Μιλάμε για απογαλακτωματοποιητές αργού πετρελαίου

Ο μηχανισμός του αργού πετρελαίουαπογαλακτωματοποιητέςείναι ο μηχανισμός μεταφοράς φάσης-αντίστροφης παραμόρφωσης. Η προσθήκη απογαλακτωματοποιητών πυροδοτεί μια μετάβαση φάσης, παράγονταςεπιφανειοδραστικές ουσίες(αντίστροφοι απογαλακτωματοποιητές) που σχηματίζουν γαλακτώματα αντίθετου τύπου από αυτά που σχηματίζονται από τους γαλακτωματοποιητές. Τέτοιοι απογαλακτωματοποιητές αντιδρούν με υδρόφοβους γαλακτωματοποιητές για να σχηματίσουν σύμπλοκα, στερώντας έτσι από τους γαλακτωματοποιητές την γαλακτωματοποιητική τους ικανότητα.

Μηχανισμός ρήξης της διεπιφανειακής μεμβράνης λόγω σύγκρουσης. Υπό συνθήκες θέρμανσης ή ανάδευσης, οι απογαλακτωματοποιητές έχουν άφθονες ευκαιρίες να συγκρουστούν με τη διεπιφανειακή μεμβράνη των γαλακτωμάτων, να προσροφηθούν στη διεπιφανειακή μεμβράνη ή να εκτοπίσουν μέρος των επιφανειοδραστικών ουσιών. Αυτό προκαλεί ρήξη της διεπιφανειακής μεμβράνης, μειώνοντας δραστικά τη σταθερότητά της και οδηγώντας σε απογαλακτωματοποίηση μέσω συσσωμάτωσης και συγχώνευσης.

Τα γαλακτώματα αργού πετρελαίου εμφανίζονται συχνά κατά την παραγωγή και τη διύλιση προϊόντων πετρελαίου. Τα περισσότερα μεγάλα αργά πετρέλαια παγκοσμίως εξάγονται με τη μορφή γαλακτωμάτων. Ένα γαλάκτωμα αποτελείται από τουλάχιστον δύο μη αναμίξιμα υγρά, ένα εκ των οποίων αιωρείται ως εξαιρετικά λεπτές διασπορές.—σταγονίδια με διάμετρο περίπου 1 mm—στο άλλο υγρό.

Ένα από αυτά τα υγρά είναι συνήθως νερό και το άλλο είναι συνήθως πετρέλαιο. Το πετρέλαιο μπορεί να διασπαρεί ως μικροσκοπικά σταγονίδια μέσα στο νερό, σχηματίζοντας ένα γαλάκτωμα λαδιού σε νερό, όπου το νερό χρησιμεύει ως η συνεχής φάση και το πετρέλαιο ως η διασπαρμένη φάση. Αντίθετα, όταν το πετρέλαιο λειτουργεί ως η συνεχής φάση και το νερό ως η διασπαρμένη φάση, το γαλάκτωμα ταξινομείται ως νερό σε πετρέλαιο. Η πλειονότητα των γαλακτωμάτων αργού πετρελαίου εμπίπτει σε αυτήν την κατηγορία.

