สารลดแรงตึงผิว
| เนื่องจากของแข็งบางชนิดไม่ละลายน้ำ เมื่อมีของแข็งเหล่านี้หนึ่งชนิดหรือมากกว่าอยู่ในปริมาณมากในสารละลายในน้ำ ของแข็งเหล่านี้อาจอยู่ในสถานะอิมัลชันในน้ำโดยการกวนโดยใช้พลังงานไฮดรอลิกหรือพลังงานภายนอก จนเกิดเป็นอิมัลชัน ในทางทฤษฎี ระบบนี้ไม่เสถียร แต่หากมีสารลดแรงตึงผิวบางชนิด (อนุภาคของดิน ฯลฯ) อยู่ด้วย ก็จะทำให้เกิดสภาวะอิมัลชันที่รุนแรงมาก แม้แต่เฟสทั้งสองก็แยกออกจากกันได้ยาก ซึ่งลักษณะทั่วไปที่สุดคือส่วนผสมของน้ำมันและน้ำในการแยกน้ำมันและน้ำ และส่วนผสมของน้ำและน้ำมันในระบบบำบัดน้ำเสีย โดยเฟสทั้งสองจะสร้างโครงสร้างน้ำมันในน้ำหรือน้ำในน้ำมันที่เสถียรกว่า ซึ่งพื้นฐานทางทฤษฎีคือ "โครงสร้างชั้นไฟฟ้าสองชั้น" ในกรณีนี้ จะมีการใส่สารบางชนิดเข้าไปเพื่อรบกวนโครงสร้างไบเลเยอร์ไฟฟ้าที่เสถียร รวมถึงเพื่อรักษาเสถียรภาพของระบบอิมัลซิไฟเออร์ เพื่อให้สามารถแยกเฟสทั้งสองออกจากกันได้ สารเหล่านี้ที่ใช้ในการรบกวนอิมัลซิไฟเออร์ เรียกว่า อิมัลชันเบรกเกอร์ |
แอปพลิเคชันหลัก
| สารลดแรงตึงผิว (Demulsifier) คือสารลดแรงตึงผิวชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถทำลายโครงสร้างของเหลวคล้ายอิมัลชันได้ เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของอิมัลชันในการแยกเฟสต่างๆ การแยกน้ำมันดิบออกจากกัน (Crude Oil Demulsification) หมายถึงการใช้สารเคมีที่มีฤทธิ์ทำลายอิมัลชันเพื่อแยกน้ำมันและน้ำออกจากส่วนผสมน้ำมันและน้ำที่อิมัลชันแล้ว เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการขจัดน้ำออกจากน้ำมันดิบ เพื่อให้มั่นใจว่าปริมาณน้ำในน้ำมันดิบสามารถส่งผ่านสู่ภายนอกได้ตามมาตรฐาน การแยกเฟสอินทรีย์และเฟสน้ำอย่างมีประสิทธิภาพ หนึ่งในวิธีที่ง่ายและมีประสิทธิภาพที่สุดคือการใช้สารลดแรงตึงผิว (demulsifier) เพื่อขจัดอิมัลชัน (emulsification) เพื่อสร้างส่วนต่อประสานอิมัลชันที่มีความเข้มข้นที่กำหนดเพื่อแยกเฟสทั้งสองออกจากกัน อย่างไรก็ตาม สารลดแรงตึงผิวแต่ละชนิดมีความสามารถในการแยกอิมัลชันสำหรับเฟสอินทรีย์ที่แตกต่างกัน และประสิทธิภาพของสารลดแรงตึงผิวส่งผลโดยตรงต่อผลการแยกเฟสสองเฟส ในกระบวนการผลิตเพนิซิลลิน ขั้นตอนสำคัญคือการสกัดเพนิซิลลินออกจากน้ำหมักเพนิซิลลินด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ (เช่น บิวทิลอะซิเตท) เนื่องจากน้ำหมักประกอบด้วยสารประกอบเชิงซ้อนของโปรตีน น้ำตาล ไมซีเลียม ฯลฯ การเชื่อมต่อระหว่างเฟสอินทรีย์และเฟสน้ำจึงไม่ชัดเจนในระหว่างการสกัด และบริเวณอิมัลชันมีความเข้มข้นในระดับหนึ่ง ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลผลิตของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป |
