مزيل المستحلب
| نظرًا لأن بعض المواد الصلبة غير قابلة للذوبان في الماء، فعندما توجد واحدة أو أكثر من هذه المواد الصلبة بكميات كبيرة في محلول مائي، يمكن أن توجد في الماء في حالة مستحلبة عند التحريك بقوة هيدروليكية أو خارجية، لتشكل مستحلبًا. من الناحية النظرية هذا النظام غير مستقر، ولكن إذا كان هناك وجود لبعض المواد الخافضة للتوتر السطحي (جزيئات التربة، وما إلى ذلك)، فإنه سيجعل حالة الاستحلاب خطيرة للغاية، حتى أن المرحلتين يصعب فصلهما، والأكثر شيوعًا هو خليط الزيت والماء في فصل الزيت والماء وخليط الماء والزيت في معالجة مياه الصرف الصحي، تشكل المرحلتان بنية زيت في ماء أو ماء في زيت أكثر استقرارًا، والأساس النظري هو "بنية الطبقة الكهربائية المزدوجة". في هذه الحالة، تُستخدم عوامل لتعطيل بنية الطبقة الكهربائية الثنائية المستقرة، بالإضافة إلى تثبيت نظام الاستحلاب، لتحقيق فصل المرحلتين. تُسمى هذه العوامل المستخدمة لتعطيل الاستحلاب "كاسرات المستحلب". |
التطبيقات الرئيسية
| مزيل الاستحلاب هو مادة خافضة للتوتر السطحي، تُدمّر بنية السائل الشبيهة بالمستحلب، لتحقيق هدف المستحلب في فصل المراحل المختلفة. يشير فصل استحلاب النفط الخام إلى استخدام التأثير الكيميائي لعامل كسر المستحلب لترك الزيت والماء في خليط الزيت والماء المستحلب، لتحقيق هدف تجفيف النفط الخام، وذلك لضمان مستوى محتوى الماء من النفط الخام للنقل الخارجي. الفصل الفعال بين الطورين العضوي والمائي، من أبسط الطرق وأكثرها فعالية استخدام مزيل الاستحلاب لإزالة الاستحلاب، لتشكيل سطح استحلاب ذي قوة معينة لتحقيق فصل الطورين. ومع ذلك، تختلف قدرة مزيلات الاستحلاب المختلفة على تكسير المستحلب للطور العضوي، ويؤثر أداؤها بشكل مباشر على تأثير الفصل بين الطورين. في عملية إنتاج البنسلين، من الإجراءات المهمة استخلاص البنسلين من مرق تخمير البنسلين باستخدام مذيبات عضوية (مثل أسيتات البوتيل). نظرًا لاحتواء مرق التخمير على معقدات من البروتينات والسكريات والفطريات، فإن السطح الفاصل بين الطورين العضوي والمائي غير واضح أثناء الاستخلاص، وتكون منطقة الاستحلاب ذات كثافة معينة، مما يؤثر بشكل كبير على إنتاجية المنتجات النهائية. |
مزيلات المستحلب الشائعة - فيما يلي مزيلات المستحلب غير الأيونية الرئيسية المستخدمة بشكل شائع في حقول النفط.
