درباره جداکننده‌های نفت خام چه می‌دانید؟

مکانیسم دمولسیفایرهای نفت خام ریشه در اصل انتقال فاز-تغییر شکل معکوس دارد. با افزودن یک دمولسیفایر، یک گذار فاز رخ می‌دهد: سورفکتانت‌هایی که قادر به تولید نوعی امولسیون مخالف امولسیون تشکیل شده توسط امولسیفایر هستند (که به عنوان دمولسیفایرهای فاز معکوس شناخته می‌شوند) به وجود می‌آیند. چنین دمولسیفایرهایی با امولسیفایرهای آبگریز واکنش می‌دهند تا کمپلکس‌هایی تشکیل دهند و در نتیجه امولسیفایر را از ظرفیت امولسیون‌کنندگی خود محروم می‌کنند.

مکانیسم دیگر، پارگی ناشی از برخورد لایه سطحی است. در شرایط گرمایش یا هم زدن، ماده جداکننده امولسیون فرصت زیادی برای برخورد با لایه سطحی امولسیون دارد، چه جذب آن شود و چه بخش‌هایی از مواد فعال سطحی را جابجا و جایگزین کند و در نتیجه لایه را پاره کند. این امر به شدت پایداری را کاهش می‌دهد و باعث لخته شدن و انعقاد می‌شود که منجر به جدا شدن امولسیون می‌شود.

امولسیون‌های نفت خام اغلب در تولید و پالایش فرآورده‌های نفتی به وجود می‌آیند. بیشتر نفت‌های خام اولیه جهان به حالت امولسیون به دست می‌آیند. یک امولسیون حداقل از دو مایع غیر قابل امتزاج تشکیل شده است که یکی از آنها به خوبی پراکنده شده است - قطراتی با قطر تقریباً ۱ میکرومتر - در داخل دیگری.

یکی از این مایعات معمولاً آب و دیگری معمولاً روغن است. روغن ممکن است آنقدر در آب پراکنده شود که امولسیون به صورت روغن در آب (O/W) درآید، که در آن آب فاز پیوسته و روغن فاز پراکنده است. برعکس، اگر روغن فاز پیوسته و آب فاز پراکنده را تشکیل دهد، امولسیون از نوع آب در روغن (W/O) است - اکثر امولسیون‌های نفت خام به این دسته اخیر تعلق دارند.

مولکول‌های آب، همانند مولکول‌های روغن، یکدیگر را جذب می‌کنند؛ با این حال، بین مولکول‌های منفرد آب و روغن، نیروی دافعه‌ای در سطح مشترک آنها وجود دارد. کشش سطحی، مساحت سطح مشترک را به حداقل می‌رساند، بنابراین قطرات در امولسیون W/O به سمت کروی شدن تمایل دارند. علاوه بر این، قطرات منفرد به تجمع تمایل دارند، که مساحت کل سطح آنها کمتر از مجموع مساحت قطرات جداگانه است. بنابراین، امولسیون آب خالص و روغن خالص ذاتاً ناپایدار است: فاز پراکنده به سمت ادغام جذب می‌شود و پس از خنثی شدن دافعه سطح مشترک، دو لایه جدا از هم تشکیل می‌دهد - به عنوان مثال، با تجمع مواد شیمیایی ویژه در سطح مشترک، که کشش سطحی را کاهش می‌دهد. از نظر فناوری، بسیاری از کاربردها با افزودن امولسیفایرهای شناخته شده برای تولید امولسیون‌های پایدار، این اثر را مهار می‌کنند. هر ماده‌ای که امولسیون را به این روش تثبیت می‌کند، باید دارای ساختار شیمیایی باشد که امکان تعامل همزمان با مولکول‌های آب و روغن را فراهم کند - یعنی باید حاوی یک گروه آبدوست و یک گروه آبگریز باشد.