Τα μόρια νερού έλκονται μεταξύ τους και τα μόρια λαδιού συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόπο. Ωστόσο, υπάρχουν απωστικές δυνάμεις μεταξύ μεμονωμένων μορίων νερού και μορίων λαδιού, τα οποία δρουν στη διεπαφή λαδιού-νερού. Η επιφανειακή τάση ελαχιστοποιεί την περιοχή αυτής της διεπαφής. Για αυτόν τον λόγο, τα σταγονίδια νερού σε γαλακτώματα νερού-σε-έλαιο (W/O) υιοθετούν σφαιρικό σχήμα. Επιπλέον, τα διακριτά σταγονίδια νερού τείνουν να σχηματίζουν συσσωματώματα των οποίων η συνολική επιφάνεια είναι μικρότερη από το άθροισμα των επιφανειακών εμβαδών όλων των ξεχωριστών σταγονιδίων. Κατά συνέπεια, τα γαλακτώματα που αποτελούνται αποκλειστικά από καθαρό νερό και καθαρό λάδι είναι θερμοδυναμικά ασταθή. Η διασπαρμένη φάση τείνει να συσσωματώνεται, σχηματίζοντας δύο διακριτά στρώματα. Οι διεπιφανειακές απωστικές δυνάμεις μπορούν να αντιμετωπιστούν και η επιφανειακή τάση να μειωθεί με τη συσσώρευση ειδικών χημικών ουσιών στη διεπαφή λαδιού-νερού. Τεχνικά, αυτό το φαινόμενο αξιοποιείται ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή με την προσθήκη γνωστών γαλακτωματοποιητών για τη δημιουργία σταθερών γαλακτωμάτων. Οποιαδήποτε ουσία ικανή να σταθεροποιήσει τα γαλακτώματα με αυτόν τον τρόπο πρέπει να διαθέτει χημική δομή που αλληλεπιδρά ταυτόχρονα με μόρια νερού και λαδιού, δηλαδή να περιέχει μία υδρόφιλη ομάδα και μία υδρόφοβη ομάδα.

Τα γαλακτώματα αργού πετρελαίου σταθεροποιούνται από φυσικές ουσίες που είναι εγγενείς στο αργό πετρέλαιο, οι οποίες συνήθως φέρουν πολικές λειτουργικές ομάδες όπως καρβοξυλικές ή φαινολικές ομάδες. Αυτές οι ουσίες μπορεί να υπάρχουν με τη μορφή διαλυμάτων ή κολλοειδών διασπορών και εμφανίζουν έντονη τάση προσρόφησης σε τελικές επιφάνειες. Σε τέτοιες περιπτώσεις, τα περισσότερα μικροσωματίδια διασπείρονται εντός της ελαιώδους φάσης και συσσωρεύονται στη διεπαφή λαδιού-νερού, όπου ευθυγραμμίζονται δίπλα-δίπλα με τις πολικές ομάδες τους που είναι προσανατολισμένες προς την υδατική φάση, σχηματίζοντας τελικά μια φυσικά σταθερή μεμβράνη διεπιφάνειας. Αυτή η μεμβράνη είναι ενθυλακωμένη από στερεές ουσίες που μοιάζουν με σωματιδιακά στρώματα ή κρυστάλλους παραφίνης, οι οποίοι είναι ορατοί με γυμνό μάτι. Αυτός ο μηχανισμός εξηγεί τα χαρακτηριστικά γήρανσης και δύσκολης απογαλακτωματοποίησης των γαλακτωμάτων αργού πετρελαίου.

[Παραλείπεται άσχετο παραμορφωμένο κινεζικό κείμενο]

Τα τελευταία χρόνια, η έρευνα σχετικά με τους μηχανισμούς απογαλακτωματοποίησης γαλακτωμάτων αργού πετρελαίου έχει επικεντρωθεί σε μεγάλο βαθμό στον λεπτομερή χαρακτηρισμό των διεργασιών συγχώνευσης σταγονιδίων και στην επίδραση των απογαλακτωματοποιητών στις ρεολογικές ιδιότητες της διεπιφάνειας. Παρ' όλα αυτά, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των απογαλακτωματοποιητών και των γαλακτωμάτων είναι εξαιρετικά πολύπλοκες. Παρά την εκτεταμένη έρευνα που έχει διεξαχθεί σε αυτόν τον τομέα, μέχρι σήμερα δεν έχει επιτευχθεί ενιαία συναίνεση σχετικά με τους μηχανισμούς απογαλακτωματοποίησης.

