Demulgator
| Ponieważ niektóre substancje stałe są nierozpuszczalne w wodzie, gdy jedna lub więcej z tych substancji stałych znajduje się w dużych ilościach w roztworze wodnym, mogą one występować w wodzie w stanie emulsji podczas mieszania za pomocą siły hydraulicznej lub zewnętrznej, tworząc emulsję. Teoretycznie układ ten jest niestabilny, ale jeśli występują w nim jakieś środki powierzchniowo czynne (cząsteczki gleby itp.), stan emulsji staje się bardzo poważny, nawet jeśli dwie fazy są trudne do rozdzielenia, najbardziej typowym przypadkiem jest mieszanina oleju i wody w separacji oleju i wody oraz mieszanina wody i oleju w oczyszczaniu ścieków, dwie fazy tworzą bardziej stabilną strukturę olej w wodzie lub woda w oleju, a podstawą teoretyczną jest „struktura podwójnej warstwy elektrycznej”. W tym przypadku stosuje się środki, które rozbijają stabilną strukturę dwuwarstwy elektrycznej, a także stabilizują układ emulsyfikacji, aby uzyskać rozdzielenie dwóch faz. Środki te, stosowane w celu rozbicia emulsji, nazywane są demulgatorami. |
Główne zastosowania
| Demulgator to substancja powierzchniowo czynna, która może rozbić strukturę cieczy przypominającą emulsję, aby osiągnąć cel emulsji poprzez rozdzielenie poszczególnych faz. Demulgacja ropy naftowej odnosi się do wykorzystania chemicznego działania środka rozbijającego emulsję, który powoduje pozostawienie ropy i wody w zemulgowanej mieszaninie ropy i wody, w celu odwodnienia ropy naftowej i zapewnienia standardowej zawartości wody w ropie naftowej do transportu zewnętrznego. Skuteczne rozdzielenie fazy organicznej od wodnej, jedna z najprostszych i najskuteczniejszych metod, polega na zastosowaniu demulgatora, który eliminuje emulsyfikację i tworzy emulsyfikowaną powierzchnię roboczą o określonej sile, umożliwiając rozdzielenie dwóch faz. Jednak różne demulgatory mają różną zdolność rozbijania emulsji w fazie organicznej, a ich działanie bezpośrednio wpływa na efekt rozdzielenia dwóch faz. W procesie produkcji penicyliny ważną procedurą jest ekstrakcja penicyliny z penicylinowego bulionu fermentacyjnego za pomocą rozpuszczalników organicznych (takich jak octan butylu). Ponieważ bulion fermentacyjny zawiera kompleksy białek, cukrów, grzybni itp., powierzchnia robocza między fazą organiczną a wodną jest nieostra podczas ekstrakcji, a strefa emulsyfikacji charakteryzuje się określoną intensywnością, co ma duży wpływ na wydajność gotowych produktów. |
Popularne demulgatory - Poniżej przedstawiono główne niejonowe demulgatory powszechnie stosowane w przemyśle naftowym.
Demulgator typu SP
| Głównym składnikiem demulgatora typu SP jest eter oktadecylowy polioksyetylenowo-polioksypropylenowy, którego teoretyczny wzór strukturalny to R(PO)x(EO)y(PO)zH, gdzie: EO – polioksyetylen; PO – polioksypropylen; R – alkohol alifatyczny; x, y, z – stopień polimeryzacji.Demulgator typu SP ma postać jasnożółtej pasty o współczynniku HLB 10-12, rozpuszczalnej w wodzie. Niejonowy demulgator typu SP ma lepsze działanie demulgujące na ropę naftową na bazie parafiny. Jego część hydrofobowa składa się z łańcuchów węglowodorowych o atomach węgla 12-18, a jego grupa hydrofilowa jest hydrofilowa dzięki działaniu grup hydroksylowych (-OH) i eterowych (-O-) w cząsteczce i wodzie, tworząc wiązania wodorowe. Ponieważ grupy hydroksylowe i eterowe są słabo hydrofilowe, tylko jedna lub dwie grupy hydroksylowe lub eterowe nie są w stanie wciągnąć hydrofobowej grupy łańcucha węglowodorowego o atomach węgla 12-18 do wody. Aby osiągnąć cel rozpuszczalności w wodzie, musi istnieć więcej niż jedna taka grupa hydrofilowa. Im większa masa cząsteczkowa demulgatora niejonowego, tym dłuższy łańcuch cząsteczkowy, im więcej grup hydroksylowych i eterowych zawiera, tym większa jego siła ciągnąca, a tym silniejsze właściwości demulgujące emulsji ropy naftowej. Innym powodem, dla którego demulgator typu SP nadaje się do ropy naftowej na bazie parafiny, jest to, że ropa naftowa na bazie parafiny nie zawiera lub zawiera bardzo mało gum i asfaltenów, mniej lipofilowych substancji powierzchniowo czynnych i mniejszą gęstość względną. W przypadku ropy naftowej o wysokiej zawartości gum i asfaltenów (lub zawartości wody powyżej 20%), właściwości demulgujące demulgatora typu SP są słabsze ze względu na jednocząsteczkową strukturę, brak rozgałęzionego łańcucha i strukturę aromatyczną. |
Demulgator typu AP
