Estudando efeitos surfactantes na cristalização do hidrato em interfaces óleo-água usando um dispositivo modular modular integrado de baixo custo

Resumo

Apresentamos um protocolo para estudar a formação de hidratos na presença de surfactantes nonionicos na interface de uma gotícula de água submersa em ciclopentano. O protocolo consiste na construção de um regulador de temperatura de baixo custo, programável. O sistema de controle de temperatura é combinado com técnicas de visualização e aferição de pressão interna.

Resumo

Introduzimos uma abordagem para estudar a formação e o crescimento de hidratos a influência de surfactantes nonionicos. O sistema experimental inclui um regulador de temperatura, técnicas de visualização e medições de pressão interna. O sistema de controle de temperatura contém um regulador de temperatura programável de baixo custo feito com componentes Peltier de estado sólido. Junto com o sistema de controle de temperatura, incorporamos técnicas de visualização e medidas de pressão interna para estudar a formação de hidratação e inibição na presença de surfactantes nonionicos. Foram estudados a capacidade de inibição hidrato de surfactantes nonionanos (monolaurato sorbitano, monooleato sorbitano, PEG-PPG-PEG e polioxietilenosorbitano tristeato) em baixas (ou seja, 0,1 CMC), média (i.e., CMC) e alta (i.e., 10 CMC). Dois tipos de cristais foram formados: planar e cônico. Cristais planares foram formados em água simples e baixas concentrações de surfactante. Cristais cônicos foram formados em altas concentrações surfactantes. Os resultados do estudo mostram que os cristais cônicos são os mais eficazes em termos de inibição hidratada. Como os cristais cônicos não podem crescer além de um certo tamanho, a taxa de crescimento hidratado como um cristal cônico é mais lenta do que a taxa de crescimento hidratado como cristal planar. Assim, surfactantes que forçam hidratos para formar cristais cônicos são os mais eficientes. O objetivo do protocolo é fornecer uma descrição detalhada de um sistema experimental capaz de investigar o processo de cristalização do hidratado ciclopentano na superfície de uma gotícula de água na presença de moléculas surfactantes.

Introdução

O incentivo para entender o mecanismo de cristalização e inibição hidratada vem do fato de que hidratos ocorrem naturalmente em oleodutos e podem resultar em dificuldades na garantia de fluxo. Por exemplo, o vazamento de petróleo do Golfo do México^em 2010 foi resultado do acúmulo de hidratação em um sistema de tubulação de petróleo subaquático, causando contaminação ao meio ambiente. Por isso, compreender a formação e a inibição do hidratado é fundamental para prevenir futuros desastres ambientais. Grande parte da força motriz para o estudo da cristalização do hidratado nos últimos anos é o esforço da indústria petrolífera para evitar a aglomer....

Protocolo

1. Hidratar a formação em gotículas de água em ciclopentano

NOTA: O procedimento experimental descrito abaixo é para o estudo da formação de hidratação em uma gotícula de água em ciclopentano utilizando a célula de visualização iMPd e hidratada descrita na introdução.

1. Coloque uma agulha de 19 G na seringa de vidro de 1 mL(Figura 2b, C).
2. Enxágüe a seringa de vidro de 1 mL e 19 G agulha 3x com água DI.
3. Encha a seringa com água DI.
4. Encha a célula de visualização hidratada(Figura 2b, E)com 25 mL de ciclopentano.<....

Resultados

Usando este sistema experimental pode-se examinar a formação de hidratação na interface óleo-água e medir o estresse interfacial associado ao processo de cristalização. A Figura 6 mostra um conjunto representativo de resultados que incluem tanto a formação de cristais quanto o estresse interfacial. No crescimento da concha planar (Figura 6a), o cristal cresceu a partir dos dois pólos em direção ao equador. Por essa razão, no cristal planar, a ca.......

Discussão

Neste artigo descrevemos uma técnica experimental para estudar a cristalização do hidrato na interface óleo-água na presença de surfactantes nonionicos. O aparelho é composto por um sistema de controle de temperatura e uma célula de visualização que inclui uma câmara de latão com janelas, câmera CMOS e transdutor de pressão. O sistema de controle de temperatura é composto por um microcontrolador, placa Peltier poderosa, refrigerador de CPU de 120 mm como o dissipador de calor e um sensor de temperatura digital impermeáve.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
1/16 pol. Swagelok 316 aço inoxidável T-montagem	Swagelok
19 gauge PTFE tubulação	Scientific Commodities, Inc.
Agulha de calibre 19 (modelo: 1001 LTSN SYR)
Sensor
antiembaçante	Microcontrolador
Arduino Leonardo Tubulação
	K & S Precision Metals
Infusão	Chemyx
cMOS câmera acA640-750um	Basler
Cyclopentane 98% extra puro	ACROS orgânicos	AC111481000
Lâmpada de pescoço de ganso de fibra óptica 150W	AmScope
Fotodiox tubos de extensão macro, 35 mm
Seringa de vidro Hamilton 1 mL	Software
			ImageJ
Kipon EOS para adaptador de montagem em C	Lente Kipon
28-90 mm	Software
			Mathematica
Transdutor de pressão OMEGA PX409-10WGUSBH Placa	OMEGA
Peltier TEC1-12715	Amazon
Pluronic L31 (PEG-PPG-PEG)	Sigma Aldrich	9003-11-6
Pylon Viewer v5.0.0.6150	Basler
Span 20 (Laurato de sorbitano, monolaurato de sorbitano)	Sigma Aldrich	1338-39-2
Span 80 (Monooteato de Sorbitano)	Sigma Aldrich	1338-43-8
Thermaltake NiC C4 120mm CPU refrigerador	Thermaltake
Tween 65 (Polioxietilenoorbitano Tristearato)
variável Tooluxe DC

de temperatura digital à prova d'água de 1 fio DS18B20 de código aberto RainX de latão 1/16 pol. Chemyx Fusion 100 Bomba de HamiltonCanonFonte de alimentação Sigma Aldrich 9005-71-4