleo crudo, con el fin de garantizar que su contenido de agua cumpla con los estándares requeridos para su transporte. Para lograr una separación eficaz entre la fase orgánica y la fase acuosa, un método sencillo y efectivo es utilizar desemulsificantes, con el fin de eliminar la formación de una interfaz emulsionada lo suficientemente resistente, permitiendo así la separación de las dos fases. Sin embargo, los diferentes desemulsionantes tienen capacidades distintas para desemulsionar la fase orgánica; el rendimiento del desemulsionante afecta directamente la eficacia de la separación de las dos fases. En el proceso de producción de penicilina, un paso importante es extraer la penicilina del líquido resultante de la fermentación, utilizando disolventes orgánicos como el butirato de acetilo. Dado que el líquido de fermentación contiene proteínas, azúcares, hifas y otros compuestos complejos, la interfaz entre la fase orgánica y la fase acuosa no es clara, lo que genera una zona de emulsión de cierta intensidad. Esto afecta negativamente al rendimiento del producto final. Para ello, es necesario utilizar un desemulsionante para romper la emulsión y eliminar este fenómeno, logrando así una separación rápida y eficaz de las dos fases. Desemulsificantes comunes: Actualmente, los desemulsificantes no iónicos más utilizados en los yacimientos petrolíferos son los siguientes: 1. Desemulsificantes del tipo SP. Los componentes principales de los desemulsificantes del tipo SP son los éteres de polioxietileno y poliopropileno con alcohol de octadecilo. Su estructura teórica es R(PO)x(EO)y(PO)zH, donde EO representa al polioxietileno ； PO-Polioxipropileno ； Alcoholes grasos R- ； x, y, z: grado de polimerización. El desemulsificante de tipo SP tiene una apariencia de sustancia pastosa de color amarillo pálido; su valor HLB es de 10 a 12, y es soluble en agua. Los demulsificantes no iónicos tipo SP tienen un buen efecto demulcente en los crudos a base de parafina. Su parte hidrofóbica está compuesta por cadenas de hidrocarburos con 12 a 18 átomos de carbono. En cuanto a su grupo hidrofílico, este logra ser hidrofílico gracias a las interacciones de enlaces de hidrógeno que se forman entre los grupos hidroxilo (-OH) y éter (-O-) presentes en la molécula, con el agua. Dado que los grupos hidroxilo y étero tienen una baja afinidad por el agua, no es posible introducir en el agua los grupos hidrofóbicos de las cadenas de hidrocarburos con 12 a 18 átomos de carbono, utilizando solo uno o dos grupos hidroxilo o étero. Se necesitan varios de estos grupos hidrófilos para lograr que la sustancia sea soluble en agua. Cuanto mayor es el peso molecular del desemulsionante no iónico, cuanto más larga es su cadena molecular y cuanto más grupos hidroxilo y éter contiene, mayor será su capacidad de atracción, y por lo tanto, mayor será su eficacia para desemulsionar las emulsiones de crudo. Otra razón por la cual los demulsificantes tipo SP son adecuados para los crudos a base de parafina es que estos no contienen o contienen muy poca cantidad de goma y alquitrán; además, hay menos sustancias surfactantes lipofílicas, lo que hace que su densidad relativa sea baja. En el caso de los crudos con un alto contenido de goma y alquitrán (o con un contenido de agua superior al 20%), la capacidad de desemulsificación de los desemulsionantes tipo SP es menor. Esto se debe a que su estructura molecular es simple, sin estructuras ramificadas ni estructuras aromáticas. 2. Desemulsionantes de tipo AP: Los desemulsionantes de tipo AP son éteres polioxietileno-polioxipropileno, cuyo agente iniciador es la polietileno-poliamina. Se trata de surfactantes no iónicos de estructura molecular ramificada. La fórmula química es: D(PO)x(EO)y(PO)zH. Donde EO representa polioxietileno ； PO-Polioxipropileno ； Alcoholes grasos R- ； D-Polietilamina: grado de polimerización x, y, z. Los desemulsionantes de tipo AP se utilizan para desemulsionar las emulsiones de crudo a base de parafina. Su eficacia es superior a la de los desemulsionantes de tipo SP. Son más adecuados para desemulsionar crudos con un contenido de agua superior al 20%, y permiten lograr una desemulsión rápida incluso en condiciones de bajas temperaturas. Mientras que los desemulsificantes de tipo SP logran la desemulsificación en un rango de temperatura de 55 a 60 °C, en un tiempo de 2 horas, los desemulsificantes de tipo AP solo necesitan 45 a 50 °C y 1,5 hora para lograrlo. Esto se debe a las características estructurales de las moléculas de los demulsificantes de tipo AP. El iniciador polivinilpoliamina determina la estructura molecular: las cadenas moleculares son largas y presentan muchas ramificaciones, lo que confiere una mayor capacidad hidrofílica en comparación con los desemulsionantes de tipo SP, cuya estructura molecular es más simple. Las características de sus múltiples cadenas determinan que los demulsificantes de tipo AP tengan un alto grado de humectación y capacidad de penetración. Cuando se desemulsiona una emulsión de crudo, las moléculas de los demulsificantes de tipo AP pueden penetrar rápidamente en la membrana que separa el aceite del agua. Esto permite que ocupen una mayor superficie superficial en comparación con las moléculas de los demulsificantes de tipo SP, cuya estructura es de tipo monocapa vertical. Por lo tanto, se necesita menos cantidad de estos demulsificantes para lograr un efecto desemulsionante eficaz. Actualmente, este tipo de desemulsificantes es uno de los desemulsificantes no iónicos más utilizados en el yacimiento de Daqing. 