Influence of pH on Oil-Water Interfacial Tension and Mass Transfer for Asphaltenes Model Oils. Comparison with Crude Oil Behavior

Influence du pH sur la tension interfaciale et les transferts de masse pour des huiles modèles d’asphaltènes. Comparaison avec le comportement du brut

¹ IFP Energies nouvelles, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison Cedex - France
² Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Sud, CNRS UMR8502, Bâtiment 510, 91405 Orsay Cedex - France
e-mail: anthony.hutin@gmail.com - jean-francois.argillier@ifpen.fr - langevin@lps.u-psud.fr

^* Corresponding author

Abstract

Asphaltenes are shown to be amphoteric, containing acidic and basic species that can ionize at low and high pH respectively when they come in contact with water. We have used a mass transfer model in order to determine the partition coefficients of asphaltenes between oil and water. We have compared the influence of type of asphaltenes on interfacial tension and on mass transfer between oil and water and analysed the influence of an added surfactant. We have also compared the behavior of asphaltenes dissolved in model solvents with that of diluted heavy crude oils. Although asphaltenes qualitatively reproduce the behavior of crude oil components at the oil-water interface, differences were observed, either in interfacial tensions at low pH, or in partition coefficients at high pH. These differences are due to other molecules present in crude oil, which are either more interfacially active or more soluble in water.

Résumé

Nous avons mis en évidence le comportement amphotère des asphaltènes, qui contiennent des espèces acides et basiques pouvant s’ioniser lorsqu’ils entrent en contact avec l’eau. Nous avons utilisé un modèle de transfert de masse afin de déterminer les coefficients de partage des asphaltènes entre l’huile et l’eau. Nous avons comparé l’influence du type d’asphaltènes sur la tension interfaciale et le transfert de masse entre l’eau et l’huile, et analysé l’influence d’un tensio-actif ajouté. Nous avons également comparé le comportement des asphaltènes dissous dans des solvants modèle avec celui d’un brut lourd dilué. Bien que les asphaltènes reproduisent qualitativement le comportement du brut dilué à l’interface huile-eau, des différences sont observées entre les tensions interfaciales à bas pH bas, et dans les coefficients de partage à pH élevé. Ces différences sont dues à d’autres molécules présentes dans le brut, qui sont soit plus interfacialement actives, soit plus solubles dans l’eau.