BR112018006527B1

BR112018006527B1 - métodos para colocar um tensoativo sobre um líquido a granel e sobre uma superfície de evaporação para reduzir a evaporação da superfície de evaporação e composições

Info

Publication number: BR112018006527B1
Application number: BR112018006527-7A
Authority: BR
Inventors: Leonard Rice James; James Unrau Chad
Original assignee: Nanovapor Inc.; Leonard Rice James; James Unrau Chad
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2020-11-17
Also published as: AU2016330885A1; MX2018003907A; EP3356027A1; CA3000676A1; US20170088784A1; EP3356027A4; WO2017059100A1; ZA201801532B; US20200063053A1; BR112018006527A2; US10414993B2; CN108136360A; RU2731444C1

Abstract

MÉTODOS E COMPOSIÇOES PARA A SUPRESSÃO DE VAPOR A presente invenção refere-se à supressão de vapor dos líquidos através da colocação de uma camada de tensoativo sobre as superfícies dos líquidos para os tensoativos tendo uma densidade maior do que o líquido e independentemente de problemas de espalhabilidade de tensão superficial, e composições compreendendo os tensoativos na forma aerificada.

Description

[001] Esse pedido reivindica o beneficio do Pedido Provisório Norte-Americano No. 62/235.223, depositado em 30 de setembro de 2015, o qual é aqui incorporado por referência em sua totalidade.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] O presente pedido refere-se, em geral, aos métodos para a aplicação de uma composição tensoativa a liquidos a granel, diminuindo assim a perda por evaporação; e adicionalmente à aplicação da composição tensoativa às superficies de evaporação para reduzir a taxa de evaporação, minimizando concomitantemente a contaminação pela composição tensoativa.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] O transporte e o armazenamento de combustíveis de hidrocarboneto (por exemplo, gasolina) contribuem para uma quantidade significativa de combustível perdido por evaporação. Tendo em vista a crescente necessidade de conservar os recursos energéticos e o impacto ambiental associado com os vapores de hidrocarbonetos, existem atualmente profundas preocupações sobre a perda econômica e impacto ambiental de tais emissões de vapor de combustível. Além disso, os vapores gerados a partir do combustível residual, como poças de sobras, em qualquer recipiente que requer manutenção ou inspeção representam um risco de segurança significativo para as pessoas que trabalham naquele recipiente. Os vapores inflamáveis ou tóxicos perigosos também representam um perigo comum ao pessoal de manutenção e/ou de inspeção porque o combustível muitas vezes deve ser removido do recipiente antes do trabalho poder ser realizado, deixando-o cheio de vapores.

[004] Muitos tensoativos e misturas foram aplicadas a superfícies líquidas ou outras superfícies com material absorvido e/ou líquidos adsorvidos para reduzir a taxa de evaporação do líquido. Em particular, de uma a várias monocamadas de tensoativos lineares densamente empacotados foram adicionadas às superfícies de água para reduzir a evaporação. Devido à alta tensão superficial da água, os tensoativos podem se espalhar sobre a superfície para reduzir a tensão superficial. Os hidrocarbonetos líquidos, por outro lado, têm tipicamente tensão superficial muito baixa, e os tensoativos à base de hidrocarbonetos normalmente não podem se espalhar por estas superfícies líquidas. Por causa disso, fluortensoativos ou tensoativos de trissiloxano são normalmente adicionados para facilitar o espalhamento sobre a superfície. No entanto, tensoativos contendo silício e flúor são conhecidos por geralmente apresentar maiores riscos à saúde e ambientais em comparação com os tensoativos à base de hidrocarbonetos. Alguns métodos para incentivar o espalhamento dos tensoativos sobre superfícies de baixa tensão superficial envolvem aditivos de combustível, onde os tensoativos são misturados com o combustível a granel. Para obter uma camada na superfície do combustível a granel em casos onde a mistura física é o método de aplicação, o estado da arte, até o momento, exigia um tensoativo com uma densidade mais baixa do que o combustível, o que permite que o tensoativo monte na interface gás/líquido, ou o uso de um tensoativo contendo um elemento como o flúor ou silício que reduz a tensão superficial do combustível.

[005] E ainda outros tensoativos que são aplicados diretamente à superfície dos líquidos, tais como combustíveis, tendem a contaminar ou a estragar o combustível. Atualmente, composições tensoativas são comumente aplicadas às superfícies dos recipientes por bicos de pulverização ou canhões padrão para misturar fisicamente qualquer líquido restante e cobrir todas as superfícies. Tais métodos reduzem a taxa de evaporação, mas este uso ineficiente da composição tensoativa deriva um custo mais elevado e maior contaminação do recipiente, exigindo uma limpeza antes que o recipiente possa ser novamente preenchido com o líquido. A contaminação do líquido é particularmente importante ao considerar a redução da taxa de evaporação de hidrocarbonetos líquidos a granel durante o transporte ou o armazenamento.

