Parliamo di demulsionanti per petrolio greggio

Il meccanismo del petrolio greggiodemulsionantiè il meccanismo di trasferimento di fase-deformazione inversa. L'aggiunta di demulsionanti innesca una transizione di fase, producendotensioattivi(demulsionanti inversi) che formano emulsioni di tipo opposto a quelle formate dagli emulsionanti. Tali demulsionanti reagiscono con gli emulsionanti idrofobici per formare complessi, privando così gli emulsionanti della loro capacità emulsionante.

Meccanismo di rottura del film interfacciale per collisione. In condizioni di riscaldamento o agitazione, i demulsionanti hanno numerose opportunità di collidere con il film interfacciale delle emulsioni, adsorbirsi su di esso o spostare parte delle sostanze tensioattive. Ciò provoca la rottura del film interfacciale, riducendone drasticamente la stabilità e portando alla demulsificazione tramite flocculazione e coalescenza.

Le emulsioni di petrolio greggio si formano frequentemente durante la produzione e la raffinazione dei prodotti petroliferi. La maggior parte dei principali greggi a livello mondiale viene estratta sotto forma di emulsioni. Un'emulsione è costituita da almeno due liquidi immiscibili, uno dei quali è sospeso come dispersione estremamente fine.—goccioline con un diametro di circa 1 mm—nell'altro liquido.

Uno di questi liquidi è solitamente acqua, e l'altro è tipicamente olio. L'olio può disperdersi in minuscole goccioline nell'acqua, formando un'emulsione olio in acqua, in cui l'acqua funge da fase continua e l'olio da fase dispersa. Viceversa, quando l'olio funge da fase continua e l'acqua da fase dispersa, l'emulsione viene classificata come acqua in olio. La maggior parte delle emulsioni di petrolio greggio rientra in questa categoria.

Le molecole d'acqua si attraggono reciprocamente e le molecole d'olio si comportano in modo identico. Tuttavia, tra le singole molecole d'acqua e d'olio, che agiscono all'interfaccia olio-acqua, esistono forze repulsive. La tensione superficiale minimizza l'area di questa interfaccia. Per questo motivo, le goccioline d'acqua nelle emulsioni acqua in olio (W/O) assumono una forma sferica. Inoltre, le singole goccioline d'acqua tendono a formare aggregati la cui superficie totale è inferiore alla somma delle superfici di tutte le singole goccioline. Di conseguenza, le emulsioni composte esclusivamente da acqua pura e olio puro sono termodinamicamente instabili; la fase dispersa tende a flocculare, formando due strati distinti. Le forze repulsive interfacciali possono essere contrastate e la tensione superficiale ridotta accumulando particolari sostanze chimiche all'interfaccia olio-acqua. Tecnicamente, questo effetto è ampiamente sfruttato nella produzione industriale mediante l'aggiunta di emulsionanti noti per generare emulsioni stabili. Qualsiasi sostanza in grado di stabilizzare le emulsioni in questo modo deve possedere una struttura chimica che interagisca simultaneamente sia con le molecole d'acqua che con quelle d'olio, ovvero deve contenere un gruppo idrofilo e un gruppo idrofobo.

Le emulsioni di petrolio greggio sono stabilizzate da sostanze naturali intrinseche al petrolio stesso, che tipicamente presentano gruppi funzionali polari come gruppi carbossilici o fenolici. Queste sostanze possono esistere sotto forma di soluzioni o dispersioni colloidali e mostrano una spiccata tendenza ad adsorbire sulle superfici terminali. In questi casi, la maggior parte delle microparticelle si disperde nella fase oleosa e si accumula all'interfaccia olio-acqua, dove si allineano fianco a fianco con i loro gruppi polari orientati verso la fase acquosa, formando infine una pellicola interfacciale fisicamente stabile. Questa pellicola è incapsulata da sostanze solide simili a strati di particelle o cristalli di paraffina, visibili a occhio nudo. Questo meccanismo spiega l'invecchiamento e la difficoltà di demulsificazione delle emulsioni di petrolio greggio.

[Testo cinese illeggibile e irrilevante omesso]

Negli ultimi anni, la ricerca sui meccanismi di demulsificazione delle emulsioni di petrolio greggio si è concentrata principalmente sulla caratterizzazione dettagliata dei processi di coalescenza delle goccioline e sull'influenza dei demulsionanti sulle proprietà reologiche interfacciali. Tuttavia, le interazioni tra demulsionanti ed emulsioni sono estremamente complesse. Nonostante le numerose ricerche condotte in questo campo, ad oggi non si è ancora raggiunto un consenso unanime sui meccanismi di demulsificazione.

Di seguito vengono descritti alcuni meccanismi di demulsificazione ampiamente riconosciuti:

③Meccanismo di solubilizzazione: una singola molecola o un piccolo numero di molecole di demulsionante possono assemblarsi in micelle. Tali strutture macromolecolari o micelle solubilizzano le molecole di emulsionante, innescando la demulsificazione delle emulsioni di petrolio greggio.

④Meccanismo di deformazione ripiegata: le osservazioni microscopiche confermano che le emulsioni W/O presentano doppi o multipli strati concentrici di acqua separati da strati intermedi di olio. In seguito al trattamento combinato di riscaldamento, agitazione e demulsionante, gli strati interni delle goccioline si interconnettono, inducendo la coalescenza delle goccioline e la demulsificazione.

Inoltre, la ricerca nazionale ha anche studiato i meccanismi di demulsificazione per i sistemi di emulsione olio in acqua (O/W) di petrolio greggio. Gli studi indicano che un demulsionante ideale deve soddisfare quattro requisiti chiave: elevata attività superficiale, eccellente bagnabilità, sufficiente capacità di flocculazione e prestazioni di coalescenza eccezionali.

I demulsionanti comprendono un'ampia gamma di varietà. Classificati secondo gli standard di categorizzazione dei tensioattivi, si dividono in quattro tipi: demulsionanti cationici, anionici, non ionici e anfoteri.

I demulsionanti anionici includono carbossilati, solfonati e sali di solfato di acidi grassi di poliossietilene, che presentano svantaggi quali elevati dosaggi, una mediocre efficienza di demulsificazione e la suscettibilità al degrado delle prestazioni indotto dagli elettroliti.

I demulsionanti cationici sono prevalentemente sali di ammonio quaternario, che offrono prestazioni di demulsificazione notevoli per il petrolio greggio leggero, ma risultano inadatti al petrolio pesante e al petrolio greggio invecchiato.

Demulsionanti non ioniciSono costituiti principalmente da polieteri a blocchi iniziati da ammine, polieteri a blocchi iniziati da alcoli, polieteri a blocchi di resina alchilfenolo-formaldeide, polieteri a blocchi di resina fenolo-ammina-formaldeide, demulsionanti contenenti silicio, demulsionanti ad altissimo peso molecolare, polifosfati, polieteri a blocchi modificati, nonché demulsionanti anfoteri rappresentati da demulsionanti per petrolio greggio a base di imidazolina.