מפרק אמולסיפייר
| מכיוון שחלק מהמוצקים אינם מסיסים במים, כאשר אחד או יותר מהמוצקים הללו נמצאים בכמויות גדולות בתמיסה מימית, הם יכולים להימצא במים במצב אמולסיה תחת ערבוב על ידי כוח הידראולי או חיצוני, וליצור אמולסיה. תיאורטית, מערכת זו אינה יציבה, אך אם יש נוכחות של חומרים פעילי שטח מסוימים (חלקיקי אדמה וכו'), הדבר יגרום למצב האמולסיה להיות חמור מאוד, אפילו שני הפאזות קשות להפרדה, האופייני ביותר הוא תערובת שמן-מים בהפרדת שמן-מים ותערובת מים-שמן בטיפול בשפכים, שני הפאזות יוצרות מבנה שמן-במים או מים-בשמן יציב יותר, הבסיס התיאורטי הוא "מבנה שכבה חשמלית כפולה". במקרה זה, חומרים מסוימים משמשים לשיבוש מבנה השכבה הדו-שכבתית החשמלית היציבה וכן לייצב את מערכת האמולסיפיקציה על מנת להשיג הפרדה בין שתי הפאזות. חומרים אלה המשמשים להשגת שיבוש האמולסיפיקציה נקראים שוברי אמולסיה. |
יישומים עיקריים
| דה-אמולסיפייר הוא חומר פעיל שטח, שיכול לגרום להרס של מבנה נוזלי דמוי אמולסיה, על מנת להשיג את מטרת האמולסיה בהפרדת הפאזות השונות. דה-אמולסיפייר של נפט גולמי מתייחס לשימוש באפקט הכימי של חומר שובר אמולסיה כדי להשאיר את השמן והמים בתערובת השמן-מים שהתחלבה, על מנת להשיג את מטרת התייבשות הנפט הגולמי, על מנת להבטיח את תכולת המים הסטנדרטית של הנפט הגולמי להעברה חיצונית. הפרדה יעילה של פאזות אורגניות ומימיות, אחת השיטות הפשוטות והיעילות ביותר, היא שימוש בפירוק אמולסיפייר כדי לבטל את האמולסיפיקציה וליצור ממשק אמולסיפי בעל חוזק מסוים כדי להשיג את ההפרדה בין שתי הפאזות. עם זאת, לפירוק אמולסיפייר שונים יש יכולת פירוק אמולסיה שונה עבור הפאזה האורגנית, וביצועיו משפיעים ישירות על אפקט ההפרדה הדו-פאזית. בתהליך ייצור פניצילין, הליך חשוב הוא מיצוי פניצילין מציר תסיסה של פניצילין באמצעות ממסים אורגניים (כגון בוטיל אצטט). מכיוון שציר התסיסה מכיל קומפלקסים של חלבונים, סוכרים, תפטיר וכו', הממשק בין הפאזות האורגניות והמימיות אינו ברור במהלך המיצוי, ואזור האמולסיפיקציה הוא בעל עוצמה מסוימת, דבר המשפיע רבות על תפוקת המוצרים המוגמרים. |
מפחית אמולסיה נפוץ - להלן מפחיתי האמולסיה הלא-יוניים העיקריים הנפוצים בשדה הנפט.
