Precipitation of asphaltenes in crude oils induced by n-alkanes in the presence or absence of carbon dioxide (CO2)

Orientador: Paulo de Tarso Vieira e Rosa Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química Resumo: Asfaltenos constituem uma fração pesada de petróleo com capacidade de autoassociação, fenômeno que pode ocorrer em quaisquer das diversas etapas de produção e processamento, em função de variações de pressão, temperatura, composição e cisalhamento, entre outros. Neste trabalho, foi avaliado o comportamento dos asfaltenos em dois petróleos (P01 e P02) em diferentes condições de temperatura e pressão, na ausência ou presença de CO2; também foi investigado o efeito de três aditivos sobre a precipitação dos asfaltenos em misturas de petróleo+propano, em condições de pressão e temperatura elevadas, e misturas de petróleo+n-heptano, em condições ambiente (aproximadamente 1 bar e 28 °C). Os aditivos utilizados foram: ácido dodecilbenzenossulfônico (DBSA) e dois produtos comerciais, AC01 (uma solução de ácido sulfônico e aminas graxas condensadas) e AC02 (uma solução de um polímero em uma base hidrocarbônica). Nas condições de pressão e temperatura elevadas, foi observada a precipitação de asfaltenos na presença de CO2 em misturas com metano, enquanto a adição de propano induziu a precipitação na ausência de CO2. Os resultados das análises elementar (CHNO), de MEV, FTIR e LDI-MS foram condizentes com a estrutura atribuída a amostras dessa natureza (petróleos, maltenos e frações de asfaltenos insolúveis em n-pentano, C5I, e n-heptano, C7I, na ausência de aditivos). Os experimentos com aditivos, tanto em temperatura e pressão elevadas (50 °C e 400/70 bar), quanto em condições ambiente (aproximadamente 1 bar e 28 °C), indicaram que o DBSA atua predominantemente como dispersante, enquanto os aditivos comerciais (AC01 e AC02) agem como inibidores da precipitação dos asfaltenos e, de modo geral, estes foram mais eficientes nas condições avaliadas Abstract: Asphaltenes are a heavy oil fraction with self-association ability, phenomenon which can occur at any of various stages of production and processing, as a result of variations of pressure, temperature, composition and shearing, among others. In this work, the behavior of asphaltenes in two oil (P01 and P02) was evaluated considering different conditions of temperature and pressure, in the absence or presence of CO2; it was also investigated the effect of three additives on the precipitation of asphaltenes in mixtures of oil+propane at conditions of elevated pressure and temperature, and mixtures of oil+n-heptane, at ambient conditions (about 1 bar and 28 °C). The additives used were: dodecylbenzenesulfonic acid (DBSA) and two commercial products, AC01 (one solution of sulfonic acid and condensed fatty amines) and AC02 (a solution of a polymer in a hydrocarbon base). In the conditions of elevated pressure and temperature, it was observed the asphaltenes precipitation in the presence of CO2 in mixtures with methane while adding propane induced precipitation just in the absence of CO2. The results of elemental analysis (CHNO), SEM, FTIR and LDI-MS were consistent with the structure assigned to such samples (crude oils, maltenes and asphaltenes fraction insoluble in n-pentane, C5I, and n-heptane, C7I, in the absence of additive). Experiments with additives, both elevated temperature and pressure (50 °C and 400/70 bar), and at ambient conditions (about 1 bar and 28 °C) indicated that DBSA mainly acts as a dispersant, while the commercial additives ( AC01 and AC02) act as the inhibitors of asphaltene precipitation and, in general, these ones were more effective, in these conditions assessed Doutorado Físico-Química Doutora em Ciências