SURFACTANTES Y APLICACIONES

SURFACTANTES Y APLICACIONES

Prof. Johnny Bullon

Balmore Zambrano

24.195.866

ARTICULO 15

Mejoras en la formulación de las aplicaciones de sistemas de surfactante-petróleo-agua usando el enfoque HLDN

con estructura de surfactante extendida

La investigación trata la síntesis de surfactantes para solubilizar aceites complejos y como estos han sido pilares fundamentales en el desarrollo de técnicas para la recuperación de crudo. Para llevar a cabo esto se introducen estructuras específicas, adaptadas con una extensión intramolecular para aumentar la solubilización; primeramente se introdujeron los Oleil Sulfonatos Etoxilado(EOS), como primera propuesta de extensión estructural diferente a la usual cadena, alquil-sulfato; como resultado aumentó un poco el rendimiento pero aún era necesario el uso de cosurfactantes para lograr una solubilizacion alta. Un nuevo tipo de extensión compuesta por hidrocarburos de cadena larga (hexadecanos y parafinas), sí lograron una solubilizacion óptima sin necesidad de cosurfactantes, esto representó un avance significativo, la extensión intramolecular.

Luego de este avance se desarrollaron  estructuras extendidas mas compleja que incluso fueron probadas para solubilizar triglicéridos, que en primera instancia eran prácticamente insolublez incluso usando cosurfactantes, de esta forma la investigación avanzó a tal punto que en 2005, se publicó formalmente la primera revisión sobre estas estructuras extendidas, la justificación para su aplicación y su relación con la solubilidad.

Para 2019 se publicó una actualización de todos los trabajos realizados en la materia, incluyendo algunas estrategias para aumentar la solubilización de los aceites polares y el rendimiento.

La necesidad de justificar y continuar con el desarrollo e investigación de estas moléculas extendidas, es el principal objetivo de esta investigación, en la que se muestran 2 aplicaciones recientes de los surfactantes extendidos, además de la relación de las mismas con HLDN, que será definido más adelante en este resumen.

Para asimilar de forma correcta esta investigación, se dividide en 2 partes, la primera parte presenta una revisión de la conceptos básicos necesarios para comprender cómo se desarrollan los tensioactivos extendidos; y en la segunda parte profundiza el uso de estructuras extendidas en aplicaciones reales.

SCAN

Para las primeras observaciones fue indispensable relacionar la interacción del surfactante en la interfaz y con las moléculas vecinas a través de alteración continua de una de la variables de formulación (scan) se usa para alterar las interacciones, no solo la salinidad del agua sino también el aceite ACN, la temperatura; la modificación de la hidrofilia-lipofilia del surfactante tipo y concentración de cotensioactivo, presión

etc.

PARAMETRO DE EQUILIBRIO HIDROFILICO-LIPOFILICO (HLD)

El HLD fue la primera escala numérica que permitió comparar casos y promediar efectos en la aplicación de surfactantes; por su sencillez y fácil de compresión, este parámetro matemático fue aplicado durante mucho tiempo, y actualmente sigue aplicándose como una aproximación para industrias que no requieren mayor grado de exactitud en sus formulaciones.

EXPLORACIONES MULTIVARIABLES Y EXPRESIÓN HLD GENERALIZADA PARA LA FORMULACIÓN OPTIMA.

Cuando el análisis SCAN y el comportamiento de la fase son descritos en un plano bidimensional, con las demás constantes variables, la ecuación que describe la formulación optima es una recta de la forma    LnS = KA ACN + CST, en la que el término de CST es el valor de la constante de la cual dependen la demás variables consideradas como constantes en el análisis scan relación lineal es válida (al menos en algún rango de ACN de unas 10 unidades para todos los tensioactivos iónicos). Sin embargo, el valor KA del coeficiente ACN Se encontró que depende y cambia según el surfactante, como ocurre comúnmente en la practica los modelos matemáticos con expresiones lineales no describen la mayoría de los escenarios posibles y nuestro caso existe  una ligera desviación de la linealidad con LnS para grupos complejos, principalmente cuando hay una mezcla interna o externa de partes iónicas y no iónicas.