ממסיר אמולסיה מסוג SP
| המרכיב העיקרי של שובר אמולסיה מסוג SP הוא פוליאוקסיאתילן פוליאוקסיפרופילן אוקטדציל אתר, נוסחת המבנה התאורטית שלה היא R(PO)x(EO)y(PO)zH, כאשר: EO-פוליאוקסיאתילן; PO-פוליאוקסיפרופילן; R-אלכוהול אליפטי; x, y, z-דרגת פילמור.לממסיר אמולסיה מסוג SP יש מראה של משחה צהובה בהירה, ערך HLB של 10~12, מסיס במים. לממסיר אמולסיה לא-יוני מסוג SP יש אפקט מסיר אמולסיה טוב יותר על נפט גולמי מבוסס פרפין. החלק ההידרופובי שלו מורכב משרשראות פחמימנים פחמן 12~18, והקבוצה ההידרופילית שלו הידרופילית באמצעות פעולת קבוצות הידרוקסיל (-OH) ואתר (-O-) במולקולה ובמים ליצירת קשרי מימן. מכיוון שקבוצות ההידרוקסיל והאתר הן הידרופיליות חלשות, רק קבוצת הידרוקסיל או אתר אחת או שתיים אינן יכולות למשוך את הקבוצה ההידרופובית של שרשרת הפחמימנים פחמן 12~18 למים, ולכן חייבת להיות יותר מקבוצה הידרופילית אחת כזו כדי להשיג את מטרת המסיסות במים. ככל שמשקל המולקולרי של הממסיר הלא-יוני גדול יותר, כך שרשרת המולקולות ארוכה יותר, ככל שהוא מכיל יותר קבוצות הידרוקסיל ואתר, כך כוח המשיכה שלו גדול יותר, כך יכולת המסיר אמולסיה של אמולסיות נפט גולמי חזקה יותר. סיבה נוספת לכך ש-SP מפריך אמולסיפייר מתאים לנפט גולמי מבוסס פרפין היא שנפט גולמי מבוסס פרפין אינו מכיל גומי ואספלטן, פחות חומרים פעילי שטח ליפופיליים וצפיפות יחסית נמוכה יותר. עבור נפט גולמי עם תכולת גומי ואספלטן גבוהה (או תכולת מים גבוהה מ-20%), יכולת פירוק האמולסיפייר של SP חלשה יותר בגלל המבנה המולקולרי היחיד, מבנה השרשרת המסועפת והמבנה הארומטי. |
ממסיר אמולסיה מסוג AP
| מפרק אמולסיה מסוג AP הוא פוליאוקסיאתילן פוליאוקסיפרופילן פוליאתר עם פוליאתילן פוליאמין כיוזם, חומר פעיל שטח לא יוני רב-ענפי עם נוסחת מבנה מולקולרית: D(PO)x(EO)y(PO)zH, כאשר: EO - פוליאוקסיאתילן; PO - פוליאוקסיפרופילן; R - אלכוהול שומני; D - פוליאתילן אמין; x, y, z - דרגת פילמור. מפזר אמולסיה מסוג AP לשימוש בנפט גולמי מבוסס פרפין, האפקט שלו טוב יותר מזה של מפזר אמולסיה מסוג SP, הוא מתאים יותר לתכולת מים גבוהה מ-20% מנפט גולמי, ויכול להשיג אפקט מפזר אמולסיה מהיר בתנאי טמפרטורה נמוכים. אם מפזר האמולסיה מסוג SP משקיע ומפרק את האמולסיה תוך 55~60℃ ו-2 שעות, מפזר האמולסיה מסוג AP צריך לשקוע ולפרק את האמולסיה רק תוך 45~50℃ ו-1.5 שעות. זאת בשל המאפיינים המבניים של מולקולת מפזר האמולסיה מסוג AP. פוליאתילן פוליאמין היוזם קובע את הצורה המבנית של המולקולה: שרשרת המולקולות ארוכה ומסועפת, ויכולת ההידרופילית גבוהה מזו של מפזר אמולסיה מסוג SP עם מבנה מולקולרי יחיד. המאפיינים של שרשרת רב-מסועפת קובעים כי למפרק האמולסיה מסוג AP יש יכולת רטיבות וחדירות גבוהות. כאשר מולקולות המפרקות את הנפט הגולמי יכולות לחדור במהירות לשכבת הממשק בין שמן למים, בהשוואה למולקולות המפרקות מסוג SP בסידור שכבת מולקולה בודדת אנכית תופסות שטח פנים גדול יותר, ולכן המינון שלהן נמוך יותר, ואפקט שבירת האמולסיה ניכר. כיום, סוג זה של מפרק אמולסיה הוא המפרק הלא-יוני הטוב יותר המשמש בשדה הנפט דאצ'ינג. |
מפזר אמולסיפייר מסוג AE