[006] Para alcançar a contaminação mínima reduzindo a taxa de evaporação, como na forma descrita acima, a composição tensoativa deve ser capaz de se espalhar sobre a superfície de um hidrocarboneto líquido a granel. Como os hidrocarbonetos líquidos têm tipicamente uma tensão de superfície muito menor do que a água, a composição do tensoativo pode precisar conter tensoativos especiais com flúor ou silício como parte da estrutura química do tensoativo. Quando métodos padrão, como bicos de pulverização comuns, são usados para aplicar esse tipo de mistura tensoativa, os tensoativos especiais permitem que algumas gotas se espalhem sobre a superfície líquida para formar uma camada para reduzir a evaporação. Mesmo assim, tais métodos e composições muitas vezes resultam em aplicação excessiva de goticulas maiores que afundam até o fundo do liquido devido à sua maior densidade. Isso resulta em maior contaminação e uso ineficiente da mistura tensoativa. Além disso, em casos onde a área superficial de evaporação não é uma superfície liquida continua, como um recipiente drenado de combustível, métodos de aplicação padrão de uma composição tensoativa, como bicos de pulverização, devem ser capazes de alcançar todas as superficies o que, muitas vezes, não é possivel em grandes tanques ou em tanques com estruturas internas, como chicanas. Isso resulta em uma cobertura deficiente e em maiores taxas de evaporação.

[007] Assim, há uma necessidade na técnica por métodos e composições que podem reduzir a evaporação dos liquidos a granel e/ou dos liquidos absorvidos e/ou adsorvidos em diversas superficies.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008] A presente invenção fornece os benefícios da redução da taxa de evaporação de liquidos a granel e de liquidos absorvidos em e/ou adsorvidos em várias superficies, evitando as desvantagens descritas acima dos métodos atualmente no dominio.

[009] Atendendo ao exposto, um método é fornecido nesse documento para colocar uma camada de uma composição tensoativa sobre a superfície de um liquido a granel para composições com uma densidade maior do que o liquido a granel, e independentemente de questões de espalhabilidade. O método inclui ainda a disposição de uma camada de uma composição tensoativa sobre superficies com liquido absorvido e/ou adsorvido como nas paredes dos recipientes. 0 método inclui ainda diminuindo a taxa de evaporação dos liquidos, minimizando a quantidade da composição tensoativa usada e diminuindo, assim, a contaminação dos liquidos.

[0010] As composições e os métodos descritos nesse documento geralmente contemplam métodos de, e composições para suprimir a vaporização dos liquidos de hidrocarbonetos a granel. Uma modalidade fornece um método para a colocação de uma composição tensoativa liquida sobre um liquido a granel para reduzir a evaporação do liquido a granel. O método inclui as etapas de fornecer uma composição tensoativa liquida aerificada com um tamanho de gota média de uma única micela até 1000 nm e depositar o tensoativo liquido aerificado sobre a superfície do liquido a granel para formar uma camada automontada no mesmo, reduzindo assim a evaporação do liquido a granel. Em algumas modalidades, a composição tensoativa liquida depositada tem uma densidade aparente maior do que uma densidade aparente do liquido a granel e em que a composição tensoativa liquida não se espalha sobre o liquido a granel quando é aplicada de uma forma não aerificada.

[0011] As composições e os métodos descritos nesse documento também contemplam métodos de e composições para suprimir a vaporização de hidrocarbonetos liquidos de outras superficies que têm hidrocarbonetos liquidos absorvidos e/ou adsorvidos, como as paredes dos recipientes. Em uma modalidade, um método é descrito para colocar uma composição tensoativa sobre superficies úmidas que são superficies com liquidos absorvidos e/ou adsorvidos. Em algumas modalidades, o liquido está sobre a superfície pela força gravitacional. 0 método inclui as etapas de fornecer uma composição tensoativa líquida aerificada com um tamanho de gota média de uma única micela até 1000 nm e depositar o tensoativo líquido aerificado sobre as superfícies umidificadas para formar uma camada nisto, reduzindo assim a evaporação das superfícies umidificadas. Essa modalidade minimiza o uso da composição tensoativa e minimiza ainda mais a contaminação dos líquidos a granel que entram em contato com a composição tensoativa.

[0012] Em outra modalidade, é descrito um método para a colocação de uma composição tensoativa sobre um líquido a granel para reduzir a evaporação do líquido a granel contido em um recipiente que é posteriormente drenado. O método inclui as etapas de fornecer uma composição tensoativa líquida aerificada com um tamanho de gota média de uma única micela até 1000 nm e depositar o tensoativo líquido aerificado sobre a superfície do líquido a granel para formar uma camada automontada no mesmo, reduzindo assim a evaporação do líquido a granel. Em algumas modalidades, a composição tensoativa líquida depositada tem uma densidade aparente maior do que uma densidade aparente do líquido a granel e em que a composição tensoativa líquida não se espalha sobre o líquido a granel quando é aplicada de uma forma não aerificada. Em algumas modalidades, a drenagem do recipiente do líquido a granel coloca uma camada da composição tensoativa sobre os líquidos de superfície residual. Modalidades adicionais podem incluir um método no qual a camada de composição tensoativa sobre os líquidos na superfície residual é refeita para formar uma camada sobre um líquido a granel ao encher novamente o recipiente. Essa modalidade também minimiza a contaminação dos líquidos a granel que voltam a encher o recipiente.

