מה אתם יודעים על מפיליפי נפט גולמי

מנגנון הפעולה של חומרי דה-אמולסיה לנפט גולמי מושרש בעיקרון העברת פאזה-עיוות הפוך. עם הוספת חומר דה-אמולסיה, מתרחש מעבר פאזה: נוצרים חומרים פעילי שטח המסוגלים לייצר אמולסיה מסוג הפוך מזה שנוצר על ידי האמולסיה (הידועים בשם חומרי דה-אמולסיה הפוכים). חומרים דה-אמולסיה כאלה מגיבים עם מתחלבים הידרופוביים ליצירת קומפלקסים, ובכך מורידים מהמתחלב את יכולת האמולסיה שלו.

מנגנון נוסף הוא קרע של שכבת הפנים-פנימית כתוצאה מהתנגשות. בתנאי חימום או ערבוב, לחומר המפרק את האמולסיה יש הזדמנות נרחבת להתנגש בשכבת הפנים-פנימית של האמולסיה, בין אם על ידי ספיחה עליה או דחיקה והחלפה של חלקים מהחומרים הפעילים על פני השטח, ובכך קריעת שכבת הפנים. זה מפחית באופן דרסטי את היציבות, מה שגורם להפתתה והתלכדות המובילות להתפרקות האמולסיה.

אמולסיות של נפט גולמי נוצרות לעתים קרובות בייצור ובזיקוק של מוצרי נפט. רוב השמנים הגולמיים העיקריים בעולם מתקבלים במצב אמולסי. אמולסיה מורכבת מלפחות שני נוזלים שאינם ניתנים לערבוב, שאחד מהם מפוזר דק - טיפות בקוטר של כ-1 מיקרומטר - בתוך השני.

אחד מהנוזלים הללו הוא בדרך כלל מים, השני בדרך כלל שמן. שמן יכול להיות מפוזר דק כל כך במים עד שהתחליב הופך לסוג שמן-במים (O/W), כאשר מים הם הפאזה הרציפה ושמן הפאזה המפוזרת. לעומת זאת, אם שמן יוצר את הפאזה הרציפה ומים הפאזה המפוזרת, התחליב הוא מסוג מים-בשמן (W/O) - רוב אמולסיות הנפט הגולמי שייכות לקטגוריה האחרונה הזו.

מולקולות מים מושכות זו את זו, וכך גם מולקולות שמן; אך בין מולקולות מים ושמן בודדות קיים כוח דחייה הפעיל בממשק ביניהן. מתח פנים ממזער את שטח הממשק, כך שטיפות באמולסיית מים/שמן נוטות לכיוון כדוריות. יתר על כן, טיפות בודדות מעדיפות צבירה, ששטח הפנים הכולל שלהן קטן מסכום שטחי הטיפות הנפרדים. לפיכך, אמולסיה של מים טהורים ושמן טהור אינה יציבה מטבעה: הפאזה המפוזרת נמשכת לכיוון התלכדות, ויוצרת שתי שכבות נפרדות לאחר שדחייה בין-פנית מתפקדת - למשל, על ידי הצטברות של כימיקלים מיוחדים בממשק, מה שמוריד את מתח הפנים. מבחינה טכנולוגית, יישומים רבים מנצלים אפקט זה על ידי הוספת מתחלבים ידועים כדי לייצר אמולסיות יציבות. כל חומר המייצב אמולסיה באופן זה חייב להיות בעל מבנה כימי המאפשר אינטראקציה בו-זמנית עם מולקולות מים ושמן - כלומר, עליו להכיל קבוצה הידרופילית וקבוצה הידרופובית.

