CN116490594A - 用于燃料乳液的具有短链和任选地长链的表面活性剂的乳化剂包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用燃料乳液为柴油发动机提供动力的方法，其包括通过在乳化剂包的存在下，乳化燃料和水来制备燃料乳液的步骤，所述乳化剂包包含如下所定义的式(I)的短链表面活性剂和任选地如下所定义的式(II)的长链表面活性剂。它还涉及用于为柴油发动机提供动力的燃料乳液。
Description
本发明涉及一种用燃料乳液为柴油发动机提供动力的方法，其包括通过在乳化剂包的存在下，乳化燃料和水来制备燃料乳液的步骤，所述乳化剂包包含如下文所定义的式(I)的短链表面活性剂和任选地如下文所定义的式(II)的长链表面活性剂。本发明还涉及用于为柴油发动机提供动力的燃料乳液。
已知水性燃料乳液用于为柴油发动机提供动力。
本发明的目的是找到一种用于燃料乳液的乳化剂包，其便宜、易于制备、储存稳定、基于市售乳化剂，仅基于碳、氢、氮和氧，并且即使在低剪切力的情况下也允许快速且容易乳化。乳化剂包应产生低泡沫燃料乳液，它应具有低浊点，提供腐蚀保护，具有低起泡性，改善乳液的过滤性，并减少燃料与水混合时的沉淀物。乳化剂包应在高水浓度、各种温度和压力下稳定含有各种类型的水的燃料乳液。
所述目的通过一种用燃料乳液为柴油发动机提供动力的方法实现，所述方法包括通过在包含式(I)的短链表面活性剂的乳化剂包的存在下，乳化燃料和水来制备燃料乳液的步骤
Ra-O-(AOa)m-Ra'(I)
其中
Ra为直链或支链C6-14烷基，
AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团、环氧丁烷基团、环氧戊烷基团、氧化苯乙烯基团或其混合物，
m为1至100的数字，并且
Ra'为氢或C1-4烷基。
所述目的还通过用于为柴油发动机提供动力的燃料乳液来实现。
燃料通常包含烃，例如烷烃、环烷烃和芳烃。燃料可以作为馏出物或残留物从石油蒸馏中获得。燃料通常是液体燃料。燃料的实例为汽油、柴油或生物柴油或其混合物，其中优选汽油或柴油。特别地，燃料为柴油。汽油可主要含有C4至C12的烷烃、烯烃和环烷烃。柴油可含有饱和烃和芳烃。生物柴油通常包括低级烷基脂肪酸酯，例如通过将甘油三酯与低级醇(例如，甲醇或乙醇)进行酯交换而制备。
燃料的粘度可在宽范围内变化，例如在40℃下为1至10,000mm2/s(ISO 3104)或在50℃下为1至1000mm2/s(ISO 3104)。
燃料可为船用燃料，例如MGO(船用瓦斯油)、MDO(船用柴油)、IFO(中间燃料油)、MFO(船用燃料油)或HFO(重燃料油)。船用燃料的其他实例为IFO 380(最大粘度为380厘沲的中间燃料油(<3.5％硫))、IFO 180(最大粘度为180厘沲的中间燃料油(<3.5％硫))、LS380(最大粘度为380厘沲的低硫(<1.0％)中间燃油)、LS 180(最大粘度为180厘沲的低硫(<1.0％)中间燃油)、LSMGO(低硫(<0.1％)船用瓦斯油，根据欧盟硫指令2005/33/EC(EUSulphur directive 2005/33/EC)常用于欧洲港口和锚地)，或ULSMGO(超低硫船用瓦斯油，也称为超低硫柴油(硫含量最高为0.0015％)。其他合适的船用燃料符合DIN ISO 8217的ISO-F-DMX、DMA、DFA、DMZ、DFZ或DFB、或ISO-F RMA、RMB、RMD、RME、RMG或RMK类别。其他合适的船用燃料为蒸馏船用柴油或残留物船用柴油。
燃料(例如船用燃料)的粘度可在宽范围内变化，例如在40℃下为1至10,000mm2/s(ISO 3104)或在50℃下为1至1000mm2/s(ISO 3104)。
燃料乳液可含有至少10、20、25、30、35、40、50或60重量％的燃料。燃料乳液可含有最高达30、40、50或60重量％的燃料。燃料乳液可含有10至70重量％、20至60重量％或30至50重量％的燃料。
出于生态原因，低硫燃料越来越受到关注。合适的低硫燃料可含有小于1、0.5、0.2或0.1重量％的硫。一个实例为硫含量小于0.1重量％的ULSFO。主要用于汽车的柴油的硫含量可为最高达2000ppm、500ppm、350ppm、50ppm或10ppm。
可使用任何种类的水，例如自来水、井水、海水、海洋水、雨水、蒸馏水、废水或去离子水。优选低氯浓度的水以避免腐蚀，例如自来水、蒸馏水或雨水。
水可具有低硬度，例如，以°dH表示，低于8.4°dH(德国硬度)，或浓度低于1.5mmol/l的碳酸钙。
水可具有低盐度，例如最高达1000、500、100、10或1ppmw，例如基于NaCl的浓度计。
燃料乳液可含有至少10、20、30、40、50、55、60、65或70重量％的水。燃料乳液可含有至多50、60、70、75、80、85或90重量％的水。燃料乳液可含有30至90重量％、40至80重量％或50至80重量％的水。
水与燃料的重量比可为1:0.1至1:10，或1:0.2至1:5，或1:0.7至1:3，或优选1:0.1至1:1。
燃料乳液可为水包油乳液或油包水乳液，其中优选水包油乳液。
燃料乳液可为粗乳液、细乳液或微乳液，其中优选粗乳液。
