तुम्हाला कच्चे तेल डिमल्सिफायरबद्दल काय माहिती आहे?

कच्च्या तेलाच्या डिमल्सिफायरची कार्यप्रणाली 'फेज-ट्रान्सफर–रिव्हर्स-डिफॉर्मेशन' या तत्त्वावर आधारित आहे. डिमल्सिफायर टाकल्यावर, एक फेज ट्रान्झिशन (अवस्थांतर) होते: इमल्सिफायरने तयार केलेल्या इमल्शनच्या प्रकाराच्या विरुद्ध प्रकारचे इमल्शन तयार करण्यास सक्षम असलेले सर्फॅक्टंट्स (ज्यांना 'रिव्हर्स-फेज डिमल्सिफायर' म्हणतात) अस्तित्वात येतात. असे डिमल्सिफायर हायड्रोफोबिक इमल्सिफायरसोबत अभिक्रिया करून कॉम्प्लेक्स (संयुगे) तयार करतात, ज्यामुळे इमल्सिफायरची इमल्सिफायिंग क्षमता नाहीशी होते.

दुसरी यंत्रणा म्हणजे टक्कर-प्रेरित आंतरपृष्ठीय थराचे फाटणे. उष्णता किंवा आंदोलनाच्या परिस्थितीत, डिमल्सिफायरला इमल्शनच्या आंतरपृष्ठीय थराशी टक्कर देण्याची भरपूर संधी मिळते, ज्यामुळे तो एकतर त्यावर अधिशोषित होतो किंवा पृष्ठ-सक्रिय पदार्थांच्या काही भागांना विस्थापित करून त्यांची जागा घेतो, आणि अशा प्रकारे तो थर फाटतो. यामुळे स्थिरता मोठ्या प्रमाणात कमी होते, ज्यामुळे गुच्छीकरण आणि एकत्रीकरण होऊन डिमल्सिफिकेशन होते.

पेट्रोलियम उत्पादनांच्या निर्मिती आणि शुद्धीकरणामध्ये कच्च्या तेलाचे इमल्शन वारंवार तयार होतात. जगातील बहुतेक प्राथमिक कच्चे तेल इमल्शनयुक्त अवस्थेत मिळवले जाते. इमल्शनमध्ये किमान दोन एकमेकांत न मिसळणारे द्रव असतात, ज्यापैकी एक दुसऱ्या द्रवामध्ये सूक्ष्मपणे विखुरलेला असतो—म्हणजेच साधारणतः १ μm व्यासाचे थेंब.

या द्रवांपैकी एक सामान्यतः पाणी असतो, तर दुसरा सहसा तेल असतो. तेल पाण्यात इतके सूक्ष्मपणे विखुरलेले असू शकते की इमल्शन 'ऑइल-इन-वॉटर' (O/W) प्रकारचे बनते, ज्यात पाणी हा सलग टप्पा (continuous phase) आणि तेल हा विखुरलेला टप्पा (dispersed phase) असतो. याउलट, जर तेल सलग टप्पा आणि पाणी विखुरलेला टप्पा बनत असेल, तर इमल्शन 'वॉटर-इन-ऑइल' (W/O) प्रकारचे असते—बहुतेक कच्चे तेल इमल्शन्स याच दुसऱ्या प्रकारात मोडतात.

पाण्याचे रेणू एकमेकांना आकर्षित करतात, तसेच तेलाचे रेणूही करतात; तरीही, पाणी आणि तेलाच्या स्वतंत्र रेणूंमध्ये त्यांच्या आंतरपृष्ठावर एक प्रतिकर्षण शक्ती कार्यरत असते. पृष्ठताणामुळे आंतरपृष्ठीय क्षेत्रफळ कमी होते, त्यामुळे पाणी/तेल इमल्शनमधील थेंब गोलाकार होण्याकडे झुकतात. शिवाय, स्वतंत्र थेंब एकत्र येण्याकडे झुकतात, ज्यामुळे त्यांचे एकूण पृष्ठक्षेत्रफळ हे स्वतंत्र थेंबांच्या क्षेत्रफळांच्या बेरजेपेक्षा लहान असते. अशाप्रकारे, शुद्ध पाणी आणि शुद्ध तेलाचे इमल्शन मूळतः अस्थिर असते: एकदा आंतरपृष्ठीय प्रतिकर्षणाचा प्रतिकार झाल्यावर, विखुरलेला टप्पा एकत्र येण्याकडे झुकतो आणि दोन वेगळे थर तयार होतात—उदाहरणार्थ, आंतरपृष्ठावर विशेष रसायने जमा करून, ज्यामुळे पृष्ठताण कमी होतो. तांत्रिकदृष्ट्या, अनेक अनुप्रयोगांमध्ये स्थिर इमल्शन तयार करण्यासाठी सुप्रसिद्ध इमल्सीफायर टाकून या परिणामाचा उपयोग केला जातो. अशा प्रकारे इमल्शनला स्थिर करणाऱ्या कोणत्याही पदार्थाची रासायनिक रचना अशी असली पाहिजे की ती पाणी आणि तेल या दोन्ही रेणूंशी एकाच वेळी आंतरक्रिया करू शकेल—म्हणजेच, त्यात एक हायड्रोफिलिक गट आणि एक हायड्रोफोबिक गट असावा.

