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L'invention a pour objet un procédé et un dispo-
sitif de mise en oeuvre de ce procédé, pour briser les
émulsions stabilisées, notamment les émulsions huile-eau.
Les procédés classiques de déshuilage des eaux
se révèlent inefficaces lorsqu'ils sont appliqués a certains
types d'emulsions que l'on dit stabilisees, notamment pour
l'huile dans l'eau.
Une telle emulsion est constituee par une suspen-
sion où la matiere colloidale est liquide. Le diamètre des
particules huileuses est inferieur à 100 ~ et souvent même
à 60 ~.
Une émulsion stable comporte de fines gouttelettesd'hydrocarbures en suspension dans un liquide, eau en général,
dont la viscosité s'oppose à leur agglomération.
La mise en emulsion peut être favorisee par des
produits couramment utilises en Exploration/Production comme
les bactericides, les inhibiteurs de corrosion, ... qui
abaissent la tension superficielle entre liquide-liquide.
La stabilite d'une émulsion d'hydrocarbures dans
l'eau est due notamment ~ l'équilibre des forces ou facteurs
suivants:
- les forces de gravité agissant sur les micelles,
- l'affinité des micelles pour le solvant,
- les forces de répulsion électrostatique,
- la solubilité de l'hydrocarbure dans l'eau, s'il y a présence
d'aromatiques, d'asphaltènes,
Les micelles en suspension dans l'eau sont générale-
ment chargees négativement. Il en r~sulte une double couche
électrique qui s'établit ~ l'interface huile-eau.
Cette double couche est constituée par la particule
chargee et un équivalent d'ions de charge opposée accumulés
dans l'eau à la surface de la particule huileuse.
Les procédés de flottation se revelent generalement,
inoperants, de même que les filtres coalesceurs.
L'emploi d'un champ électrique a été proposé par le
moyen de l'électroflottation. Dans ce cas, des électrodes
couvrent la superficie du bassin de flottation. Par l'élec-
trolyse de l'eau, il y a formation de microbulles d'H2 et
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de 2 qui entrainent les hydrocarbures vers la surface.
Dans certains cas, la corrosion d'une anode en aluminium
libère des ions A13+ qui servent d'agent de coagulation.
Ces traitements nécessitent des installations
importantes et les rendements d'épuration de l'eau attei-
gnent difficilement plus de 50 ~.
La présente invention permet de pallier ces dif-
ficultés en provoquant l'annulation des forces de répulsion
electrostatiques existantes entre les particules huileuses et
l'eau.
Selon la présente invention, il est prévu un pro-
cédé pour briser les émulsions stabllisees dans lequel on
alimente en emulsion un premier espace dont l'enveloppe com-
prend une paroi perméable constituant une électrode percolante
à laquelle on applique une tension électrique continue ou
pseudo-continue, cette paroi perméable séparant le premier
espace d'un second espace d'où l'on évacue l'effluent, carac-
térisé en ce que préalablement a son emploi, on traite la
paroi perméable en l'imprégnant d'un agent tensio-actif pour
en modifier l'état de surface.
La paroi filtrante peut etre faite de fibres de
carbone ou de graphite.
De façon préférentielle, dans les différentes réa-
lisations, on applique une différence de pression déterminée
entre les deux espaces séparés par la paroi perméable afin
de contrôler le débit d'émulsion à travers cette paroi.
Selon la présente invention, il est également prévu
un dispositif pour briser les émulsions stabilisées de deux
phases constitué par une cuve divisée en deux compartiments
par une paroi perméable constituant une électrode percolante
reliée à une source de courant électrique continue ou pseudo-
continue,un premier compartiment étant relié à des moyens d'a-
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limentation en émulsion, un second compartiment dans lequelest disposée une contre-électrode, étant muni de moyens de
séparation des deux phases ou d'évacuation vers un tel sépa-
rateur, caractérisé en ce que l'électrode percolante a été
préalablement traitée par imprégnation d'un agent tensio-
actif.
Dans certaines realisations, l'electrode perco-
lante peut être faite de fibres metalliques, par exemple de
titane déploye.
Dans d'autres réalisations, l'électrode percolante
peut etre faite de fibres de carbone ou de graphite.