燃料乳液中的分散相(例如燃料)的直径可为0.01至100μm，优选1至100μm。
燃料乳液可存在于0至100℃、优选15至90℃的温度下。
燃料乳液可存在于1至100巴、优选1至10巴的压力下。
乳化剂包包含式(I)的短链表面活性剂
Ra-O-(AOa)m-Ra' (I)
其中
Ra为直链或支链C6-14烷基，
AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团、环氧丁烷基团、环氧戊烷基团、氧化苯乙烯基团或其混合物，
m为1至100的数字，并且
Ra'为氢或C1-4烷基。
Ra优选为直链或支链C10-14烷基。在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C12-14烷基。在另一种的优选形式中，Ra为直链或支链C10-14烷基。
在另一种形式中，Ra优选为支链C8-14烷基。在另一种优选的形式中，Ra为支链C10-14烷基。在另一种优选的形式中，Ra为支链C12-14烷基。Ra特别地为支链C13，例如异十三烷基。
适用于Ra的支链烷基为例如异己基、异辛基如2-乙基-己基、异壬基、异癸基如三甲基庚基或2-丙基庚基。Ra可为各种链长和异构体的技术混合物。
AOa可为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团、环氧丁烷基团或其混合物。AOa优选为环氧乙烷基团。在另一种优选的形式中，AOa为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物。AOa的烷氧基单元(例如EO和PO单元)可为嵌段序列(block sequence)或统计序列(statisticallysequence)，优选为二嵌段序列。AOa中存在的环氧乙烷基团与其他环氧烷烃基团(例如环氧丙烷基团)的摩尔比可为50:1至1:2，或10:1至1:1，或5:1至1:1。
m可为1至80、2至80或3至60的数字。在另一种形式中，m可为1至30、1至25、1至20、1至15或1至10的数字。在另一种形式中，m可为2至25、2至15、3至15或3至10的数字。在另一种形式中，m可为15至100、20至70或25至60的数字。在另一种形式中m至少为1、2、3、5、10、15、20、25或30。在另一种形式中，m最大为80、70、60、50、40、30、20、15、10、5。
Ra'可为氢或甲基，优选氢。
在一种优选的形式中，Ra为直链或支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C10-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至15的数字，并且Ra'为氢。
在一种优选的形式中，Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基。
在一种优选的形式中，Ra为直链或支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至80的数字，并且Ra'为氢或甲基。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C10-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至70的数字，并且Ra'为氢。
在一种优选的形式中，Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为20至60的数字，并且Ra'为氢或甲基。
在一种优选的形式中，所述乳化剂包另外地包含式(II)的长链表面活性剂
Rb-O-(AOb)n-Rb' (II)
其中
Rb为直链或支链C16-32烷基，
AOb为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团、环氧丁烷基团、环氧戊烷基团、氧化苯乙烯基团或其混合物，
n为1至30的数字，并且
Rb'为氢或C1-4烷基。
在另一种优选的形式中，所述乳化剂包包含式(I)的短链表面活性剂和式(II)的长链表面活性剂。
Rb优选为直链或支链C16-22烷基。在另一种优选的形式中，Rb为直链或支链C16-18烷基。在另一种优选的形式中，Rb为直链C16-22烷基。在另一种优选的形式中，Rb为直链C16-18烷基。Rb可为各种链长和异构体的技术混合物。
AOb可为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团、环氧丁烷基团或其混合物。AOb优选为环氧乙烷基团。在另一种优选的形式中，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物。AOb的烷氧基单元(例如EO和PO单元)可为嵌段序列或统计序列，优选为二嵌段序列。AOb中存在的环氧乙烷基团与其他环氧烷烃基团(例如环氧丙烷基团)的摩尔比可为50:1至1:2、或10:1至1:1、或5:1至1:1。