Αρκετοί ευρέως αναγνωρισμένοι μηχανισμοί απογαλακτωματοποίησης περιγράφονται ως εξής:

③Μηχανισμός Διαλυτοποίησης: Ένας μόνο ή ένας μικρός αριθμός μορίων απογαλακτωματοποιητή μπορεί να συναρμολογηθεί σε μικκύλια. Τέτοιες μακρομοριακές σπείρες ή μικκύλια διαλυτοποιούν μόρια γαλακτωματοποιητή, ενεργοποιώντας την απογαλακτωματοποίηση γαλακτωμάτων αργού πετρελαίου.

④Μηχανισμός Πτυχωμένης Παραμόρφωσης: Μικροσκοπικές παρατηρήσεις επιβεβαιώνουν ότι τα γαλακτώματα W/O διαθέτουν διπλά ή πολλαπλά ομόκεντρα κελύφη νερού που διαχωρίζονται από ενδιάμεσα στρώματα λαδιού. Υπό συνδυασμένη θέρμανση, ανάδευση και επεξεργασία απογαλακτωματοποιητή, τα εσωτερικά στρώματα των σταγονιδίων διασυνδέονται, προκαλώντας συγχώνευση σταγονιδίων και απογαλακτωματοποίηση.

Επιπλέον, η εγχώρια έρευνα έχει επίσης διερευνήσει μηχανισμούς απογαλακτωματοποίησης για συστήματα γαλακτώματος αργού πετρελαίου σε μορφή ελαίου σε νερό (O/W). Μελέτες δείχνουν ότι ένας ιδανικός απογαλακτωματοποιητής πρέπει να πληροί τέσσερις βασικές απαιτήσεις: ισχυρή επιφανειακή δραστικότητα, εξαιρετική διαβρεξιμότητα, επαρκή ικανότητα συσσωμάτωσης και εξαιρετική απόδοση συγχώνευσης.

Οι απογαλακτωματοποιητές περιλαμβάνουν ένα ευρύ φάσμα ποικιλιών. Ταξινομημένοι με βάση τα πρότυπα κατηγοριοποίησης των επιφανειοδραστικών ουσιών, εμπίπτουν σε τέσσερις τύπους: κατιονικοί, ανιονικοί, μη ιονικοί και αμφοτερικοί απογαλακτωματοποιητές.

Οι ανιονικοί απογαλακτωματοποιητές περιλαμβάνουν καρβοξυλικά, σουλφονικά και λιπαρά θειικά άλατα πολυοξυαιθυλενίου, τα οποία παρουσιάζουν μειονεκτήματα όπως υψηλές απαιτήσεις δοσολογίας, μέτρια απόδοση απογαλακτωματοποίησης και ευαισθησία στην υποβάθμιση της απόδοσης που προκαλείται από ηλεκτρολύτες.

Οι κατιονικοί απογαλακτωματοποιητές είναι κυρίως τεταρτοταγή άλατα αμμωνίου, τα οποία προσφέρουν αξιοσημείωτη απόδοση απογαλακτωματοποίησης για ελαφρύ αργό πετρέλαιο, αλλά είναι ακατάλληλα για βαρύ πετρέλαιο και παλαιωμένο αργό πετρέλαιο.

Μη ιονικοί απογαλακτωματοποιητέςαποτελούνται κυρίως από πολυαιθέρες σε μπλοκ που ενεργοποιούνται από αμίνες, πολυαιθέρες σε μπλοκ που ενεργοποιούνται από αλκοόλες, πολυαιθέρες σε μπλοκ ρητίνης αλκυλοφαινόλης-φορμαλδεΰδης, πολυαιθέρες σε μπλοκ ρητίνης φαινόλης-αμίνης-φορμαλδεΰδης, απογαλακτωματοποιητές που περιέχουν πυρίτιο, απογαλακτωματοποιητές εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους, πολυφωσφορικά, τροποποιημένους πολυαιθέρες σε μπλοκ, καθώς και αμφοτερικούς απογαλακτωματοποιητές που αντιπροσωπεύονται από απογαλακτωματοποιητές αργού πετρελαίου με βάση την ιμιδαζολίνη.