[0013] Em algumas modalidades, a etapa de fornecer um tensoativo líquido aerificado também inclui fluindo a composição tensoativa líquida através de um bico atomizador para gerar um fluxo de tensoativo líquido aerificado. Em algumas modalidades, o tensoativo líquido aerificado possui uma distribuição do tamanho de gotículas com um tamanho de gota média, como medido subtraindo-se a quantidade de água evaporada da distribuição de tamanho do bocal atomizador, conforme é medido por um medidor de umidade relativa padrão, de cerca de uma micela até cerca de 1000 nm. Em algumas modalidades, o tamanho de gota média varia de cerca de uma micela até cerca de 500 nm. Em algumas modalidades, o tamanho de gota média varia de cerca de uma micela até cerca de 200 nm. Embora não se deseja ater a qualquer teoria, o diâmetro médio de uma micela é de cerca de 4 nm a cerca de 10 nm. Em algumas modalidades, o tensoativo líquido aerificado compreende nanogotículas de cerca de uma micela até cerca de 1000 nm. Em algumas modalidades, o tamanho da nanogotícula varia de cerca de uma micela até cerca de 500 nm. Em algumas modalidades, o tamanho da nanogotícula varia de cerca de uma micela até cerca de 200 nm. Embora não se deseja ater a qualquer teoria, o diâmetro médio de uma micela é de cerca de 4 nm a cerca de 10 nm. Além disso, a distribuição de tamanho das nanogotículas pode variar de uma micela até cerca de 1000 nm.

[0014] Em algumas modalidades, o bico atomizador e um bico bifluídico, eletrostático ou ultrassónico, ou uma combinação dos mesmos. Outra modalidade inclui uma etapa de direcionar o fluxo do tensoativo liquido aerificado através de um aparelho que inclui um tubo de Venturi, tendo uma entrada, uma saida e uma porção de gargalo alongado entre eles, em que o bico atomizador é posicionado próximo e em comunicação fluida com a entrada do tubo de Venturi.

[0015] Outra modalidade inclui uma etapa de direcionar o fluxo de tensoativo liquido aerificado através de um aparelho que gera um fluxo de gás altamente turbulento para efetuar uma nova redução no tamanho das gotas.

[0016] Em algumas modalidades, o método inclui aquecer ou superaquecer a composição tensoativa liquida antes de fluir. Em algumas modalidades, o método inclui aquecer ou superaquecer um gás de atomização. Em algumas modalidades, o método inclui aquecer ou superaquecer um gás de atomização do bico atomizador.

[0017] Outras modalidades incluem um liquido a granel que inclui um hidrocarboneto.

[0018] Algumas modalidades incluem uma camada automontada que possui de cerca de 1 a cerca de 1000 monocamadas de espessura. Uma espessura mais preferida varia de cerca de 1 a cerca de 500 monocamadas. Uma espessura mais preferida varia de cerca de 1 a cerca de 350 monocamadas.

[0019] Em algumas modalidades, a composição tensoativa liquida aerificada possui um tamanho de gota média de uma única micela até cerca de 500 nm. Um tamanho de gota preferido varia de uma única micela até cerca de 250 nm.

[0020] Em algumas modalidades, a composição tensoativa liquida aerificada compreende um tensoativo não iônico com uma cadeia carbônica de Cs a Cioo opcionalmente ramificada.

[0021] Em algumas modalidades, a composição tensoativa contém um tensoativo não iônico com um equilíbrio hidrófilico lipofilico (HLB) superior a 10, que uma pessoa normalmente versada na técnica necessariamente entenderia para denotar que a solubilidade em água do tensoativo aumenta com maior valor de HLB.

[0022] Em algumas modalidades, a composição tensoativa liquida aerificada compreende água em uma concentração de cerca de 1% p/v a cerca de 50% p/v. Preferencialmente, a composição tensoativa liquida aerificada compreende água em uma concentração de cerca de 1% p/v a cerca de 25% p/v. Mais preferencialmente, a composição tensoativa liquida aerificada compreende água em uma concentração de cerca de 1% p/v a cerca de 10% p/v.

[0023] Em algumas modalidades, a composição tensoativa liquida aerificada compreende um poliglicol. Preferencialmente, o poliglicol está presente em uma razão de 10:1 em peso a 1:10 em peso em relação ao peso total do tensoativo na composição tensoativa aerificada. Uma pessoa normalmente versada na técnica necessariamente entende que o peso total de tensoativo inclui um tensoativo ou uma mistura de tensoativos na composição tensoativa aerificada. O poliglicol é, preferencialmente, polietilenoglicol.

[0024] Algumas modalidades incluem uma composição aerificada que inclui um tensoativo não iônico tendo uma cadeia carbônica Cs a Cioo opcionalmente ramificada, água em uma concentração de cerca de 1% p/v a cerca de 50% p/v e um poliglicol, o qual está presente em uma razão de 10:1 em peso a 1:10 em peso em relação ao tensoativo, e em que o tamanho de gota média varia de uma única micela até 1000 nm. Em algumas modalidades, a distribuição de tamanho do aerossol inclui goticulas com tamanho de uma única micela até 1000 nm.

[0025] Em algumas modalidades, a composição tensoativa contém um tensoativo não iônico com um equilibrio hidrofilico lipofilico (HLB) superior a 10, que uma pessoa normalmente versada na técnica necessariamente entenderia para denotar que a solubilidade em água do tensoativo aumenta com maior valor de HLB. A composição também pode incluir um poliglicol, em que o poliglicol é polietilenoglicol.