| מפרק אמולסיה מסוג AE הוא פוליאוקסיאתילן פוליאוקסיפרופילן פוליאתר עם פוליאתילן פוליאמין כיוזם, שהוא חומר פעיל שטח לא יוני רב-ענפי. בהשוואה למפרק אמולסיה מסוג AP, ההבדל הוא שמפרק אמולסיה מסוג AE הוא פולימר דו-שלבי עם מולקולות קטנות ושרשראות קצרות מסועפות. נוסחת המבנה המולקולרי היא: D(PO)x(EO)yH, כאשר: EO - פוליאוקסיאתילן; PO - פוליאוקסיפרופילן; D - פוליאתילן פוליאמין; x, y - דרגת הפולימריזציה. למרות שהפאזות המולקולריות של מפרק אמולסיה מסוג AE ומפרק אמולסיה מסוג AP שונות מאוד, ההרכב המולקולרי זהה, רק במינון המונומרים ובסדר הפולימריזציה. (1) בתכנון הסינתזה של שני חומרי פילמור לא-יוניים, כמות החומר המשמשת לעיצוב שונה, וכתוצאה מכך אורך מולקולות הפילמור שונה גם כן. (2) מולקולת מפריך האמולסיפייר מסוג AP היא דו-חלקית, עם פוליאתילן-פוליאמין כיוזם, ופוליאוקסיאתילן ופוליאוקסיפרופילן פולימריזציה ליצירת קופולימרים בלוק: מולקולת מפריך האמולסיפייר מסוג AE היא דו-חלקית, עם פוליאתילן-פוליאמין כיוזם, ופוליאוקסיאתילן ופוליאוקסיפרופילן פולימריזציה ליצירת שני קופולימרים, לכן, תכנון מולקולת מפריך האמולסיפייר מסוג AP צריך להיות ארוך יותר מתכנון מולקולת מפריך האמולסיפייר מסוג AE. AE-type הוא מפרק אמולסיה של נפט גולמי בעל מבנה רב-סניפי דו-שלבי, המותאם גם לדה-אמולסיה של אמולסיות נפט גולמי מאספלט. ככל שתכולת החומר הפעיל שטח ליפופילי בנפט גולמי ביטומני גבוהה יותר, כך כוח הצמיגות חזק יותר, כך ההבדל בין צפיפות השמן למים קטן יותר, כך קשה יותר לדה-אמולסיה של האמולסיה. מפרק האמולסיה מסוג AE משמש לדה-אמולסיה מהירה של אמולסיה, ובמקביל, מפרק האמולסיה מסוג AE הוא מפחית צמיגות טוב יותר נגד שעווה. בשל מבנה המולקולות הרב-סניפי שלו, קל מאוד ליצור רשתות זעירות, כך שגבישים בודדים של פרפין שכבר נוצרו בנפט גולמי נופלים לרשתות אלו, מפריעים לתנועה החופשית של גבישי פרפין בודדים ולא יכולים להתחבר זה לזה, ויוצרים את המבנה הנקי של הפרפין, מפחיתים את הצמיגות ונקודת הקיפאון של נפט גולמי ומונעים את הצטברות גבישי השעווה, ובכך משיגים את מטרת נוגד השעווה. |
מפרק אמולסיה מסוג AR
| מפרק אמולסיה מסוג AR עשוי משרף אלקיל פנולי (שרף AR) ופוליאוקסיאתילן, פוליאוקסיפרופילן וסוג חדש של מפרק אמולסיה לא יוני מסיס בשמן, ערך HLB של כ-4 ~ 8, טמפרטורת פירוק נמוכה של 35 ~ 45 ℃. נוסחת המבנה המולקולרי היא: AR(PO)x(EO)yH, כאשר: EO-פוליאוקסיאתילן; PO-פוליאוקסיפרופילן; AR-שרף; x, y, z - דרגת פילמור.בתהליך סינתזת חומר דה-מולסיפייר, שרף AR משמש גם כמפתח וגם כחודר למולקולת הדה-מולסיפייר כדי להפוך לקבוצה ליפופילית. המאפיינים של חומר דה-מולסיפייר מסוג AR הם: המולקולה אינה גדולה, במקרה של נפט גולמי בנקודת התמצקות גבוהה מ-5 מעלות צלזיוס, יש לו אפקט התמוססות, דיפוזיה וחדירה טובים, וגורם להפתתה מהירה של טיפות מים שעברו אמולסיה ואגלומרציה. הוא יכול להסיר יותר מ-80% מהמים מנפט גולמי עם תכולת מים של 50% עד 70% בטמפרטורה מתחת ל-45 מעלות צלזיוס, ובתוך 45 דקות להסיר יותר מ-80% מהמים מנפט גולמי עם תכולת מים של 50% עד 70%, דבר שאין שני לו לסוגי דה-מולסיפייר מסוג SP וסוג AP. |
זמן פרסום: 22 במרץ 2022