Le mécanisme du pétrole brutdésémulsifiantsIl s'agit du mécanisme de transfert de phase et de déformation inverse. L'ajout de désémulsifiants déclenche une transition de phase, produisanttensioactifsLes désémulsifiants inverses forment des émulsions de type opposé à celles formées par les émulsifiants. Ces désémulsifiants réagissent avec les émulsifiants hydrophobes pour former des complexes, privant ainsi ces derniers de leur pouvoir émulsifiant.
Mécanisme de rupture du film interfacial par collision. Sous l'effet de la chaleur ou de l'agitation, les désémulsifiants sont susceptibles d'entrer en collision avec le film interfacial des émulsions, de s'y adsorber ou d'en déplacer une partie. Ceci provoque la rupture du film interfacial, réduisant drastiquement sa stabilité et entraînant la désémulsification par floculation et coalescence.
Les émulsions de pétrole brut se forment fréquemment lors de la production et du raffinage des produits pétroliers. La plupart des grands pétroles bruts mondiaux sont extraits sous forme d'émulsions. Une émulsion est constituée d'au moins deux liquides non miscibles, dont l'un est en suspension sous forme de dispersions extrêmement fines.—gouttelettes d'un diamètre d'environ 1 mm—dans l'autre liquide.
L'un de ces liquides est généralement de l'eau, et l'autre typiquement de l'huile. L'huile peut se disperser sous forme de minuscules gouttelettes dans l'eau, formant une émulsion huile-dans-eau, où l'eau constitue la phase continue et l'huile la phase dispersée. Inversement, lorsque l'huile est la phase continue et l'eau la phase dispersée, l'émulsion est dite eau-dans-huile. La majorité des émulsions de pétrole brut appartiennent à cette catégorie.
Les molécules d'eau s'attirent mutuellement, et les molécules d'huile se comportent de la même manière. Cependant, des forces de répulsion existent entre les molécules d'eau et d'huile, agissant à l'interface huile-eau. La tension superficielle minimise la surface de cette interface. C'est pourquoi les gouttelettes d'eau dans les émulsions eau-dans-huile (E/H) adoptent une forme sphérique. De plus, les gouttelettes d'eau isolées tendent à former des agrégats dont la surface totale est inférieure à la somme des surfaces de toutes les gouttelettes individuelles. Par conséquent, les émulsions composées uniquement d'eau pure et d'huile pure sont thermodynamiquement instables ; la phase dispersée tend à floculer, formant deux couches distinctes. Les forces de répulsion interfaciales peuvent être neutralisées et la tension superficielle réduite par l'accumulation de substances chimiques spécifiques à l'interface huile-eau. Techniquement, cet effet est largement exploité dans la production industrielle par l'ajout d'émulsifiants connus afin de générer des émulsions stables. Toute substance capable de stabiliser les émulsions de cette manière doit posséder une structure chimique qui interagit simultanément avec les molécules d'eau et d'huile, c'est-à-dire contenir un groupe hydrophile et un groupe hydrophobe.
Les émulsions de pétrole brut sont stabilisées par des substances naturelles inhérentes au pétrole brut, qui possèdent généralement des groupements fonctionnels polaires tels que des groupements carboxyle ou phénoliques. Ces substances peuvent exister sous forme de solutions ou de dispersions colloïdales et présentent une forte affinité pour les surfaces externes. Dans ce cas, la plupart des microparticules se dispersent dans la phase huileuse et s'accumulent à l'interface huile-eau, où elles s'alignent côte à côte, leurs groupements polaires étant orientés vers la phase aqueuse, formant ainsi un film interfacial physiquement stable. Ce film est encapsulé par des substances solides ressemblant à des couches particulaires ou à des cristaux de paraffine, visibles à l'œil nu. Ce mécanisme explique le vieillissement et la difficulté de désémulsification des émulsions de pétrole brut.
[Texte chinois incompréhensible et sans rapport avec le sujet omis]
Ces dernières années, les recherches sur les mécanismes de désémulsification des émulsions de pétrole brut se sont principalement concentrées sur la caractérisation détaillée des processus de coalescence des gouttelettes et sur l'influence des désémulsifiants sur les propriétés rhéologiques interfaciales. Cependant, les interactions entre les désémulsifiants et les émulsions sont extrêmement complexes. Malgré les nombreuses recherches menées dans ce domaine, aucun consensus n'a encore été établi sur les mécanismes de désémulsification.
Plusieurs mécanismes de désémulsification largement reconnus sont décrits ci-dessous :
③Mécanisme de solubilisation : Une ou quelques molécules de désémulsifiant peuvent s’assembler en micelles. Ces agrégats macromoléculaires, ou micelles, solubilisent les molécules d’émulsifiant, déclenchant ainsi la désémulsification des émulsions de pétrole brut.
④Mécanisme de déformation par repliement : Les observations microscopiques confirment que les émulsions eau-dans-huile (E/H) présentent des couches d’eau concentriques doubles ou multiples séparées par des intercalaires huileux. Sous l’effet combiné du chauffage, de l’agitation et du traitement par un désémulsifiant, les couches internes des gouttelettes s’interconnectent, induisant leur coalescence et la désémulsification.
Par ailleurs, des recherches nationales ont également porté sur les mécanismes de désémulsification des émulsions de pétrole brut huile-dans-eau (H/E). Les études indiquent qu'un désémulsifiant idéal doit satisfaire quatre exigences clés : une forte activité de surface, une excellente mouillabilité, une capacité de floculation suffisante et une excellente capacité de coalescence.
Les désémulsifiants englobent une vaste gamme de composés. Classés selon les normes de catégorisation des tensioactifs, ils se répartissent en quatre types : désémulsifiants cationiques, anioniques, non ioniques et amphotères.
Les désémulsifiants anioniques comprennent les carboxylates, les sulfonates et les sels de sulfate gras de polyoxyéthylène, qui présentent des inconvénients tels que des exigences de dosage élevées, une efficacité de désémulsification médiocre et une sensibilité à la dégradation des performances induite par les électrolytes.
Les désémulsifiants cationiques sont principalement des sels d'ammonium quaternaire, qui offrent des performances de désémulsification remarquables pour le pétrole brut léger, mais ne conviennent pas au pétrole lourd et au pétrole brut vieilli.
Démulsifiants non ioniquesIls sont principalement composés de polyéthers séquencés initiés par des amines, de polyéthers séquencés initiés par des alcools, de polyéthers séquencés à base de résine alkylphénol-formaldéhyde, de polyéthers séquencés à base de résine phénol-amine-formaldéhyde, de désémulsifiants contenant du silicium, de désémulsifiants à très haut poids moléculaire, de polyphosphates, de polyéthers séquencés modifiés, ainsi que de désémulsifiants amphotères représentés par des désémulsifiants à base d'imidazoline pour le pétrole brut.
Date de publication : 9 juillet 2026