n可为1至80、2至80或3至60的数字。在另一种形式中，n可为1至30、1至25、1至20、1至15或1至10的数字。在另一种形式中，n可为2至25、2至15、3至15或3至10的数字。在另一种形式中，n可为15至100、20至70或25至60的数字。在另一种形式中n至少为1、2、3、5、10、15、20、25或30。在另一种形式中，n最大为80、70、60、50、40、30、20、15、10、5。
Rb'可为氢或甲基，优选氢。优选地，Ra'和Rb'为氢。
在一种优选的形式中，Rb为直链C14-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至25的数字，并且Rb'为氢或甲基。
在另一种优选的形式中，Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb'为氢。
在另一种优选的形式中，Rb为直链C14-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至80的数字，并且Rb'为氢或甲基。
在另一种优选的形式中，Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为2至60的数字，并且Rb'为氢。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基，并且
Rb为直链C14-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至25的数字，Rb'为氢或甲基。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C10-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至15的数字，并且Ra'为氢，并且
Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb'为氢。
在另一种优选的形式中，Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基，并且
Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb'为氢。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基，并且
Rb为直链C14-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至25的数字，并且Rb'为氢或甲基，并且
所述乳化剂包包含重量比为10:1至1:10、4:1至1:4或2:1至1:2的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C10-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至15的数字，并且Ra’为氢，并且
Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb’为氢，并且
所述乳化剂包包含重量比为10:1至1:10、4:1至1:4或2:1至1:2的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
在另一种优选的形式中，Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基，并且
Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb'为氢，并且
所述乳化剂包包含重量比为10:1至1:10、4:1至1:4或2:1至1:2的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为1至80的数字，Ra'为氢或甲基，并且
Rb为直链C14-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至80的数字，并且Rb'为氢或甲基。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C10-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至80的数字，并且Ra’为氢，并且
Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至80的数字，并且Rb’为氢。
在另一种优选的形式中，Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为15至80的数字，并且Ra'为氢或甲基，并且
Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至30的数字，Rb'为氢。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为1至80的数字，并且Ra'为氢或甲基，并且
Rb为直链C14-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至80的数字，并且Rb'为氢或甲基，并且
