Brevet FR2508337A1 — publié le 19821231

La présente invention concerne un procédé de désémulsionnement des émulsions eau-dans-l'huile. La plupart des huiles brutes, ainsi que certaines huiles combustibles, si on les fait tomber par éclabous- sures ou déversement sur une couche d'eau, forment une émulsion visqueuse eau-dans-l'huile relativement stable dans des conditions appropriées La vitesse de la for- mation et les caractéristiques physiques de l'émulsion eau-dans-l'huile, que l'on appelle aussi parfois "mousse de chocolat", sont tributaires de l'intensité et de la durée de l'agitation ainsi que de la température du mélange d'huile et d'eau Des émulsions vont être formées même dans les conditions d'une mer calme avec un faible vent et un état tranquille de la mer, à condition de laisser suffisamment de temps, et une fois que les émul- sions sont formées, il est difficile de les récupérer et de les manipuler L'intervalle de temps inévitable entre un déversement d'huile et l'achèvement des opéra- tions de récupération signifie que les problèmes d'élimi- nation et d'évacuation des émulsions eau-dans-l'huile sont fréquents après un déversement accidentel d'huile, surtout lorsque ce déversement a lieu en mer. La récupération de la "mousse de chocolat" im- plique habituellement l'exposition de l'émulsion à un cisaillement, par exemple le pompage de l'émulsion à partir d'un engin de récupération jusqu'à un point d'em- magasinage La "mousse de chocolat" est diluée par le cisaillement et apparaît donc comme un produit très fluide au cours de son pompage Cependant l'action de cisail- lement se traduit par une augmentation de la viscosité apparente et de la stabilité de l'émulsion eau-dans-l'huile pour une raison que l'on pense être une réduction de la grosseur des gouttelettes d'eau sous l'effet du cisail- -lement Ainsi, les opérations de transfert rendent plus difficiles la manipulation de l'émulsion eau-dans-l'huile et son désémulsionnement Il est donc préférable de rompre l'émulsion à un stade précoce de l'opération de récupération De même, la capacité d'emmagasinage de la matière récupérée est normalement limitée sur l'empla- cement d'un déversement d'huile et il est donc préférable de rompre l'émulsion qui peut contenir jusqu'à 80 % en volume d'eau, ce qui permet de séparer l'eau de l'huile. Pour rompre les émulsions eau-dans-l'huile on peut ajouter un agent chimique convenable de désémulsion- nement Cependant, étant donné que l'émulsion peut con- tenir jusqu'à 80 % en volume d'eau en qualité de phase dispersée, l'agent de désémulsionnement doit être intimement mélangé avec la mousse pour rompre l'émulsion. La viscosité élevée de l'émulsion rend difficile la dispersion de l'agent de désémulsionnement dans toute l'émulsion On voit donc que l'industrie est à la recher- che d'un procédé continu pour rompre les émulsions vis- queuses eau-dans-l' huile. Selon la présente invention, un procédé de désé- mulsionnement d'une émulsion eau-dans-l'huile, émulsion qui comprend de 50 à 80 % en volume d'eau à titre de phase dispersée, consiste à faire passer l'émulsion eau-dans-l'huile et un agent chimique de désémulsionnement dans un dispositif mélangeur comportant au moins un étran- glement d'écoulement et à recycler une partie du mélange qui sort du dispositif mélangeur en retour au dispositif, à l'étranglement ou en amont de celui-ci. L'émulsion eau-dans-l'huile peut être associée avec une certaine quantité d'eau libre Cette eau libre peut être récupérée avec l'émulsion ou peut être ajoutée à l'émulsion avant le passage de cette dernière à travers le dispositif mélangeur L'huile dans l'émulsion peut être une huile brute ou un produit pétrolier. De préférence, on ajoute l'agent chimique de désémulsionnement à l'émulsion eau-dans-l'huile et on introduit ensuite le mélange dans le dispositif mélangeur. Le dispositif mélangeur peut comprendre un seul étranglement, par exemple, un agitage ou un tube venturi ou il peut comprendre au moins deux étranglements, comme par exemple un ajutage à travers lequel passent l'émulsion et l'agent de désémulsionnement et ensuite un venturi à travers lequel passent l'émulsion, l'agent de désémulsion- nement et la matière recyclée. On peut utiliser pour la mise en oeuvre de l'iven- tion un agent chimique quelconque de désémulsionnement