Emulsionsspalter
| Da einige Feststoffe in Wasser unlöslich sind, können sie, wenn ein oder mehrere dieser Feststoffe in großen Mengen in einer wässrigen Lösung vorhanden sind, unter Rühren mit hydraulischer oder externer Kraft in emulgiertem Zustand im Wasser vorliegen und eine Emulsion bilden. Theoretisch ist dieses System instabil, aber wenn Tenside (Schmutzpartikel usw.) vorhanden sind, wird der Emulsionszustand sehr ernst, und die beiden Phasen lassen sich nur schwer trennen. Am typischsten ist das Öl-Wasser-Gemisch bei der Öl-Wasser-Trennung und das Wasser-Öl-Gemisch bei der Abwasserbehandlung. Die beiden Phasen bilden eine stabilere Öl-in-Wasser- oder Wasser-in-Öl-Struktur. Die theoretische Grundlage ist die „doppelte elektrische Schichtstruktur“. In diesem Fall werden Wirkstoffe eingesetzt, um die stabile elektrische Doppelschichtstruktur zu zerstören und das Emulsionssystem zu stabilisieren, um die Trennung der beiden Phasen zu erreichen. Diese Wirkstoffe zur Zerstörung der Emulsion werden als Emulsionsspalter bezeichnet. |
Hauptanwendungen
| Ein Demulgator ist eine oberflächenaktive Substanz, die die emulsionsartige Flüssigkeitsstruktur zerstören kann, um den Zweck der Emulsion bei der Trennung der verschiedenen Phasen zu erreichen. Bei der Deemulgierung von Rohöl wird die chemische Wirkung eines Emulsionsspaltmittels genutzt, um Öl und Wasser in der emulgierten Öl-Wasser-Mischung zu belassen und so das Rohöl zu entwässern und den Standard-Wassergehalt des Rohöls für die externe Übertragung sicherzustellen. Eine der einfachsten und effektivsten Methoden zur effektiven Trennung der organischen und wässrigen Phase besteht darin, die Emulsionsbildung mithilfe eines Emulsionsspalters zu unterbinden und eine Emulsionsgrenzfläche mit einer bestimmten Festigkeit zu bilden, um die Trennung der beiden Phasen zu erreichen. Unterschiedliche Emulsionsspalter haben jedoch ein unterschiedliches Emulsionsspaltvermögen für die organische Phase, und ihre Leistung wirkt sich direkt auf den Zweiphasentrennungseffekt aus. Ein wichtiges Verfahren bei der Penicillinherstellung ist die Extraktion von Penicillin aus der Penicillin-Fermentationsbrühe mit organischen Lösungsmitteln (wie Butylacetat). Da die Fermentationsbrühe Komplexe aus Proteinen, Zuckern, Myzel usw. enthält, ist die Grenzfläche zwischen organischer und wässriger Phase während der Extraktion unklar, und die Emulsionszone weist eine bestimmte Intensität auf, was sich stark auf die Ausbeute des Endprodukts auswirkt. |
Gängige Emulsionsspaltmittel – Im Folgenden sind die wichtigsten nichtionischen Emulsionsspaltmittel aufgeführt, die üblicherweise in der Ölförderung verwendet werden.
