Der Mechanismus von RohölDemulgatorenist der Phasenübergangs-Rückverformungsmechanismus. Die Zugabe von Demulgatoren löst einen Phasenübergang aus und erzeugtTenside(Umkehrdemulgatoren) bilden Emulsionen, die den von Emulgatoren gebildeten Emulsionen entgegengesetzt sind. Solche Demulgatoren reagieren mit hydrophoben Emulgatoren und bilden Komplexe, wodurch die Emulgatoren ihre emulgierende Wirkung verlieren.
Kollisionsbedingter Grenzflächenfilmbruchmechanismus. Unter Erhitzungs- oder Rührbedingungen erhalten Demulgatoren zahlreiche Gelegenheiten, mit dem Grenzflächenfilm von Emulsionen zu kollidieren, an diesem zu adsorbieren oder einen Teil der oberflächenaktiven Substanzen zu verdrängen. Dies führt zum Bruch des Grenzflächenfilms, wodurch dessen Stabilität drastisch reduziert wird und es durch Flockung und Koaleszenz zur Demulgierung kommt.
Rohölemulsionen entstehen häufig bei der Gewinnung und Raffination von Erdölprodukten. Die meisten wichtigen Rohöle weltweit werden in Form von Emulsionen gefördert. Eine Emulsion besteht aus mindestens zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, von denen eine als extrem feine Dispersion suspendiert ist.—Tröpfchen mit einem Durchmesser von ungefähr 1 mm—in der anderen Flüssigkeit.
Eine dieser Flüssigkeiten ist üblicherweise Wasser, die andere typischerweise Öl. Öl kann sich in Wasser als winzige Tröpfchen verteilen und eine Öl-in-Wasser-Emulsion bilden, wobei Wasser die kontinuierliche und Öl die dispergierte Phase darstellt. Umgekehrt, wenn Öl die kontinuierliche und Wasser die dispergierte Phase bildet, wird die Emulsion als Wasser-in-Öl klassifiziert. Die meisten Rohölemulsionen fallen in diese Kategorie.
Wassermoleküle ziehen sich gegenseitig an, und Ölmoleküle verhalten sich analog. Zwischen einzelnen Wasser- und Ölmolekülen wirken jedoch Abstoßungskräfte an der Öl-Wasser-Grenzfläche. Die Oberflächenspannung minimiert die Fläche dieser Grenzfläche. Daher nehmen Wassertröpfchen in Wasser-in-Öl-Emulsionen (W/O) eine Kugelform an. Einzelne Wassertröpfchen neigen außerdem zur Bildung von Aggregaten, deren Gesamtoberfläche kleiner ist als die Summe der Oberflächen aller einzelnen Tröpfchen. Folglich sind Emulsionen, die ausschließlich aus reinem Wasser und reinem Öl bestehen, thermodynamisch instabil; die dispergierte Phase neigt zur Ausflockung und bildet zwei getrennte Schichten. Die abstoßenden Grenzflächenkräfte können durch die Anreicherung spezieller chemischer Substanzen an der Öl-Wasser-Grenzfläche kompensiert und die Oberflächenspannung reduziert werden. Technisch wird dieser Effekt in der industriellen Produktion durch die Zugabe bekannter Emulgatoren zur Herstellung stabiler Emulsionen genutzt. Jede Substanz, die Emulsionen auf diese Weise stabilisieren kann, muss eine chemische Struktur aufweisen, die sowohl mit Wasser- als auch mit Ölmolekülen interagiert, d. h. eine hydrophile und eine hydrophobe Gruppe enthalten.
