유화제
| 일부 고체는 물에 녹지 않으므로, 이러한 고체 중 하나 이상이 수용액에 대량으로 존재하는 경우, 유압이나 외부 동력으로 교반하면서 유화 상태로 물에 존재하여 유화액을 형성할 수 있습니다. 이론적으로 이 시스템은 불안정하지만, 계면활성제(토양 입자 등)가 존재하면 유화 상태가 매우 심각해지고, 두 상을 분리하기조차 어렵습니다. 가장 전형적인 것은 유수 분리에서의 유수 혼합물과 하수 처리에서의 물-유 혼합물입니다. 두 상은 보다 안정적인 유수 또는 물-유 구조를 형성합니다. 이론적 근거는 "이중 전기층 구조"입니다. 이 경우, 안정적인 전기 이중층 구조를 파괴하고 유화 시스템을 안정화시켜 두 상을 분리하기 위해 몇 가지 물질을 첨가합니다. 유화를 파괴하는 데 사용되는 이러한 물질을 에멀전 브레이커(emulsion breakers)라고 합니다. |
주요 응용 분야
| 항유화제는 유화제와 같은 액체 구조를 파괴하여 유화의 목적을 달성하는 계면활성제입니다. 원유의 항유화는 유화 분해제의 화학적 효과를 이용하여 유화 상태에서 오일과 물을 분리하여 원유의 탈수 목적을 달성하는 것을 의미하며, 이를 통해 외부 전달을 위한 원유의 수분 함량 기준을 확보합니다. 유기상과 수용액을 효과적으로 분리하는 가장 간단하고 효과적인 방법 중 하나는 유화제를 사용하여 유화 작용을 제거하고 일정 강도의 유화 계면을 형성하여 두 상을 분리하는 것입니다. 그러나 유화제 종류에 따라 유기상에 대한 유화 분해 능력이 다르며, 이러한 유화제의 성능은 두 상 분리 효과에 직접적인 영향을 미칩니다. 페니실린 생산 과정에서 중요한 과정 중 하나는 유기 용매(예: 부틸 아세테이트)를 사용하여 페니실린 발효액에서 페니실린을 추출하는 것입니다. 발효액에는 단백질, 당, 균사체 등의 복합체가 포함되어 있기 때문에 추출 과정에서 유기상과 수용액 사이의 계면이 불분명하고, 유화 영역이 일정 강도를 가지며, 이는 완제품의 수율에 큰 영향을 미칩니다. |
일반적인 비이온성 유화제 - 다음은 유전에서 일반적으로 사용되는 주요 비이온성 유화제입니다.
SP형 유화제
| SP형 에멀젼 브레이커의 주요 성분은 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 옥타데실 에테르이고, 이론적인 구조식은 R(PO)x(EO)y(PO)zH입니다. 여기서: EO-폴리옥시에틸렌; PO-폴리옥시프로필렌; R-지방족 알코올; x, y, z-중합도입니다.SP형 항유화제는 밝은 노란색 페이스트 모양을 띠고 HLB 값은 10~12이며 물에 용해됩니다.SP형 비이온성 항유화제는 파라핀계 원유에 대해 더 나은 항유화 효과를 나타냅니다.소수성 부분은 탄소 12~18 탄화수소 사슬로 구성되어 있으며 친수성기는 분자와 물의 히드록실기(-OH)와 에테르기(-O-)의 작용으로 친수성이 됩니다.히드록실기와 에테르기는 약친수성이므로 하나 또는 두 개의 히드록실기 또는 에테르기만으로는 탄소 12~18 탄화수소 사슬의 소수성기를 물로 끌어당길 수 없으며, 수용성이라는 목적을 달성하려면 그러한 친수성기가 두 개 이상 있어야 합니다.비이온성 항유화제의 분자량이 클수록, 분자 사슬이 길수록, 히드록실기와 에테르기가 많을수록, 견인력이 클수록 원유 에멀젼의 항유화 능력이 강해집니다. SP 항유화제가 파라핀계 원유에 적합한 또 다른 이유는 파라핀계 원유에는 검과 아스팔텐이 전혀 없거나 매우 적고, 친유성 계면활성제 성분이 적으며, 상대 밀도가 낮기 때문입니다. 검과 아스팔텐 함량이 높거나 수분 함량이 20%를 초과하는 원유의 경우, 단일 분자 구조, 분지쇄 구조 부재, 방향족 구조로 인해 SP 항유화제의 항유화 능력이 약해집니다. |
AP형 유화제