[0026] Modalidades adicionais estabelecem que a água está presente em uma concentração de cerca de 1% p/v a cerca de 25% p/v. Preferencialmente, a água está presente em uma concentração de cerca de 1% p/v, a cerca de 10% p/v.

[0027] Em algumas modalidades, a composição inclui um liquido de hidrocarboneto a granel, uma composição tensoativa liquida colocada nele com uma espessura de 1 a cerca de 1000 monocamadas. A composição tensoativa liquida consiste essencialmente em um tensoativo não iônico tendo uma cadeia carbônica Cs a Cioo opcionalmente ramificada, água em uma concentração de cerca de 1% p/v a cerca de 50% p/v e um poliglicol, em que o poliglicol está presente em uma razão de 10:1 em peso a 1:10 em peso em relação à quantidade total de tensoativo. Em algumas modalidades, a composição tensoativa liquida possui uma densidade aparente maior do que a densidade aparente do liquido de hidrocarboneto a granel.

[0028] Em algumas modalidades, a composição tensoativa contém um tensoativo não iônico com um equilíbrio hidrofilico lipofilico (HLB) superior a 10, que uma pessoa normalmente versada na técnica necessariamente entenderia para denotar que a solubilidade em água do tensoativo aumenta com maior valor de HLB. Outras modalidades estabelecem que o poliglicol é o polietilenoglicol.

[0029] Em algumas modalidades, a água está presente em uma concentração de cerca de 1% p/v a cerca de 25% p/v. Preferencialmente, a água está presente em uma concentração de cerca de 1% p/v, a cerca de 10% p/v.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0030] As modalidades da invenção e as várias características e vantagens das mesmas são explicadas mais plenamente com referências às modalidades não limitantes e aos exemplos que são descritos e definidos nas descrições a seguir destes exemplos. Descrições de componentes e técnicas bem conhecidos podem ser omitidas para evitar o ofuscamento da invenção. Os exemplos usados nesse documento destinam-se apenas a facilitar um entendimento das maneiras em que a invenção pode ser praticada e para adicionalmente permitir que as pessoas versadas na técnica pratiquem a invenção. Por conseguinte, os exemplos e as modalidades definidos nesse documento não devem ser interpretados como limitantes do escopo da invenção, que é definido pelas reivindicações.

[0031] Conforme usado neste documento, termos como "um", "uma" e "o/a" incluem as referências no singular e no plural, a menos que o contexto claramente estabeleça de outra forma. Por exemplo, "um tensoativo" inclui um ou mais tensoativos, e "uma composição tensoativa" inclui um ou mais tensoativos na composição.

[0032] Conforme utilizado na presente invenção, termos como "tamanho de gota média" necessariamente incluem uma distribuição de goticulas que são nanogoticulas.

[0033] Em geral, reduzir a evaporação de um liquido a granel compreende colocar uma camada de uma composição tensoativa de modo que pelo menos uma única monocamada substancialmente cubra a superficie do liquido a granel. A camada da composição tensoativa atua como um filme de barreira entre a interface do liquido e do gás na superficie do liquido a granel para inibir a vaporização do liquido a granel. A espessura da camada contribui diretamente para evitar a evaporação do liquido a granel. A espessura da camada da composição tensoativa é pelo menos uma monocamada, mas pode ser tão grossa quanto 1000 monocamadas. A espessura da camada preferencial varia de cerca de 70 a 500 monocamadas. A espessura da camada mais preferencial varia de cerca de 200 a cerca de 400 monocamadas. Em outras modalidades, a água que interage com o grupo de cabeça hidrofilico fornece uma fina camada de água sobre a superficie do liquido a granel para retardar ainda mais a evaporação. Uma pessoa versada na técnica necessariamente entende que a quantidade de tensoativo e a espessura de sua camada deprimem a pressão de vapor do liquido a granel além de impedir fisicamente a mudança de fase do liquido a granel para um gás.

[0034] 0 método também reduz a evaporação dos liquidos na superficie colocando uma camada da composição tensoativa de modo que pelo menos uma única monocamada continua cubra substancialmente a superfície. A camada da composição tensoativa atua como um filme de barreira na interface líquido/gás para inibir a vaporização de um líquido de superfície, como o líquido absorvido em e/ou adsorvido sobre uma parede sólida do recipiente. A espessura da camada contribui diretamente para impedir a evaporação de tais superfícies. A espessura da camada da composição tensoativa é pelo menos uma monocamada, mas pode ser tão grossa quanto 1000 monocamadas. A espessura da camada preferencial varia de cerca de 70 a 500 monocamadas. A espessura da camada mais preferencial varia de cerca de 200 a cerca de 400 monocamadas. Em outras modalidades, a água que interage com o grupo de cabeça hidrofílica fornece uma fina camada de água sobre a superfície de evaporação para retardar ainda mais a evaporação. Uma pessoa versada na técnica necessariamente entende que a quantidade de tensoativo e a espessura de sua camada impedem a taxa de mudança de fase do líquido de superfície úmida para um gás.

[0035] O método de colocar um tensoativo para reduzir a evaporação descrita nesse documento é contemplado para ser aplicado aos líquidos de superfície a granel e umedecida em geral. No entanto, o líquido de superfície úmida e/ou a granel preferencial é um solvente orgânico volátil. Alguns solventes orgânicos exemplares incluem alcanos alifáticos, alcanos cíclicos, compostos aromáticos, heterociclos, gasolinas, outros combustíveis de hidrocarboneto e similares. Os líquidos acima são meramente exemplares e não se destinam a serem limitantes.