Demulgator Typ SP
| Der Hauptbestandteil des Emulsionsspalters vom SP-Typ ist Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Octadecylether, die theoretische Strukturformel lautet R(PO)x(EO)y(PO)zH, wobei: EO-Polyoxyethylen; PO-Polyoxypropylen; R-aliphatischer Alkohol; x, y, z-Polymerisationsgrad.Der Emulsionsspalter vom SP-Typ hat die Form einer hellgelben Paste, hat einen HLB-Wert von 10–12 und ist wasserlöslich. Der nichtionische Emulsionsspalter vom SP-Typ hat eine bessere Emulsionsspaltwirkung auf paraffinbasiertes Rohöl. Sein hydrophober Teil besteht aus Kohlenstoffketten mit 12–18 Kohlenstoffatomen, und seine hydrophile Gruppe wird durch die Einwirkung von Hydroxyl- (-OH) und Ethergruppen (-O-) im Molekül und Wasser hydrophil, wodurch Wasserstoffbrücken gebildet werden. Da die Hydroxyl- und Ethergruppen nur schwach hydrophil sind, können nur eine oder zwei Hydroxyl- oder Ethergruppen die hydrophobe Gruppe der Kohlenstoffketten mit 12–18 Kohlenstoffatomen nicht ins Wasser ziehen. Es sind mehrere solcher hydrophilen Gruppen erforderlich, um die Wasserlöslichkeit zu erreichen. Je höher das Molekulargewicht des nichtionischen Emulsionsspalters, je länger die Molekülkette, je mehr Hydroxyl- und Ethergruppen sie enthält, desto größer ist ihre Anziehungskraft und desto stärker ist die Emulsionsspaltwirkung von Rohölemulsionen. Ein weiterer Grund, warum SP-Demulgatoren für paraffinbasiertes Rohöl geeignet sind, besteht darin, dass paraffinbasiertes Rohöl keine oder nur sehr geringe Mengen Gummi und Asphalten, weniger lipophile Tenside und eine geringere relative Dichte enthält. Bei Rohöl mit hohem Gummi- und Asphaltengehalt (oder einem Wassergehalt von über 20 %) ist die Demulgierfähigkeit von SP-Demulgatoren aufgrund der einmolekularen Struktur, der fehlenden verzweigten Kettenstruktur und der aromatischen Struktur schwächer. |
Demulgator vom Typ AP
| Der Emulsionsspalter vom Typ AP ist ein Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Polyether mit Polyethylenpolyamin als Initiator, ein mehrverzweigtes nichtionisches Tensid mit der Molekülstrukturformel: D(PO)x(EO)y(PO)zH, wobei: EO – Polyoxyethylen; PO – Polyoxypropylen; R – Fettalkohol; D – Polyethylenamin: x, y, z – Polymerisationsgrad. Emulsionsspalter vom AP-Typ für die Emulsionsspaltung von paraffinbasiertem Rohöl. Die Wirkung ist besser als bei einem Emulsionsspalter vom SP-Typ. Er eignet sich besser für Rohöl mit einem Wassergehalt von über 20 % und erzielt bei niedrigen Temperaturen eine schnelle Emulsionsspaltwirkung. Während sich ein Emulsionsspalter vom SP-Typ innerhalb von 55–60 °C und 2 Stunden absetzt und die Emulsion spaltet, reicht dies bei einem Emulsionsspalter vom AP-Typ für 45–50 °C und 1,5 Stunden. Dies liegt an den Strukturmerkmalen des Moleküls des Emulsionsspalters vom AP-Typ. Das Initiator-Polyethylenpolyamin bestimmt die Strukturform des Moleküls: Die Molekülkette ist lang und verzweigt und die Hydrophilie ist höher als bei einem Emulsionsspalter vom SP-Typ mit einfacher Molekülstruktur. Die Eigenschaften der mehrfach verzweigten Kette bestimmen die hohe Benetzbarkeit und Durchlässigkeit des AP-Typ-Demulgators. Beim Demulgieren von Rohöl können AP-Typ-Demulgatormoleküle schneller in den Öl-Wasser-Grenzflächenfilm eindringen. Die vertikal angeordneten Einzelmolekülfilme des SP-Typs beanspruchen eine größere Oberfläche und sind daher bei geringerer Dosierung deutlich emulsionsbrechend. Derzeit ist dieser Demulgatortyp der bessere nichtionische Demulgator, der im Daqing-Ölfeld verwendet wird. |
Demulgator vom Typ AE