capable de rompre une émulsion visqueuse eau-dans-l'huile. Les agents appropriés de désémulsionnement sont ceux qui contiennent des copolymères oxyde d'éthylène/oxyde de propylène ou des copolymères séquences et peuvent également contenir des sulfo-succinates Des agents de désémulsion- nement particulièrement efficaces sont les produits "Unisperse" M 74 et "Unisperse"' M 75 vendus par Universal- Matthey Products Limited "Unisperse" est une marque déposée. Le choix d'un agent particulier de désémulsionnement ainsi que sa concentration en vue de l'utilisation dans un cas donné dépendent de divers facteurs, tels que la température et la composition de l'huile et aussi la quantité d'eau libre associée à l'émulsion. De préférence, la concentration de l'agent de désémulsionnement dans l'émulsion admise dans le dispo- sitif mélangeur est supérieure à 250 ppm en volume et, mieux encore, de l'ordre de 500 à 1 000 ppm en volume. Le rapport entre le débit de recyclage et le débit de l'émulsion et de l'agent de désémulsionnement est avantageusement supérieur à 1: 1 Cependant,pour des raisons pratiques, ce rapport du débit de recyclage au débit de l'émulsion et de l'agent de désémulsionnement est avatangeusement inférieur O 10: 1. Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifs,au dessin annexé. La fig 1 est une coupe-élévation latérale d'un mode de réalisation du dispositif mélangeur comportant deux étranglements. La fig 2 est une coupe-élévation latérale d'une variante de réalisation du dispositif mélangeur ne com- prenant qu'un seul étranglement. La fig 3 est un schéma général de l'appareil pour la mise en oeuvre de l'invention. La fig 1 est une coupe-élévation latérale d'un mode de réalisation du dispositif mélangeur comportant deux étranglements, à savoir un tube venturi 1 et un ajutage 2 d'entrée de charge Une entrée de recyclage 3 est prévue en amont de l'étranglement dans le tube venturi 1. La fig 2 est une coupe-élévation latérale d'une variante de réalisation du dispositif mélangeur qui com- prend un tube venturi 1, une entrée de charge 14 et une entrée de recyclage 3 installée dans la gorge de tube venturi 1 Ainsi ce mode de réalisation ne comporte qu'un seul étranglement. Un agencement approprié de l'appareil pour le désémulsionnement en continu d'une émulsion eau-dans-l'huile apparaît à la fig 3 Les performances du procédé de désémulsionnement sont indépendantes des fluctuations du débit de charge et on peut donc traiter l'émulsion eau- dans-l'huile à mesure qu'on la récupère Il peut cependant être souhaitable d'emmagasiner provisoirement l'émulsion récupérée dans un réservoir 4 afin d'uniformiser le débit vers le séparation d'huile et d'eau L'émulsion est pompée par une pompe distributrice 5 à travers une conduite 6 vers le dispositif mélangeur 7 L'agent chimique de désémulsionnement est emmagasiné dans un réservoir 8 et est ajouté à l'émulsion eau-dans-l'huile avant son admis- sion dans le dispositif mélangeur 7 Une pompe doseuse 9 peut fournir l'agent de désémulsionnement à un débit constant ou bien elle peut être automatiquement réglée pour modifier la quantité de l'agent de désémulsionnement en fonction du débit de l'émulsion de sorte que la concen- tration de l'agent de désémulsionnement dans l'émulsion reste relativement constante Le mélange de l'émulsion et de l'agent de désémulsionnement est admis dans le dispositif mélangeur 7 En quittant le dispositif mélan- geur 7, une partie du mélange est recyclée par une conduite 10 et une pompe de recyclage 11, alors que le restant est admis dans un séparateur 12 d'huile/eau. La matière recyclée pénètre dans le dispositif mélangeur par l'entrée de recyclage 3 De préférence, le rapport du débit de recyclage au débit d'alimentation est supérieur à 1: 1 On peut donc faire commodément fonctionner l'appareil avec un débit constant de recyclage de manière que le rapport de recyclage soit au minimum de 1: 1 pour le débit maximal de la charge. L'agent de désémulsionnement est donc dispersé dans toute l'émulsion en obligeant le mélange à passer par le ou les étranglements dans le dispositif mélangeur 7 Par exemple, dans le dispositif mélangeur représenté à la fig 1, la charge d'émulsion et l'agent de désémul- sionnement sont pompés à travers l'ajutage d'entrée 2 et ensuite passent à travers