[0036] A aplicação de um tensoativo normalmente diminui a tensão superficial para aumentar a dispersão através da superfície de líquidos de alta tensão superficial, como a água. No entanto, hidrocarbonetos líquidos tipicamente têm tensão superficial muito baixa e adicionar um tensoativo à base de hidrocarbonetos não diminui a tensão superficial o suficiente para causar um espalhamento. Como tal, é preferível atomizar uma composição tensoativa líquida em nanogotículas e dispersar o tensoativo aerificado resultante com gás carreador sobre o líquido a granel para, assim, depositar uma distribuição uniforme do tensoativo sobre a superfície do líquido a granel. Uma vez depositado sobre a superfície do líquido a granel, o tensoativo se auto associa dentro de uma camada. A automontagem é induzida pela atração intermolecular das caudas do tensoativo. Se a água estiver presente, a tensão interfacial entre a camada superior de água e a superfície do líquido a granel de hidrocarboneto proporciona uma força motriz adicional para as moléculas de tensoativo automontarem através da superfície do líquido a granel dentro de uma camada. Além disso, a tensão interfacial estimula a resselagem da camada tensoativa de água sobre a superfície do líquido a granel, se a superfície for agitada.

[0037] As nanogotículas podem ser geradas fluindo uma composição tensoativa líquida através de um bico atomizador para criar um vapor de aerossol, seguido pela diluição e vaporização pelo menos parcial por um gás carreador de preferência seco para criar nanogotas. Para facilitar a geração de nanogotículas, a composição tensoativa líquida pode ser aquecida ou superaquecida antes de fluir através do bico atomizador de modo que as nanogotículas sejam emitidas do bico. 0 bico atomizador pode ser um bico bifluidico, eletrostático ou ultrassónico. Uma pessoa versada na técnica necessariamente reconhece que o design do bico atomizador pode ser qualquer design de bico apropriado para gerar um vapor fino de aerossol. As nanogoticulas proporcionam várias vantagens. Primeiramente, essas goticulas se difundem e se depositam rapidamente devido ao seu pequeno tamanho, resultando em tempos de aplicação rápidos para alcançar a redução desejada de evaporação. Em segundo lugar, as nanogoticulas de tensoativo cobrirão todas as superficies, independentemente de quaisquer problemas de espalhabilidade. Em terceiro lugar, as nanogoticulas são leves, resultando na capacidade de elas se depositarem e espalharem sobre a superficie de um liquido em vez de afundar até o fundo do liquido, resultando no uso eficiente da mistura tensoativa para minimizar custos e contaminação.

[0038] Assim, o método inclui adicionalmente colocar nanogoticulas de tensoativo para reduzir a evaporação das superficies que não são sempre continuas e que têm liquidos passiveis de evaporação, como as paredes dos recipientes com liquidos de superficie. O método inclui adicionalmente usar uma quantidade tal que a contaminação do liquido evaporando seja minimizada. O liquido passivel de evaporação preferencial é um solvente orgânico volátil. Alguns solventes orgânicos exemplares incluem alcanos alifáticos, alcanos ciclicos, compostos aromáticos, heterociclos, gasolinas, outros combustíveis de hidrocarboneto e similares. Os liquidos acima são meramente exemplares e não se destinam a serem limitantes.

[0039] A composição tensoativa liquida compreende um tensoativo ou mistura tensoativa e um solvente. Os tensoativos preferenciais são não espumosos e têm grupos de cabeça hidrofilica não iônicas que incluem álcoois lineares etoxilados, alquilfenóis etoxilados, ésteres de ácidos graxos, derivados de amina e amida, alquilpoliglicosideos, copolimeros de eneóxido de etila/óxido de propileno, polialcoóis e polialcoóis etoxilados. Os exemplos acima são meramente exemplares e não se destinam a serem limitantes. Embora os tensoativos tendo as características exigidas incluem uma ampla classe de tensoativos de hidrocarbonetos, os tensoativos contemplados consistem em carbono, hidrogênio e oxigênio. Por conseguinte, os tensoativos substituídos, como os tensoativos halogenados e os tensoativos à base de silicio, são exemplos de classes excluídas.

[0040] Em outras modalidades, os tensoativos preferenciais formam espuma, e incluem tensoativos substituídos como tensoativos halogenados e tensoativos à base de silicio.

[0041] Os tensoativos preferenciais também compreendem uma cauda hidrofóbica. A cauda hidrofóbica pode ser um hidrocarboneto linear ou um hidrocarboneto ramificado com um comprimento de cadeia maior que 8 carbonos. Preferencialmente, o comprimento de cadeia varia de cerca de 35 carbonos até cerca de 100 carbonos. Mais preferencialmente, o comprimento de cadeia varia de cerca de 45 até 80 carbonos. Mais preferencialmente, o comprimento de cadeia varia de cerca de 50 até 75 carbonos. Em algumas modalidades, a composição tensoativa contém um tensoativo não iônico com um equilíbrio hidrofilico lipofilico (HLB) superior a 10, que uma pessoa normalmente versada na técnica necessariamente entenderia para denotar que a solubilidade em água do tensoativo aumenta com maior valor de HLB.

