Desestabilización de emulsiones estables empleando diferentes temperaturas y relaciones de fases agua-aceite en combinación con campo eléctrico

Abstract

Venezuela posee una alta actividad en la producción petrolera, y el difícil manejo y saneamiento de los desechos de esta actividad ha generado la acumulación de los mismos en espera de su recuperación y disposición. Estos desechos se encuentran en las llamadas fosas de producción y son emulsiones de agua en crudo muy estables, viscosas y con un alto contenido de desperdicios químicos provenientes de la misma actividad de producción petrolera, además, estas emulsiones presentan un alto grado de oxidación debido a su exposición directa al ambiente por largo tiempo. Sin embargo, el alto contenido de crudo de estas emulsiones, el alto precio actual del petróleo en el mercado y los problemas ambientales que estos desperdicios generan, promueven la búsqueda de procesos para la separación de sus fases tanto para el aprovechamiento del crudo como para el saneamiento del área donde se ubican estas fosas. La presente investigación busca, en principio, estudiar la posible desestabilización de las emulsiones de las fosas Acema-100, Guara-2 y Merey-31, ubicadas en el distrito San Tomé en el estado Anzoátegui, a través del cambio de su contenido de fase acuosa y orgánica, la manipulación de la temperatura como variable de formulación y la aplicación de campo eléctrico para acelerar la coalescencia de las gotas de agua en la fase dispersa durante el mecanismo de ruptura de estas emulsiones. Durante el desarrollo experimental de este estudio factores como la alta estabilidad que presentan las emulsiones y el fenómeno de percolación presente durante el proceso de aplicación del campo eléctrico, imposibilitaron obtener los datos en base buscados para el estudio de la estabilidad al no poderse apreciar agua coalescida o sedimentada en las muestras y redireccionaron la investigación hacia la búsqueda de un método alternativo que demostrase la presencia de gotas coalescidas de la fase dispersa y de ser posible describiese la tendencia del comportamiento de las emulsiones ante los cambios de relación de fases, temperatura y aplicación del campo eléctrico. No obstante, se pudo concluir que existe una relación entre la cantidad de agua en la muestra y el voltaje aplicado que indica que a alto contenido de agua en la emulsión no es posible la aplicación de un valor de voltaje lo suficientemente alto y estable por la ocurrencia del fenómeno de percolación. Se pudo determinar también que el fenómeno de percolación puede ser controlado o disminuido al aplicarse movimiento a la muestra durante el proceso de aplicación del campo eléctrico. Con el uso de la centrifugación como proceso de separación alternativo se pudo demostrar la presencia de agua coalescida en la emulsión después de la aplicación del campo eléctrico y también identificar a la viscosidad como propiedad de alta importancia en la estabilidad de las emulsiones. Los resultados de la pruebas con el uso de la centrifugación indican que las emulsiones de las fosas Guara-2 y Merey-31 tienden a ser inestables a 80 °C a alto contenido de fase orgánica por presentar mayor cantidad de agua sedimentada (7% y 5% del agua total respectivamente) para esa temperatura, mientras que Acema-100 demostró el mayor grado de separación, 35,7% del agua total para un 61% de fase orgánica, a 60 °C y tuvo la tendencia a disminuir el grado de separación para un aumento en la temperatura. La aplicación repetida y alternada de la deshidratación electrostática y la centrifugación, demostró la posibilidad de obtener un mayor grado de separación de las fases, dando como resultado para la emulsión de la fosa Guara-2 un aumento del 5% al 15,8% del agua total separada luego de aplicársele tres veces este proceso. En el presente estudio se hace una propuesta de diseño del reactor de trabajo y de la geometría de los electrodos que tiene como base evitar los problemas encontrados durante el desarrollo experimental del trabajo.