乳化破壊剤
| 一部の固体は水に溶けないため、水溶液中にこれらの固体の 1 つまたは複数が大量に存在する場合、水力または外部の力で撹拌すると、乳化した状態で水中に存在することがあり、エマルジョンを形成します。 理論上、このシステムは不安定ですが、一部の界面活性剤（土粒子など）が存在すると、乳化状態が非常に深刻になり、2つの相を分離することが困難になります。最も典型的なのは、油水分離における油水混合物と、汚水処理における水油混合物であり、2つの相はより安定した水中油または油中水構造を形成します。理論的根拠は「二重電気層構造」です。 この場合、安定した電気二重層構造を破壊し、乳化系を安定化させて二相分離を達成するために、いくつかの薬剤が投入されます。乳化を破壊するために使用されるこれらの薬剤は、エマルジョンブレーカーと呼ばれます。 |
主な用途
| 乳化破壊剤は界面活性剤であり、乳化液の構造を破壊し、乳化の目的である各相の分離を達成します。原油の乳化破壊とは、乳化破壊剤の化学的作用を利用して、乳化した油水混合物中の油と水を除去し、原油の脱水を達成することで、外部への輸送における原油水分含有量の基準を確保することを指します。 有機相と水相を効果的に分離するには、最も簡単で効果的な方法の1つは、乳化破壊剤を用いて乳化を解消し、一定の強度を持つ乳化界面を形成して2相分離を実現することです。しかし、乳化破壊剤の種類によって有機相に対する乳化破壊能力が異なり、その性能は2相分離効果に直接影響します。ペニシリン生産プロセスにおいて、ペニシリン発酵液から有機溶媒（酢酸ブチルなど）を用いてペニシリンを抽出することは重要な工程です。発酵液にはタンパク質、糖、菌糸体などの複合体が含まれているため、抽出時に有機相と水相の界面が不明瞭になり、乳化帯が一定の強度となり、最終製品の収率に大きな影響を与えます。 |
一般的な乳化破壊剤 - 以下は、油田で一般的に使用される主な非イオン性乳化破壊剤です。
SP型乳化破壊剤
| SP型エマルジョンブレーカーの主成分はポリオキシエチレンポリオキシプロピレンオクタデシルエーテルで、理論構造式はR(PO)x(EO)y(PO)zHです。ここで、EO-ポリオキシエチレン、PO-ポリオキシプロピレン、R-脂肪族アルコール、x、y、z-重合度です。SP型乳化破壊剤は淡黄色のペースト状で、HLB値は10〜12、水に溶けます。SP型非イオン性乳化破壊剤は、パラフィン系原油に対してより優れた乳化破壊効果を発揮します。疎水部は炭素数12〜18の炭化水素鎖で構成され、親水基は分子中の水酸基（-OH）とエーテル基（-O-）が水と反応して水素結合を形成することで親水性になります。水酸基とエーテル基は親水性が弱いため、1つまたは2つの水酸基またはエーテル基だけでは炭素数12〜18の炭化水素鎖の疎水基を水中に引き込むことができず、水溶性の目的を達成するには、このような親水基が複数必要です。非イオン性乳化破壊剤の分子量が大きいほど、分子鎖が長く、水酸基とエーテル基の含有量が多いほど、牽引力が大きくなり、原油エマルジョンの乳化破壊能力が強くなります。 SP型乳化破壊剤がパラフィン系原油に適しているもう一つの理由は、パラフィン系原油にはガム質やアスファルテンが全く含まれていないか、ごくわずかしか含まれておらず、親油性界面活性剤が少なく、比重が低いことです。ガム質やアスファルテン含有量が多い（または水分含有量が20%を超える）原油の場合、SP型乳化破壊剤の分子構造は単分子構造で、分岐鎖構造がなく、芳香族構造であるため、乳化破壊能力は低下します。 |
AP型乳化破壊剤
