O mecanismo dos desemulsionantes do petróleo cru baséase no principio de transferencia de fase-deformación inversa. Ao engadir un desemulsionante, prodúcese unha transición de fase: fórmanse surfactantes capaces de xerar un tipo de emulsión oposto ao formado polo emulsionante (coñecidos como desemulsionantes de fase inversa). Estes desemulsionantes reaccionan cos emulsionantes hidrofóbicos para formar complexos, quitando así ao emulsionante a súa capacidade emulsionante.
Outro mecanismo é a rotura da película interfacial inducida por colisión. En condicións de quecemento ou axitación, o desemulsionante ten unha ampla oportunidade de chocar coa película interfacial da emulsión, xa sexa adsorbéndose nela ou desprazando e substituíndo porcións das substancias tensioactivas, rompendo así a película. Isto reduce drasticamente a estabilidade, o que provoca a floculación e a coalescencia que conducen á desemulsificación.
As emulsións de petróleo cru xorden con frecuencia na produción e refinación de produtos petrolíferos. A maior parte dos petróleos crus primarios do mundo obtéñense nun estado emulsionado. Unha emulsión consta de polo menos dous líquidos inmiscibles, un dos cales está finamente disperso (gotas de aproximadamente 1 μm de diámetro) dentro do outro.
Un destes líquidos é normalmente auga, o outro adoita ser aceite. O aceite pode estar tan finamente disperso en auga que a emulsión se converte en emulsión de tipo aceite en auga (O/A), onde a auga é a fase continua e o aceite a fase dispersa. Pola contra, se o aceite forma a fase continua e a auga a fase dispersa, a emulsión é de tipo auga en aceite (A/O); a maioría das emulsións de petróleo cru pertencen a esta última categoría.
As moléculas de auga atráense entre si, do mesmo xeito que as moléculas de aceite; con todo, entre as moléculas individuais de auga e aceite existe unha forza repulsiva activa na súa interface. A tensión superficial minimiza a área interfacial, polo que as gotas nunha emulsión de auga/aceite tenden á esfericidade. Ademais, as gotas individuais favorecen a agregación, cuxa área superficial total é menor que a suma das áreas das gotas separadas. Polo tanto, unha emulsión de auga pura e aceite puro é inherentemente inestable: a fase dispersa gravita cara á coalescencia, formando dúas capas separadas unha vez que se contrarresta a repulsión interfacial, por exemplo, mediante a acumulación de produtos químicos especiais na interface, o que reduce a tensión superficial. Tecnoloxicamente, moitas aplicacións aproveitan este efecto engadindo emulsionantes coñecidos para producir emulsións estables. Calquera substancia que estabilice unha emulsión deste xeito debe posuír unha estrutura química que permita a interacción simultánea coas moléculas de auga e aceite, é dicir, debe conter un grupo hidrófilo e un grupo hidrófobo.
As emulsións de petróleo bruto deben a súa estabilidade ás substancias naturais que conteñen o petróleo, que a miúdo conteñen grupos polares como os grupos carboxilo ou fenólicos. Estes poden existir como solucións ou dispersións coloidais, exercendo unha influencia particular cando se unen ás interfaces. Nestes casos, a maioría das partículas dispérsanse na fase oleosa e acumúlanse na interface petróleo-auga, aliñándose unha ao lado da outra cos seus grupos polares orientados cara á auga. Así se forma unha capa interfacial fisicamente estable, semellante a unha vaíña sólida que se asemella a unha capa de partículas ou a unha rede cristalina de parafina. A simple vista, isto maniféstase como un revestimento que envolve a capa da interface. Este mecanismo explica o envellecemento das emulsións de petróleo bruto e a dificultade de rompelas.
Nos últimos anos, a investigación sobre os mecanismos de desemulsión de emulsións de petróleo cru centrouse principalmente na investigación a pequena escala dos procesos de coalescencia de gotas e o impacto dos desemulsionantes nas propiedades reolóxicas interfaciais. Con todo, debido a que a acción dos desemulsionantes nas emulsións é moi complexa e a pesar dos extensos estudos neste campo, non xurdiu ningunha teoría unificada do mecanismo de desemulsión.
Actualmente recoñécense varios mecanismos:
③ Mecanismo de solubilización: unha soa molécula ou unhas poucas moléculas do desemulsionante poden formar micelas; estas espirales macromoleculares ou micelas solubilizan as moléculas emulsionantes, precipitando a descomposición do petróleo cru emulsionado.
④ Mecanismo de deformación por pregamento: as observacións microscópicas revelan que as emulsións de auga/oleo posúen capas de auga dobres ou múltiples, con capas de aceite intercaladas entre elas. Baixo os efectos combinados do quecemento, a axitación e a acción desemulsionante, as capas internas das pingas interconéctanse, o que leva á coalescencia e desemulsión das pingas.
Ademais, a investigación nacional sobre os mecanismos de desemulsificación para sistemas de petróleo cru emulsionado O/W suxire que un desemulsificador ideal debe cumprir os seguintes criterios: forte actividade superficial; bo rendemento humectante; suficiente poder de floculación; e capacidade de coalescencia eficaz.
Os desemulsionantes veñen nunha gran variedade; clasifícanse por tipos de surfactantes, incluíndo variedades catiónicas, aniónicas, non iónicas e zwitteriónicas.
Desemulsionantes aniónicos: carboxilatos, sulfonatos, ésteres de sulfato de ácidos graxos de polioxietileno, etc.: as desvantaxes inclúen unha dosificación elevada, unha eficacia deficiente e a susceptibilidade a un rendemento reducido en presenza de electrólitos.
Desemulsionantes catiónicos: principalmente sales de amonio cuaternario; eficaces para aceites lixeiros pero inadecuados para aceites pesados ou envellecidos.
Desemulsionantes non iónicos: copolímeros en bloque iniciados por aminas; copolímeros en bloque iniciados por alcohois; copolímeros en bloque de resina de alquilfenol-formaldehído; copolímeros en bloque de resina de fenol-amina-formaldehído; desemulsionantes a base de silicona; desemulsionantes de peso molecular ultraalto; polifosfatos; copolímeros en bloque modificados; e desemulsionantes zwitteriónicos representados por desemulsionantes de petróleo cru a base de imidazolina.
Data de publicación: 04-12-2025