Les rendements les plus élevés sont obtenus lors-
que l'électrode percolante est une cathode, c'est-à-dire
lorsqu'elle a une polarité négative.
Les meilleurs rendements sont obtenus lorsque l'a-
gent tensio-actif présente un nombre de HLB compris entre 5
et 20 et de préférence entre 10 et 16.
Suivant un mode préférentiel de réalisation,
l'agent tensio-actif est à base d'alcoylsulfates et connu
dans le commerce sous le nom de TeepolO
L'invention sera mieux comprise dans la descrip-
tion, donnée à titre d'exemple non-limitatif, du dispositif
illustré par la figure jointe.
Le dispositif est constitué par une cuve ~1) di-
visée en deux compartiments, un premier compartiment (2) oucompartiment amont et un second compartiment (3) ou comparti-
ment aval, par une paroi perméable (4) constituant une élec-
trode percolante reliée a une source de courant électrique
continu ou pseudo-continu, avec une polarit8 negative ou
cathode.
Dans le second compartiment (3~, est disposée une
contre-électrode (5) ou anode ayant la forme d'une barre ou
d'une plaque de dimensions limitées et ne constituant pas un
4 .
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obstacle pour la circulation de l'effluent.
Dans le premier compartiment (2), débouche un
conduit (6) d'alimentation en émulsion. Le second comparti-
ment (3) constitue un bassin de décantation ou l'on remarque,
~ l'extrémité (7), opposée à la paroi permeable (4) une cloi-
son (8) percee à sa partie inferieure de percements (9) qui
mettent le compartiment (3) en relation avec un espace (10)
muni d'un conduit d'evacuation (11) en position haute.
.~ ,
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A la surface du liquide, dans le compartiment (3),
on remarque une couche (12) d'hydrocarbures libres issus de
la rupture de l'émulsion. Ils peuvent être collectes à l'aide
d'un tambour oleophile ou simplement evacues à 1 ' aide d'un
deversoir, ou d'autres moyens faisant partie de l'etat de
la technique et qui, pour cette raison, n'ont pas ete
representes.
Le procedé consistant a provoquer le passage d'une
émulsion ~ travers une ~lectrode percolante sous tension
électrique pour briser cette émulsion et permettre ensuite
la separation des constituants, s'applique à toutes sortes
d'émulsions. A titre d'exemple, nous donnons les résultats
de son application à une émulsion d'hydrocarbures dans l'eau.
EXEMPLE DE MISE EN OEWRE DU NOUVEAU PROCEDE
_
Il a bien été vérifié avec les électrodes perco-
lantes, en fil de métal aussi bien qu;en feutre de carbone,
que sans la mise sous tension de l'électrode, l'emulsion
franchit celle-ci sans etre brisee. La mise sous tension de
l'électrode est indispensable pour faire coalescer les
micelles et rompre l'émulsion.
L' émulsion, objet de l'expérience, contenait
500 ppm de gazoline, 5 g NaCl par litre, 250 ppm d'inhibiteur
de corrosion et 50 mg/litre de bactéricide.
La cellule avait un volume de 2 litres, elle était
munie d'une cathode en feutre tissé de 80 cm2 de surface` et
le debit de l'émulsion était de 2,5 litres par heure.
Les parametres électriques étaient : E = 1,~
2 volts, I = 0,4 A en moyenne.
La densité de courant sur la cathode était donc
de 50 A/m2.
Nous avons appelé R le rendement de récupération,
traduisant le départ d'hydrocarbure de la phase aqueuse :
R = (Teneur HC à l'entrée - teneur HC de sortie) x 100
Teneur HC ~ l'entrée
(HC = ~ydrocarbure)
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.
Rendement de récupération = R %
ddp Cathode feutre Cathode titane déployé
. _ _
2 V 82 % 63
. 1,8 V 78 % 66 %
Des essais ont été réalises dans des conditions
identiques avec une eau contenant 30 g/l NaCl.
_
Rendement de récupération = R %
ddp .
Cathode feutre Cathode titane déployé
.
2 V 88 % 68 %
1,8 V 87 % 89 % .
Nous avons aussi testé des émulsions a plus faible
teneur en hydrocarbures (100 ppm) en solution aqueuse à
5 g/l NaCl.
Dans ce cas, il semble que les~rendements sont
voisins de 60 % avec les deux types d'électrodes.