สารทำละลายทั่วไป - ต่อไปนี้เป็นสารทำละลายที่ไม่ใช่ไอออนิกหลักที่ใช้กันทั่วไปในแหล่งน้ำมัน
สารลดแรงตึงผิวชนิด SP
| ส่วนประกอบหลักของเบรกเกอร์อิมัลชันชนิด SP คือ โพลีออกซีเอทิลีน โพลีออกซีโพรพิลีน ออกตาเดซิลอีเทอร์ สูตรโครงสร้างเชิงทฤษฎีคือ R(PO)x(EO)y(PO)zH โดยที่: EO-โพลีออกซีเอทิลีน; PO-โพลีออกซีโพรพิลีน; R-แอลกอฮอล์อะลิฟาติก; x, y, z-ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันสารลดแรงตึงผิวชนิด SP มีลักษณะเป็นเนื้อครีมสีเหลืองอ่อน ค่า HLB 10-12 ละลายน้ำได้ สารลดแรงตึงผิวชนิด SP ที่ไม่ใช่ไอออนิก มีประสิทธิภาพในการแยกตัวของน้ำมันดิบที่มีพาราฟินเป็นส่วนประกอบได้ดีกว่า ส่วนที่ไม่ชอบน้ำประกอบด้วยสายไฮโดรคาร์บอนคาร์บอน 12-18 และหมู่ไฮโดรฟิลิกของสารนี้มีคุณสมบัติชอบน้ำโดยอาศัยหมู่ไฮดรอกซิล (-OH) และอีเธอร์ (-O-) ในโมเลกุลและน้ำ ทำให้เกิดพันธะไฮโดรเจน เนื่องจากหมู่ไฮดรอกซิลและอีเธอร์มีคุณสมบัติชอบน้ำอย่างอ่อน หมู่ไฮดรอกซิลหรืออีเธอร์เพียงหนึ่งหรือสองหมู่เท่านั้นที่ไม่สามารถดึงหมู่ไฮโดรฟิลิกของสายไฮโดรคาร์บอนคาร์บอน 12-18 เข้าไปในน้ำได้ จึงจำเป็นต้องมีหมู่ไฮโดรฟิลิกมากกว่าหนึ่งหมู่เพื่อให้ละลายน้ำได้ ยิ่งน้ำหนักโมเลกุลของสารทำปฏิกิริยาแยกตัวแบบไม่มีประจุไอออนมากเท่าไหร่ สายโมเลกุลก็จะยาวขึ้นเท่านั้น ยิ่งมีหมู่ไฮดรอกซิลและอีเทอร์มากขึ้นเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีแรงดึงมากขึ้นเท่านั้น และความสามารถในการแยกตัวของอิมัลชันน้ำมันดิบก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้นเท่านั้น อีกเหตุผลหนึ่งที่สารทำปฏิกิริยาแยกตัวแบบ SP เหมาะสำหรับน้ำมันดิบที่มีพาราฟินเป็นส่วนประกอบหลักก็คือ น้ำมันดิบที่มีพาราฟินเป็นส่วนประกอบหลักนั้นไม่มีหรือมีน้อยมาก มีสารลดแรงตึงผิวไลโปฟิลิกน้อยกว่า และมีความหนาแน่นสัมพัทธ์น้อยกว่า สำหรับน้ำมันดิบที่มีปริมาณกัมและแอสฟัลทีนสูง (หรือมีปริมาณน้ำมากกว่า 20%) ความสามารถในการแยกตัวของสารทำปฏิกิริยาแยกตัวของสารทำปฏิกิริยาแยกตัวแบบ SP จะด้อยลงเนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลเดี่ยว ไม่มีโครงสร้างโซ่กิ่ง และโครงสร้างอะโรมาติก |
สารลดแรงตึงผิวชนิด AP
| สารลดแรงตึงผิวชนิด AP คือ โพลีออกซีเอทิลีน โพลีออกซีโพรพิลีน โพลีเอเทอร์ โดยมีโพลีเอทิลีน โพลีเอมีนเป็นตัวเริ่มต้น เป็นสารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกชนิดหลายสาขาที่มีสูตรโครงสร้างโมเลกุลเป็น D(PO)x(EO)y(PO)zH โดยที่ EO คือ โพลีออกซีเอทิลีน; PO คือ โพลีออกซีโพรพิลีน; R คือ แอลกอฮอล์ไขมัน; D คือ โพลีเอทิลีน เอมีน: x, y, z คือ ระดับของการเกิดพอลิเมอไรเซชัน สารลดแรงตึงผิวชนิด AP สำหรับการแยกตัวของน้ำมันดิบจากพาราฟิน ให้ผลดีกว่าสารลดแรงตึงผิวชนิด SP เหมาะสำหรับการแยกตัวของน้ำมันดิบที่มีปริมาณน้ำสูงกว่า 20% ของสารลดแรงตึงผิวชนิด SP และให้ผลการแยกตัวของน้ำมันดิบได้อย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ หากสารลดแรงตึงผิวชนิด SP ตกตะกอนและแยกตัวของอิมัลชันภายใน 55-60 องศาเซลเซียส และ 2 ชั่วโมง สารลดแรงตึงผิวชนิด AP จะต้องตกตะกอนและแยกตัวของอิมัลชันภายใน 45-50 องศาเซลเซียส และ 1.5 ชั่วโมงเท่านั้น เนื่องจากลักษณะโครงสร้างของโมเลกุลสารลดแรงตึงผิวชนิด AP โพลีเอทิลีนโพลีเอมีนตัวเริ่มต้นเป็นตัวกำหนดรูปแบบโครงสร้างของโมเลกุล: โซ่โมเลกุลยาวและแตกแขนง และความสามารถในการดูดซับน้ำสูงกว่าสารลดแรงตึงผิวชนิด SP ที่มีโครงสร้างโมเลกุลเดี่ยว คุณสมบัติของโซ่หลายกิ่งทำให้สารแยกตัวแบบ AP มีความสามารถในการเปียกและการซึมผ่านสูง เมื่อโมเลกุลของสารแยกตัวแบบ AP สามารถแทรกซึมผ่านฟิล์มที่ผิวสัมผัสระหว่างน้ำมันและน้ำได้อย่างรวดเร็ว เมื่อเทียบกับโมเลกุลของสารแยกตัวแบบ SP ที่มีการจัดเรียงฟิล์มโมเลกุลเดี่ยวในแนวตั้ง โมเลกุลของสารแยกตัวแบบ SP มีพื้นที่ผิวมากกว่า จึงทำให้ปริมาณสารแยกตัวน้อยกว่า จึงสามารถแยกตัวของอิมัลชันได้อย่างชัดเจน ปัจจุบัน สารแยกตัวแบบ AP นี้เป็นสารแยกตัวแบบไม่มีประจุที่ดีกว่าที่ใช้ในแหล่งน้ำมันต้าชิง |
สารลดแรงตึงผิวชนิด AE
| สารลดแรงตึงผิวชนิด AE เป็นสารลดแรงตึงผิวชนิดไม่มีประจุชนิดหลายสาขา (multi-branch) เมื่อเปรียบเทียบกับสารลดแรงตึงผิวชนิด AP ความแตกต่างคือ สารลดแรงตึงผิวชนิด AE เป็นพอลิเมอร์สองขั้นตอนที่มีโมเลกุลขนาดเล็กและสายโซ่กิ่งสั้น สูตรโครงสร้างโมเลกุลคือ: D(PO)x(EO)yH โดยที่: EO - พอลิออกซีเอทิลีน: PO - พอลิออกซีโพรพิลีน: D - พอลิเอทิลีนพอลิเอมีน; x, y - ระดับการเกิดพอลิเมอไรเซชัน แม้ว่าเฟสโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวชนิด AE และสารลดแรงตึงผิวชนิด AP จะแตกต่างกันมาก แต่องค์ประกอบโมเลกุลเหมือนกัน ต่างกันเพียงปริมาณโมโนเมอร์และลำดับการเกิดพอลิเมอไรเซชันเท่านั้น (1) สารลดแรงตึงผิวที่ไม่ใช่ไอออนิกสองตัวในการออกแบบการสังเคราะห์ โดยส่วนหัวและส่วนท้ายของปริมาณวัสดุที่ใช้จะต่างกัน ส่งผลให้ความยาวของโมเลกุลพอลิเมอไรเซชันต่างกันด้วย (2) โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวชนิด AP เป็นแบบสองส่วน โดยมีโพลีเอทิลีนโพลีเอมีนเป็นตัวเริ่มต้น และโพลีออกซีเอทิลีนและโพลีออกซีโพรพิลีนเป็นตัวก่อพอลิเมอร์เพื่อสร้างโคพอลิเมอร์แบบบล็อก: โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวชนิด AE