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Deshydrations des bruts lourds par electrocoalescence

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par Steeven Nathanael ABADIER
UPPA - MASTER Formulation des Produits petroliers et derives 2006
  

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a. appareil pour la séparation électrostatique et centrifuge des liquides (dispersion)

Dans cet appareil, un électrolyte aqueux d'émulsion d'huile est entretenu à l'intérieure d'un cylindre rotatoire(cylindrical vessel) via des tubes plastiques et un distributeur, qui enlève l'électrolyte de la périphérie du cylindre, et les composantes organiques venant des tubes adjacents.

L'émulsion est séparée par l'application simultanée d'un champ électrique radial, et d'une force centrifuge pour produire une interface de masse perpendiculaire à la direction du champ électrique radial et à la force centrifuge.

Ici, le champ électrique appliqué va provoquer la coalescence et l'agrandissement des gouttelettes dispersées pour avoir une taille suffisante par rapport à la force centrifuge, puis permettre la séparation des gouttelettes sans produire de ce fait la petite force suffisante pour les briser. De plus, par l'action de la force centrifuge, les huiles qui sont autour des électrodes contiennent très peu d'eau.

Le problème dans cette géométrie, est que le champ électrique soit radialement divergent, ce qui pourrait donc causer la cassure ou la migration. Cet appareillage connaît donc quelques imperfections, même si la force centrifuge sépare rapidement les gouttelettes d'eau dans des régions de forts champs électriques.

flux parallèle EPIC configuration

ce type d'appareil est utilisé pour la séparation des émulsions d'eau dans l'huile avec une forte concentration et dispersion de la phase aqueuse.

c. dispositif horizontal constitué d'un vaisseau allongé comprenant un système d'électrode et une section mécanique de séparation.

Fig. 4

Dans cet appareil, on combine à la suite de l'effet de chaleur, un effet électrique et mécanique.

Pour l'échauffement, un conducteur électrique de forte résistance est directement plongé dans l'émulsion, et l'émulsion est chauffée jusqu'à 200°C. Ce qui aura pour effet, la transformation des gouttelettes d'eau en vapeur.

Lors ce processus une partie de l'huile est transformée aussi en vapeur, mais celle-ci se fait à la dernière étape.

A la suite du système d'électrodes chargées, une section mécanique de séparation est installée dans le dispositif c'est-à-dire une surface inclinée séparatrice.

Et ces surfaces sont inclinées pour permettre aux gouttelettes aqueuses accumulées de migrer vers d'autres gouttelettes aqueuses, résultat rassemblement des gouttelettes de plus en plus important.

b. facteurs affectant l'electrocoalescence

L'objectif de l'électrocoalescence est d'améliorer la coalescence des gouttelettes d'eau dans les émulsions d'huile. Ce qui suppose que ces gouttelettes doivent atteindre une certaine taille pour être séparé des phases continues par des effets de gravité, ou par des méthodes centrifuges ou simplement par la conjugaison de plusieurs de ces effets.

D'importants facteurs vont donc régit ce phénomène à savoir le champ électrique, la géométrie des électrodes et la fréquence.

? CHAMP ELECTRIQUE

En effet, la seule utilisation du champ électrique peut augmenter la coalescence des phases dispersées dans les émulsions si la phase continue a une plus faible permittivité que la phase dispersée. Aussi, la phase continue doit avoir une faible conductivité et agit comme un isolant entre les deux électrodes.

L'utilisation des différents types de courants « AC, DC, Pulsed DC » ou leur combinaison va donc dépendre du choix des différents mécanismes voulus pour la séparation.

Le champ dû au courant alternatif (AC) a d'une manière prédominante des effets polarisants, c'est pourquoi on lui fait appel quand on doit déshydrater des bruts lourds ou très lourds.

On utilise aussi une combinaison du champ crée par AC-DC si la phase continue est un distillat et que la phase dispersée est acide.

De plus, le phénomène de polarisation induit par le champ électrique produit des forces dipôle -dipôle, et ces forces sont de courte portée, ce qui va significativement améliorer la coalescence des gouttelettes. D'autan plus que la collision de ces gouttelettes est fonction du flux hydrodynamique et de la mixture des émulsions.

Le courant alternatif (AC) présente donc plusieurs avantages techniques, par exemple le danger de la corrosion électrostatique peut être éliminé et les valeurs raisonnables du champ électrique dû s'accordent bien avec la proportion d'eau dans les émulsions.

? LA FREQUENCE

La sélection pour un optimum en fréquence est très importante, surtout pour des applications avec des potentiels bas ,et dépend du revêtement des matériaux et de la composition du liquide dispersée. La gamme de fréquence à choisir va donc nécessairement dépendre du type de champ électrique, et de l'arrangement des électrodes utilisées.

Pour un champ électrique dû au courant alternatif (AC), Roberts a utilisé une fréquence de 60 à 10000Hz, pendant que Hsu et Al ont utilisés une fréquence comprise entre 60 et 1000Hz pour un dispositif type figure 4.

A l'opposé, des fréquences plus basses sont utilisées dans le cas Pulsed DC et DC. Ce qui confirme bien la complexité et la diversité des compositions des émulsions des bruts pétroliers.

? ELECTRODE

Les caractéristiques et la géométrie des électrodes (généralement cylindrique ou plate) déterminent la performance de l'éléctrocoalescence. Le type d'émulsion et de champ électrique utilisé va aussi guider le choix des combinaisons éventuelles des électrodes.

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