| AP 型抗乳化剤は、開始剤としてポリエチレンポリアミンを使用したポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリエーテルであり、分子構造式が D(PO)x(EO)y(PO)zH である多分岐型非イオン界面活性剤です。ここで、EO - ポリオキシエチレン、PO - ポリオキシプロピレン、R - 脂肪族アルコール、D - ポリエチレンアミン、x、y、z - 重合度です。 AP型構造の解乳化剤はパラフィン系原油解乳化剤に使用され、その効果はSP型解乳化剤よりも優れており、原油水分含有量が20%を超える原油解乳化剤に適しており、低温条件下でも迅速な解乳化効果を実現できます。SP型解乳化剤が55〜60℃、2時間以内に乳化物を沈降解乳化させるのに対し、AP型解乳化剤は45〜50℃、1.5時間以内に乳化物を沈降解乳化させるだけで済みます。これはAP型乳化剤分子の構造特性によるものです。開始剤であるポリエチレンポリアミンが分子の構造形式を決定します。分子鎖は長く分岐しており、親水性は単一分子構造のSP型解乳化剤よりも高くなります。 AP型乳化破壊剤は、多分岐鎖の特性により、高い濡れ性と浸透性を有しています。原油が乳化破壊される際、AP型乳化破壊剤分子は油水界面膜に素早く浸透します。一方、垂直に単分子膜に配列したSP型乳化破壊剤分子は、より多くの表面積を占めるため、使用量が少なく、乳化破壊効果が顕著です。現在、このタイプの乳化破壊剤は、大慶油田で使用されている最も優れた非イオン性乳化破壊剤です。 |
AE型乳化破壊剤
| AE型乳化破壊剤は、ポリエチレンポリアミンを開始剤として用いるポリオキシエチレンポリオキシプロピレンポリエーテルであり、多分岐型の非イオン界面活性剤です。AP型乳化破壊剤と比較すると、AE型乳化破壊剤は分子が小さく、短い分岐鎖を持つ二段ポリマーであるという違いがあります。分子構造式はD(PO)x(EO)yHで、EOはポリオキシエチレン、POはポリオキシプロピレン、Dはポリエチレンポリアミン、x、yは重合度を表します。AE型乳化破壊剤とAP型乳化破壊剤は分子相が大きく異なりますが、分子構成は同じで、モノマーの添加量と重合順序が異なるだけです。 （１）２種類の非イオン性乳化破壊剤の合成設計において、先頭と末尾の材料使用量が異なり、その結果、重合分子の長さも異なります。 （２）AP型乳化破壊剤分子は二分子構造であり、ポリエチレンポリアミンを開始剤として、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレンが重合してブロック共重合体を形成する。AE型乳化破壊剤分子は二分子構造であり、ポリエチレンポリアミンを開始剤として、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレンが重合して２つの共重合体を形成する。したがって、AP型乳化破壊剤分子の設計はAE型乳化破壊剤分子よりも長くする必要がある。 AE型は二段多分岐構造の原油解乳化剤で、アスファルテン原油エマルジョンの解乳化にも適用されます。瀝青質原油中の親油性界面活性剤の含有量が多いほど粘性が強くなり、油と水の密度差が小さくなり、エマルジョンの解乳化がしにくくなります。AE型解乳化剤はエマルジョンの解乳化を迅速に行うために使用され、同時にAE型解乳化剤はより優れたワックス粘度低下剤でもあります。分子の多分岐構造により、微細なネットワークを形成しやすく、原油中に既に形成されているパラフィン単結晶がこれらのネットワークに落ち込み、パラフィン単結晶の自由な動きを妨げ、互いに接続できなくなり、パラフィンの網目構造を形成し、原油の粘度と凝固点を低下させ、ワックス結晶の凝集を防ぎ、ワックス防止の目的を達成します。 |
AR型解乳化剤
| AR型抗乳化剤は、アルキルフェノール樹脂（AR樹脂）とポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレン、および新しいタイプの油溶性非イオン性抗乳化剤から構成され、HLB値は約4～8、抗乳化温度は35～45℃と低い。分子構造式はAR(PO)x(EO)yHで、EOはポリオキシエチレン、POはポリオキシプロピレン、ARは樹脂、x、y、zは重合度を表す。AR樹脂は、解乳化剤の合成過程において、開始剤として作用するとともに、解乳化剤分子内に入り込み親油性基を形成します。AR型解乳化剤の特徴は、分子が大きくなく、原油凝固点が5℃以上の場合、溶解、拡散、浸透効果が良好で、乳化水滴の凝集・凝集を速やかに促進することです。45℃以下、45分で、水分含有量50%～70%の原油から80%以上の水分を除去でき、SP型やAP型解乳化剤とは比較になりません。 |
投稿日時: 2022年3月22日