Ham petrol emülsiyon gidericilerinin mekanizması, faz transferi-ters deformasyon prensibine dayanmaktadır. Bir emülsiyon giderici eklendiğinde, bir faz geçişi meydana gelir: emülsiyon giderici tarafından oluşturulanın tersi bir emülsiyon türü oluşturabilen yüzey aktif maddeler (ters faz emülsiyon gidericiler olarak bilinir) ortaya çıkar. Bu tür emülsiyon gidericiler, hidrofobik emülsiyon gidericilerle reaksiyona girerek kompleksler oluşturur ve böylece emülsiyon gidericinin emülsiyonlaştırma kapasitesini ortadan kaldırır.
Bir diğer mekanizma ise çarpışma kaynaklı arayüzey filminin yırtılmasıdır. Isıtma veya karıştırma koşulları altında, demülsifikatörün emülsiyonun arayüzey filmiyle çarpışması, ya ona adsorbe olması ya da yüzey aktif maddelerin bir kısmını yerinden çıkarıp yerine koyması ve böylece filmi yırtması için bolca fırsatı vardır. Bu, stabiliteyi önemli ölçüde azaltarak, demülsifikasyona yol açan topaklanma ve birleşmeyi tetikler.
Ham petrol emülsiyonları, petrol ürünlerinin üretimi ve rafinasyonu sırasında sıklıkla ortaya çıkar. Dünyanın birincil ham petrolünün çoğu emülsifiye halde elde edilir. Bir emülsiyon, biri diğerinin içinde ince bir şekilde dağılmış (yaklaşık 1 μm çapında damlacıklar) en az iki karışmayan sıvıdan oluşur.
Bu sıvılardan biri genellikle su, diğeri ise genellikle yağdır. Yağ, suda o kadar ince dağılmış olabilir ki, emülsiyon yağ-su (O/W) tipi olur; burada su sürekli faz, yağ ise dağılmış fazdır. Tersine, eğer yağ sürekli fazı, su ise dağılmış fazı oluşturuyorsa, emülsiyon su-yağ (W/O) tipi olur; ham petrol emülsiyonlarının çoğu bu ikinci kategoriye girer.
Su molekülleri birbirini çeker, tıpkı yağ molekülleri gibi; ancak tek tek su ve yağ molekülleri arasında, arayüzlerinde aktif olan itici bir kuvvet vardır. Yüzey gerilimi arayüz alanını en aza indirir, bu nedenle bir W/O emülsiyonundaki damlacıklar küresel bir şekil almaya eğilimlidir. Dahası, tek tek damlacıklar, toplam yüzey alanı ayrı damlacık alanlarının toplamından daha küçük olan kümelenmeyi tercih eder. Bu nedenle, saf su ve saf yağdan oluşan bir emülsiyon doğası gereği kararsızdır: dağılmış faz, arayüz itmesi ortadan kalktığında (örneğin, yüzey gerilimini düşüren özel kimyasalların arayüzde birikmesiyle) iki ayrı katman oluşturarak birleşmeye yönelir. Teknolojik olarak, birçok uygulama, kararlı emülsiyonlar üretmek için bilinen emülsiyonlaştırıcılar ekleyerek bu etkiden yararlanır. Bir emülsiyonu bu şekilde stabilize eden herhangi bir madde, hem su hem de yağ molekülleriyle eş zamanlı etkileşime olanak sağlayan bir kimyasal yapıya sahip olmalıdır; yani, hidrofilik bir grup ve hidrofobik bir grup içermelidir.
Ham petrol emülsiyonlarının kararlılığı, genellikle karboksil veya fenolik gruplar gibi polar gruplar taşıyan, petrol içindeki doğal maddelere borçludur. Bunlar çözelti veya koloidal dispersiyon halinde bulunabilir ve arayüzlere yapıştıklarında özel bir etki gösterirler. Bu gibi durumlarda, parçacıkların çoğu yağ fazında dağılır ve yağ-su arayüzünde birikerek, polar grupları suya doğru yönelmiş şekilde yan yana dizilirler. Böylece, parçacıklı bir tabakaya veya parafin kristal kafesine benzeyen katı bir kılıf gibi fiziksel olarak kararlı bir arayüz tabakası oluşur. Çıplak gözle bakıldığında, bu, arayüz tabakasını saran bir kaplama olarak görünür. Bu mekanizma, ham petrol emülsiyonlarının yaşlanmasını ve bunların kırılmasının zorluğunu açıklar.
Son yıllarda, ham petrol emülsiyonunun demülsifikasyon mekanizmalarına ilişkin araştırmalar büyük ölçüde damlacık birleşme süreçlerinin ince ölçekli incelenmesine ve demülsifikatörlerin arayüzey reolojik özelliklerine etkisine odaklanmıştır. Bununla birlikte, demülsifikatörlerin emülsiyonlar üzerindeki etkisi oldukça karmaşık olduğundan ve bu alanda yapılan kapsamlı çalışmalara rağmen, demülsifikasyon mekanizmasına ilişkin birleşik bir teori ortaya çıkmamıştır.
Şu anda çeşitli mekanizmalar kabul edilmektedir:
③ Çözünürleştirme mekanizması – Emülsiyonu bozan maddenin tek bir molekülü veya birkaç molekülü miseller oluşturabilir; bu makromoleküler sarmallar veya miseller, emülsiyonlaştırıcı molekülleri çözerek emülsifiye edilmiş ham petrolün parçalanmasına neden olur.
④ Katlanma-deformasyon mekanizması – Mikroskobik gözlemler, su/yağ emülsiyonlarının, aralarında yağ kabuklarının yer aldığı çift veya çoklu su kabuklarına sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Isıtma, karıştırma ve demülsifikatör etkisinin birleşimi altında, damlacıkların iç katmanları birbirine bağlanarak damlacık birleşmesine ve demülsifikasyona yol açar.
Ek olarak, O/W emülsiyonlu ham petrol sistemlerinde emülsiyon giderme mekanizmalarına ilişkin yerli araştırmalar, ideal bir emülsiyon giderici maddenin aşağıdaki kriterleri karşılaması gerektiğini göstermektedir: güçlü yüzey aktivitesi; iyi ıslatma performansı; yeterli topaklaştırma gücü; ve etkili birleştirme yeteneği.
Demülsiyonlaştırıcılar çok çeşitlidir; yüzey aktif madde türlerine göre sınıflandırıldıklarında katyonik, anyonik, noniyonik ve zwitteriyonik çeşitleri içerirler.
Anyonik demülsifikatörler: karboksilatlar, sülfonatlar, polioksietilen yağ asidi sülfat esterleri vb. - dezavantajları arasında yüksek dozaj, düşük etkinlik ve elektrolitlerin varlığında performans düşüşüne yatkınlık yer alır.
Katyonik emülsiyon gidericiler: esas olarak kuaterner amonyum tuzları; hafif yağlar için etkilidir ancak ağır veya yıllanmış yağlar için uygun değildir.
İyonik olmayan demülsifikatörler: aminlerle başlatılan blok kopolimerler; alkollerle başlatılan blok kopolimerler; alkilfenol-formaldehit reçine blok kopolimerleri; fenol-amin-formaldehit reçine blok kopolimerleri; silikon bazlı demülsifikatörler; ultra yüksek moleküler ağırlıklı demülsifikatörler; polifosfatlar; modifiye blok kopolimerler; ve imidazolin bazlı ham petrol demülsifikatörleri ile temsil edilen zwitteriyonik demülsifikatörler.
Yayın tarihi: 04-12-2025