امولسیون‌های نفت خام پایداری خود را مدیون مواد طبیعی درون نفت هستند که اغلب دارای گروه‌های قطبی مانند گروه‌های کربوکسیل یا فنلی هستند. این مواد ممکن است به صورت محلول یا پراکندگی کلوئیدی وجود داشته باشند و هنگام اتصال به سطوح مشترک، تأثیر خاصی اعمال کنند. در چنین مواردی، بیشتر ذرات در فاز نفتی پراکنده می‌شوند و در سطح مشترک نفت-آب تجمع می‌یابند و در کنار گروه‌های قطبی خود که به سمت آب جهت‌گیری کرده‌اند، قرار می‌گیرند. بنابراین، یک لایه سطحی از نظر فیزیکی پایدار، شبیه به یک غلاف جامد شبیه به یک لایه ذرات یا شبکه کریستالی پارافین، تشکیل می‌شود. با چشم غیرمسلح، این به صورت پوششی که لایه مشترک را می‌پوشاند، دیده می‌شود. این مکانیسم، پیری امولسیون‌های نفت خام و دشواری شکستن آنها را توضیح می‌دهد.

در سال‌های اخیر، تحقیقات در مورد مکانیسم‌های جداسازی امولسیون نفت خام عمدتاً بر بررسی دقیق فرآیندهای انعقاد قطرات و تأثیر جداسازی‌کننده‌ها بر خواص رئولوژیکی بین سطحی متمرکز شده است. با این حال، از آنجا که عملکرد جداسازی‌کننده‌ها بر امولسیون‌ها بسیار پیچیده است و علیرغم مطالعات گسترده در این زمینه، هیچ نظریه واحدی در مورد مکانیسم جداسازی پدید نیامده است.

در حال حاضر چندین مکانیسم شناخته شده است:

 ۳- مکانیسم انحلال‌پذیری - یک یا چند مولکول از دمولسیفایر می‌تواند میسل تشکیل دهد؛ این کلاف‌های ماکرومولکولی یا میسل‌ها، مولکول‌های امولسیفایر را حل می‌کنند و تجزیه نفت خام امولسیون شده را تسریع می‌کنند.

 ④ مکانیسم تغییر شکل تا شده - مشاهدات میکروسکوپی نشان می‌دهد که امولسیون‌های W/O دارای پوسته‌های آبی دوگانه یا چندگانه هستند که پوسته‌های روغنی بین آنها قرار گرفته‌اند. تحت اثرات ترکیبی گرمایش، هم زدن و عمل امولسیون‌زدایی، لایه‌های داخلی قطرات به هم متصل می‌شوند و منجر به ادغام قطرات و امولسیون‌زدایی می‌شوند.

علاوه بر این، تحقیقات داخلی در مورد مکانیسم‌های امولسیون‌زدایی برای سیستم‌های نفت خام امولسیون‌شده O/W نشان می‌دهد که یک امولسیون‌زدای ایده‌آل باید معیارهای زیر را داشته باشد: فعالیت سطحی قوی؛ عملکرد مرطوب‌کنندگی خوب؛ قدرت لخته‌سازی کافی؛ و قابلیت انعقاد مؤثر.

دمولسیفایرها انواع مختلفی دارند؛ بر اساس نوع سورفکتانت طبقه‌بندی می‌شوند و شامل انواع کاتیونی، آنیونی، غیریونی و زویتریونیک می‌شوند.

دمولسیفایرهای آنیونی: کربوکسیلات‌ها، سولفونات‌ها، استرهای سولفات اسید چرب پلی‌اکسی‌اتیلن و غیره. معایب آنها شامل دوز بالا، اثربخشی ضعیف و حساسیت به کاهش عملکرد در حضور الکترولیت‌ها است.

دمولسیفایرهای کاتیونی: عمدتاً نمک‌های آمونیوم چهارتایی - برای روغن‌های سبک مؤثر اما برای روغن‌های سنگین یا کهنه نامناسب هستند.

دمولسیفایرهای غیر یونی: کوپلیمرهای بلوکی آغاز شده توسط آمین‌ها؛ کوپلیمرهای بلوکی آغاز شده توسط الکل‌ها؛ کوپلیمرهای بلوکی رزین آلکیل فنل-فرمالدئید؛ کوپلیمرهای بلوکی رزین فنل-آمین-فرمالدئید؛ دمولسیفایرهای پایه سیلیکونی؛ دمولسیفایرهای با وزن مولکولی فوق العاده بالا؛ پلی فسفات‌ها؛ کوپلیمرهای بلوکی اصلاح شده؛ و دمولسیفایرهای زویتریونیک که توسط دمولسیفایرهای نفت خام مبتنی بر ایمیدازولین نشان داده می‌شوند.