Una relación lineal entre S (en lugar de LnS) y ACN generalmente coincide mejor con tensioactivo no iónicos etoxilados.

LA ECUACIÓN DE DESVIACIÓN LIPOFÍLICA HIDRÓFILA NORMALIZADA (HLDN)

En vista de la necesidad de estudiar moléculas de extensión mas complejas, la variable para hacer una adecuada comparación, se toma como un diferencial de ACN o números de carbonos en la molecula, de esta manera el factor HLD se transforma también en una tasa de cambio y haciendo la división entre ambos factores dHLD/d ACN, si el resultado es (-1) evidenciara un aumento de ACN  que por lo general aumenta el valor de HLD estos parámetros definen la expresión normlizada.

Es evidente que atraves de este análisis se puede estudiar la iteraccion del surfactante esta puede aumentar o disminuir pero también permite determinar la cantidad de carbonos que se deben añadir en la cola de n-alquilo para generar el mismo efecto que disminuir en una unidad el ACN.

PARÁMETRO CARACTERÍSTICO NORMALIZADO DEL SURFACTANTE (SCPN)

SCPN es el término de contribución de surfactante normalizado que, por varias razones fue motivo de confuión durante mucho tiempo, pero lo realmente importante es entender que el parámetro SCPN cambia con el surfactante, esto es porque puede aumentar en 2,26 cuando se agrega un atomo de carbono a la cola de n-alquilo y puede aumentar en 6,67 cuando se añade un grupo EON a su cabeza polietoxilada, este parámetro no es característica del tensoactivo

PROBLEMAS DE RENDIMIENTO

De acuerdo al análisis previamente realizado con (SCPN), es mas sencillo comprender que la formulación optima se encuentra cuando HLDN=0, en función de esto y sabiendo que ese valor es teorico, las preguntas serian, ¿Qué tan baja es la tensión minima? ó ¿Qué tan alta es la solubilidad maxima?

Ahora que la formulación óptima para producir una tensión mínima o una solución máxima Se sabe que la bilización ocurre en HLDN = 0, la segunda pregunta práctica es entender qué tan baja es la tensión mínima o qué tan alta es la solubilización máxima.

Se deben considerar dos casos para responder a esta pregunta, que son más fáciles de distinguir utilizando la situación de la relación R unitaria para expresar las interacciones iguales en la formulación óptima.

OBTENCIÓN DE UN ALTO RENDIMIENTO MEDIANTE UN DOBLE CAMBIO DE FORMULACIÓN EN AMBOS LADOS

En el primer caso, el doble cambio se produce en los dos lados de la interfaz, por ejemplo, un aumento en la salinidad que disminuye el denominador ACW, y un aumento en ACN que disminuye el numerador (ACO-AOO) en la misma cantidad, según el ecuación empírica ∆HLD1 = 0, es decir, ∆LnS = 0,16 ∆ACN para un sulfonato. es como decir que el cambio doble pasó, por ejemplo, de R = 1 = 5/5 a R = 1 = 2/2. En la práctica, esto significa que la nueva formulación óptima aún producirá la tensión mínima en un escaneo ACN o LnS, pero que este mínimo será más alto, es decir, peor en cuanto al EOR se refiere la aplicación, esto significa que tres átomos de carbono más en la cola lineal del tensioactivo aumentan la interacción con el aceite de la misma manera que un grupo de óxido de etileno más en la cabeza con el agua.

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ALCANZAR UN ALTO RENDIMIENTO A TRAVÉS DE UN DOBLE CAMBIO DE FORMULACIÓN EN UN LADO DE LA INTERFAZ

El segundo caso de doble cambio en las interacciones para mantener una formulación óptima situación es cuando las dos variaciones ocurren en el mismo lado de la interfaz. Por ejemplo, cuando la interacción de la cabeza del surfactante con el agua aumenta al agregar grupos EON y disminuye al agregar más sal en la fase acuosa, de igual forma se puede realizar un doble cambio similar en el lado del aceite aumentando la interacción. En este segundo tipo de cambio doble, las interacciones de un lado se alteran dos veces en direcciones opuestas, mientras que en el otro lado, las interacciones no cambian. Como consecuencia, este doble cambio no altera el rendimiento.

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