איך עובד מפרק השמנים?

מנגנון העיבוד הגולמיממיסים שמןמבוסס על תיאוריית היפוך פאזה-דפורמציה הפוכה. לאחר הוספת חומר הפירוק של האמולסיה, מתרחשת היפוך פאזה, היוצר חומרים פעילי שטח המייצרים את סוג האמולסיה ההפוך לזה שנוצר על ידי האמולסיה (פירוק הפוך). חומרים פירוק אמולסיה אלה מקיימים אינטראקציה עם מתחלבים הידרופוביים ליצירת קומפלקסים, ובכך מנטרלים את תכונות האמולסיה. מנגנון נוסף הוא קריעת שכבת הפנים באמצעות התנגשות. תחת חימום או ערבוב, חומרים פירוק אמולסיה מתנגשים לעתים קרובות בשכבת הפנים של האמולסיה - בין אם על ידי ספיחתה אליה או דחיקתם של מולקולות חומר פעיל שטח מסוימות - דבר המערער את יציבות הסרט, מה שמוביל להפתתה, התלכדות ובסופו של דבר פירוק אמולסיה.

 

אמולסיות נפט גולמי נוצרות בדרך כלל במהלך ייצור וזיקוק נפט. רוב הנפט הגולמי בעולם מיוצר בצורה אמולסיה. אמולסיה מורכבת מלפחות שני נוזלים שאינם ניתנים לערבוב, כאשר אחד מפוזר כטיפות דקות ביותר (בקוטר של כ-1 מ"מ) התלויות בשני.

 

בדרך כלל, אחד מהנוזלים הללו הוא מים, והשני הוא שמן. השמן יכול להיות מפוזר דק במים, וליצור אמולסיה של שמן-במים (O/W), כאשר המים הם הפאזה הרציפה והשמן הוא הפאזה המפוזרת. לעומת זאת, אם הנפט הוא הפאזה הרציפה והמים מפוזרים, הוא יוצר אמולסיה של מים-בשמן (W/O). רוב אמולסיות הנפט הגולמי שייכות לסוג האחרון.

 

בשנים האחרונות, מחקר על מנגנוני דה-אמולסיפיקציה של נפט גולמי התמקד בתצפיות מפורטות של התלכדות טיפות ובהשפעת חומרי דה-אמולסיפיקציה על הריאולוגיה הבין-פנימית. עם זאת, בשל מורכבות האינטראקציות בין חומרי דה-אמולסיפיקציה, למרות מחקר נרחב, עדיין אין תיאוריה אחידה על מנגנון דה-אמולסיפיקציה.

 

מספר מנגנונים מקובלים כוללים:

1. תזוזה של מולקולות: מולקולות של חומר מפרק אמולסיפייר מחליפות חומרים מתחלבים בממשק, מה שמערער את יציבות האמולסיה.

2. עיוות קמטים: מחקרים מיקרוסקופיים מראים כי אמולסיות W/O מכילות שכבות מים כפולות או מרובות המופרדות על ידי טבעות שמן. תחת חימום, ערבוב ופעולת פירוק, שכבות אלו מתחברות זו לזו, וגורמות להתלכדות טיפות.

בנוסף, מחקר מקומי על מערכות אמולסיה של מים/מים מצביע על כך שמסיר אמולסיה אידיאלי חייב לעמוד בקריטריונים הבאים: פעילות פני שטח חזקה, יכולת הרטבה טובה, יכולת פלוקולציה מספקת וביצועי התלכדות יעילים.

 

ניתן לסווג חומרים מפרק אמולסיפיירים לפי סוגי חומרים פעילי שטח:

•​מפרידי אמולסיפיירים אניוניים: כוללים קרבוקסילטים, סולפונטים ופוליאוקסיאתילן סולפטים שומניים. הם פחות יעילים, דורשים מינונים גדולים ורגישים לאלקטרוליטים.

•​חומרים מפלסיפיים קטיוניים: בעיקר מלחי אמוניום רבעוניים, יעילים לשמן קל אך אינם מתאימים לשמן כבד או מיושן.

•​מסירי אמולסיה לא-יוניים: כוללים פוליאתרים בלוק המופקים מאמינים או אלכוהולים, פוליאתרים בלוק של שרף אלקילפנול, פוליאתרים בלוק של שרף פנול-אמין, מסירי אמולסיה מבוססי סיליקון, מסירי אמולסיה בעלי משקל מולקולרי גבוה במיוחד, פוליפוספטים, פוליאתרים בלוק שעברו שינוי, ומסירי אמולסיה זוויטריוניים (למשל, מסירי נפט גולמי מבוססי אימידזולין).