Élimination en toute sécurité des émulsions contenant du pétrole
Un système de capteurs permet d'accélérer l'élimination des huiles usagées
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Les émulsions composées d'eau et de pétrole sont utilisées dans de nombreux secteurs industriels, par exemple comme liquides de refroidissement. Leur élimination est complexe car les composants doivent être séparés à nouveau. Pour son mémoire de maîtrise, Frank Ferrick Nokam Waffo, en collaboration avec HFM Horst Fuhse Mineralölraffinerie GmbH, a étudié une méthode qui permet d'effectuer cette opération de manière sûre et automatique.
Dans la vie de tous les jours, on trouve couramment des émulsions dans des produits tels que les cosmétiques ou les aliments comme la mayonnaise. Cependant, les émulsions à base de pétrole sont également largement utilisées dans l'industrie, par exemple dans les fluides de refroidissement ou de lubrification. Les réglementations européennes et nationales strictes en matière d'eaux usées interdisent à ces substances de pénétrer dans l'environnement. "Pour pouvoir éliminer ces matériaux, l'huile et l'eau doivent d'abord être séparées. Pour ce faire, on utilise des additifs qui décomposent l'émulsion en ses composants. Idéalement, une ligne de séparation claire entre les deux composants - la phase huileuse et la phase aqueuse - est visible. L'eau peut alors être drainée et éliminée séparément de l'huile", explique Frank Ferrick Nokam Waffo. Il a étudié le génie des procédés et la technologie de l'énergie à Bremerhaven et a consacré son mémoire de maîtrise à HFM Horst Fuhse Mineralölraffinerie GmbH à l'élimination des émulsions à base de pétrole. L'entreprise est spécialisée dans le traitement et l'élimination des huiles usées et des lubrifiants de refroidissement.
Le processus actuel prend souvent beaucoup de temps
Malgré les systèmes avancés de traitement des eaux usées, il reste difficile de détecter avec précision la limite entre l'huile et l'eau en raison de facteurs tels que l'émulsification, la fluctuation des débits et la variation des concentrations d'huile. Actuellement, les employés prélèvent des échantillons et effectuent des inspections visuelles manuellement, un processus sujet aux erreurs. Si des hydrocarbures pénètrent dans la phase aqueuse, la vidange et le nettoyage de certaines parties du système de traitement des eaux usées prennent du temps et nécessitent une main-d'œuvre importante et coûteuse. Une solution automatisée pourrait remédier à cette situation, mais elle est confrontée à un défi majeur : le capteur utilisé doit détecter de manière fiable et précise la limite entre l'huile et l'eau. Cette limite varie d'une émulsion à l'autre, en fonction de facteurs tels que le pays d'origine du pétrole et sa teneur en huile. Une solution potentielle consiste à utiliser un capteur qui détecte s'il est recouvert d'eau ou d'huile et qui ouvre ou ferme la vanne de vidange magnétique en conséquence.
Frank Ferrick Nokam Waffo a testé avec succès des capteurs numériques et analogiques. "Les résultats montrent que le capteur numérique, grâce à un réglage minutieux de ses seuils de commutation et de réinitialisation, a été en mesure de distinguer efficacement les interfaces huile-eau malgré les variations de la composition de l'émulsion. Cet étalonnage raffiné, associé à un contrôle précis de la synchronisation, a permis d'obtenir des résultats de séparation cohérents et reproductibles, créant des phases d'huile et d'eau claires", explique M. Waffo. Cependant, il a également constaté certaines limites pratiques : "Le point de réinitialisation contrôlant la vanne présentait un comportement irrégulier et imprévisible, en partie dû à la complexité de la stabilité de l'émulsion. De plus, la vanne de vidange magnétique avait tendance à se bloquer lors de la manipulation d'émulsions d'huile à haute viscosité, ce qui nécessitait parfois une intervention manuelle."
Des résultats prometteurs
Malgré ces limites, M. Waffo est très satisfait des résultats obtenus. "Il est possible de créer un système pratique et automatisé de séparation des émulsions en utilisant la technologie PLC standard et la mesure capacitive du niveau. Ce système peut être adapté aux différentes propriétés de l'émulsion en ajustant systématiquement les capteurs. Les capteurs doivent toutefois être recalibrés à chaque fois. Un système véritablement autonome devrait s'adapter à une combinaison de paramètres qui déterminent la stabilité de l'émulsion", explique le diplômé. Outre le type d'huile, ces paramètres comprennent la température, la viscosité, le pH, la teneur en eau initiale, ainsi que la durée et l'intensité du processus de mélange. Un mélange de deux heures avec différents appareils peut donner des résultats très différents : une intensité plus élevée produit des gouttelettes plus petites, ce qui donne des émulsions beaucoup plus stables et plus difficiles à séparer. Il est également important de noter que les émulsions varient en fonction du pays d'origine de l'huile. "Les différentes huiles ont des ratios différents de composants tels que les asphaltènes ou les résines, qui agissent comme des émulsifiants naturels. Ces composants stabilisent l'interface entre l'huile et l'eau et modifient considérablement le comportement de l'émulsion au cours du processus de séparation automatisé."
La bonne technologie est également importante dans ce contexte. "Un système à l'épreuve du temps devrait idéalement utiliser la fusion de capteurs et combiner des mesures capacitives avec d'autres technologies, telles que des capteurs de densité ou des capteurs optiques. En utilisant des algorithmes d'apprentissage automatique, le système pourrait s'adapter automatiquement à ces paramètres combinés et utiliser des actionneurs pneumatiques pour traiter des émulsions très visqueuses de manière fiable et sans intervention manuelle", conclut M. Waffo, qui continue de travailler chez HFM Horst Fuhse Mineralölraffinerie GmbH en tant que directeur adjoint des opérations techniques après avoir obtenu son diplôme.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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