[0042] A composição tensoativa preferencial possui uma densidade na sua forma a granel que é maior do que a densidade do liquido a granel ao qual as composições são aplicadas. No caso em que o liquido a granel compreende um hidrocarboneto ou uma mistura de hidrocarbonetos, os tensoativos preferenciais em suas forma liquidas a granel terão uma densidade igual ou maior do que o liquido de hidrocarboneto a granel. Na prática, os tensoativos preferenciais são depositados sobre a superfície como uma composição com uma estrutura de nanogota. A introdução das composições de tensoativo em uma forma diferente de uma composição de aerossol de nanogota (por exemplo, por mistura, gotejamento e similares) pode indesejavelmente resultar na mistura do tensoativo com o liquido a granel e/ou a sedimentação no fundo do liquido a granel.

[0043] Em outras modalidades, as composições tensoativas preferenciais têm uma densidade menor que a densidade do liquido a granel.

[0044] Solventes para uso nas composições tensoativas na presente invenção incluem aqueles solventes nos quais o tensoativo é pelo menos parcialmente solúvel. Em algumas modalidades, o tensoativo tem uma solubilidade no solvente de pelo menos 1 g/mL ou mais. Em algumas modalidades, o solvente é pelo menos parcialmente miscivel com a água. Solventes preferenciais para uso com as composições tensoativas da presente invenção incluem, mas não se limitam, a água, álcoois (por exemplo, metanol, etanol, propanóis, butanóis e álcoois de cadeia mais longa e; ou ciclica que são liquidos em condições ambientais) , dimetilsulfóxido (DMSO), dimetilformamida (DMF), tetraidrofurano (THF), acetaldeido, ácido acético, acetona, acetonitrila (ACN), etilamina, manitol, piridina, ácido butirico, dietanolamina, dietilenotriamina, dimetoxietano, 1,4-dioxano, etilenoglicol, álcool furfurilico, glicerol e similares, e combinações dos mesmos.

[0045] A concentração preferencial de solvente na tensoativa liquida é maior ou igual a cerca de 50% p/v. Uma pessoa versada na técnica necessariamente entende que a concentração de solvente e o tamanho de particula resultante do produto aerificado estão inversamente relacionados. Como tal, a concentração de solvente discutida acima é meramente exemplar e pode variar de acordo com um tamanho de particula desejado.

[0046] Um aparelho para a geração de aerossol, conforme descrito no Pedido Provisório Norte-Americano No. de Série 62/148.597, incorporada nesse documento por referência em sua totalidade, pode ser usado para criar nanogoticulas contendo aerossol e dispersar as nanogoticulas compreendendo a composição tensoativa. Em algumas modalidades, um aparelho para a geração de aerossol inclui um bico atomizador e um tubo de Venturi com uma entrada, uma saida e uma porção de gargalo alongado contendo pelo menos anéis de jatos de gás entre eles. O bico atomizador é preferencialmente posicionado próximo da entrada do tubo de Venturi. Como o vapor fino de aerossol é emitido do bico atomizador, o gás carreador direciona a composição tensoativa aerificada para dentro da entrada para reduzir ainda mais o tamanho das gotas. Em algumas modalidades, o aparelho para a geração de aerossol compreende tal tubo de Venturi ou dois ou mais tubos de Venturi em série.

[0047] A água compreende cerca de 1 a cerca de 50 % p/v da nanogotícula. Preferencialmente, a água compreende cerca de 1 a cerca de 25 % p/v da nanogotícula. Mais preferencialmente, a água compreende cerca de 1 a cerca de 10 % p/v da nanogotícula.

[0048] A nanogotícula também pode compreender um poliglicol a uma razão de cerca de 10:1 em peso até cerca de 1:10 em peso em relação ao peso total do tensoativo. Uma pessoa normalmente versada na técnica necessariamente entende que o peso total do tensoativo inclui um ou mais tensoativos. Poliglicóis preferenciais têm um peso molecular de cerca de 100 a 1200. Preferencialmente, o peso molecular do poliglicol é cerca de 400. Poliglicóis preferenciais incluem polietilenoglicol e polipropilenoglicol. Um poliglicol preferencial é o polietilenoglicol. Em modalidades em que o poliglicol tem uma distribuição de peso molecular, o peso molecular refere-se ao número de peso molecular médio.

[0049] O tamanho de cada nanogota varia de cerca de uma micela até cerca de 1000 nm. Em algumas modalidades, o tamanho da goticula varia de cerca de uma micela até cerca de 500 nm. Em algumas modalidades, o tamanho da nanogotícula varia de cerca de uma micela até cerca de 200 nm. Embora não se deseja ater a qualquer teoria, o diâmetro médio de uma micela é de cerca de 4 nm a cerca de 10 nm. Além disso, o tamanho de nanoescala das gotículas evita que a composição tensoativa afunde através do liquido a granel. Além disso, a distribuição de tamanho das nanogotículas pode variar de uma micela até cerca de 1000 nm.

EXEMPLOS

[0050] Certas características e aspectos da presente invenção são ilustrados nos exemplos práticos a seguir. Os exemplos práticos são meramente exemplares que são estritamente demonstrativos e não devem ser interpretados como uma limitação no escopo.

