Mechanismus deemulgátorů z ropy je zakořeněn v principu fázového přenosu a reverzní deformace. Po přidání deemulgátoru dochází k fázovému přechodu: vznikají povrchově aktivní látky schopné generovat emulzi opačného typu, než jakou vytváří emulgátor (známé jako deemulgátory s reverzní fází). Takové deemulgátory reagují s hydrofobními emulgátory za vzniku komplexů, čímž zbavují emulgátor jeho emulgační schopnosti.
Dalším mechanismem je kolizí vyvolané protržení mezifázového filmu. Za podmínek zahřívání nebo míchání má deemulgátor dostatek příležitostí ke srážce s mezifázovým filmem emulze, a to buď adsorbováním na něj, nebo vytlačováním a nahrazováním částí povrchově aktivních látek, čímž dochází k protržení filmu. To drasticky snižuje stabilitu a vede k flokulaci a koalescenci, které vedou k deemulgaci.
Ropné emulze často vznikají při výrobě a rafinaci ropných produktů. Většina primárních rop na světě se získává v emulgovaném stavu. Emulze se skládá z nejméně dvou nemísitelných kapalin, z nichž jedna je jemně dispergována – kapky o průměru zhruba 1 μm – uvnitř druhé.
Jednou z těchto kapalin je obvykle voda, druhou obvykle olej. Olej může být ve vodě tak jemně dispergován, že emulze se stává typu olej ve vodě (O/W), kde voda je spojitou fází a olej dispergovanou fází. Naopak, pokud olej tvoří spojitou fázi a voda dispergovanou fázi, emulze je typu voda v oleji (W/O) – většina emulzí surové ropy patří do této druhé kategorie.
Molekuly vody se vzájemně přitahují, stejně jako molekuly oleje; přesto mezi jednotlivými molekulami vody a oleje existuje na jejich rozhraní odpudivá síla. Povrchové napětí minimalizuje mezifázovou plochu, takže kapičky v emulzi voda/olej mají tendenci ke sférickosti. Jednotlivé kapičky navíc upřednostňují agregaci, jejíž celková povrchová plocha je menší než součet ploch jednotlivých kapiček. Emulze čisté vody a čistého oleje je tedy ze své podstaty nestabilní: dispergovaná fáze tíhne ke koalescenci a po potlačení mezifázového odpuzování vytváří dvě oddělené vrstvy – například akumulací speciálních chemikálií na rozhraní, což snižuje povrchové napětí. Technologicky mnoho aplikací využívá tohoto efektu přidáním známých emulgátorů k vytvoření stabilních emulzí. Jakákoli látka stabilizující emulzi tímto způsobem musí mít chemickou strukturu umožňující současnou interakci s molekulami vody i oleje – to znamená, že by měla obsahovat hydrofilní a hydrofobní skupinu.
Emulze surové ropy vděčí za svou stabilitu přírodním látkám v ropě, které často nesou polární skupiny, jako jsou karboxylové nebo fenolové skupiny. Ty mohou existovat jako roztoky nebo koloidní disperze a mají zvláštní vliv, když jsou připojeny k rozhraním. V takových případech se většina částic disperguje v olejové fázi a hromadí se na rozhraní olej-voda, přičemž se jejich polární skupiny orientují směrem k vodě. Vzniká tak fyzikálně stabilní mezifázová vrstva, podobná pevné vrstvě připomínající vrstvu částic nebo krystalovou mřížku parafínu. Pouhým okem se to projevuje jako povlak obalující mezifázovou vrstvu. Tento mechanismus vysvětluje stárnutí emulzí surové ropy a obtížnost jejich rozrušení.
V posledních letech se výzkum mechanismů deemulgace emulzí ropy zaměřil převážně na jemnoměřítkové zkoumání procesů koalescence kapek a vlivu deemulgátorů na reologické vlastnosti rozhraní. Vzhledem k tomu, že působení deemulgátorů na emulze je velmi složité a navzdory rozsáhlým studiím v této oblasti, dosud se neobjevila žádná jednotná teorie mechanismu deemulgace.
V současné době je rozpoznáno několik mechanismů:
③ Mechanismus solubilizace – Jedna molekula nebo několik molekul deemulgátoru může tvořit micely; tyto makromolekulární smyčky nebo micely solubilizují molekuly emulgátoru, čímž urychlují rozklad emulgované ropy.
④ Mechanismus skládané deformace – Mikroskopická pozorování ukazují, že emulze voda/olej mají dvojité nebo vícenásobné vodní vrstvy, mezi nimiž jsou vloženy olejové vrstvy. V důsledku kombinovaného působení zahřívání, míchání a deemulgátoru se vnitřní vrstvy kapiček propojují, což vede ke koalescenci kapiček a deemulgaci.
Domácí výzkum mechanismů deemulgace pro systémy emulgované ropou typu O/W navíc naznačuje, že ideální deemulgátor musí splňovat následující kritéria: silnou povrchovou aktivitu; dobrý smáčecí výkon; dostatečnou flokulační sílu a účinnou koalescenční schopnost.
Deemulgátory se dodávají v široké škále; podle typu povrchově aktivních látek zahrnují kationtové, aniontové, neiontové a zwitteriontové varianty.
Aniontové deemulgátory: karboxyláty, sulfonáty, polyoxyethylensulfátové estery mastných kyselin atd. – mezi nevýhody patří vysoké dávkování, nízká účinnost a náchylnost ke snížení výkonu v přítomnosti elektrolytů.
Kationtové deemulgátory: převážně kvartérní amoniové soli – účinné pro lehké oleje, ale nevhodné pro těžké nebo staré oleje.
Neiontové deemulgátory: blokové kopolymery iniciované aminy; blokové kopolymery iniciované alkoholy; blokové kopolymery alkylfenolformaldehydových pryskyřic; blokové kopolymery fenol-amin-formaldehydových pryskyřic; deemulgátory na bázi silikonu; deemulgátory s ultravysokou molekulovou hmotností; polyfosfáty; modifikované blokové kopolymery; a zwitteriontové deemulgátory reprezentované deemulgátory na bázi imidazolinu z ropy.
Čas zveřejnění: 4. prosince 2025