Síntesis por polimerización aniónica, caracterización y evaluación fisicoquímica de nuevos agentes deshidratantes para aceites crudos pesados a través de pruebas de botella y calorimetría diferencial de barrido

Abstract

RESUMEN: Una de las principales problemáticas a las que se enfrenta la industria petrolera del país, con respecto al tratamiento de aceites crudos pesados, es la excesiva cantidad de agua contenida en ellos, y la formación de una emulsión altamente estable del tipo agua en aceite (W/O) generada en el proceso de extracción de los diferentes pozos petroleros.

Los agentes desemulsificantes constan de una estructura copolimérica en bloques, es decir, polímeros conformados por diferentes subunidades monoméricas acomodadas en bloques, siendo los monómeros seleccionados: el óxido de etileno (OE) y el óxido de propileno (OP), en una estructura de bloques (POP/POE), lo cual permitirá identificar en los agentes deshidratantes propiedades hidrofílicas y lipofílicas que benefician la remoción del agua contenida en los aceites crudos pesados.

La síntesis de los nuevos agentes deshidratantes se hizo mediante polimerización aniónica por apertura de anillo, y en este trabajo se propusieron novedosos iniciadores del tipo polialcoholes, que en forma de alcóxidos, promueven la polimerización en masa.

La caracterización fisicoquímica se hace utilizando diferentes técnicas analíticas instrumentales complementarias, tales como cromatografía por exclusión de tamaños (CET), análisis infrarrojo por transformada de Fourier (FTIR), resonancia magnética nuclear de carbono (RMN –13C), análisis térmicos de pérdida de peso (TGA) y calorimetría diferencial de barrido (DSC), que permiten elucidar tanto la estructura química de los copolímeros como otras propiedades fisicoquímicas relevantes, como la masa molecular promedio en número (Mn) e índice de polidispersidad (I), y las temperaturas de transición térmica de los copolímeros.

La eficiencia de la remoción de agua se evaluará mediante Pruebas de Botella, que es la forma habitual de determinar el desempeño de los nuevos agentes deshidratantes que se proponen. Con ayuda de la técnica de DSC se analizaron las muestras de crudo posteriores a la evaluación en las pruebas de botella para comprobar la remoción de agua emulsionada.

Otro de los propósitos de este trabajo es poder establecer una probable correlación entre la cantidad de sitios activos de los iniciadores (dependiendo de los grupos hidroxilos presentes en la estructura del iniciador) con las propiedades fisicoquímicas de las muestras sintetizadas, así como con la eficiencia de remoción de agua de los diferentes agentes deshidratantes propuestos. ABSTRACT: One of the principal problems which the petroleum industry of the country deals with, respect to the treatment of crude heavy oils, is the excessive quantity of water contained in them, and the formation of a highly and stable emulsion of the type of water - in – oil emulsion (W/O), which is generated in the novel processes of extraction of crude oils from different petroleum wells.

The demulsifying agents consist of a block copolymer structure, which means, polymers shaped by different monomeric subunits accommodated in long blocks, being the selected monomers: the ethylene oxide (EO) and the propylene oxide (PO), in a blcok structure (PPO/PPE), which will give to the demulsifying agents properties such as hydrophobicity or lipophilicity, situation that benefits the removal of water from crude oils.

The synthesis of the new demulsifying agents was done by means of ring opening anionic polymerization, and into this work new initiators of the type of polyalcohol were proposed, in his respective potassium alkoxide salt, the promoter of the anionic polymerization of the monomers above mentioned. The physicochemical characterization was done using different analytical instrumental complementary analysis, such technics as size exclusion chromatography (SEC), Fourier transformed infrared analysis (FTIR), nuclear magnetic resonance of Carbon 13 (RMN 13C), some thermal analysis as termogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). These technics allowed to elucidate both the chemical structure of the copolymers and other physicochemical relevant properties from the samples studied such as the average molar mass in number (Mn) and de polidispersity index (I), and the thermal transitions temperatures (Tg´s) and degradation temperature (Tdeg) from the samples analyzed..

The efficiency of the water removal will be evaluated by means of bottle tests, which is the habitual way of determining the performance of the new dehydrating agents proposed. The DSC analysis permitted to corroborate the dehydration of the crude samples after being treated with the different dehydrating agents

Other one of the intentions of this work was to be able to establish a probable correlation between the quantity of active sites of the initiators (depending on the hydroxyl groups present in the structure of the initiator) with the physicochemical properties of the synthesized samples, as well as with the efficiency of water removal of the different demulsifying agents evaluated.