ตัวทำละลายน้ำมันทำงานอย่างไร?

กลไกของน้ำมันดิบสารลดแรงตึงผิวจากน้ำมันอาศัยทฤษฎีการกลับเฟส-การเปลี่ยนรูปย้อนกลับ หลังจากเติมสารลดแรงตึงผิว (demulsifier) ​​จะเกิดการกลับเฟส ทำให้เกิดสารลดแรงตึงผิวที่สร้างอิมัลชันชนิดตรงข้ามกับอิมัลชันที่สร้างขึ้นโดยอิมัลชัน (reverse demulsifier) ​​สารลดแรงตึงผิวเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับอิมัลซิไฟเออร์ชนิดไม่ชอบน้ำ (hydrophobic emulsifier) ​​เพื่อสร้างสารเชิงซ้อน ซึ่งทำให้คุณสมบัติการอิมัลชันเป็นกลาง อีกกลไกหนึ่งคือการแตกของฟิล์มส่วนต่อประสานจากการชนกัน ภายใต้ความร้อนหรือการกวน สารลดแรงตึงผิวมักจะชนกับฟิล์มส่วนต่อประสานของอิมัลชัน โดยดูดซับเข้าไปหรือเคลื่อนย้ายโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวบางชนิด ซึ่งทำให้ฟิล์มไม่เสถียร นำไปสู่การตกตะกอน การรวมตัวกัน และการแยกตัวในที่สุด

 

อิมัลชันน้ำมันดิบมักเกิดขึ้นระหว่างการผลิตและการกลั่นน้ำมัน น้ำมันดิบส่วนใหญ่ของโลกผลิตในรูปแบบอิมัลชัน อิมัลชันประกอบด้วยของเหลวอย่างน้อยสองชนิดที่ไม่สามารถผสมกันได้ โดยของเหลวหนึ่งชนิดกระจายตัวเป็นหยดของเหลวขนาดเล็กมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 มิลลิเมตร) แขวนลอยอยู่ในของเหลวอีกชนิดหนึ่ง

 

โดยทั่วไป ของเหลวชนิดหนึ่งคือน้ำ และอีกชนิดหนึ่งคือน้ำมัน น้ำมันสามารถกระจายตัวได้อย่างละเอียดในน้ำ ก่อให้เกิดอิมัลชันน้ำมันในน้ำ (O/W) โดยที่น้ำเป็นเฟสต่อเนื่องและน้ำมันเป็นเฟสกระจายตัว ในทางกลับกัน หากน้ำมันเป็นเฟสต่อเนื่องและน้ำกระจายตัว จะเกิดอิมัลชันน้ำในน้ำมัน (W/O) อิมัลชันน้ำมันดิบส่วนใหญ่จัดอยู่ในประเภทหลัง

 

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา งานวิจัยเกี่ยวกับกลไกการแยกตัวของน้ำมันดิบมุ่งเน้นไปที่การสังเกตอย่างละเอียดเกี่ยวกับการรวมตัวของหยดของเหลวและผลกระทบของสารแยกตัวต่อรีโอโลยีของส่วนต่อประสาน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความซับซ้อนของปฏิกิริยาระหว่างสารแยกตัวกับอิมัลชัน แม้จะมีการวิจัยอย่างกว้างขวาง แต่ก็ยังไม่มีทฤษฎีที่เป็นเอกภาพเกี่ยวกับกลไกการแยกตัวของน้ำมันดิบ

 

กลไกที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางมีหลายประการ ได้แก่:

1. การเคลื่อนตัวของโมเลกุล: โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวจะเข้ามาแทนที่สารลดแรงตึงผิวที่ส่วนต่อประสาน ส่งผลให้สารลดแรงตึงผิวไม่เสถียร

2. การเสียรูปของรอยย่น: การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นว่าอิมัลชัน W/O มีชั้นน้ำสองชั้นหรือหลายชั้นที่คั่นด้วยวงแหวนน้ำมัน เมื่อได้รับความร้อน การกวน และการทำงานของสารแยกตัว ชั้นเหล่านี้จะเชื่อมต่อกัน ทำให้เกิดการรวมตัวของหยดน้ำ

นอกจากนี้ การวิจัยในประเทศเกี่ยวกับระบบอิมัลชัน O/W แสดงให้เห็นว่าสารแยกสารในอุดมคติจะต้องเป็นไปตามเกณฑ์ต่อไปนี้: กิจกรรมพื้นผิวที่แข็งแกร่ง ความสามารถในการเปียกที่ดี ความสามารถในการตกตะกอนที่เพียงพอ และประสิทธิภาพการรวมตัวที่มีประสิทธิภาพ

 

สารลดแรงตึงผิวสามารถจำแนกตามประเภทของสารลดแรงตึงผิวได้ดังนี้:

•สารลดแรงตึงผิวแบบแอนไอออนิก: ประกอบด้วยคาร์บอกซิเลต ซัลโฟเนต และโพลีออกซีเอทิลีนแฟตตีซัลเฟต มีประสิทธิภาพน้อยกว่า ต้องใช้ปริมาณมาก และไวต่ออิเล็กโทรไลต์

•สารลดแรงตึงผิวแบบประจุบวก: ส่วนใหญ่เป็นเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี มีประสิทธิภาพสำหรับน้ำมันเบา แต่ไม่เหมาะสำหรับน้ำมันหนักหรือน้ำมันเก่า

-สารทำปฏิกิริยาอิมัลชันที่ไม่ใช่ไอออนิก: ได้แก่ โพลีเอเทอร์แบบบล็อกที่เริ่มต้นด้วยเอมีนหรือแอลกอฮอล์ โพลีเอเทอร์แบบบล็อกเรซินอัลคิลฟีนอล โพลีเอเทอร์แบบบล็อกเรซินฟีนอล-เอมีน สารทำปฏิกิริยาอิมัลชันที่มีฐานซิลิโคน สารทำปฏิกิริยาอิมัลชันที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก โพลีฟอสเฟต โพลีเอเทอร์แบบบล็อกที่ปรับเปลี่ยน และสารทำปฏิกิริยาอิมัลชันที่มีสวิตเตอร์ไอออนิก (เช่น สารทำปฏิกิริยาอิมัลชันจากน้ำมันดิบที่มีฐานอิมิดาโซลีน)