Chất khử nhũ tương
| Vì một số chất rắn không tan trong nước nên khi một hoặc nhiều chất rắn này có mặt với số lượng lớn trong dung dịch nước, chúng có thể có mặt trong nước ở trạng thái nhũ tương khi khuấy bằng thủy lực hoặc lực bên ngoài, tạo thành nhũ tương. Về mặt lý thuyết, hệ thống này không ổn định, nhưng nếu có sự hiện diện của một số chất hoạt động bề mặt (hạt đất, v.v.), nó sẽ làm cho trạng thái nhũ hóa trở nên rất nghiêm trọng, thậm chí hai pha rất khó tách ra, điển hình nhất là hỗn hợp dầu-nước trong quá trình tách dầu-nước và hỗn hợp nước-dầu trong xử lý nước thải, hai pha này tạo thành cấu trúc dầu trong nước hoặc nước trong dầu ổn định hơn, cơ sở lý thuyết là "cấu trúc lớp điện kép". Trong trường hợp này, một số tác nhân được đưa vào để phá vỡ cấu trúc lớp điện kép ổn định cũng như ổn định hệ thống nhũ tương để đạt được sự tách biệt giữa hai pha. Các tác nhân được sử dụng để phá vỡ quá trình nhũ tương hóa này được gọi là chất phá nhũ tương. |
Ứng dụng chính
| Chất tách nhũ tương là một chất hoạt động bề mặt, có thể phá hủy cấu trúc nhũ tương của chất lỏng, nhằm đạt được mục đích nhũ tương hóa trong quá trình tách các pha khác nhau. Tách nhũ tương dầu thô là việc sử dụng tác dụng hóa học của chất phá nhũ tương để tách dầu và nước ra khỏi hỗn hợp dầu-nước đã nhũ hóa, nhằm đạt được mục đích tách nước của dầu thô, đảm bảo hàm lượng nước trong dầu thô đạt tiêu chuẩn để truyền ra bên ngoài. Để tách pha hữu cơ và pha nước hiệu quả, một trong những phương pháp đơn giản và hiệu quả nhất là sử dụng chất phá nhũ tương để loại bỏ nhũ tương, tạo thành giao diện nhũ hóa với cường độ nhất định để tách hai pha. Tuy nhiên, khả năng phá nhũ tương của các chất phá nhũ tương khác nhau đối với pha hữu cơ, và hiệu suất của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả tách hai pha. Trong quá trình sản xuất penicillin, một quy trình quan trọng là chiết penicillin từ dịch lên men penicillin bằng dung môi hữu cơ (như butyl axetat). Do dịch lên men chứa các phức hợp protein, đường, sợi nấm, v.v., nên giao diện giữa pha hữu cơ và pha nước không rõ ràng trong quá trình chiết xuất, và vùng nhũ hóa có cường độ nhất định, điều này có ảnh hưởng lớn đến năng suất thành phẩm. |
Chất tách nhũ tương thông dụng - Sau đây là các chất tách nhũ tương không ion chính thường được sử dụng trong mỏ dầu.