مزيل المستحلب من النوع SP
| المكون الرئيسي لكسارة المستحلب من النوع SP هو بولي أوكسي إيثيلين بولي أوكسي بروبيلين أوكتاديسيل إيثر، الصيغة الهيكلية النظرية هي R(PO)x(EO)y(PO)zH، حيث: EO-بولي أوكسي إيثيلين؛ PO-بولي أوكسي بروبيلين؛ R-كحول أليفاتي؛ x، y، z-درجة البلمرة.مزيل الاستحلاب من نوع SP ذو مظهر معجون أصفر فاتح، وقيمة HLB تتراوح بين 10 و12، وهو قابل للذوبان في الماء. يتميز مزيل الاستحلاب غير الأيوني من نوع SP بتأثير أفضل في إزالة الاستحلاب على النفط الخام البارافيني. يتكون جزؤه الكاره للماء من سلاسل هيدروكربونية من الكربون 12 إلى 18، وتكون مجموعته المحبة للماء محبة للماء من خلال تفاعل مجموعات الهيدروكسيل (-OH) والإيثر (-O-) في الجزيء والماء لتكوين روابط هيدروجينية. ولأن مجموعات الهيدروكسيل والإيثر ضعيفة المحبة للماء، فإن مجموعة أو مجموعتين فقط من الهيدروكسيل أو الإيثر لا تستطيعان سحب المجموعة الكارهة للماء من سلسلة هيدروكربونات الكربون 12 إلى 18 إلى الماء، لذا يجب وجود أكثر من مجموعة محبة للماء لتحقيق قابلية الذوبان في الماء. كلما زاد الوزن الجزيئي لمزيل المستحلب غير الأيوني، زادت طول السلسلة الجزيئية، وازدادت مجموعات الهيدروكسيل والإيثر التي يحتويها، وزادت قدرته على السحب، وزادت قدرته على إزالة الاستحلاب لمستحلبات النفط الخام. ومن أسباب ملاءمة مزيل المستحلب SP للنفط الخام القائم على البارافين، احتوائه على كميات قليلة جدًا من الصمغ والأسفلتين، أو انعدامهما، بالإضافة إلى انخفاض المواد الخافضة للتوتر السطحي المحبة للدهون، وانخفاض كثافته النسبية. أما بالنسبة للنفط الخام الذي يحتوي على نسبة عالية من الصمغ والأسفلتين (أو محتوى مائي يزيد عن 20%)، فإن قدرته على إزالة الاستحلاب لمزيل المستحلب من نوع SP تكون أضعف نظرًا لبنيته الجزيئية الأحادية، وعدم وجود سلسلة متفرعة، وبنيته العطرية. |
مزيل المستحلب من نوع AP
| مزيل المستحلب من نوع AP هو بولي أوكسي إيثيلين بولي أوكسي بروبيلين بولي إيثر مع بولي إيثيلين بولي أمين كمبدأ، وهو مادة فعالة سطحية غير أيونية من نوع متعدد الفروع مع صيغة البنية الجزيئية: D(PO)x(EO)y(PO)zH، حيث: EO - بولي أوكسي إيثيلين؛ PO - بولي أوكسي بروبيلين؛ R - كحول دهني؛ D - بولي إيثيلين أمين: x، y، z - درجة البلمرة. مُفكك مستحلب هيكلي من نوع AP لفك مستحلب النفط الخام القائم على البارافين، يتميز بتأثير أفضل من مُفكك المستحلب من نوع SP، وهو أكثر ملاءمة لمحتوى الماء في النفط الخام الذي يزيد عن 20%، ويمكنه تحقيق تأثير فك استحلاب سريع في درجات الحرارة المنخفضة. إذا استقر مُفكك المستحلب من نوع SP وفكّ المستحلب خلال 55-60 درجة مئوية وساعتين، فإن مُفكك المستحلب من نوع AP يحتاج فقط إلى الاستقرار وفكّ المستحلب خلال 45-50 درجة مئوية وساعة ونصف. ويرجع ذلك إلى الخصائص الهيكلية لجزيء مُفكك المستحلب من نوع AP. يُحدد البولي إيثيلين بولي أمين البادئ الشكل الهيكلي للجزيء: السلسلة الجزيئية طويلة ومتفرعة، والقدرة على الامتصاص أعلى من مُفكك المستحلب من نوع SP ذي البنية الجزيئية الواحدة. تُحدد خصائص السلسلة متعددة الفروع قابلية البلل والنفاذية العالية لمزيل المستحلب من نوع AP. عند إزالة مستحلب النفط الخام، تخترق جزيئات مزيل المستحلب من نوع AP غشاء واجهة الزيت والماء بسرعة، بينما تشغل جزيئات مزيل المستحلب من نوع SP ذات الترتيب الرأسي للأغشية الجزيئية المفردة مساحة سطح أكبر، مما يقلل من الجرعة، ويؤدي إلى تكسير المستحلب بشكل واضح. حاليًا، يُعد هذا النوع من مزيلات المستحلب أفضل مزيلات المستحلب غير الأيونية المستخدمة في حقل داتشينغ النفطي. |