เป็นแบบสองส่วน โดยมีโพลีเอทิลีนโพลีเอมีนเป็นตัวเริ่มต้น และโพลีออกซีเอทิลีนและโพลีออกซีโพรพิลีนเป็นตัวก่อพอลิเมอร์เพื่อสร้างโคพอลิเมอร์สองตัว ดังนั้น การออกแบบโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวชนิด AP จึงควรยาวกว่าโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวชนิด AE AE-type เป็นสารแยกตัวของน้ำมันดิบแบบหลายสาขาสองขั้นตอน ซึ่งเหมาะสำหรับการแยกตัวของอิมัลชันน้ำมันดิบแอสฟัลต์ทีน ยิ่งน้ำมันดิบบิทูมินัสมีสารลดแรงตึงผิวไลโปฟิลิกมากเท่าใด แรงหนืดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความแตกต่างของความหนาแน่นของน้ำมันและน้ำก็จะน้อยลง ทำให้การแยกตัวของอิมัลชันทำได้ยาก สารแยกตัวของ AE-type ใช้ในการแยกตัวของอิมัลชันได้อย่างรวดเร็ว ในขณะเดียวกัน สารแยกตัวของ AE-type ยังเป็นสารลดความหนืดของสารป้องกันขี้ผึ้งที่มีประสิทธิภาพดีกว่า เนื่องจากโครงสร้างโมเลกุลที่มีหลายแขนง ทำให้สามารถสร้างเครือข่ายเล็กๆ ได้ง่ายมาก ดังนั้น พาราฟินผลึกเดี่ยวที่เกิดขึ้นในน้ำมันดิบแล้วจะตกลงไปในเครือข่ายเหล่านี้ ขัดขวางการเคลื่อนที่อย่างอิสระของพาราฟินผลึกเดี่ยว และไม่สามารถเชื่อมต่อกัน ทำให้เกิดโครงสร้างสุทธิของพาราฟิน ลดความหนืดและจุดเยือกแข็งของน้ำมันดิบ และป้องกันการรวมตัวของผลึกขี้ผึ้ง จึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการต่อต้านขี้ผึ้งได้ |
สารลดแรงตึงผิวชนิด AR
| สารลดแรงตึงผิวชนิด AR ผลิตจากเรซินอัลคิลฟีนอลิก (เรซิน AR) และพอลิออกซีเอทิลีน พอลิออกซีโพรพิลีน และสารลดแรงตึงผิวชนิดใหม่ที่ไม่ใช่ไอออนิกที่ละลายในน้ำมันได้ ค่า HLB ประมาณ 4 ~ 8 อุณหภูมิการแยกตัวต่ำ 35 ~ 45 ℃ สูตรโครงสร้างโมเลกุลคือ AR(PO)x(EO)yH โดยที่ EO-พอลิออกซีเอทิลีน; PO-พอลิออกซีโพรพิลีน; เรซิน AR; ระดับ x, y, z ของการเกิดพอลิเมอไรเซชันในกระบวนการสังเคราะห์สารลดแรงตึงผิว เรซิน AR ทำหน้าที่เป็นทั้งตัวเริ่มต้นและเข้าสู่โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวเพื่อกลายเป็นหมู่ไลโปฟิลิก คุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวชนิด AR คือ โมเลกุลมีขนาดเล็ก ในกรณีของจุดแข็งตัวของน้ำมันดิบที่สูงกว่า 5 องศาเซลเซียส มีคุณสมบัติการละลาย การแพร่ และการแทรกซึมที่ดี หยดน้ำที่อิมัลชันจับตัวเป็นก้อนและรวมตัวกันอย่างรวดเร็ว สามารถกำจัดน้ำออกจากน้ำมันดิบที่มีปริมาณน้ำ 50-70% ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 45 องศาเซลเซียสได้มากกว่า 80% และใช้เวลา 45 นาทีในการขจัดน้ำออกจากน้ำมันดิบที่มีปริมาณน้ำ 50-70% ซึ่งเทียบไม่ได้กับสารลดแรงตึงผิวชนิด SP และ AP |
เวลาโพสต์: 22 มี.ค. 2565