Chất khử nhũ tương loại SP
| Thành phần chính của chất phá nhũ tương loại SP là polyoxyethylene polyoxypropylene octadecyl ether, công thức cấu tạo lý thuyết là R(PO)x(EO)y(PO)zH, trong đó: EO-polyoxyethylene; PO-polyoxypropylene; R-aliphatic alcohol; x, y, z-độ trùng hợp.Chất phá nhũ tương loại SP có dạng sệt màu vàng nhạt, giá trị HLB từ 10~12, tan trong nước. Chất phá nhũ tương không ion loại SP có hiệu quả phá nhũ tương tốt hơn đối với dầu thô gốc parafin. Phần kỵ nước của nó bao gồm các chuỗi hydrocarbon cacbon 12~18, và nhóm ưa nước của nó ưa nước thông qua tác động của các nhóm hydroxyl (-OH) và ether (-O-) trong phân tử và nước để tạo thành liên kết hydro. Vì các nhóm hydroxyl và ether yếu ưa nước, chỉ một hoặc hai nhóm hydroxyl hoặc ether không thể kéo nhóm kỵ nước của chuỗi hydrocarbon cacbon 12~18 vào nước, phải có nhiều hơn một nhóm ưa nước như vậy để đạt được mục đích hòa tan trong nước. Trọng lượng phân tử của chất phá nhũ tương không ion càng lớn, chuỗi phân tử càng dài, càng chứa nhiều nhóm hydroxyl và ether, sức kéo càng lớn, khả năng phá nhũ tương dầu thô càng mạnh. Một lý do khác khiến chất phá nhũ tương SP phù hợp với dầu thô gốc parafin là vì dầu thô gốc parafin không chứa hoặc chứa rất ít gôm và asphaltene, ít chất hoạt động bề mặt ưa dầu và tỷ trọng thấp. Đối với dầu thô có hàm lượng gôm và asphaltene cao (hoặc hàm lượng nước lớn hơn 20%), khả năng phá nhũ tương của chất phá nhũ tương loại SP yếu hơn do cấu trúc phân tử đơn, không có cấu trúc mạch nhánh và cấu trúc thơm. |
Chất tách nhũ tương loại AP
| Chất phá nhũ tương loại AP là polyoxyetylen polyoxypropylen polyether với chất khởi đầu là polyethylene polyamine, là chất hoạt động bề mặt không ion loại đa nhánh có công thức cấu trúc phân tử: D(PO)x(EO)y(PO)zH, trong đó: EO - polyoxyetylen; PO - polyoxypropylen; R - rượu béo; D - polyethylene amin: x, y, z - độ trùng hợp. Chất phá nhũ tương cấu trúc loại AP dùng cho quá trình phá nhũ tương dầu thô gốc parafin, hiệu quả tốt hơn chất phá nhũ tương loại SP, phù hợp hơn với hàm lượng nước trong dầu thô cao hơn 20% và có thể đạt hiệu quả phá nhũ tương nhanh chóng trong điều kiện nhiệt độ thấp. Nếu chất phá nhũ tương loại SP lắng và phá nhũ tương trong vòng 55~60℃ và 2 giờ, thì chất phá nhũ tương loại AP chỉ cần lắng và phá nhũ tương trong vòng 45~50℃ và 1,5 giờ. Điều này là do đặc điểm cấu trúc của phân tử chất phá nhũ tương loại AP. Polyetylen polyamine khởi đầu quyết định dạng cấu trúc của phân tử: chuỗi phân tử dài và phân nhánh, khả năng ưa nước cao hơn chất phá nhũ tương loại SP có cấu trúc phân tử đơn. Đặc điểm của chuỗi đa nhánh quyết định chất phá nhũ tương loại AP có khả năng thấm ướt và thấm cao. Khi tách nhũ tương dầu thô, các phân tử chất phá nhũ tương loại AP có thể nhanh chóng xuyên qua lớp màng phân cách dầu-nước, trong khi các phân tử chất phá nhũ tương loại SP có cấu trúc màng đơn phân tử thẳng đứng chiếm diện tích bề mặt lớn hơn, do đó liều lượng sử dụng ít hơn, hiệu quả phá nhũ tương rõ rệt. Hiện nay, loại chất phá nhũ tương này là chất phá nhũ tương không ion tốt hơn được sử dụng tại mỏ dầu Đại Khánh. |
Chất khử nhũ tương loại AE