所述乳化剂包包含重量比为10:1至1:10、4:1至1:4或2:1至1:2的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
在另一种优选的形式中，Ra为直链或支链C10-14烷基，AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团或其混合物，m为2至80的数字，并且Ra’为氢，并且
Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至80的数字，并且Rb’为氢，并且
所述乳化剂包包含重量比为10:1至1:10、4:1至1:4或2:1至1:2的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
在另一种优选的形式中，Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为20至70的数字，并且Ra'为氢或甲基，并且
Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至20的数字，并且Rb'为氢，并且
所述乳化剂包包含重量比为10:1至1:10、4:1至1:4或2:1至1:2的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
所述乳化剂包可包含重量比为20:1至1:20、或10:1至1:10、4:1至1:4、3:1至1:3、或2:1至1:2的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含重量比为20:1至1:3、或10:1至1:2、4:1至1:1、或4:1至2:1的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
在另一种形式中，所述乳化剂包可以包含重量比为20:1至1:3、或10:1至1:2、4:1至1:1、或4:1至2:1的长链表面活性剂和短链表面活性剂。
所述乳化剂包可包含一定重量百分比的短链表面活性剂和/或长链表面活性剂，其可基于存在于乳化剂包中的表面活性剂(例如短链和长链表面活性剂)的总重量进行计算。
所述乳化剂包可包含至少0.1、0.5、1、2、5、10、20、30或40重量％的短链表面活性剂。
所述乳化剂包可包含最高达100、90、80、70、60、50、40、30、20、10或5重量％的短链表面活性剂。
所述乳化剂包可包含0.1至20重量％、或0.5至10重量％、或1至5的短链表面活性剂。在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％、或20至70重量％的短链表面活性剂。
所述乳化剂包可包含0.1至20重量％、或0.5至10重量％、或1至5的短链表面活性剂，其中Ra为支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基。
所述乳化剂包可包含0.1至20重量％，或0.5至10重量％，或1至5的短链表面活性剂，其中Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％或20至70重量％的短链表面活性剂，其中Ra为支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％或20至70重量％的短链表面活性剂，其中Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为2至25的数字，并且Ra'为氢或甲基。
所述乳化剂包可包含0.1至20重量％、或0.5至10重量％、或1至5的短链表面活性剂，其中Ra为支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团，m为2至80的数字，并且Ra'为氢或甲基。
所述乳化剂包可包含0.1至20重量％、或0.5至10重量％、或1至5的短链表面活性剂，其中Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为2至60的数字，并且Ra'为氢或甲基。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％、或20至70重量％的短链表面活性剂，其中Ra为支链C8-14烷基，AOa为环氧乙烷基团，m为15至80的数字，并且Ra'为氢或甲基。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％、或20至70重量％的短链表面活性剂，其中Ra为支链C10-14烷基(例如异十三烷基)，AOa为环氧乙烷基团，m为20至60的数字，并且Ra'为氢或甲基。
所述乳化剂包可包含至少0.1、0.5、2、5、10、20、30或40重量％的长链表面活性剂。
所述乳化剂包可包含最高达90、80、70、60、50、40、30、20、10或5重量％的长链表面活性剂。
