Mehanizam djelovanja deemulgatora sirove nafte temelji se na principu faznog prijenosa i obrnute deformacije. Nakon dodavanja deemulgatora, dolazi do faznog prijelaza: nastaju surfaktanti sposobni za stvaranje emulzije suprotne vrste od one koju stvara emulgator (poznati kao deemulgatori obrnute faze). Takvi deemulgatori reagiraju s hidrofobnim emulgatorima stvarajući komplekse, čime emulgator gubi svoju emulgirajuću sposobnost.
Drugi mehanizam je pucanje međufaznog filma uzrokovano sudarom. U uvjetima zagrijavanja ili miješanja, deemulgator ima mnogo prilika za sudaranje s međufaznim filmom emulzije, bilo adsorbirajući se na njega ili istiskujući i zamjenjujući dijelove površinski aktivnih tvari, čime se puca film. To drastično smanjuje stabilnost, potičući flokulaciju i koalescenciju što dovodi do deemulgacije.
Emulzije sirove nafte često nastaju u proizvodnji i rafiniranju naftnih derivata. Većina primarnih sirovih nafta u svijetu dobiva se u emulgiranom stanju. Emulzija se sastoji od najmanje dvije tekućine koje se ne miješaju, od kojih je jedna fino dispergirana - kapljice promjera otprilike 1 μm - unutar druge.
Jedna od ovih tekućina je obično voda, a druga obično ulje. Ulje može biti tako fino dispergirano u vodi da emulzija postaje tipa ulje u vodi (O/W), gdje je voda kontinuirana faza, a ulje disperzna faza. Obrnuto, ako ulje tvori kontinuiranu fazu, a voda disperznu fazu, emulzija je tipa voda u ulju (W/O) - većina emulzija sirove nafte pripada ovoj potonjoj kategoriji.
Molekule vode privlače se jedna drugu, kao i molekule ulja; no između pojedinačnih molekula vode i ulja postoji odbojna sila koja djeluje na njihovoj granici. Površinska napetost minimizira površinu na granici faza, pa kapljice u emulziji W/O teže sferičnosti. Štoviše, pojedinačne kapljice pogoduju agregaciji, čija je ukupna površina manja od zbroja površina zasebnih kapljica. Dakle, emulzija čiste vode i čistog ulja inherentno je nestabilna: disperzna faza gravitira prema koalescenciji, formirajući dva odvojena sloja nakon što se suprotstavi odbijanju na granici faza - na primjer, nakupljanjem specijalnih kemikalija na granici faza, što smanjuje površinsku napetost. Tehnološki, mnoge primjene iskorištavaju ovaj učinak dodavanjem poznatih emulgatora za proizvodnju stabilnih emulzija. Svaka tvar koja stabilizira emulziju na ovaj način mora imati kemijsku strukturu koja omogućuje istovremenu interakciju s molekulama vode i ulja - to jest, trebala bi sadržavati hidrofilnu i hidrofobnu skupinu.
Emulzije sirove nafte duguju svoju stabilnost prirodnim tvarima unutar nafte, koje često sadrže polarne skupine poput karboksilnih ili fenolnih skupina. One mogu postojati kao otopine ili koloidne disperzije, a poseban utjecaj imaju kada su vezane za međupovršine. U takvim slučajevima, većina čestica se raspršuje u uljnoj fazi i nakuplja na granici ulja i vode, poravnavajući se jedna pored druge sa svojim polarnim skupinama orijentiranim prema vodi. Tako se formira fizički stabilan međupovršinski sloj, sličan čvrstom omotaču koji nalikuje sloju čestica ili kristalnoj rešetki parafina. Golim okom to se manifestira kao premaz koji obavija međupovršinski sloj. Ovaj mehanizam objašnjava starenje emulzija sirove nafte i teškoću njihovog razbijanja.
Posljednjih godina, istraživanja mehanizama deemulgacije emulzija sirove nafte uglavnom su se usredotočila na istraživanje procesa koalescencije kapljica na maloj skali i utjecaja deemulgatora na reološka svojstva površine. Međutim, budući da je djelovanje deemulgatora na emulzije vrlo složeno i unatoč opsežnim istraživanjima u ovom području, nije se pojavila jedinstvena teorija mehanizma deemulgacije.
Trenutno je prepoznato nekoliko mehanizama:
③ Mehanizam solubilizacije – Jedna molekula ili nekoliko molekula deemulgatora mogu formirati micele; ove makromolekularne spirale ili micele solubiliziraju molekule emulgatora, što ubrzava razgradnju emulgirane sirove nafte.
④ Mehanizam naborane deformacije – Mikroskopska promatranja pokazuju da emulzije W/O posjeduju dvostruke ili višestruke vodene ljuske, s uljnim ljuskama između njih. Pod kombiniranim učincima zagrijavanja, miješanja i djelovanja deemulgatora, unutarnji slojevi kapljica postaju međusobno povezani, što dovodi do koalescencije kapljica i deemulgacije.
Osim toga, domaća istraživanja mehanizama deemulgacije za sustave emulgirane sirovom naftom u O/W sugeriraju da idealni deemulgator mora ispunjavati sljedeće kriterije: jaku površinsku aktivnost; dobre performanse vlaženja; dovoljnu flokulacijsku moć; i učinkovitu sposobnost koalesciranja.
Deemulgatori dolaze u velikoj raznolikosti; klasificirani prema vrstama surfaktanata, uključuju kationske, anionske, neionske i cviterionske varijante.
Anionski deemulgatori: karboksilati, sulfonati, polioksietilenski sulfatni esteri masnih kiselina itd. - nedostaci uključuju visoku dozu, slabu učinkovitost i osjetljivost na smanjene performanse u prisutnosti elektrolita.
Kationski deemulgatori: uglavnom kvaterne amonijeve soli - učinkoviti za laka ulja, ali neprikladni za teška ili ostarjela ulja.
Neionski deemulgatori: blok kopolimeri inicirani aminima; blok kopolimeri inicirani alkoholima; blok kopolimeri alkilfenol-formaldehidne smole; blok kopolimeri fenol-amin-formaldehidne smole; deemulgatori na bazi silikona; deemulgatori ultra visoke molekularne težine; polifosfati; modificirani blok kopolimeri; i cviterionski deemulgatori predstavljeni deemulgatorima sirove nafte na bazi imidazolina.
Vrijeme objave: 04.12.2025.