Interested Article - Деэмульгатор

Деэмульгатор (от лат. de — «понижение»; лат. emulgeo — «дою», «выдаиваю») — реагент, используемый для разрушения эмульсий , которые образованы из взаимно нерастворимых (мало растворимых) веществ, одно из которых раздробленно в другом в виде мелких капелек ( глобул ).

Понятие эмульсии и способы её разрушения

В эмульсии процесс дробления одного вещества в другом называют диспергированием . Диспергированное вещество называют внутренним, или дисперсной фазой, а вещество, в котором находится внутреннее — дисперсионной средой, или внешней средой .

Эмульсии обычно образуются в результате дробления, перемешивания или диффузии веществ. Энергия, при перемешивании затраченная на образование единицы межфазной поверхности, называется поверхностной энергией или поверхностным натяжением ( межфазным натяжением ). Глобулы внутренней фазы имеют сферическую форму, так как такая форма имеет наименьшую поверхность и наименьшую свободную энергию. Форму глобулы может исказить сила тяжести , сила электрического поля, а также активные вещества, что и применяется при разрушении эмульсий.

Водожировые и водонефтяные смеси — простейшие образцы эмульсий.

Эмульсия неустойчивая система, тяготеющая к образованию минимальной поверхности раздела фаз — к расслоению смеси. Благодаря наличию эмульгаторов(стабилизаторов эмульсии), создающих адсорбционные слои (бронирующие оболочки) на поверхности диспергированных частиц, образуются устойчивые эмульсии. Бронирующие оболочки обладают механической прочностью и препятствуют слиянию частиц и расслоению эмульсии. Для разрушения эмульсии необходимо сместить стабилизационный слой на поверхности раздела фаз. Механизм действия деэмульгатора в этом и заключается — за счёт более высокой поверхностной активности его активное вещество проникает в межфазное пространство и замещает присутствующий адсорбционный слой. При этом деэмульгатор уменьшает поверхностное натяжение, обеспечивает более высокую степень свободы поверхности глобул и не препятствует слиянию глобул дисперсной фазы.

На свойства поверхности раздела фаз сильное влияние оказывают растворенные и диспергированные вещества, а также температура среды. Процесс разложения эмульсии включает:

1-й этап — соударение диспергированных частиц,
2-й этап — слияние их в крупные глобулы,
3-й этап — выпадение крупных частиц и формирование сплошных отдельных слоев.

Соударение частиц происходит под действием физических факторов: механического перемешивания, движения смеси и гравитационного осаждения. Темп соударений может быть увеличен под действием температуры, электрического и ультразвукового поля.

Применительно к водожировым эмульсиям, слияние частиц происходит при невысокой структурно-механической прочности разделяющих слоев, и если они имеют гидрофильные свойства, скорость всего процесса разложения эмульсии лимитируется скоростью слияния диспергированных частиц.

Скорость осаждения слившихся частиц и выделение сплошных фаз зависят от размеров глобул, вязкости дисперсионной среды и разности плотностей веществ: темп выпадения растет с ростом размеров глобул внутреннего вещества и разности плотностей и падает с ростом вязкости дисперсионной фазы. Наиболее эффективным средством ускорения процесса на третьем этапе является нагревание смеси, так как оно приводит к росту разности плотностей фаз эмульсии.

Действие деэмульгаторов направлено на реализацию второго этапа. При этом проявляются свойства поверхностно-активных веществ.

Состав и свойства

По своему составу деэмульгаторы — это реагенты из нескольких химических веществ( поверхностно-активные вещества , модификаторы и растворители), разработанных на основании свойств и компонентов разделяемой эмульсии.

Реагенты-деэмульгаторы, используемые для разрушения эмульсий, подразделяют на две группы: ионогенные и неионогенные. Ионогенные деэмульгаторы в водных растворах диссоциируют на ионы. В зависимости от того, какие ионы (анионы или катионы) являются поверхностно-активными, ионогенные деэмульгаторы подразделяются на анионактивные и катионактивные. Неионогенные деэмульгаторы не диссоциируют на ионы в водных растворах и подразделяются на гидрофильные и гидрофобные (водорастворимые и маслорастворимые (нефтерастворимые)).

Промышленное использование

Первые деэмульгаторы появились со времён изобретения мыла — продукта, содержащего поверхностно-активные вещества и разрушающего водожировые эмульсии, удаляющие грязь.

В промышленности деэмульгаторы широко используются в пищевой, химической и нефтяной и др.отраслях.

Деэмульгатор применяется для увеличения эффективности работы отстойных и очистных сооружений. На предприятиях пищевой отрасли(мясо-, рыбопереработка, кондитерские производства, молочная промышленность) деэмульгатор помогает снизить концентрацию жиров в продукте до требуемой величины. В нефтедобыче и переработке деэмульгатор применяется для удаления попутно добываемой воды и солей.

Для водонефтяных и водожировых эмульсий раньше применялись ионогенные деэмульгаторы, такие как нейтрализованный чёрный контакт и нейтрализованный кислый гудрон(в нефтяной промышленности), имеющие существенные недостатки:

при взаимодействии с водой образуют твердые вещества,
выпадающие в осадок,
являются эмульгаторами для эмульсий обратного типа что ухудшает качество расслоения,
имеют большой расход.

Поэтому ионогенные деэмульгаторы в настоящее время почти не применяются .

В нефтяной и химической индустрии сейчас применяют неионогенные деэмульгаторы. Их синтезируют на основе продуктов реакции окиси этилена или окиси пропилена со спиртами, жирными кислотами и алкилфенолами. Неионогенные деэмульгаторы не взаимодействуют с солями и не образуют твёрдых осадков. Расход их значительно ниже, чем ионогенных.

Удлинение оксиэтиленовой цепи повышает растворимость деэмульгатора в воде за счет увеличения гидрофильной (водорастворимой) части молекулы. Если заменить окись этилена окисью пропилена, то можно существенно повысить растворимость деэмульгатора в масле(или нефти), не нарушая его гидрофильных свойств.

Новые деэмульгирующие материалы не чистые вещества, а смесь полимеров разной молекулярной массы с различными гидрофобными свойствами. Поэтому они обладают гораздо более широким диапазоном растворимости в различных смесях, широким спектром действия, и высокой эффективностью. В настоящее время в нефтеподготовке используют такие деэмульгаторы как рекорд, ДМО, сепарол, дипроксамин, СНПХ 4460 и др.

См. также

Литература

Эмульсии / Под ред. А. А. Абрамзона. — Химия, 1972. — 447 с. — 4600 экз.
Основы физической и коллоидной химии / С.А. Балезин, Б.В. Ерофеев, Н.И. Подобаев. — М.: Просвещение, 1975. — 398 с.
Курс коллоидной химии / Воюцкий С. С.. — 2 изд.. — М., 1975. — С. 37—348.
Процессы и аппараты химической технологии / Дытнерский Ю.И.. — изд.. — М.: Химия, 1995.
Справочник по оборудованию для комплексной подготовки нефти / К. Арнольд, М. Стюарт. — 3 изд.. — Премиум Инжиниринг, 2011. — С. 776.