| AP형 유화제는 폴리에틸렌 폴리아민을 개시제로 하는 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 폴리에테르로, 분자 구조식이 D(PO)x(EO)y(PO)zH인 다분기형 비이온성 계면활성제입니다. 여기서 EO는 폴리옥시에틸렌이고, PO는 폴리옥시프로필렌이고, R은 지방알코올이고, D는 폴리에틸렌아민입니다. x, y, z는 중합도입니다. 파라핀계 원유 해유화용 AP형 구조 해유화제는 SP형 해유화제보다 효과가 우수하며, 원유 수분 함량이 20% 이상인 원유 해유화제에 더욱 적합하며, 저온 조건에서도 빠른 해유화 효과를 얻을 수 있습니다. SP형 해유화제가 55~60℃, 2시간 이내에 에멀젼을 침강 및 해유화하는 반면, AP형 해유화제는 45~50℃, 1.5시간 이내에 에멀젼을 침강 및 해유화하면 됩니다. 이는 AP형 해유화제 분자의 구조적 특성 때문입니다. 개시제인 폴리에틸렌 폴리아민은 분자의 구조적 형태를 결정합니다. 분자 사슬은 길고 분지형이며, 단일 분자 구조를 가진 SP형 해유화제보다 친수성이 높습니다. 다분지쇄 구조의 특성은 AP형 항유화제의 높은 습윤성과 투과성을 결정합니다. 원유가 항유화될 때, AP형 항유화제 분자는 유-물 계면막을 빠르게 통과할 수 있습니다. 수직 단분자 막 배열의 SP형 항유화제 분자보다 더 많은 표면적을 차지하므로 사용량이 적고, 에멀젼 분해 효과가 뚜렷합니다. 현재 이 유형의 항유화제는 다칭 유전에서 사용되는 비이온성 항유화제 중 가장 우수합니다. |
AE형 유화제
| AE형 항유화제는 폴리에틸렌 폴리아민을 개시제로 하는 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 폴리에테르로, 다분지형 비이온성 계면활성제입니다. AP형 항유화제와 비교할 때, AE형 항유화제는 분자가 작고 짧은 분지쇄를 갖는 2단계 중합체라는 점이 다릅니다. 분자 구조식은 D(PO)x(EO)yH입니다. 여기서 EO는 폴리옥시에틸렌, PO는 폴리옥시프로필렌, D는 폴리에틸렌 폴리아민입니다. x, y는 중합도입니다. AE형 항유화제와 AP형 항유화제의 분자상은 매우 다르지만, 분자 조성은 동일하며, 단량체 투입량과 중합 순서만 다릅니다. (1) 두 가지 비이온성 유화제는 합성 설계 시 사용되는 물질의 머리와 꼬리의 양이 다르므로 중합 분자의 길이도 다릅니다. (2) AP형 유화제 분자는 이분형으로 폴리에틸렌 폴리아민을 개시제로 하여 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌을 중합하여 블록 공중합체를 형성한다. AE형 유화제 분자는 이분형으로 폴리에틸렌 폴리아민을 개시제로 하여 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌을 중합하여 두 개의 공중합체를 형성한다. 따라서 AP형 유화제 분자의 설계는 AE형 유화제 분자보다 길어야 한다. AE형은 2단 다분지 구조의 원유 해유화제로, 아스팔텐 원유 에멀젼의 해유화에도 적합합니다. 역청 원유 내 친유성 계면활성제 함량이 높을수록 점성력이 강해지고 유분과 물의 밀도 차이가 작아져 에멀젼의 해유화가 용이하지 않습니다. AE형 해유화제는 에멀젼의 빠른 해유화에 사용되며, 동시에 우수한 항왁스 점도 감소제입니다. 분자의 다분지 구조로 인해 미세한 네트워크를 형성하기 매우 쉽습니다. 따라서 원유에 이미 형성된 파라핀 단결정이 이 네트워크 속으로 떨어져 파라핀 단결정의 자유로운 이동을 방해하고 서로 결합하지 못하게 하여 파라핀의 그물 구조를 형성합니다. 원유의 점도와 어는점을 낮추고 왁스 결정의 응집을 방지하여 항왁스 효과를 달성합니다. |
AR형 유화제
| AR형 항유화제는 알킬페놀수지(AR 수지)와 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌으로 제조된 새로운 유형의 유용성 비이온성 항유화제로, HLB 값이 약 4~8이고, 항유화 온도가 35~45℃로 낮습니다. 분자 구조식은 AR(PO)x(EO)yH입니다. 여기서 EO는 폴리옥시에틸렌, PO는 폴리옥시프로필렌, AR은 수지, x, y, z는 중합도를 나타냅니다.항유화제 합성 과정에서 AR 수지는 개시제 역할을 하는 동시에 항유화제 분자 내로 침투하여 친유성 그룹으로 작용합니다. AR형 항유화제의 특징은 다음과 같습니다. 분자 크기가 크지 않고, 원유의 응고점이 5℃ 이상일 경우 용해, 확산, 침투 효과가 우수하며, 유화 물방울의 응집 및 응집이 빠릅니다. 45℃ 이하에서 수분 함량 50~70%의 원유에서 80% 이상의 수분을 제거할 수 있으며, 45분 동안 50~70%의 수분을 80% 이상 제거할 수 있습니다. 이는 SP형 및 AP형 항유화제와 비교할 수 없는 수준입니다. |
게시 시간: 2022년 3월 22일