所述乳化剂包可包含0.1至20重量％、或0.5至10重量％、或1至5的长链表面活性剂。在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％、或20至70重量％的长链表面活性剂。
所述乳化剂包可包含至少0.1、0.5或2重量％的长链表面活性剂，其中Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb'为氢或甲基。
所述乳化剂包可包含最高达70、60、50、40、30、20、10或5重量％的长链表面活性剂，其中Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb'为氢。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％、或20至70重量％的长链表面活性剂，其中Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb'为氢或甲基。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％、或20至70重量％的长链表面活性剂，其中Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至15的数字，并且Rb'为氢。
所述乳化剂包可包含至少0.1、0.5或2重量％的长链表面活性剂，其中Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至80的数字，并且Rb'为氢或甲基。
所述乳化剂包可包含最高达70、60、50、40、30、20、10或5重量％的长链表面活性剂，其中Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为1至80的数字，并且Rb'为氢。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％、或20至70重量％的长链表面活性剂，其中Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为2至70的数字，并且Rb'为氢或甲基。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％、或20至70重量％的长链表面活性剂，其中Rb为直链C16-18烷基，AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，n为2至60的数字，并且Rb'为氢。
所述乳化剂包可包含至少0.5、2或5重量％的短链表面活性剂和长链表面活性剂的总和。
所述乳化剂包可包含最高达100、90、80、70、60、50、40、30、20、15或10重量％的短链表面活性剂和长链表面活性剂的总和。
所述乳化剂包可包含1至90重量％、1至60重量％、1至35重量％、或2至20重量％、或5至12的短链表面活性剂和长链表面活性剂的总和。
所述乳化剂包可包含其他非离子表面活性剂，例如不同于短链表面活性剂和长链表面活性剂的烷氧基化物、烷基葡糖苷和烷基聚葡糖苷、或脂肪酸与甘油或脱水山梨糖醇(例如甘油单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯)的偏酯(partial ester)(例如单酯、二酯和三酯)。
不同于短链表面活性剂和长链表面活性剂的合适的烷氧基化物为
-烷氧基化烷基酚，例如乙氧基化壬基苯基、乙氧基化十二烷基苯基、乙氧基化异十三烷基苯酚及其酯，例如乙酸酯
-环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物，
-乙氧基化烷基葡糖苷和烷基聚葡糖苷，
-乙氧基化脂肪胺，
-乙氧基化脂肪酸，
-脂肪酸与甘油或脱水山梨糖醇的乙氧基化偏酯，例如乙氧基化甘油单硬脂酸酯
-植物油或动物脂肪的乙氧基化物，例如玉米油乙氧基化物、蓖麻油乙氧基化物、牛油乙氧基化物，
-脂肪胺或脂肪酰胺的乙氧基化物。
所述乳化剂包通常含有最高达50、40、30、20、10、5或1重量％的其他非离子表面活性剂。所述乳化剂包通常含有至少1、5、10、20、30或40重量％的其他非离子表面活性剂。
在另一种形式中，所述乳化剂包不含乙氧基化脂肪酸。在另一种形式中，所述乳化剂包不含脂肪酸酰胺。在另一种形式中，所述乳化剂包不含乙氧基化蓖麻油。在另一种形式中，所述乳化剂包不含脂肪酸酰胺、乙氧基化脂肪酸和乙氧基化蓖麻油。
所述乳化剂包通常含有最高达10、8、5、4、3、2或1重量％的所有离子表面活性剂的总和，例如阴离子或阳离子表面活性剂。在另一种形式中，所述乳化剂包不含任何离子表面活性剂。所述乳化剂包通常含有的所有离子表面活性剂的总重量比支链表面活性剂和丙氧基化表面活性剂的总重量更低。支链表面活性剂和丙氧基化表面活性剂的总重量通常以1、1.5或2倍过量于所有离子表面活性剂的总重量。
所述乳化剂包通常为水性乳化剂包，其通常包含水。所述乳化剂包可包含至少1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、或90重量％的水，通常基于乳化剂包的总重量计。
在另一种形式中，所述乳化剂包基本上不含水并且含有例如少于10、8、6、4、2、1或0.2重量％的水。