مزيل المستحلب من النوع AE
| مزيل المستحلب من نوع AE هو بولي إيثر بولي أوكسي إيثيلين بولي أوكسي بروبيلين، مع بولي إيثيلين بولي أمين كبادئ، وهو نوع متعدد الفروع من المواد الخافضة للتوتر السطحي غير الأيونية. بالمقارنة مع مزيل المستحلب من نوع AP، يكمن الفرق في أن مزيل المستحلب من نوع AE هو بوليمر ثنائي المرحلة ذو جزيئات صغيرة وسلاسل متفرعة قصيرة. صيغة التركيب الجزيئي هي: D(PO)x(EO)yH، حيث: EO - بولي أوكسي إيثيلين: PO - بولي أوكسي بروبيلين: D - بولي إيثيلين بولي أمين؛ x، y - درجة البلمرة. على الرغم من اختلاف المراحل الجزيئية لمزيل المستحلب من نوع AE ومزيل المستحلب من نوع AP اختلافًا كبيرًا، إلا أن التركيب الجزيئي متماثل، باستثناء اختلاف جرعة المونومر وترتيب البلمرة. (1) في تصميم التوليف، يختلف رأس وذيل كمية المادة المستخدمة، مما يؤدي إلى اختلاف طول جزيئات البلمرة أيضًا. (2) جزيء مزيل الاستحلاب من النوع AP هو ثنائي الأجزاء، مع بولي إيثيلين بولي أمين كمبدأ، وبولي أوكسي إيثيلين، بولي أوكسي بروبيلين بلمرة لتكوين كوبوليمرات: جزيء مزيل الاستحلاب من النوع AE هو ثنائي الأجزاء، مع بولي إيثيلين بولي أمين كمبدأ، وبولي أوكسي إيثيلين، بولي أوكسي بروبيلين بلمرة لتكوين كوبوليمرين، وبالتالي، يجب أن يكون تصميم جزيء مزيل الاستحلاب من النوع AP أطول من جزيء مزيل الاستحلاب من النوع AE. مزيل مستحلب النفط الخام من النوع AE هو مزيل مستحلب ثنائي المراحل متعدد الفروع، مُصمم أيضًا لإزالة مستحلبات النفط الخام الإسفلتيني. كلما زادت نسبة المواد الخافضة للتوتر السطحي المحبة للدهون في النفط الخام البيتوميني، زادت قوة اللزوجة، وقل الفرق بين كثافة الزيت والماء، مما يصعب إزالة مستحلبه. يُستخدم مزيل المستحلب من النوع AE لإزالة مستحلب المستحلب بسرعة، وهو في الوقت نفسه مُخفِّض لزوجة أفضل مضاد للشمع. بسبب بنيتها المتعددة الفروع من الجزيئات، فمن السهل جدا تشكيل شبكات صغيرة، بحيث تقع بلورات البارافين المفردة التي تشكلت بالفعل في النفط الخام في هذه الشبكات، وتعيق الحركة الحرة لبلورات البارافين المفردة ولا يمكنها الاتصال مع بعضها البعض، وتشكل البنية الصافية للبارافين، مما يقلل من اللزوجة ونقطة التجمد للنفط الخام ويمنع تجمع بلورات الشمع، وبالتالي تحقيق الغرض من مكافحة الشمع. |
مزيل المستحلب من النوع AR
| مُفكك المستحلب من نوع AR مصنوع من راتنج فينولي ألكيل (راتنج AR) وبولي أوكسي إيثيلين وبولي أوكسي بروبيلين ونوع جديد من مُفكك المستحلبات غير الأيونية القابلة للذوبان في الزيت. تبلغ قيمة HLB حوالي 4 ~ 8، ودرجة حرارة منخفضة لفك المستحلب تتراوح بين 35 و45 درجة مئوية. صيغة التركيب الجزيئي هي: AR(PO)x(EO)yH، حيث: EO-بولي أوكسي إيثيلين؛ PO-بولي أوكسي بروبيلين؛ AR-راتنج؛ درجات البلمرة x، y، z.في عملية تصنيع مزيلات المستحلب، يعمل راتنج AR كبادئ، ويدخل جزيء مزيل المستحلب ليصبح مجموعة محبة للدهون. يتميز مزيل المستحلب من نوع AR بصغر حجم جزيئه، وفي حالة تصلب النفط الخام عند درجة حرارة أعلى من 5 درجات مئوية، يتميز بذوبان وانتشار ونفاذية جيدة، وسرعة في تكتل قطرات الماء المستحلب. يمكنه إزالة أكثر من 80% من الماء من النفط الخام الذي تتراوح نسبة الماء فيه بين 50% و70% عند درجة حرارة أقل من 45 درجة مئوية، وفي غضون 45 دقيقة، يمكنه إزالة أكثر من 80% من الماء من النفط الخام الذي تتراوح نسبة الماء فيه بين 50% و70%، وهو ما لا يُقارن بمزيلات المستحلب من نوعي SP وAP. |
وقت النشر: ٢٢ مارس ٢٠٢٢