| Der Emulsionsspalter vom AE-Typ ist ein Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Polyether mit Polyethylenpolyamin als Initiator, ein mehrverzweigtes nichtionisches Tensid. Der Unterschied zum Emulsionsspalter vom AP-Typ besteht darin, dass der Emulsionsspalter vom AE-Typ ein zweistufiges Polymer mit kleinen Molekülen und kurzen verzweigten Ketten ist. Die Molekülstrukturformel lautet: D(PO)x(EO)yH, wobei: EO - Polyoxyethylen; PO - Polyoxypropylen; D - Polyethylenpolyamin; x, y - Polymerisationsgrad. Obwohl die Molekülphasen des Emulsionsspalters vom AE-Typ und des Emulsionsspalters vom AP-Typ sehr unterschiedlich sind, ist die Molekülzusammensetzung gleich, nur die Monomerdosierung und die Polymerisationsreihenfolge unterscheiden sich. (1) Bei der Synthese von zwei nichtionischen Emulsionsspaltmitteln ist die Menge des verwendeten Materials am Anfang und am Ende unterschiedlich, was auch zu unterschiedlichen Längen der Polymerisationsmoleküle führt. (2) Das Demulgatormolekül vom AP-Typ ist zweiteilig, mit Polyethylenpolyamin als Initiator und Polyoxyethylen- und Polyoxypropylen-Polymerisation zur Bildung von Blockcopolymeren; das Demulgatormolekül vom AE-Typ ist zweiteilig, mit Polyethylenpolyamin als Initiator und Polyoxyethylen- und Polyoxypropylen-Polymerisation zur Bildung von zwei Copolymeren. Daher sollte das Design des Demulgatormoleküls vom AP-Typ länger sein als das des Demulgatormoleküls vom AE-Typ. Der AE-Typ ist ein Rohölspalter mit zweistufiger, mehrverzweigter Struktur, der auch zur Spaltung von Asphalten-Rohölemulsionen geeignet ist. Je höher der Gehalt an lipophilen Tensiden im bituminösen Rohöl, desto stärker die Viskosität und desto geringer der Unterschied zwischen der Dichte von Öl und Wasser, und die Emulsion lässt sich nur schwer spalten. Der AE-Typ-Sperrer dient zur schnellen Spaltung von Emulsionen und ist gleichzeitig ein besserer Viskositätsminderer gegen Wachsausbrüche. Aufgrund seiner vielverzweigten Molekülstruktur bilden sich sehr leicht winzige Netzwerke, sodass die im Rohöl bereits gebildeten Paraffineinzelkristalle in diese Netzwerke fallen, die freie Bewegung der Paraffineinzelkristalle behindern und sie daran hindern, sich miteinander zu verbinden. Dadurch bildet sich eine Netzstruktur aus Paraffin, die die Viskosität und den Gefrierpunkt des Rohöls senkt und die Aggregation von Wachskristallen verhindert, wodurch der Zweck der Wachsvermeidung erfüllt wird. |
Demulgator vom Typ AR
| Der Demulgator vom AR-Typ besteht aus Alkylphenolharz (AR-Harz) und Polyoxyethylen, Polyoxypropylen und einem neuen Typ eines öllöslichen nichtionischen Demulgators. Der HLB-Wert liegt bei etwa 4 bis 8 und die niedrige Demulgiertemperatur beträgt 35 bis 45 °C. Die Formel der Molekülstruktur lautet: AR(PO)x(EO)yH, wobei: EO-Polyoxyethylen; PO-Polyoxypropylen; AR-Harz; x, y, z-Polymerisationsgrad.Bei der Synthese des Emulsionsspaltmittels fungiert AR-Harz als Initiator und dringt in das Emulsionsspaltmittelmolekül ein, um eine lipophile Gruppe zu werden. Die Eigenschaften des Emulsionsspaltmittels vom AR-Typ sind: Das Molekül ist klein, es löst sich gut bei einem Erstarrungspunkt von Rohöl über 5 °C auf, hat eine gute Diffusions- und Penetrationswirkung und führt zur schnellen Flockung und Agglomeration emulgierter Wassertropfen. Es kann bei Temperaturen unter 45 °C und innerhalb von 45 Minuten mehr als 80 % Wasser aus Rohöl mit einem Wassergehalt von 50 % bis 70 % entfernen, was mit Emulsionsspaltmitteln vom SP- und AP-Typ nicht vergleichbar ist. |
Veröffentlichungszeit: 22. März 2022