所述乳化剂包在20℃下通常为液体、固体或凝胶状，优选其为液体。
所述乳化剂包可包含有机溶剂，其优选可与水混溶(例如在20℃下以至少10重量％的量)。合适的有机溶剂为醚(例如乙二醇醚)、酮或醇，其中优选醚(尤其是乙二醇醚)。
优选的有机溶剂为乙二醇醚，例如甲基二乙二醇、甲基三乙二醇、甲基四乙二醇、丁基三乙二醇、丁基乙二醇、丁基二乙二醇和己基二乙二醇。
所述乳化剂包可包含最高达90、80、70、60、50、40、30、20、15或10重量％的有机溶剂，例如乙二醇醚。
所述乳化剂包可包含至少1、5、10、20、30、40、50、60、70、80或90重量％的有机溶剂，通常基于乳化剂包的总重量计。
所述乳化剂包可包含0.5至30重量％或1至15重量％的有机溶剂，例如乙二醇醚。
在另一种形式中，所述乳化剂包可包含水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物。在另一种形式中，所述乳化剂包可包含至少1、5、10、20、30、40、50、60、70、80或90重量％的水、有机溶剂或水与有机溶剂的混合物。
燃料或乳化剂包可包含其他添加剂，例如载体油、冷流促进剂、润滑性促进剂、腐蚀抑制剂、去雾剂、消泡剂、十六烷值改进剂、助燃剂、抗氧化剂或稳定剂、抗静电剂、茂金属、金属钝化剂和/或染料。燃料或乳化剂包可包含最高达50、30、10、5或1重量％的其他添加剂。在另一种形式中，乳化剂包可以不含其他添加剂。
所述燃料乳液包含最高达5、3、2、1、0.8、0.6、0.4或0.3重量％的量的乳化剂包，基于柴油计。
所述燃料乳液包含0.001至1.0重量％、0.01至0.5重量％、0.01至0.4重量％或0.05至0.3重量％的量的乳化剂包，基于柴油计。
所述燃料乳液包含最高达2、1、0.5、0.2、0.1、0.08重量％的量的乳化剂包，基于燃料乳液计。
所述燃料乳液包含0.001至0.5，0.005至0.4、0.005至0.15、或0.02至0.08重量％的量的乳化剂包，基于燃料乳液计。
用燃料乳液为柴油发动机提供动力是已知的。合适的柴油发动机为例如大型涡轮增压二冲程柴油发动机(例如记载于WO 2010/145652或WO 2010/105620中的)或二冲程柴油发动机(例如记载于DE 19747247或DE 19747240中的)。柴油发动机可用于固定式陆地发动机(发电机)、铁路机车、汽车、卡车、内河船舶或远洋船舶。大型二冲程柴油发动机可用作发电厂或远洋船舶的原动机(prime mover)。
燃料和水的乳化可以通过施加机械剪切能来实现，例如在搅拌容器中，研磨聚集体(如球磨机或搅拌球磨机)、摇动、转子定子混合，通过泵或重力输送的经由管的湍流，静态混合器和逆流混合器。燃料和水的乳化也可以通过使燃料和水循环通过回路来实现，例如通过将它们从罐的底部泵送到罐的顶部，在那里它们被倾倒在罐内容物的表面上。在燃料和水循环之前，可进行预搅拌，但不是必需的。
所述乳化剂包可包含不同的组分。为了乳化燃料和水，可在乳化之前将一些组分添加到燃料中并且将一些组分添加到水中。因此，乳化剂包的不同组分可以在燃料乳液的制备过程中结合。优选地，乳化剂包的所有组分在乳化之前预混合。优选地，乳化剂包的所有组分在乳化之前同时添加到燃料或水中。本发明还可以涉及用燃料乳液为柴油发动机提供动力的燃料，其中水包含乳化剂包。
乳化可在0至100℃、或10至90℃、或20至50℃的温度下进行。
乳化可在0.5至20巴或1至10巴的压力下进行。
燃料乳液的制备和其在柴油发动机中燃烧的时间可小于24小时、6小时、1小时、45分钟、30分钟、15分钟、10分钟、5分钟或1分钟。
乳化柴油发动机中的燃料和水的各种装置为已知的，例如由WO 2016/064722、WO90/12959、US 4,388,893或WO 00/53916已知。
实施例
通过混合如表1所示的乳化剂和蒸馏水制备乳化剂包，并得到乳化剂的水溶液。
通过将添加剂包与柴油燃料混合来制备用于测试乳液稳定性的样品。对于表1中的所有实验，乳化剂的用量为0.05％，基于乳液的总体积(包括燃料和水)计。
使用的柴油燃料为根据DIN ISO 8217的DMA型船用柴油，一种透明液体柴油，不含添加剂包，密度约为0.83至0.85。
该乳液是使用基于转子-定子原理的Silverson L5高剪切实验室乳化器在室温下以7500rpm在10秒内制备的。
然后将乳化的样品放入量筒中，静置30分钟。测定分离的水相的量。例如，如果在80毫升总体积样品中检测到8毫升分离的水相，则对应于90％的乳液稳定性。如果没有检测到分离的水相，则这对应于100％的乳液稳定性。这些值在表1中给出。
使用以下表面活性剂：
式(I)的短链表面活性剂：
非离子B：异十三烷醇乙氧基化物，水中活性成分含量为70％，根据ISO 3016的倾点(pour point)约为0℃。
非离子C：异十三烷醇乙氧基化物，水中活性成分含量为70％，HLB为约18。
表1：添加剂包(所有量均以重量％为单位)和乳液稳定性(下半部分)
| 实施例 | 1 | 2 |
| 水 | ||
| 非离子B | 100 | |
| 非离子C | 100 | |
| 燃料:水 | 1:1.4 | 1:1.4 |
