Estudio de la influencia de tensoactivos en la formación de hidratos

Abstract

RESUMEN: En este trabajo se llevó a cabo una investigación acerca de la influencia que tiene un tensoactivo en la formación de hidratos. El estudio se divide en dos partes, la primera contiene el estudio de la formación de hidratos en emulsión mediante la técnica de Calorimetría Diferencial de Barrido (por sus siglas en inglés DSC), en la segunda se estudia la influencia que tienen dos tensoactivos sobre el tiempo de inducción en la formación de hidratos mediante reometría.

Con la primer técnica se hicieron pruebas inicialmente de los compuestos puros que formarán las emulsiones, posteriormente se buscó la formulación de emulsiones estables con diclorometano y ciclopentano, por lo que se presentan Termogramas de emulsiones inestables y, posteriormente, se presentan Termogramas de emulsiones que fueron estables por lo menos en un periodo de dos horas. Después se diseñaron diferentes protocolos para detectar la formación del hidrato a presión atmosférica. El protocolo óptimo utiliza rampas de temperatura y la presencia de núcleos de agua cristalizada en el sistema para acelerar la formación de hidrato. Se hicieron pruebas de emulsiones W/O y O/W con diferentes tensoactivos. Los resultados demuestran que en las emulsiones W/O la mayor cantidad de agua en el sistema forma hidrato, por el contrario, en las emulsiones O/W la mayor cantidad de agua forma hielo y una cantidad menor forma hidrato.

En un segundo bloque experimental, la reometría se utilizó para determinar el tiempo de inducción en la formación del hidrato de tetrahidrofurano y la influencia de tensoactivos en la formación del hidrato. Los experimentos se llevaron a cabo a una temperatura más baja que la del equilibrio termodinámico. Primero se observó la cristalización homogénea de hidrato de THF y se determinó la temperatura de disociación. Posteriormente, se analiza la reproducibilidad del proceso de disociación y cristalización del hidrato de THF. Finalmente se estudia el efecto de dos tensoactivos en la formación de hidrato de THF. Los tensoactivos utilizados son Synperonic F127 y SDS. Los resultados indican que ambos tensoactivos forman parcialmente el hidrato de THF. ABSTRACT: In this work a research about the influence of a surfactant on hydrate formation was performed. The study has been divided into two stages. The first one studies hydrate formation into emulsion by Differential Scanning Calorimetry technique (DSC). The second studies the influence of two surfactants have on the induction time during hydrate formation through rheometry.

With the first technique the pure compounds which were used to form emulsions were initially characterized. After this, the formulation of stable emulsions was searched with dichloromethane and cyclopentane, so, unstable and stable emulsion thermograms are presented. Furthermore different protocols were designed to detect hydrate formation at atmospheric pressure. The optimal protocol uses temperature ramps and ice presence in the system to accelerate hydrate formation. W/O and O/W testings were done with different surfactants. Results demonstrate that W/O emulsions are more efficient than O/W emulsions because in the first ones most of the water in the feed sample tends to form hydrate and a little amount or nothing forms ice, whereas in O/W emulsions, most of the water tends to form ice.

In the second experimental part, rheometry is used to determine tetrahydrofuran hydrate induction time and surfactant influence on hydrate formation. Experiments were performed at temperature lower than the thermodynamic equilibrium. First, THF hydrate homogeneous crystallization is observed and hydrate dissociation temperature is determined. Further, dissociation temperature and hydrate crystallization reproducibility are analyzed. Finally surfactant effects on hydrate formation is studied. The surfactants used are Synperonic F127 and SDS. Results indicate that both surfactants form tetrahydrofuran hydrate partially.