Exemplo 1

[0051] Um tanque de 75.000 litros medindo 0,3 metro de diâmetro e 12 metros de comprimento foi carregado com cinquenta litros de gasolina comercial para gerar vapores de combustível. A temperatura e a umidade no tanque foi igual a 20,5 °C e 60% UR, respectivamente. O tanque foi desgaseifiçado usando os aparelhos descritos no pedido norte-americano No. de série 15/131.885, com 6 bar (600000 Pa) de pressão de ar comprimido aplicada a partir de um compressor padrão. A solução tensoativa aplicada pelo aparelho foi tal que as nanogotículas saindo do aparelho incluiam aproximadamente 49% p/v de um etoxilato de álcool Cs linear, aproximadamente 49% p/v de polietilenoglicol e cerca de 2% p/v de água. O tamanho médio da gota saindo do aparelho foi de cerca de 150 nm. Isso foi determinado medindo a quantidade de água evaporada das gotas da distribuição do tamanho inicial na saida do aparelho com base na mudança na umidade relativa do fluxo de ar, conforme medido por um medidor de umidade padrão. A distribuição de tamanho inicial foi gerada usando um bico bifluídico padrão para a atomização do primeiro estágio no aparelho com um tamanho médio de gota de 2 microns. As nanogoticulas foram aplicadas ao tanque durante 15 minutos. A concentração de vapor de combustível foi medida no espaço livre antes da aplicação e mediu 80% do limite explosivo inferior (LEL). Após 15 minutos de aplicação, a leitura de concentração de 0% de LEL durante aproximadamente 48 horas, mostrando assim uma redução significativa na evaporação de combustível.

[0052] As condições do exemplo 1 foram repetidas, exceto que a umidade no tanque era de 98% de UR. Embora a concentração foi de 0% de LEL após 15 minutos, após 48 horas a concentração dera 25% de LEL, indicando, assim, uma taxa muito mais elevada de evaporação do combustível. A 98% de UR, a maior parte da água não evapora das goticulas, resultando principalmente em microgoticulas que são muito grandes para se depositar e permanecem na superficie do combustível liquido.

[0053] O exemplo ilustra possiveis modalidades da presente invenção. Embora várias modalidades da presente invenção tenham sido descritas acima, deve ser entendido que elas foram apresentadas apenas a titulo de exemplo e não de limitação. Será evidente para as pessoas versadas na técnica que várias alterações na forma e detalhe podem ser feitas nas mesmas, sem se afastar do espirito e do escopo da invenção. Assim, a abrangência e o escopo da presente invenção não devem ser limitados por qualquer uma das modalidades exemplares, acima descritas, mas devem ser definidos apenas de acordo com as reivindicações a seguir e suas equivalentes.

[0054] Deve ser estimado que a descrição detalhada, o sumário e o resumo podem definir uma ou mais, porém não todas as modalidades exemplares da presente invenção, como contemplado pelo(s) inventor(es), e assim, não se destinam a limitar a presente invenção e as reivindicações em anexo de forma alguma.

[0055] Todos os documentos citados nesse documento, incluindo artigos de periódicos ou resumos, publicados ou correspondendo a pedidos de patente norte-americanos ou estrangeiros, emitidos ou patentes estrangeiras, ou quaisquer outros documentos, são individualmente inteiramente incorporados por referência nesse documento, incluindo todos os dados, tabelas, figuras e texto apresentados nos documentos citados.

Claims

1. Método para colocar um tensoativo sobre um liquido a granel para reduzir a evaporação do liquido a granel caracterizadopor compreender: fornecer uma composição tensoativa liquida aerificada com nanogotículas tensoativas liquidas que variam de uma micela a 1000 nm de tamanho; depositar a composição tensoativa liquida aerificada sobre a superfície do liquido a granel para formar uma camada automontada nela, reduzindo assim a evaporação do liquido a granel, em que a composição tensoativa liquida possui uma densidade aparente maior do que uma densidade aparente do liquido a granel; e diminuir a taxa de evaporação do liquido a granel.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor as nanogotículas tensoativas liquidas possuírem um tamanho de gota média que varia de uma micela a 1000 nm.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor compreender ainda uma etapa adicional de expor as goticulas tensoativas liquidas a um fluxo gasoso altamente turbulento para reduzir ainda mais o tamanho de gota das goticulas tensoativas liquidas.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor compreender adicionalmente aquecer ou superaquecer a composição tensoativa liquida.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor compreender adicionalmente expor a composição tensoativa liquida a um gás de atomização aquecido ou superaquecido.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor o liquido a granel compreender um hidrocarboneto.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor . a camada automontada compreender de 1 a 1000 monocamadas.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a camada compreender de 1 a 500 monocamadas.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a camada compreender de 1 a 350 monocamadas.

10. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopor as goticulas tensoativas liquidas possuirem um tamanho de gota média que varia de uma micela a 500 nm.

11. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadopor as goticulas tensoativas liquidas possuirem um tamanho de gota média que varia de uma micela a 250 nm.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender um tensoativo não iônico possuindo uma cadeia carbônica de Cs a Cioo opcionalmente ramificada.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizadopor o tensoativo não iônico possuir um equilíbrio hidrofilico-lipofilico maior que 10.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender água em uma concentração de 1% p/v a 50% p/v.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender água em uma concentração de 1% p/v a 25% p/v.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender água em uma concentração de 1% p/v a 10% p/v.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender um poliglicol.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopor o poliglicol estar presente em uma razão de 10:1 em peso a 1:10 em peso em relação ao peso total do tensoativo.

19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizadopor o poliglicol ser polietilenoglicol.

20. Composição aerificada caracterizadapor consistir essencialmente em: um tensoativo não iônico possuindo uma cadeia carbônica Cs a Cioo opcionalmente ramificada; água em uma concentração de 1% p/v a 50% p/v; e um poliglicol; em que o poliglicol está presente em uma razão de 10:1 em peso a 1:10 em peso em relação ao peso total do tensoativo, e em que o tamanho de gota média varia de uma micela a 1000 nm.

21. Composição, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadapor o tensoativo não iônico possuir um equilíbrio hidrófilico-lipofilico maior que 10.

22. Composição, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadapor o poliglicol ser polietilenoglicol.

23. Composição, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadapor água estar presente em uma concentração de 1% p/v a 25% p/v.

24. Composição, de acordo com a reivindicação 20, caracterizadapor água estar presente em uma concentração de 1% p/v a 10% p/v.

25. Composição caracterizadapor compreender: um líquido de hidrocarboneto a granel; uma composição tensoativa líquida disposta na mesma com uma espessura de 1 a 1000 monocamadas, a composição tensoativa líquida consistindo essencialmente em: um tensoativo não iônico possuindo uma cadeia carbônica C8 a Cioo opcionalmente ramificada; água em uma concentração de 1% p/v a 50% p/v; e um poliglicol, em que o poliglicol está presente em uma razão de 10:1 em peso a 1:10 em peso em relação ao peso total do tensoativo, em que a composição tensoativa líquida possui uma densidade aparente maior do que uma densidade aparente do líquido de hidrocarboneto a granel.

26. Composição, de acordo com a reivindicação 25, caracterizadapor o tensoativo não iônico possuir um equilíbrio hidrofilico-lipofilico maior que 10.

27. Composição, de acordo com a reivindicação 25, caracterizadapor o poliglicol ser polietilenoglicol.

28. Composição, de acordo com a reivindicação 25, caracterizada por a água estar presente em uma concentração de 1% p/v a 25% p/v.

29. Composição, de acordo com a reivindicação 25, caracterizadapor a água estar presente em uma concentração de 1% p/v a 10% p/v.

30. Método para colocar um tensoativo sobre uma superficie de evaporação para reduzir a evaporação da superfície de evaporação caracterizadopor compreender: fornecer uma composição tensoativa liquida aerificada com nanogotículas; depositar a composição tensoativa liquida aerificada sobre a superficie para formar uma camada nesta; e diminuir a taxa de evaporação da superficie de evaporação.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor as nanogotículas variarem de uma micela a 1000 nm de tamanho.

32. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada possuir um tamanho de gota média que varia de uma micela a 1000 nm.

33. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor o fornecimento adicionalmente compreender fluir a composição tensoativa liquida através de um bico atomizador para gerar um fluxo de tensoativo liquido aerificado.

34. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizadopor o bico atomizador ser um bico bifluidico, eletrostático ou ultrassónico.

35. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado por compreender adicionalmente direcionar o fluxo do tensoativo líquido aerificado através de um aparelho que compreende um tubo de Venturi possuindo uma entrada, uma saída e duas porções de gargalo alongado, contendo pelo menos dois anéis de jatos entre eles, em que o bico atomizador é posicionado próximo a e em comunicação fluida com a entrada do tubo de Venturi.

36. Método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizadopor compreender adicionalmente aquecer ou superaquecer a composição tensoativa líquida antes do fluxo.

37. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizadopor compreender adicionalmente aquecer um gás de atomização do bico bifluídico.

38. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a superfície de evaporação compreender um hidrocarboneto líquido.

39. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a camada automontada compreender de 1 a 1000 monocamadas.

40. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a camada compreender de 1 a 500 monocamadas.

41. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a camada compreender de 1 a 350 monocamadas.

42. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizadopor a composição tensoativa líquida aerificada possuir um tamanho de gota média que varia de uma micela a 500 nm.

43. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada possuir um tamanho de gota média que varia de uma micela a 250 nm.

44. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender um tensoativo não iônico possuindo uma cadeia carbônica de Cs a Cioo opcionalmente ramificada.

45. Método, de acordo com a reivindicação 44, caracterizadopor o tensoativo não iônico possuir um equilíbrio hidrofilico-lipofilico maior que 10.

46. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender água em uma concentração de 1% p/v a 50% p/v.

47. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender água em uma concentração de 1% p/v a 25% p/v.

48. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender água em uma concentração de 1% p/v a 10% p/v.

49. Método, de acordo com a reivindicação 48, caracterizadopor a composição tensoativa liquida aerificada compreender um poliglicol.

50. Método, de acordo com a reivindicação 49, caracterizadopor o poliglicol estar presente em uma razão de 10:1 em peso a 1:10 em peso em relação ao peso total do tensoativo.

51. Método, de acordo com a reivindicação 49, caracterizadopor o poliglicol ser polietilenoglicol.