| 1分钟 | 99％ | 99％ |
| 2分钟 | 99％ | 99％ |
| 5分钟 | 99％ | 99％ |
| 10分钟 | 99％ | 99％ |
| 20分钟 | 98％ | 99％ |
| 30分钟 | 97％ | 98％ |
可以容易地看出，式(I)的短链表面活性剂非常适用于稳定水燃料乳液。
Claims (17)
1.一种用燃料乳液为柴油发动机提供动力的方法，其包括通过在乳化剂包的存在下，乳化燃料和水来制备燃料乳液的步骤，其中所述乳化剂包包含式(I)的短链表面活性剂
Ra-O-(AOa)m-Ra'(I)
其中
Ra为直链或支链的C6-14烷基，
AOa为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团、环氧丁烷基团、环氧戊烷基团、氧化苯乙烯基团或其混合物，
m为1至100的数字，和
Ra'为氢或C1-4烷基；并且。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述乳化剂包另外地包含式(II)的长链表面活性剂
Rb-O-(AOb)n-Rb'(II)
其中
Rb为直链或支链的C16-32烷基，
AOb为环氧乙烷基团、环氧丙烷基团、环氧丁烷基团、环氧戊烷基团、氧化苯乙烯基团或其混合物，
n为1至100的数字，和
Rb'为氢或C1-4烷基。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中Ra为支链C8-14烷基。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中Ra为异十三烷基。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中AOa为环氧乙烷基团。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中Rb为直链C16-22烷基。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中AOb为环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中Ra'和Rb'为氢。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述乳化剂包包含重量比为10:1至1:10、优选4:1至1:4的短链表面活性剂和长链表面活性剂。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述乳化剂包包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％或20至70重量％的长链表面活性剂。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述乳化剂包包含1至99重量％、5至90重量％、10至80重量％或20至70重量％的短链表面活性剂。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述乳化剂包包含最多10重量％的离子表面活性剂。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中所述乳化剂包包含至少10、30或50重量％的水、所述有机溶剂或水与所述有机溶剂的混合物。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述燃料乳液包含乳化剂包的量为基于柴油计的0.05至0.4重量％。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述燃料乳液包含40至80重量％的水。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中所述燃料为船用燃料。
17.一种用于为权利要求1至16中任一项所述的柴油发动机提供动力的燃料乳液。
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
| EP20205715.4 | 2020-11-04 | ||
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Publications (1)
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| CN116490594A true CN116490594A (zh) | 2023-07-25 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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-
2021
- 2021-10-26 CN CN202180073691.6A patent/CN116490594A/zh active Pending
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