A nyersolaj-demulgeálószerek mechanizmusa a fázistranszfer-fordított deformáció elvén alapul. A demulgeálószer hozzáadásakor fázisátalakulás történik: olyan felületaktív anyagok keletkeznek, amelyek képesek az emulgeálószer által képzett emulzióval ellentétes típusú emulziót létrehozni (fordított fázisú demulgeálószerekként ismertek). Az ilyen demulgeálószerek hidrofób emulgeálószerekkel reagálva komplexeket képeznek, ezáltal megfosztva az emulgeálószert emulgeáló képességétől.
Egy másik mechanizmus a határfelületi film ütközés által kiváltott megrepedése. Melegítés vagy keverés hatására a demulgeálószernek bőven van lehetősége ütközni az emulzió határfelületi filmjével, vagy ráadódva, vagy a felületaktív anyagok egyes részeit kiszorítva és helyettesítve, ezáltal megrepesztve a filmet. Ez drasztikusan csökkenti a stabilitást, flokkulációt és koaleszcenciát idéz elő, ami demulgeálódáshoz vezet.
A kőolajtermékek előállítása és finomítása során gyakran keletkeznek nyersolaj-emulziók. A világ elsődleges nyersolajainak nagy részét emulgeált állapotban nyerik. Egy emulzió legalább két nem elegyedő folyadékból áll, amelyek közül az egyik finoman diszpergálva – körülbelül 1 μm átmérőjű cseppekben – van a másikban.
Ezen folyadékok egyike jellemzően víz, a másik általában olaj. Az olaj olyan finoman diszpergálható a vízben, hogy az emulzió olaj-a-vízben (O/W) típusúvá válik, ahol a víz a folytonos fázis, az olaj pedig a diszpergált fázis. Fordítva, ha az olaj alkotja a folytonos fázist, a víz pedig a diszpergált fázist, akkor az emulzió víz-az-olajban (W/O) típusú – a legtöbb nyersolaj-emulzió ebbe az utóbbi kategóriába tartozik.
A vízmolekulák vonzzák egymást, ahogy az olajmolekulák is; mégis az egyes víz- és olajmolekulák között taszító erő hat a határfelületükön. A felületi feszültség minimalizálja a határfelületet, így a víz-olaj emulzióban a cseppek gömb alakúak. Ezenkívül az egyes cseppek az aggregációt részesítik előnyben, mivel a teljes felületük kisebb, mint az egyes cseppek területének összege. Így a tiszta víz és tiszta olaj emulziója eleve instabil: a diszpergált fázis az összeolvadás felé gravitál, és két különálló réteget képez, amint a határfelületi taszítást ellensúlyozzák – például speciális vegyi anyagok felhalmozódásával a határfelületen, ami csökkenti a felületi feszültséget. Technológiailag számos alkalmazás kihasználja ezt a hatást jól ismert emulgeálószerek hozzáadásával stabil emulziók előállításához. Bármely anyagnak, amely ilyen módon stabilizálja az emulziót, olyan kémiai szerkezettel kell rendelkeznie, amely lehetővé teszi a víz- és olajmolekulákkal való egyidejű kölcsönhatást – azaz tartalmaznia kell egy hidrofil és egy hidrofób csoportot.
A nyersolaj-emulziók stabilitásukat az olajban található természetes anyagoknak köszönhetik, amelyek gyakran poláris csoportokat, például karboxil- vagy fenolcsoportokat tartalmaznak. Ezek oldatok vagy kolloid diszperziók formájában létezhetnek, és különösen nagy hatást gyakorolnak, ha határfelületekhez kapcsolódnak. Ilyen esetekben a legtöbb részecske diszpergálódik az olajfázisban, és az olaj-víz határfelületen felhalmozódik, poláris csoportjaikkal a víz felé nézve egymás mellett helyezkednek el. Így egy fizikailag stabil határfelületi réteg alakul ki, amely egy szilárd burkolathoz hasonlít, amely egy részecskerétegre vagy paraffin kristályrácsra hasonlít. Szabad szemmel ez egy bevonatként nyilvánul meg, amely a határfelületi réteget körülveszi. Ez a mechanizmus magyarázza a nyersolaj-emulziók öregedését és a feltörésük nehézségét.
Az utóbbi években a nyersolaj emulziók demulgeálási mechanizmusaival kapcsolatos kutatások nagyrészt a cseppek koaleszcencia folyamatainak finomléptékű vizsgálatára és a demulgeálószerek hatásának a határfelületi reológiai tulajdonságokra összpontosítottak. Mivel azonban a demulgeálószerek emulziókra gyakorolt hatása rendkívül összetett, és a területen végzett kiterjedt tanulmányok ellenére sem alakult ki egységes elmélet a demulgeálási mechanizmusról.
Jelenleg számos mechanizmus ismert:
③ Oldódási mechanizmus – Az emulgeálószer egyetlen molekulája vagy néhány molekulája micellákat képezhet; ezek a makromolekuláris spirálok vagy micellák oldják az emulgeálószer molekulákat, kiváltva az emulgeált nyersolaj lebomlását.
④ Hajtogatott deformáció mechanizmusa – Mikroszkópos megfigyelések kimutatták, hogy a víz-olaj emulziók kettős vagy többszörös vízhéjjal rendelkeznek, közöttük olajhéjak helyezkednek el. A melegítés, a keverés és az emulgeálószer hatása együttes hatására a cseppek belső rétegei összekapcsolódnak, ami cseppek koaleszcenciájához és emulgeálószerként való képződéséhez vezet.
Ezenkívül a kőolaj-vízben emulgeált nyersolaj-rendszerek demulgeáló mechanizmusaival kapcsolatos hazai kutatások azt sugallják, hogy az ideális demulgeálószernek a következő kritériumoknak kell megfelelnie: erős felületi aktivitás; jó nedvesítési teljesítmény; megfelelő flokkuláló képesség; és hatékony koaleszcens képesség.
A demulgeálószerek nagy választékban kaphatók; felületaktív anyagok típusa szerint osztályozhatók kationos, anionos, nemionos és ikerionos fajták.
Anionos demulgeálószerek: karboxilátok, szulfonátok, polioxietilén-zsírsav-szulfát-észterek stb. – hátrányaik közé tartozik a magas dózis, a gyenge hatékonyság és az elektrolitok jelenlétében a csökkent teljesítményre való hajlam.
Kationos demulgeálószerek: főként kvaterner ammóniumsók – hatékonyak könnyű olajokhoz, de nem alkalmasak nehéz vagy öregített olajokhoz.
Nemionos demulgeálószerek: aminokkal iniciált blokk-kopolimerek; alkoholokkal iniciált blokk-kopolimerek; alkilfenol-formaldehid gyanta blokk-kopolimerek; fenol-amin-formaldehid gyanta blokk-kopolimerek; szilikon alapú demulgeálószerek; ultranagy molekulatömegű demulgeálószerek; polifoszfátok; módosított blokk-kopolimerek; és ikerionos demulgeálószerek, amelyeket imidazolin alapú nyersolaj-demulgeálószerek képviselnek.
Közzététel ideje: 2025. dec. 4.