Demulsification Methods for Oil and Water Emulsions

Abstract

Det er viktig å skille olje- og vannemulsjoner for å kunne oppnå konsentrerte råoljeprodukter. Gravitasjonsseparasjon er den vanligste metoden, men ikke den mest effektive. Separasjonsmetoder som elektrokoalesens, sentrifuge og bruk av nanopartikler er derfor utviklet for å oppnå en mer effektiv separasjon. Målet for oppgaven er å undersøke forskjellige typer demulsifiseringsmetoder og finne den mest effektive metoden for å separere olje og vann-emulsjoner.

For å oppnå ønskede emulsjoner for eksperimentene, har emulsjoner blitt dannet med forskjellig hastighet og tidsløp. Dråper er blitt målt og analysert ved hjelp av en PVM-probe. Modellolje ble brukt til å skape et rammeverk med optimale parametere for elektrokoalesense og sentrifuge eksperimenter. En ny parameter, parameter X, har også blitt introdusert i elektrokoalesense. Spenning, frekvens og bølgekurve har blitt testet med elektrokoalesens og forskjellige tidsløp ble testet for sentrifuge. Råolje ble deretter testet med alle tre separasjonsmetodene og sammenlignet med gravitasjonsseparasjon. Nanopartikler ble testet med tre forskjellige råoljer med seks forskjellige nanopartikler.

Hver metode demulgerte de forskjellige blandingene og ga ulike resultater. Gravitasjonsseparasjon ga konsekvent det dårligste utfallet, der sentrifuge dannet den beste separasjonen med 81,78% i separasjonsgrad. Elektrokoalesense med høy spenning, høy frekvens og trekantet bølgekurve ga den beste separasjonen for elektrokoalesens. Resultatet viste at elektrokoalesens utført med parameter X, skilte ut nesten hele den kontinuerlige fasen, inkludert DPLen. Nanopartikler var effektive ved separasjon av tung råolje, spesielt Grane. Nanopartiklene var mest effektive da de ble blandet med råolje som inneholdt høy tetthet, viskositet og høy andel asfalten.

Separation of oil and water emulsions are essential to achieve concentrated crude oil products. Gravitational separation is the most common method but not the most efficient. Separation methods like electrocoalescence, centrifuge, and nanoparticles have been developed to achieve a more efficient separation. The thesis aims to research different kinds of demulsification methods and find the most efficient method for separating oil and water emulsions.

Emulsions made with different velocities and time were mixed with a homogenizer to achieve suitable emulsions for the experiments. Droplets have been measured and analyzed by using a PVM-probe. Model oil was used to create a framework for the optimal settings for the electrocoalescence and centrifuge separation methods. A new parameter, parameter X, was also introduced in the electrocoalescer. Voltage, frequency, and wave curves were tested with electrocoalescence, and different time-laps were tested for the centrifuge. Crude oil then got tested with all three separation methods and compared with gravitational separation. Nanoparticles were tested with three different crude oils, mixed with six different nanoparticles.

Every method demulsified the different mixtures with various results. Regular gravity separation consistently gave the worst outcome, with centrifuge separation showing the best result around 81,78% in degree of separation. Electrocoalescence with high voltage, high frequency, and triangular wave curve gave the best separation for electrocoalescer. The result showed that electrocoalescence performed with parameter X, separated out almost all of the continuous phase, included the DPL. Nanoparticles were very effective when separating crude oil, especially Grane oil. Nanoparticles were most effective when mixed with heavy crude oil containing high density, viscosity, and a high percentage of asphaltene.