3. Desemulsionantes de tipo AE: Los desemulsionantes de tipo AE son éteres polioxietileno-polioxipropileno, cuyo agente iniciador es la polietilendiamina. Se trata de surfactantes no iónicos de estructura ramificada. A diferencia de los demulsificantes de tipo AP, lo que los diferencia es que los demulsificantes de tipo AE son polímeros de dos etapas, cuyas moléculas son pequeñas y tienen ramificaciones cortas. La fórmula estructural molecular es: D(PO)x(EO)yH, donde: EO = polioxietileno; PO = polioxipropileno; D = polivinilpoliamina ； x, y: grado de polimerización. Aunque existen grandes diferencias en la estructura molecular de los demulsificantes tipo AE y tipo AP, sus componentes moleculares son los mismos; las diferencias se encuentran únicamente en la cantidad de monómeros utilizados y en el orden de polimerización. (1) En el diseño y síntesis de los dos tipo de demulsificantes no iónicos, la cantidad de materiales utilizados en sus extremos es diferente, lo que a su vez determina la longitud de las moléculas resultantes. (2) Las moléculas de los demulsificantes de tipo AP son de estructura bifásica; se forman a partir de polietileno-poliamina como agente iniciador, en combinación con polioxietilo y poliopropileno, lo que da como resultado copolímeros de dos fases. Por su parte, las moléculas de los demulsificantes de tipo AE también son de estructura bifásica, pero se forman a partir de polietileno-poliamina como agente iniciador, en combinación con polioxietilo y poliopropileno, lo que da como resultado copolímeros de una sola fase. Por lo tanto, las moléculas de los demulsificantes de tipo AP deberían ser más largas que las de los demulsificantes de tipo AE. El tipo AE es un desemulsionante para crudo con estructura de dos etapas y múltiples componentes, adecuado igualmente para la desemulsión de emulsiones de crudo alquitranoso. Cuanto mayor es la cantidad de surfactantes lipofílicos en el crudo a base de asfalto, mayor es su viscosidad. Además, la diferencia de densidad entre el aceite y el agua es menor, lo que hace que sea más difícil que se produzca la emulsión. Además, los demulsificantes de tipo AE permiten una desemulsificación rápida. Al mismo tiempo, estos demulsificantes también son un buen agente para prevenir la formación de cera y reducir la viscosidad. Debido a su estructura molecular ramificada, es muy fácil que se formen redes diminutas. Estas redes hacen que los cristales de parafina ya presentes en el crudo queden atrapados en ellas, lo cual impide que los cristales de parafina se muevan libremente y se conecten entre sí. De este modo, se forma una estructura en red de parafina, lo que reduce la viscosidad y el punto de congelación del crudo. Además, esto evita que los cristales de parafina se unan entre sí, logrando así prevenir la formación de ceras. 4. Desemulsificantes de tipo AR: Los desemulsificantes de tipo AR son un nuevo tipo de desemulsificantes no iónicos solubles en aceite, formados a partir de resinas alifáticas fenol-formaldehído (resinas AR) y polioxietileno o poliopropileno. Su valor HLB está entre 4 y 8, y la temperatura necesaria para su acción desemulsificante es de 35 a 45 °C. La fórmula estructural molecular es: AR(PO)x(EO)y H, donde EO representa polioxietileno ； PO-Polioxipropileno ； Resina AR ； x, y, z: grado de polimerización. En el proceso de síntesis de los demulsificantes, la resina AR actúa tanto como iniciador como componente que forma parte de las moléculas del demulsificante, funcionando como grupo lipofílico. Las características de los demulsificantes de tipo AR son las siguientes: sus moléculas son de tamaño reducido, lo que les permite tener un buen efecto de disolución, difusión y penetración cuando el punto de congelación del petróleo crudo es superior a 5 °C. Esto facilita la coagulación y agregación de las gotas de agua emulsionadas. En temperaturas inferiores a 45 °C, estos demulsificantes pueden eliminar más del 80 % del agua presente en el petróleo crudo, cuyo contenido de agua está entre el 50 % y el 70 %, en un plazo de 45 minutos. Esto es algo que los demulsificantes de tipo SP y AP no pueden lograr.