El mecanisme dels desemulsionants del petroli cru es basa en el principi de transferència de fase-deformació inversa. En afegir un desemulsionant, es produeix una transició de fase: es formen tensioactius capaços de generar un tipus d'emulsió oposat al format per l'emulsionant (coneguts com a desemulsionants de fase inversa). Aquests desemulsionants reaccionen amb emulsionants hidrofòbics per formar complexos, eliminant així la capacitat emulsionant de l'emulsionant.
Un altre mecanisme és la ruptura de la pel·lícula interfacial induïda per col·lisió. En condicions d'escalfament o agitació, el desemulsionant té moltes oportunitats de xocar amb la pel·lícula interfacial de l'emulsió, ja sigui adsorbint-s'hi o desplaçant i substituint porcions de les substàncies tensioactives, trencant així la pel·lícula. Això redueix dràsticament l'estabilitat, provocant floculació i coalescència que condueixen a la desemulsificació.
Les emulsions de petroli cru apareixen amb freqüència en la producció i el refinament de productes derivats del petroli. La majoria dels petrolis crus primaris del món s'obtenen en estat emulsionat. Una emulsió consisteix en almenys dos líquids immiscibles, un dels quals està finament dispers (gotes d'aproximadament 1 μm de diàmetre) dins de l'altre.
Un d'aquests líquids sol ser aigua, l'altre sol ser oli. L'oli pot estar tan finament dispers en aigua que l'emulsió esdevé del tipus oli en aigua (O/A), on l'aigua és la fase contínua i l'oli la fase dispersa. Per contra, si l'oli forma la fase contínua i l'aigua la fase dispersa, l'emulsió és del tipus aigua en oli (A/O); la majoria de les emulsions de petroli cru pertanyen a aquesta última categoria.
Les molècules d'aigua s'atrauen entre si, igual que les molècules d'oli; tanmateix, entre les molècules individuals d'aigua i oli existeix una força repulsiva activa a la seva interfície. La tensió superficial minimitza l'àrea interfacial, de manera que les gotes en una emulsió W/O tendeixen a l'esfericitat. A més, les gotes individuals afavoreixen l'agregació, la superfície total de la qual és menor que la suma de les àrees de les gotes separades. Així, una emulsió d'aigua pura i oli pur és inherentment inestable: la fase dispersa gravita cap a la coalescència, formant dues capes separades un cop es contraresta la repulsió interfacial, per exemple, mitjançant l'acumulació de productes químics especialitzats a la interfície, cosa que redueix la tensió superficial. Tecnològicament, moltes aplicacions aprofiten aquest efecte afegint emulsionants coneguts per produir emulsions estables. Qualsevol substància que estabilitzi una emulsió d'aquesta manera ha de posseir una estructura química que permeti la interacció simultània amb les molècules d'aigua i d'oli, és a dir, ha de contenir un grup hidròfil i un grup hidròfob.
Les emulsions de petroli cru deuen la seva estabilitat a les substàncies naturals del petroli, que sovint contenen grups polars com ara grups carboxil o fenòlics. Aquests poden existir com a solucions o dispersions col·loïdals, i exerceixen una influència particular quan s'uneixen a les interfícies. En aquests casos, la majoria de les partícules es dispersen en la fase petroliera i s'acumulen a la interfície petroli-aigua, alineant-se una al costat de l'altra amb els seus grups polars orientats cap a l'aigua. Així es forma una capa interfacial físicament estable, similar a una beina sòlida que s'assembla a una capa de partícules o a una xarxa cristal·lina de parafina. A simple vista, això es manifesta com un recobriment que envolta la capa interfacial. Aquest mecanisme explica l'envelliment de les emulsions de petroli cru i la dificultat de trencar-les.
En els darrers anys, la recerca sobre els mecanismes de desemulsificació d'emulsions de petroli cru s'ha centrat principalment en la investigació a petita escala dels processos de coalescència de gotes i l'impacte dels desemulsificants en les propietats reològiques interfacials. Tanmateix, com que l'acció dels desemulsificants sobre les emulsions és altament complexa, i malgrat els extensos estudis en aquest camp, no ha sorgit cap teoria unificada del mecanisme de desemulsificació.
Actualment es reconeixen diversos mecanismes:
③ Mecanisme de solubilització: una sola molècula o unes poques molècules del desemulsionant poden formar micel·les; aquestes espirals macromoleculars o micel·les solubilitzen les molècules emulsionants, precipitant la descomposició del petroli cru emulsionat.
④ Mecanisme de deformació per plegament: les observacions microscòpiques revelen que les emulsions W/O posseeixen dobles o múltiples capes d'aigua, amb capes d'oli intercalades entre elles. Sota els efectes combinats de l'escalfament, l'agitació i l'acció desemulsionant, les capes internes de les gotes s'interconnecten, donant lloc a la coalescència i desemulsificació de les gotes.
A més, la recerca nacional sobre els mecanismes de desemulsificació per a sistemes de petroli cru emulsionat O/W suggereix que un desemulsificador ideal ha de complir els criteris següents: forta activitat superficial; bon rendiment humectant; poder de floculació suficient; i capacitat de coalescència efectiva.
Els desemulsionants vénen en una gran varietat; classificats per tipus de tensioactius, inclouen varietats catiòniques, aniòniques, no iòniques i zwitteriòniques.
Desemulsionants aniònics: carboxilats, sulfonats, èsters de sulfat d'àcids grassos de polioxietilè, etc. —Els desavantatges inclouen una dosi elevada, una eficàcia deficient i la susceptibilitat a un rendiment reduït en presència d'electròlits.
Desemulsionants catiònics: principalment sals d'amoni quaternari, eficaços per a olis lleugers però inadequats per a olis pesants o envellits.
Desemulsionants no iònics: copolímers de bloc iniciats per amines; copolímers de bloc iniciats per alcohols; copolímers de bloc de resina d'alquilfenol-formaldehid; copolímers de bloc de resina de fenol-amina-formaldehid; desemulsionants basats en silicona; desemulsionants de pes molecular ultraalt; polifosfats; copolímers de bloc modificats; i desemulsionants zwitteriònics representats per desemulsionants de petroli cru basats en imidazolina.
Data de publicació: 04-12-2025