Rohölemulsionen werden durch natürliche, im Rohöl enthaltene Substanzen stabilisiert, die typischerweise polare funktionelle Gruppen wie Carboxyl- oder Phenolgruppen aufweisen. Diese Substanzen können in Form von Lösungen oder kolloidalen Dispersionen vorliegen und zeigen eine ausgeprägte Tendenz zur Adsorption an Oberflächen. In solchen Fällen dispergieren die meisten Mikropartikel in der Ölphase und sammeln sich an der Öl-Wasser-Grenzfläche an, wo sie sich mit ihren polaren Gruppen zur wässrigen Phase hin ausrichten und schließlich einen physikalisch stabilen Grenzflächenfilm bilden. Dieser Film ist von festen Substanzen umhüllt, die partikulären Schichten oder Paraffinkristallen ähneln und mit bloßem Auge sichtbar sind. Dieser Mechanismus erklärt die Alterung und die schwierige Demulgierung von Rohölemulsionen.
[Irrelevanter, unverständlicher chinesischer Text ausgelassen]
In den letzten Jahren konzentrierte sich die Forschung zu Demulgierungsmechanismen von Rohölemulsionen vorwiegend auf die detaillierte Charakterisierung von Tröpfchenkoaleszenzprozessen und den Einfluss von Demulgatoren auf die rheologischen Eigenschaften der Grenzfläche. Die Wechselwirkungen zwischen Demulgatoren und Emulsionen sind jedoch äußerst komplex. Trotz umfangreicher Forschung auf diesem Gebiet besteht bis heute kein einheitlicher Konsens über die Demulgierungsmechanismen.
Im Folgenden werden einige allgemein anerkannte Demulgierungsmechanismen beschrieben:
③Solubilisierungsmechanismus: Einzelne oder wenige Demulgatormoleküle können sich zu Mizellen zusammenlagern. Diese makromolekularen Knäuel oder Mizellen solubilisieren Emulgatormoleküle und lösen so die Demulgierung von Rohölemulsionen aus.
④Faltungsdeformationsmechanismus: Mikroskopische Beobachtungen bestätigen, dass W/O-Emulsionen doppelte oder mehrere konzentrische Wasserschichten aufweisen, die durch Ölschichten voneinander getrennt sind. Unter kombinierter Erhitzung, Rührung und Demulgatorbehandlung verbinden sich die inneren Schichten der Tröpfchen, was zur Tröpfchenkoaleszenz und Demulgierung führt.
Darüber hinaus wurden inländische Forschungsarbeiten zu Demulgierungsmechanismen für Öl-in-Wasser-Emulsionssysteme (O/W) von Rohöl durchgeführt. Studien zeigen, dass ein idealer Demulgator vier zentrale Anforderungen erfüllen muss: hohe Oberflächenaktivität, ausgezeichnete Benetzbarkeit, ausreichendes Flockungsvermögen und hervorragende Koaleszenzleistung.
Demulgatoren umfassen eine breite Palette von Varianten. Gemäß den Standards für die Kategorisierung von Tensiden lassen sie sich in vier Typen einteilen: kationische, anionische, nichtionische und amphotere Demulgatoren.
Zu den anionischen Demulgatoren gehören Carboxylate, Sulfonate und Polyoxyethylenfettsäuresulfatsalze, die Nachteile wie hohe Dosierungsanforderungen, mittelmäßige Demulgierungseffizienz und Anfälligkeit für durch Elektrolyte hervorgerufene Leistungsverschlechterungen aufweisen.
Bei kationischen Demulgatoren handelt es sich überwiegend um quaternäre Ammoniumsalze, die zwar eine bemerkenswerte Demulgierungsleistung für leichtes Rohöl erbringen, jedoch für schweres und gealtertes Rohöl ungeeignet sind.
Nichtionische DemulgatorenSie bestehen hauptsächlich aus Blockpolyethern, die durch Amine initiiert werden, Blockpolyethern, die durch Alkohole initiiert werden, Alkylphenol-Formaldehyd-Harz-Blockpolyethern, Phenol-Amin-Formaldehyd-Harz-Blockpolyethern, siliziumhaltigen Demulgatoren, ultrahochmolekularen Demulgatoren, Polyphosphaten, modifizierten Blockpolyethern sowie amphoteren Demulgatoren, die durch Imidazolin-basierte Rohöldemulgatoren repräsentiert werden.
Veröffentlichungsdatum: 09.07.2026