אמולסיות נפט גולמי חבות את יציבותן לחומרים טבעיים בתוך הנפט, שלעתים קרובות נושאות קבוצות פולריות כגון קבוצות קרבוקסיליות או פנוליות. אלה עשויות להתקיים כתמיסות או כתמיסות קולואידליות, המפעילות השפעה מיוחדת כאשר הן מחוברות לממשקים. במקרים כאלה, רוב החלקיקים מתפזרים בשלב הנפט ומצטברים בממשק הנפט-מים, ומתיישרים זה לצד זה כאשר קבוצותיהם הקוטביות מכוונות לכיוון המים. כך נוצרת שכבת ממשק יציבה פיזית, בדומה למעטפת מוצקה הדומה לשכבת חלקיקים או סריג גבישי פרפין. לעין בלתי מזוינת, זה מתבטא כציפוי העוטף את שכבת הממשק. מנגנון זה מסביר את הזדקנותן של אמולסיות נפט גולמי ואת הקושי בשבירתן.

בשנים האחרונות, מחקר על מנגנוני דה-מולסיפיקציה של אמולסיות נפט גולמי התמקד בעיקר בחקירה בקנה מידה דק של תהליכי התלכדות טיפות והשפעתם של דה-מולסיפיירים על תכונות ריאולוגיות בין-פנימיות. עם זאת, מכיוון שפעולתם של דה-מולסיפיירים על אמולסיות היא מורכבת ביותר, ולמרות מחקרים נרחבים בתחום זה, לא צצה תיאוריה אחידה של מנגנון דה-מולסיפיקציה.

כיום מוכרים מספר מנגנונים:

 ③ מנגנון מסיסות - מולקולה בודדת או כמה מולקולות של חומר דה-אמולסיפייר יכולות ליצור מיצלות; סלילים או מיצלות מקרומולקולריות אלה ממיסות מולקולות של חומר מתחלב, ומאיצות את פירוק הנפט הגולמי שעבר אמולסיה.

 ④ מנגנון דפורמציה מקופלת – תצפיות מיקרוסקופיות מגלות כי אמולסיות מים/חמצן (W/O) בעלות קליפות מים כפולות או מרובות, עם קליפות שמן ביניהן. תחת ההשפעות המשולבות של חימום, ערבוב ופעולת פירוק האמולסיה, השכבות הפנימיות של הטיפות מתחברות זו לזו, מה שמוביל להתלכדות הטיפות ופרוק האמולסיה.

בנוסף, מחקר מקומי על מנגנוני דה-אמולסיפיקציה עבור מערכות נפט גולמי שעברו אמולסיה של O/W מצביע על כך שמדילג אידיאלי חייב לעמוד בקריטריונים הבאים: פעילות פני שטח חזקה; ביצועי הרטבה טובים; כוח פלוקולציה מספיק; ויכולת התגבשות יעילה.

חומרים המפרקים אמולסיפיים מגיעים במגוון רחב; הם מסווגים לפי סוגי חומרים פעילי שטח, וכוללים זנים קטיוניים, אניוניים, לא-יוניים וזוויטריוניים.

מפרידי אמולסיה אניוניים: קרבוקסילטים, סולפונטים, אסטרים של חומצות שומן סולפטיות מפוליאוקסיאתילן וכו' - חסרונות כוללים מינון גבוה, יעילות ירודה ורגישות לביצועים מופחתים בנוכחות אלקטרוליטים.

חומרים מפחיתים קטיוניים: בעיקר מלחי אמוניום רבעוניים - יעילים לשמנים קלים אך אינם מתאימים לשמנים כבדים או מיושנים.

מפרידי אמולסיה לא-יוניים: קופולימרים בלוק המושרים על ידי אמינים; קופולימרים בלוק המושרים על ידי אלכוהולים; קופולימרים בלוק של שרף אלקילפנול-פורמלדהיד; קופולימרים בלוק של שרף פנול-אמין-פורמלדהיד; מפרידי אמולסיה מבוססי סיליקון; מפרידי אמולסיה בעלי משקל מולקולרי גבוה במיוחד; פוליפוספטים; קופולימרים בלוק שעברו שינוי; ומפרידי אמולסיה זוויטריוניים המיוצגים על ידי מפרידי אמולסיה של נפט גולמי מבוססי אימידזולין.