Механизмът на действие на деемулгаторите за суров петрол се корени в принципа на фазовия пренос – обратната деформация. При добавяне на деемулгатор се осъществява фазов преход: образуват се повърхностноактивни вещества, способни да генерират емулсия от тип, противоположен на този, образуван от емулгатора (известни като обратнофазови деемулгатори). Такива деемулгатори реагират с хидрофобни емулгатори, за да образуват комплекси, като по този начин лишават емулгатора от неговия емулгиращ капацитет.
Друг механизъм е разкъсването на межфазовия филм, предизвикано от сблъсък. При условия на нагряване или разбъркване, деемулгаторът има достатъчно възможности да се сблъска с межфазовия филм на емулсията, като или се адсорбира върху него, или измества и замества части от повърхностноактивните вещества, като по този начин разкъсва филма. Това драстично намалява стабилността, предизвиквайки флокулация и коалесценция, които водят до деемулгиране.
Емулсиите от суров петрол често възникват при производството и рафинирането на петролни продукти. Повечето от първичните сурови петроли в света се получават в емулгирано състояние. Емулсията се състои от поне две несмесващи се течности, едната от които е фино диспергирана - капчици с диаметър приблизително 1 μm - в другата.
Едната от тези течности обикновено е вода, другата обикновено масло. Маслото може да бъде толкова фино диспергирано във вода, че емулсията да стане от тип масло във вода (O/W), където водата е непрекъснатата фаза, а маслото - дисперсната фаза. Обратно, ако маслото образува непрекъснатата фаза, а водата - дисперсната фаза, емулсията е от тип вода в масло (W/O) - повечето емулсии от суров петрол принадлежат към последната категория.
Водните молекули се привличат взаимно, както и молекулите на маслото; въпреки това между отделните молекули вода и масло съществува отблъскваща сила, действаща на тяхната повърхност. Повърхностното напрежение минимизира повърхността на разделителната повърхност, така че капчиците в емулсия W/O са склонни към сферичност. Освен това, отделните капчици благоприятстват агрегацията, чиято обща повърхност е по-малка от сумата на отделните площи на капчиците. По този начин, емулсията от чиста вода и чисто масло е по своята същност нестабилна: дисперсната фаза гравитира към коалесценция, образувайки два отделни слоя, след като повърхностното отблъскване се противодейства - например, чрез натрупване на специални химикали на разделителната повърхност, което понижава повърхностното напрежение. Технологично, много приложения използват този ефект чрез добавяне на добре познати емулгатори за получаване на стабилни емулсии. Всяко вещество, стабилизиращо емулсия по този начин, трябва да притежава химическа структура, позволяваща едновременно взаимодействие както с водни, така и с маслени молекули - тоест, то трябва да съдържа хидрофилна група и хидрофобна група.
Емулсиите от суров петрол дължат своята стабилност на естествените вещества в петрола, често носещи полярни групи като карбоксилни или фенолни групи. Те могат да съществуват като разтвори или колоидни дисперсии, оказвайки особено влияние, когато са прикрепени към повърхности на разделяне. В такива случаи повечето частици се разпръскват в маслената фаза и се натрупват на границата петрол-вода, подравнявайки се една до друга с полярните си групи, ориентирани към водата. По този начин се образува физически стабилен повърхностен слой, подобен на твърда обвивка, наподобяваща слой от частици или парафинова кристална решетка. С невъоръжено око това се проявява като покритие, обгръщащо повърхностния слой. Този механизъм обяснява стареенето на емулсиите от суров петрол и трудността при разрушаването им.
През последните години изследванията върху механизмите на деемулгиране на емулсии от суров петрол са фокусирани предимно върху финномащабно изследване на процесите на коалесценция на капчици и влиянието на деемулгаторите върху реологичните свойства на повърхността. Въпреки това, тъй като действието на деемулгаторите върху емулсиите е много сложно и въпреки обширните изследвания в тази област, не е възникнала единна теория за механизма на деемулгиране.
В момента са разпознати няколко механизма:
③ Механизъм на солюбилизация – Една или няколко молекули от деемулгатора могат да образуват мицели; тези макромолекулни спирали или мицели солюбилизират молекулите на емулгатора, ускорявайки разграждането на емулгирания суров петрол.
④ Механизъм на сгъната деформация – Микроскопските наблюдения показват, че емулсиите вода/масло притежават двойни или множество водни обвивки, с маслени обвивки, разположени между тях. Под комбинираното въздействие на нагряване, разбъркване и действие на деемулгатора, вътрешните слоеве на капчиците се свързват помежду си, което води до коалесценция и деемулгиране на капчиците.
Освен това, местни изследвания върху механизмите за деемулгиране за системи с емулгиран суров петрол тип „о/в“ показват, че идеалният деемулгатор трябва да отговаря на следните критерии: силна повърхностна активност; добра омокряща способност; достатъчна флокулираща способност; и ефективна коалесцираща способност.
Деемулгаторите се предлагат в голямо разнообразие; класифицирани по видове повърхностноактивни вещества, те включват катионни, анионни, нейонни и цвитерйонни разновидности.
Анионни деемулгатори: карбоксилати, сулфонати, полиоксиетиленови мастнокиселинни сулфатни естери и др. - недостатъците включват висока дозировка, ниска ефикасност и податливост на намалена производителност в присъствието на електролити.
Катионни деемулгатори: главно кватернерни амониеви соли - ефективни за леки масла, но неподходящи за тежки или отлежали масла.
Нейонни деемулгатори: блокови съполимери, инициирани от амини; блокови съполимери, инициирани от алкохоли; блокови съполимери от алкилфенол-формалдехидна смола; блокови съполимери от фенол-амин-формалдехидна смола; деемулгатори на силиконова основа; деемулгатори с ултрависоко молекулно тегло; полифосфати; модифицирани блокови съполимери; и цвитерйонни деемулгатори, представени от деемулгатори от суров петрол на имидазолинова основа.
Време на публикуване: 04.12.2025 г.