le tube venturi avec la matière recyclée La baisse de pression au passage du dispositif mélangeur peut être de l'ordre de 2 bars ou moins pour le débit maximal prévu pour l'installation. On voit donc de façon surprenante que le procédé continu de rupture d'émulsion est essentiellement un procédé de mélange Les taux élevés de cisaillement aux étranglements réduisent notablement la viscosité de l'émulsion et par conséquent contribuent à la dispersion de l'agent de désémulsionnement La matière recyclée est au moins partiellement désémulsionnée et on se trouve donc en présence d'une quantité relativement importante d'eau libre Cette eau libre peut contribuer à la rupture de l'émulsion en formant une dispersion mousse-dans- l'eau Il peut être avantageux d'avoir une certaine quantité d'eau libre associée à l'émulsion eau-dans- l'huile introduite dans le dispositif mélangeur Dans la plupart de Opérations de récupération, on recueille l'émulsion eau-dans-l'huile avec l'eau libre, mais une quantité supplémentaire peut être facilement ajoutée si cela est nécessaire A la fig 3, un supplément d'eau peut être ajouté à la "mousse" par une canalisation 13. De préférence, on effectue donc le stade de rupture de l'émulsion avant de séparer l'eau de l'émulsion eau- dans-l'huile. Les exemples suivants servent à illustrer l'inven- tion sans aucunement en limiter la portée. EXEMPLE 1 On prépare une émulsion eau-dans-l'huile contenant environ 80 % en volume d'eau en ajoutant 10 % en volume d'une huile brute de Koweit à 90 % en volume d'eau ordi- naire et en agitant le mélange pendant 48 heures environ après quoi on sépare l'émulsion de l'eau libre restante. L'appareil utilisé pour rompre l'émulsion est ana- logue à celui représenté aux fig 1 et 3 On place la "mousse de chocolat" artificiellement produite dans le réservoir 4 et on place un agent chimique de désémulsion- nement, "Unisperse" M 75, dans le réservoir 8 On ajoute % en volume d'eau libre à la "mousse" et on ajoute 1 000 ppm de l'agent de désémulsionnement au mélange d'émulsion et d'eau qu'on fait alors passer à travers le dispositif mélangeur Le rapport de recyclage est de 3,3: 1 On recueille un échantillon du produit désémul- sionné dans un cylindre gradué et on le laisse-se séparer par gravité On enregistre le taux de séparation de l'huile de l'eau Après cinq minutes, 98 % en volume de l'eau émulsionnée sont séparés de l'émulsion eau-dans- l'huile. EXEMPLE 2 On procède comme dans l'exemple 1 sauf que le rapport du débit de recyclage au débit d'alimentation est de 1,2: 1 Au bout de cinq minutes, 90 % en volume de l'eau émulsionnée ont été séparés de l'émulsion. Les deux exemples montrent que l'invention procure un procédé efficace pour désémulsionner en continu la "mousse de chocolat". REVENDICATIONS 1 Procédé de désémulsionnement d'une émulsion eau-dans-l'huile, émulsion qui comprend 50 à 80 % en volume d'eau à titre de phase dispersée, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer l'émulsion eau-dansl'huile et un agent chimique de désémulsionnement dans un dispositif mélangeur comportant au moins un étran- glement et ensuite à recycler une partie du mélange qui sort du dispositif mélangeur pour retour au dispositif, à l'emplacement de l'étranglement ou en amont de celui-ci. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport du débit de recyclage au débit de l'émulsion et de l'agent de désémulsionnement est compris entre 1 1 et 10: 1. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que la baisse de pression au passage du dispositif mélangeur est de 2 bars ou moins. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif mélangeur comprend un seul étranglement qui est un ajutage ou un tube venturi. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif mélangeur comprend deux étranglements qui sont un ajutage à travers lequel passent l'émulsion et l'agent de désémulsionnement et un tube venturi à travers lequel passent l'émulsion, l'agent de désémulsionnement et la matière recyclée. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la quantité de l'agent de désémul- sionnement est d'au moins 250 ppm par rapport au volume de l'émulsion. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la quantité de l'agent de désémulsionnement est de 500 à 1 000 ppm par rapport au volume de l'émulsion.