Mehanizam djelovanja deemulgatora na bazi sirove nafte zasniva se na principu faznog prijenosa i obrnute deformacije. Nakon dodavanja deemulgatora, dolazi do faznog prijelaza: nastaju surfaktanti sposobni za stvaranje emulzije suprotne vrste od one koju formira emulgator (poznati kao deemulgatori obrnute faze). Takvi deemulgatori reagiraju s hidrofobnim emulgatorima formirajući komplekse, čime emulgator gubi svoju emulgirajuću sposobnost.
Drugi mehanizam je pucanje međufaznog filma izazvano sudarima. U uslovima zagrijavanja ili miješanja, deemulgator ima mnogo prilika da se sudari sa međufaznim filmom emulzije, bilo adsorbujući se na njega ili istiskujući i zamjenjujući dijelove površinski aktivnih supstanci, čime se puca film. To drastično smanjuje stabilnost, uzrokujući flokulaciju i koalescenciju što dovodi do deemulgacije.
Emulzije sirove nafte često nastaju u proizvodnji i rafiniranju naftnih derivata. Većina primarnih sirovih nafta u svijetu dobija se u emulziranom stanju. Emulzija se sastoji od najmanje dvije tekućine koje se ne miješaju, od kojih je jedna fino dispergirana - kapljice promjera otprilike 1 μm - unutar druge.
Jedna od ovih tekućina je obično voda, a druga obično ulje. Ulje može biti tako fino dispergirano u vodi da emulzija postaje tipa ulje-u-vodi (O/W), gdje je voda kontinuirana faza, a ulje disperzna faza. Obrnuto, ako ulje formira kontinuiranu fazu, a voda disperznu fazu, emulzija je tipa voda-u-ulju (W/O) - većina emulzija sirove nafte pripada ovoj potonjoj kategoriji.
Molekule vode se privlače, kao i molekule ulja; ipak, između pojedinačnih molekula vode i ulja postoji sila odbijanja koja djeluje na njihovoj granici. Površinska napetost minimizira površinu na granici, tako da kapljice u emulziji W/O teže sferičnosti. Štaviše, pojedinačne kapljice favoriziraju agregaciju, čija je ukupna površina manja od zbira površina odvojenih kapljica. Dakle, emulzija čiste vode i čistog ulja je inherentno nestabilna: disperzna faza gravitira prema koalescenciji, formirajući dva odvojena sloja kada se suprotstavi odbijanju na granici - na primjer, akumulacijom specijalnih hemikalija na granici, što smanjuje površinsku napetost. Tehnološki, mnoge primjene koriste ovaj efekat dodavanjem poznatih emulgatora za proizvodnju stabilnih emulzija. Svaka supstanca koja stabilizuje emulziju na ovaj način mora posjedovati hemijsku strukturu koja omogućava istovremenu interakciju s molekulama vode i ulja - to jest, trebala bi sadržavati hidrofilnu i hidrofobnu grupu.
Emulzije sirove nafte duguju svoju stabilnost prirodnim supstancama unutar nafte, koje često sadrže polarne grupe poput karboksilnih ili fenolnih grupa. One mogu postojati kao rastvori ili koloidne disperzije, vršeći poseban uticaj kada su vezane za međupovršine. U takvim slučajevima, većina čestica se disperguje u uljnoj fazi i akumulira na granici ulja i vode, poravnavajući se jedna pored druge sa svojim polarnim grupama orijentisanim prema vodi. Tako se formira fizički stabilan međupovršinski sloj, sličan čvrstom omotaču koji podsjeća na sloj čestica ili kristalnu rešetku parafina. Golim okom se to manifestuje kao premaz koji obavija međupovršinski sloj. Ovaj mehanizam objašnjava starenje emulzija sirove nafte i teškoću njihovog razbijanja.
Posljednjih godina, istraživanja mehanizama deemulgacije emulzija sirove nafte uglavnom su se fokusirala na istraživanje procesa koalescencije kapljica na maloj skali i utjecaja deemulgatora na međufazna reološka svojstva. Međutim, budući da je djelovanje deemulgatora na emulzije vrlo složeno, i uprkos opsežnim istraživanjima u ovoj oblasti, nije se pojavila jedinstvena teorija mehanizma deemulgacije.
Trenutno je prepoznato nekoliko mehanizama:
③ Mehanizam solubilizacije – Jedan molekul ili nekoliko molekula deemulgatora mogu formirati micele; ove makromolekularne zavojnice ili micele solubiliziraju molekule emulgatora, ubrzavajući razgradnju emulgirane sirove nafte.
④ Mehanizam presavijene deformacije – Mikroskopska posmatranja otkrivaju da emulzije W/U posjeduju dvostruke ili višestruke vodene ljuske, s uljnim ljuskama između njih. Pod kombinovanim efektima zagrijavanja, miješanja i djelovanja deemulgatora, unutrašnji slojevi kapljica postaju međusobno povezani, što dovodi do koalescencije kapljica i deemulgacije.
Osim toga, domaća istraživanja mehanizama deemulgacije za sisteme emulgirane sirovom naftom u O/W sugeriraju da idealni deemulgator mora ispunjavati sljedeće kriterije: jaku površinsku aktivnost; dobre performanse vlaženja; dovoljnu moć flokulacije; i efikasnu sposobnost koalesciranja.
Deemulgatori dolaze u velikom broju; klasifikovani prema vrstama surfaktanata, uključuju kationske, anionske, nejonske i cviterjonske varijante.
Anionski deemulgatori: karboksilati, sulfonati, polioksietilen sulfatni esteri masnih kiselina itd. - nedostaci uključuju visoku dozu, slabu efikasnost i podložnost smanjenim performansama u prisustvu elektrolita.
Katjonski deemulgatori: uglavnom kvaternarne amonijeve soli - učinkovite za laka ulja, ali neprikladne za teška ili ostarjela ulja.
Nejonski deemulgatori: blok kopolimeri inicirani aminima; blok kopolimeri inicirani alkoholima; blok kopolimeri alkilfenol-formaldehidne smole; blok kopolimeri fenol-amin-formaldehidne smole; deemulgatori na bazi silikona; deemulgatori ultra visoke molekularne težine; polifosfati; modificirani blok kopolimeri; i cviterjonski deemulgatori predstavljeni deemulgatorima sirove nafte na bazi imidazolina.
Vrijeme objave: 04.12.2025.