कच्च्या तेलाच्या इमल्शनची स्थिरता तेलातील नैसर्गिक पदार्थांमुळे असते, ज्यांमध्ये अनेकदा कार्बोक्सिल किंवा फिनोलिक गटांसारखे ध्रुवीय गट असतात. हे पदार्थ द्रावण किंवा कलिल विखुरणाच्या (colloidal dispersions) स्वरूपात अस्तित्वात असू शकतात आणि आंतरपृष्ठांना (interfaces) चिकटल्यावर विशेष प्रभाव टाकतात. अशा परिस्थितीत, बहुतेक कण तेलाच्या प्रावस्थेत (oil phase) विखुरतात आणि तेल-पाण्याच्या आंतरपृष्ठावर जमा होतात, जिथे ते त्यांचे ध्रुवीय गट पाण्याच्या दिशेने ठेवून एकमेकांच्या बाजूला संरेखित होतात. अशा प्रकारे एक भौतिकदृष्ट्या स्थिर आंतरपृष्ठीय थर तयार होतो, जो कणांच्या थरासारखा किंवा पॅराफिन स्फटिक जाळीसारखा दिसणाऱ्या घन आवरणासारखा असतो. उघड्या डोळ्यांना, हे आंतरपृष्ठ थराला वेढणाऱ्या आवरणासारखे दिसते. ही यंत्रणा कच्च्या तेलाच्या इमल्शनच्या वृद्धीचे (aging) आणि त्यांना तोडण्याच्या अडचणीचे स्पष्टीकरण देते.

अलिकडच्या वर्षांत, कच्च्या तेलाच्या इमल्शनच्या डिमल्सिफिकेशन यंत्रणांवरील संशोधनाने मुख्यत्वे थेंबांच्या एकत्रीकरण प्रक्रियेच्या सूक्ष्म-स्तरीय तपासणीवर आणि डिमल्सिफायर्सचा आंतरपृष्ठीय रियोलॉजिकल गुणधर्मांवर होणाऱ्या परिणामावर लक्ष केंद्रित केले आहे. तरीही, इमल्शनवरील डिमल्सिफायर्सची क्रिया अत्यंत गुंतागुंतीची असल्यामुळे आणि या क्षेत्रात विस्तृत अभ्यास होऊनही, डिमल्सिफिकेशन यंत्रणेचा कोणताही एकसंध सिद्धांत उदयास आलेला नाही.

सध्या अनेक यंत्रणा ओळखल्या जातात:

 ③ विद्राव्यीकरण यंत्रणा – डिमल्सिफायरचा एक किंवा काही रेणू मायसेल्स तयार करू शकतात; हे मॅक्रोमॉलिक्युलर कॉइल्स किंवा मायसेल्स इमल्सिफायरच्या रेणूंना विरघळवतात, ज्यामुळे इमल्सिफाइड क्रूड ऑइलचे विघटन होऊन अवक्षेप तयार होतो.

 ④ घडी-विरूपण यंत्रणा – सूक्ष्मदर्शकीय निरीक्षणांवरून असे दिसून येते की, W/O इमल्शनमध्ये पाण्याची दुहेरी किंवा अनेक कवचे असतात आणि त्यांच्यामध्ये तेलाची कवचे असतात. उष्णता देणे, ढवळणे आणि डिमल्सिफायरच्या क्रियेच्या एकत्रित परिणामामुळे, थेंबांचे अंतर्गत थर एकमेकांशी जोडले जातात, ज्यामुळे थेंबांचे एकत्रीकरण आणि डिमल्सिफिकेशन होते.

याव्यतिरिक्त, O/W इमल्सिफाइड क्रूड ऑइल सिस्टीमसाठी डिमल्सिफिकेशन यंत्रणांवरील देशांतर्गत संशोधन असे सूचित करते की एका आदर्श डिमल्सिफायरने खालील निकष पूर्ण केले पाहिजेत: मजबूत पृष्ठभागीय क्रियाशीलता; चांगली वेटिंग कामगिरी; पुरेशी फ्लॉक्युलेटिंग शक्ती; आणि प्रभावी कोॲलेसिंग क्षमता.

डिमल्सिफायरमध्ये खूप विविधता असते; सर्फॅक्टंटच्या प्रकारानुसार त्यांचे वर्गीकरण केल्यास, त्यात कॅटायनिक, ॲनायनिक, नॉनआयनिक आणि झ्विटरआयनिक प्रकारांचा समावेश होतो.

अ‍ॅनियोनिक डिमल्सिफायर: कार्बोक्झिलेट, सल्फोनेट, पॉलीऑक्सिथिलीन फॅटी ॲसिड सल्फेट एस्टर, इत्यादी—यांच्या तोट्यांमध्ये उच्च मात्रा, कमी परिणामकारकता आणि इलेक्ट्रोलाइट्सच्या उपस्थितीत कार्यक्षमता कमी होण्याची शक्यता यांचा समावेश होतो.

कॅटायनिक डिमल्सिफायर: प्रामुख्याने क्वार्टर्नरी अमोनियम सॉल्ट्स — हलक्या तेलांसाठी प्रभावी परंतु जड किंवा जुन्या तेलांसाठी अयोग्य.

नॉनआयनिक डिमल्सिफायर: अमाइनद्वारे आरंभ केलेले ब्लॉक कोपॉलिमर; अल्कोहोलद्वारे आरंभ केलेले ब्लॉक कोपॉलिमर; अल्काइलफेनॉल-फॉर्मल्डिहाइड रेझिन ब्लॉक कोपॉलिमर; फेनॉल-अमाइन-फॉर्मल्डिहाइड रेझिन ब्लॉक कोपॉलिमर; सिलिकॉन-आधारित डिमल्सिफायर; अति-उच्च आण्विक वजनाचे डिमल्सिफायर; पॉलीफॉस्फेट; सुधारित ब्लॉक कोपॉलिमर; आणि इमिडाझोलिन-आधारित कच्चे तेल डिमल्सिफायरद्वारे दर्शविलेले झ्विटरआयनिक डिमल्सिफायर.