| Chất phá nhũ tương loại AE là polyether polyoxyetylen polyoxypropylen với chất khơi mào polyethylene polyamine, là một chất hoạt động bề mặt không ion loại đa nhánh. So với chất phá nhũ tương loại AP, điểm khác biệt của chất phá nhũ tương loại AE là chất polymer hai giai đoạn với các phân tử nhỏ và mạch nhánh ngắn. Công thức cấu trúc phân tử là: D(PO4)x(EO4)yH, trong đó: EO - polyoxyetylen: PO4 - polyoxypropylen: D - polyethylene polyamine; x, y - bậc trùng hợp. Mặc dù pha phân tử của chất phá nhũ tương loại AE và chất phá nhũ tương loại AP rất khác nhau, nhưng thành phần phân tử thì giống nhau, chỉ khác nhau về liều lượng monome và thứ tự trùng hợp. (1) Hai chất phá nhũ không ion trong thiết kế tổng hợp, lượng vật liệu sử dụng đầu và đuôi khác nhau, dẫn đến chiều dài phân tử trùng hợp cũng khác nhau. (2) Phân tử chất phá nhũ tương loại AP là phân tử hai phần, với polyamine polyethylene làm chất khởi đầu, và trùng hợp polyoxyethylene, polyoxypropylene để tạo thành copolymer khối: Phân tử chất phá nhũ tương loại AE là phân tử hai phần, với polyamine polyethylene làm chất khởi đầu, và trùng hợp polyoxyethylene, polyoxypropylene để tạo thành hai copolymer, do đó, thiết kế của phân tử chất phá nhũ tương loại AP phải dài hơn phân tử chất phá nhũ tương loại AE. AE-type là chất phá nhũ tương dầu thô có cấu trúc đa nhánh hai giai đoạn, cũng thích hợp để phá nhũ tương dầu thô asphaltene. Hàm lượng chất hoạt động bề mặt ưa béo trong dầu thô bitum càng cao thì lực nhớt càng mạnh, chênh lệch mật độ giữa dầu và nước càng nhỏ, nhũ tương không dễ bị phá nhũ tương. Chất phá nhũ tương loại AE được sử dụng để phá nhũ tương nhanh chóng, đồng thời, chất phá nhũ tương loại AE là chất làm giảm độ nhớt chống sáp tốt hơn. Do cấu trúc phân tử đa nhánh, rất dễ hình thành các mạng lưới nhỏ, do đó các tinh thể parafin đơn đã hình thành trong dầu thô rơi vào các mạng lưới này, cản trở sự di chuyển tự do của các tinh thể parafin đơn và không thể kết nối với nhau, tạo thành cấu trúc lưới của parafin, làm giảm độ nhớt và điểm đông đặc của dầu thô và ngăn chặn sự kết tụ của các tinh thể sáp, do đó đạt được mục đích chống sáp. |
Chất phá nhũ tương loại AR
| Chất tách nhũ tương loại AR được làm từ nhựa alkyl phenolic (nhựa AR) và polyoxyetylen, polyoxypropylen, cùng một loại chất tách nhũ tương không ion hòa tan trong dầu mới, giá trị HLB khoảng 4 ~ 8, nhiệt độ tách nhũ tương thấp từ 35 ~ 45℃. Công thức cấu trúc phân tử là: AR(PO)x(EO)yH, trong đó: EO-polyoxyetylen; PO-polyoxypropylen; nhựa AR; độ trùng hợp x, y, z.Trong quá trình tổng hợp chất phá nhũ tương, nhựa AR vừa đóng vai trò là chất khơi mào vừa xâm nhập vào phân tử chất phá nhũ tương để tạo thành nhóm thân dầu. Đặc điểm của chất phá nhũ tương loại AR là: kích thước phân tử nhỏ, trong trường hợp điểm đông đặc của dầu thô trên 5℃, có khả năng hòa tan, khuếch tán, thẩm thấu tốt, nhanh chóng tạo bông và kết tụ các giọt nước đã nhũ hóa. Nó có thể loại bỏ hơn 80% nước khỏi dầu thô có hàm lượng nước từ 50% đến 70% ở nhiệt độ dưới 45℃ và loại bỏ hơn 80% nước khỏi dầu thô có hàm lượng nước từ 50% đến 70% trong vòng 45 phút, vượt trội hơn hẳn so với chất phá nhũ tương loại SP và loại AP. |
Thời gian đăng: 22-03-2022