| Demulgator typu AP to polieter polioksyetylenowo-polioksypropylenowy z polietylenopoliaminą jako inicjatorem, wielogałęziowy niejonowy środek powierzchniowo czynny o wzorze strukturalnym cząsteczki: D(PO)x(EO)y(PO)zH, gdzie: EO - polioksyetylen; PO - polioksypropylen; R - alkohol tłuszczowy; D - polietylenoamina; x, y, z - stopień polimeryzacji. Demulgator strukturalny typu AP do demulgacji ropy naftowej na bazie parafiny, efekt jest lepszy niż demulgator typu SP, jest bardziej odpowiedni dla zawartości wody w ropie naftowej powyżej 20% demulgatora ropy naftowej i może osiągnąć szybki efekt demulgacji w warunkach niskich temperatur. Jeśli demulgator typu SP osiada i demulguje emulsję w ciągu 55~60°C i 2 godzin, demulgator typu AP potrzebuje tylko 45~50°C i 1,5 godziny. Wynika to ze strukturalnych właściwości cząsteczki demulgatora typu AP. Inicjator polietylenopoliaminy determinuje strukturę cząsteczki: łańcuch cząsteczkowy jest długi i rozgałęziony, a zdolność hydrofilowa jest wyższa niż w przypadku demulgatora typu SP o pojedynczej strukturze cząsteczkowej. Charakterystyka wielorozgałęzionego łańcucha sprawia, że demulgatory typu AP charakteryzują się wysoką zwilżalnością i przepuszczalnością. Cząsteczki demulgatora typu AP, demulgujące ropę naftową, mogą szybko penetrować warstwę międzyfazową olej-woda. Cząsteczki demulgatora typu SP o pionowym układzie pojedynczych cząsteczek zajmują większą powierzchnię, a tym samym wymagają mniejszej dawki, co wyraźnie wpływa na rozbijanie emulsji. Obecnie ten typ demulgatora jest lepszym niejonowym demulgatorem stosowanym na polu naftowym Daqing. |
Demulgator typu AE
| Demulgator typu AE to polieter polioksyetylenowo-polioksypropylenowy z polietylenopoliaminą jako inicjatorem, który jest wielogałęziowym rodzajem niejonowego środka powierzchniowo czynnego. W porównaniu z demulgatorem typu AP, demulgator typu AE jest dwuetapowym polimerem o małych cząsteczkach i krótkich rozgałęzionych łańcuchach. Wzór strukturalny cząsteczki to: D(PO)x(EO)yH, gdzie: EO – polioksyetylen; PO – polioksypropylen; D – polietylenopoliamina; x, y – stopień polimeryzacji. Chociaż fazy molekularne demulgatora typu AE i demulgatora typu AP znacznie się różnią, to skład molekularny jest taki sam, a różnice dotyczą jedynie dawkowania monomerów i kolejności polimeryzacji. (1) w projekcie syntezy dwóch demulgatorów niejonowych, głowica i ogon ilości użytego materiału są różne, co powoduje, że długość cząsteczek polimeryzacji jest również różna. (2) Cząsteczka demulgatora typu AP jest dwudzielna, z polietylenopoliaminą jako inicjatorem i polioksyetylenem, polioksypropylenem polimeryzowanym w celu utworzenia kopolimerów blokowych: Cząsteczka demulgatora typu AE jest dwudzielna, z polietylenopoliaminą jako inicjatorem i polioksyetylenem, polioksypropylenem polimeryzowanym w celu utworzenia dwóch kopolimerów, dlatego konstrukcja cząsteczki demulgatora typu AP powinna być dłuższa niż konstrukcja cząsteczki demulgatora typu AE. Typ AE to dwustopniowy, wielogałęziowy demulgator ropy naftowej o strukturze wielogałęziowej, który jest również przystosowany do demulgacji emulsji asfaltenowych ropy naftowej. Im wyższa zawartość lipofilowego środka powierzchniowo czynnego w ropie bitumicznej, tym większa siła lepkości, a tym samym mniejsza różnica gęstości między olejem a wodą, co utrudnia demulgację emulsji. Demulgator typu AE służy do szybkiej demulgacji emulsji, a jednocześnie jest lepszym reduktorem lepkości antyparafinowej. Ze względu na rozgałęzioną strukturę cząsteczek, bardzo łatwo jest tworzyć maleńkie sieci, tak że pojedyncze kryształy parafiny już utworzone w ropie naftowej osadzają się w tych sieciach, utrudniając swobodny ruch pojedynczych kryształów parafiny i nie mogąc łączyć się ze sobą, tworząc strukturę sieciową parafiny, zmniejszając lepkość i temperaturę krzepnięcia ropy naftowej oraz zapobiegając agregacji kryształów wosku, dzięki czemu osiąga się cel antywoskowy. |
Demulgator typu AR
| Demulgator typu AR jest wykonany z żywicy alkilofenolowej (żywicy AR) oraz polioksyetylenu, polioksypropylenu i nowego typu rozpuszczalnego w oleju niejonowego demulgatora. Współczynnik HLB wynosi około 4–8, a temperatura demulgacji wynosi 35–45°C. Wzór strukturalny cząsteczki to: AR(PO)x(EO)yH, gdzie: EO – polioksyetylen; PO – polioksypropylen; AR – żywica; x, y, z – stopień polimeryzacji.W procesie syntezy demulgatora, żywica AR działa zarówno jako inicjator, jak i wnika w cząsteczkę demulgatora, tworząc grupę lipofilową. Demulgator typu AR charakteryzuje się niewielką cząsteczką, a w przypadku ropy naftowej o temperaturze krzepnięcia powyżej 5°C, charakteryzuje się dobrym rozpuszczaniem, dyfuzją i penetracją, a także szybką flokulacją i aglomeracją zemulgowanych kropelek wody. Może on usunąć ponad 80% wody z ropy naftowej o zawartości wody 50%–70% w temperaturze poniżej 45°C i w ciągu 45 minut usunąć ponad 80% wody z ropy naftowej o zawartości wody 50%–70%, co jest nieporównywalne z demulgatorami typu SP i AP. |
Czas publikacji: 22 marca 2022 r.