파유제의 원리와 용도

파유제

일부 고체는 물에 용해되지 않기 때문에, 이러한 고체 중 하나 또는 여러 종류가 수용액에 대량으로 존재할 때, 그들은 유압이나 외부 동력의 교반 하에 유화 상태로 물에 존재하여 유액을 형성할 수 있다。
이론적으로 이 체계는 불안정하지만 일부 계면활성제 (토양과립 등) 가 존재하면 유화상태가 매우 엄중하고 심지어 량상을 분리하기 어려우며 가장 전형적인것은 유수분리중의 유수혼합물과 오수처리중의 수유혼합물로서 량상이 더욱 안정된 수포유 또는 수포유구조로 형성된다。그 이론적 기초는 이중 전층 구조이다。
이런 상황에서 일부 시약을 첨가하여 안정된 전기이중구조 및 안정된 유화시스템을 파괴함으로써 량상의 분리를 실현해야 한다。유화 작용을 파괴하는 데 쓰이는 이 시약들을 파유제라고 부른다。

주요 애플리케이션

파유제는 일종의 표면활성제물질로서 유액모양의 액체구조를 파괴하여 유액이 여러가지 상을 분리하는 목적을 달성할수 있다。원유탈유화란 파유제의 화학작용을 리용하여 유화후의 유수혼합물중의 기름과 물을 떠나 원유탈수의 목적을 달성하여 외송원유의 함수량을 보장하는 표준을 말한다。
유기상과 수상을 효과적으로 분리하는데 가장 간단하고 가장 효과적인 방법의 하나는 파유제를 사용하여 유화를 제거하고 일정한 강도를 가진 유화계면을 형성하여 량상분리를 실현하는것이다。그러나 서로 다른 파유제는 유기상에 대한 파유제의 능력이 다르기 때문에 그 성능은 양상분리 효과에 직접적인 영향을 미친다。페니실린 생산 과정에서 중요한 단계는 페니실린 발효액에서 페니실린을 유기용제 (예: 아세트산틴) 로 추출하는 것이다。발효액에는 단백질, 설탕, 균사체 등의 복합물이 함유되어 있기 때문에 추출 과정에서 유기상과 수상 사이의 인터페이스가 명확하지 않고 유화 구역은 일정한 강도를 가지고 있어 완제품의 생산량에 큰 영향을 미친다。

상용 파유제 - 다음은 유전에서 상용하는 주요 비이온 파유제다。

SP형 파유제

SP형 파유제의 주요 성분은 폴리에틸렌-폴리에틸렌 18알킬에테르이며, 이론적 구조식은 R (PO) x (EO) y (PO) zH이며, 그 중: EO-폴리에틸렌;폴리산화프로필렌;R-지족알코올;x, y, z 집선SP형 파유제는 연황색 연고 모양으로 HLB 수치는 10~12로 물에 녹는다。SP형 비이온 파유제는 파라핀기 원유에 비교적 좋은 파유 효과가 있다。그 소수 부분은 탄소 12~18 탄화수소 사슬로 구성되며, 그 친수 기단은 분자 중의 히드록시(-OH)와 에테르기(-O-)를 통해 물의 작용과 수소 결합을 형성하여 친수성을 가지고 있다。히드록시와 에테르기는 약한 친수성을 가지고 있기 때문에 하나 또는 두 개의 히드록시나 에테르기만 탄소 12~18 탄화수소 사슬의 소수기단을 물에 끌어들일 수 없기 때문에 반드시 하나 이상의 이런 친수기단이 있어야 수용성의 목적을 달성할 수 있다。비이온파유제의 분자량이 클수록 분자사슬이 길고 함유된 히드록시와 에테르기가 많을수록 그 당김이 클수록 원유유액의 파유능력은 더욱 강해진다。SP 파유제가 파라핀기 원유에 적용되는 또 다른 이유는 파라핀기 원유에 교질과 아스팔트질이 함유되어 있지 않거나 거의 함유되어 있지 않아 친지성 계면활성제 물질이 적고 상대밀도가 작기 때문이다。접착제와 아스팔트질 함량이 높거나 수분 함량이 20% 이상인 원유의 경우 SP형 파유제는 분자구조가 단일하고 지연구조와 방향구조가 없어 파유화 능력이 약하다。

AP형 파유제

AP형 파유제는 폴리에틸렌-폴리산화프로필렌 폴리에테르로 폴리폴리도민을 유발제로 하는 다지형 비이온 표면활성제이며 분자구조식은 D (PO) x (EO) y (PO) zH이며 그중 EO-폴리에틸렌;폴리산화프로필렌;R-지방알코올;D- 폴리에틸렌아민: x, y, z-중합도。
AP형 구조파유제는 파라핀기 원유 파유에 사용되며, SP형 파유제보다 효과가 우수하며, 원유 함수율이 20% 이상인 원유 파유제에 더 적합하며, 저온 조건에서 빠른 파유 효과를 실현할 수 있다。SP형 파유제가 55~60℃와 2h 이내에 유액을 침강하고 파유하면, AP형 파유제는 45~50℃와 1。5h 이내에 유액을 침강하고 파유하면 된다。 AP형 파유액 분자의 구조적 특징 때문이다。유발제인 폴리에틸렌도민은 분자의 구조 형식을 결정한다: 분자 사슬이 길고 지체인, 친수 능력이 단일 분자 구조보다 높은 SP형 파유제。다중 체인의 특성은 AP형 파유제가 비교적 높은 윤습성과 침투성을 가지고 있다는 것을 결정한다。 원유가 파유될 때 AP형 파유화제 분자는 유수계 마스크팩을 빠르게 관통할 수 있다。 SP형 파유제 분자가 수직으로 배열된 단분자막은 더 큰 표면적을 차지하여 사용량이 더 적다。파유 효과가 뚜렷하다。이 파유제는 현재 다칭 유전에서 사용 효과가 좋은 비이온형 파유제이다。

AE형 파유제

AE형 파유제는 다중지형의 비이온 계면활성제로, 폴리에폭시 도민을 유발제로 하는 폴리옥시-폴리옥시프로필렌 폴리에테르다。AP형 파유제와 비교할 때 AE형 파유제는 소분자, 짧은 지체인의 2단 중합체라는 점이 다르다。분자구조식은 D (PO) x (EO) yH, 그중: EO-폴리옥시에틸렌: PO-폴리옥시프로필렌: D-폴리에틸렌폴리아민;x, y-중합도。AE형 파유제와 AP형 파유제는 분자상이 크게 다르지만 분자 구성은 같고 단일 용량과 중합 순서만 다를 뿐이다。
(1) 두 종류의 비이온형 파유제는 설계 합성 시 머리와 꼬리 재료의 사용량이 다르기 때문에 중합 분자의 길이도 다르다。
(2) AP형 파유제 분자는 2분으로 폴리에틸렌을 유발제로 하고 폴리에틸렌, 폴리에틸렌과 중합하여 접단공중합체를 형성한다。 AE형 파유제는 2분분자로 폴리에틸렌을 발기제로 하고 폴리에틸렌, 폴리에틸렌과 두 가지 공중합체를 형성하기 때문에AP형 파유제 분자의 설계는 AE형 파유제보다 분자가 더 길어야 한다。

AE형은 2단 다분자구조 원유 파유제로, 아스팔트질 원유 유액에도 적용되는 파유제이다。아스팔트 원유에는 친지성 계면활성제 함량이 많을수록 점착력이 강하고 유수 밀도가 낮아 유액이 쉽게 파유되지 않는다。AE형 파유제는 유화액의 빠른 파유제에 사용되며, 동시에 비교적 좋은 왁스 방지 점착제이다。그 분자의 다분지 구조로 인해 미소한 네트워크를 형성하기 쉬우므로 원유에서 이미 형성된 파라핀 단결정이 이러한 네트워크에 떨어지게 하고 파라핀 단결정의 자유 운동을 방해하며 서로 연결할 수 없다。 파라핀의 그물 모양 구조를 형성하고 원유의 점도와 빙점을 낮추며 파라핀 결정체가 모이는 것을 방지함으로써 파라핀 방지의 목적을 달성한다。

AR형 파유제

AR형 파유제는 알킬페놀수지 (AR수지) 와 폴리옥시에틸렌, 폴리산화프로필렌, HLB 수치는 약 4~8, 파유 온도는 35~45 ℃ 로 낮은 신형 유용성 비이온형 파유제로 구성된다。분자 구조식: AR (PO) x (EO) yH, 그중: EO 폴리옥시 에틸렌;PO 폴리산화프로필렌;AR 수지;x, y, z 중합도。파유제를 합성하는 과정에서 AR수지는 유발제로도 쓰이고 파유제 분자에 들어가 친지성 기단이 된다。AR형 파유제의 특징은 분자량이 크지 않고 원유 응고점이 5 ℃ 보다 높은 상황에서 용해, 확산, 침투 효과가 뛰어나 유화액이 응결되고 뭉치도록 촉진할 수 있다는 것이다。45 ℃ 이하, 45분 이내에 함수율 50~70% 의 원유에서 80% 이상의 물을 제거할 수 있고, 함수율 50~70% 의 원유에서 80% 이상을 제거할 수 있는데, 이는 SP형과 AP형 파유제와 비교할 수 없는 것이다。