ASFALTENOS EM INTERFACES: ADSORÇÃO SOBRE SÓLIDOS E ESTABILIZAÇÃO DE EMULSÕES
Fábio Roberto Notrispe1 (IC), Antônio Carlos Ramos da Silva2 (PG), Watson Loh1 (PQ) e Rahoma Sadeg Mohamed (PQ)2
Departamento de Físico-Química, Instituto de Química Universidade Estadual de Campinas 2. Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas - e-mail: wloh@iqm.unicamp.br
palavras- chave: asfaltenos, adsorção, emulsões.
Asfaltenos são surfatantes naturais do petróleo formados predominantemente por anéis aromáticos policondensados e cadeias alifáticas laterais, ocorrendo em menor proporção, grupos funcionais ácidos e metais complexados. Alguns fenômenos são atribuídos à atividade superficial dos asfaltenos, como a capacidade de formar partículas em suspensão durante a produção e operações de refino, a adsorção sobre sólidos na rocha reservatório e a formação de emulsões estáveis entre o óleo e água residual.
A adsorção de asfaltenos sobre as rochas pode resultar na alteração na molhabilidade da rocha. O melhor conhecimento deste processo de adsorção e dessa mudança de molhabilidade tem grande importância tecnológica, pois afeta o fluxo de fluidos utilizados para extração secundária do petróleo.
A formação de emulsões estáveis entre o óleo e a água residual ocorre devido à queda de pressão durante a produção ou pelo turbilhonamento e cisalhamento nos equipamentos de superfície. Gastos excessivos são dispensados em operações de desidratação, e manutenção/reposição de equipamentos.
O objetivo deste trabalho é avaliar os mecanismos de adsorção dos asfaltenos C5I(insolúveis em pentano) e C7I(insolúveis em heptano) simulando as condições do poço e o efeito destes asfaltenos na estabilização de emulsões entre soluções dos asfaltenos em tolueno e água, possibilitando levantar subsídios experimentais que permitam contribuir com medidas que minimizem os problemas causados pela adsorção e emulsificação.
A adsorção dos asfaltenos foi medida através da diferença de concentração da solução de asfalteno antes e após o contato com o adsorvente. A concentração no sobrenadante foi determinada através de espectrofotometria UV/Vis. A adsorção dos asfaltenos C5I e C7I foi realizada em superfícies de naturezas diferentes, uma orgânica, formada de carvão ativado, e outra inorgânica formada de sílica gel.
Os resultados obtidos e exibidos nas Figs. 1 e 2 caracterizam a tendência destes asfaltenos em formar isotermas do tipo L-2, ou seja, formação de multicamadas. A formação de multicamadas, neste caso, é concordante propostas anteriores em que o adsorvente inorgânico atuaria somente como um núcleo para a floculação. O carvão é mais eficiente do que a sílica, pois possui maior afinidade com o asfalteno devido à semelhante natureza química. Entre 5°C e 45°C não há diferença de comportamento de adsorção.
Fig.1: Adsorção de C7I e C5I em carvão ativo Fig.2: Adsorção de C7I e C5I em sílica
As emulsões foram preparadas utilizando volumes iguais de solução de asfaltenos em tolueno e água, agitação durante 10 min. e 2500 rpm em um vortex.
Em baixas concentrações, faixa próxima da c.m.c. destes asfaltenos em tolueno (Energy&Fuels, 1999, 13, 2, 323), a fase monitorada foi a superior. Verificou-se, neste caso, que após 25 minutos há a separação total das fases, permanecendo ainda, uma fina camada de borra na interface destes sistemas, enquanto que o sistema contendo apenas tolueno e água separa as fases em menos de 1 min. Nos sistemas contendo os asfaltenos C7I observou-se um tempo maior para separação das fases se comparado com o sistema contendo os asfaltenos C5I em concentrações equivalentes, como mostrado na Fig. 3. Para altas concentrações (acima da c.m.c.) a fase monitorada foi a fase superior mais a fase intermediária (borra), como mostra a Fig. 4. Verifica-se neste caso, que mesmo após 1 dia ainda há a presença da emulsão e os asfaltenos C7I são mais emulsificantes que os asfaltenos C5I. Esta observação concorda com estudos anteriores que demostraram maior tendência à auto-associação para estes asfaltenos C7I em solventes aromáticos.
Fig. 3: Estabilidade de Emulsões Fig. 4: Estabilidade de Emulsões
em Baixa Concentrações em Altas Concentrações