CZ20002855A3

CZ20002855A3 - Process for preparing emulsified fuel and apparatus for making the same

Info

Publication number: CZ20002855A3
Application number: CZ20002855A
Authority: CZ
Inventors: C Sar Magnin; Jean-Bernard Prudhomme; Philippe Schulz
Original assignee: Elf Antar France
Priority date: 1999-12-08
Filing date: 1999-12-08
Publication date: 2001-05-16

Abstract

Při způsobu přípravy emulgovaného paliva t.j. například emulze vody v motorové naftě nebo vody v benzinu, pro spalovací motory a pro zařízení produkující energii se smísí organická fáze, vodná fáze a přísady. Objem V kapaliny obsahující organickou fázi a přísady se homogenizuje cirkulací této kapaliny v homogenizační nádobě při takovém průtoku Qc, že poměr Qc/V je vyšší nebo rovný 100 h' '.Homogenizovaná kapalina se cirkuluje ve vnější obtokové smyčce obsahující emulgační systém při takovém průtoku, že poměr V/Qcirk se pohybuje mezi 0 a 2 h, a do obtokové smyčky se přivádí voda v místě nacházejícím se před emulgaěním systémem. V cirkulaci kapaliny v obtokové smyčce se pokračuje až k dosažení požadované skladovací stability emulze. Zařízení k provádění tohoto způsobuje tvořeno uzavřenou nádobou (1) vyrobenou míchadlem (2) s axiálním čerpacím výkonem, třemi vstupy (3, 4, 5,) ajedním výstupem (6). Dále je vybaveno ohřívacím a/nebo chladícím systémem s obtokovou smyčkou tvořenou cirkulačním vedením (7).For example, in the process of preparing the emulsified fuel water emulsion in diesel or water in petrol, for combustion engines and for energy producing devices are mixed organic phase, aqueous phase and additives. Volume in liquid containing the organic phase and the ingredients are homogenized circulating the liquid in the homogenization vessel at such a rate flow rate Qc, that the Qc / V ratio is greater than or equal to 100 h ' The homogenized liquid is circulated in the outer bypass a loop containing an emulsifying system at such a flow rate that the V / Qcirk ratio is between 0 and 2 h, and into the bypass the loop is fed with water at the point before emulsion system. In the circulation of the liquid in the bypass the loop continues until the desired storage is reached stability of the emulsion. The device to do this causes consists of a closed container (1) made by a stirrer (2) with axial pumping power, three inputs (3, 4, 5,) and one output (6). Furthermore, it is provided with heating and / or cooling by-pass loop system line (7).

Description

Způsob výroby emulgovaného paliva a zařízení k provádění tohoto způsobuProcess for producing emulsified fuel and apparatus for carrying out the process

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká způsobu výroby emulgovaného paliva, t.j. emulgované směsi vody a alespoň jedné organické sloučeniny, s cílem distribuovat toto emulgované palivo stejně jako ostatní kapalná paliva, zejména ropná motorová paliva nebo topné oleje pro domácnosti. V těchto palivech je organická látka tvořena ropným produktem, rostlinným nebo živočišným olejem nebo jakýmkoliv jiným palivem používaným zejména v motorových vozidlech a domácích kotlech a obecněji pro napájení výbušných nebo jiných motorů a pro napájení zařízení produkujících energii. Vynález se rovněž týká zařízení k průmyslovému provádění uvedeného způsobu, přičemž toto zařízení má formu pevných nebo transportovatelných průmyslových jednotek.The invention relates to a process for producing an emulsified fuel, i.e. an emulsified mixture of water and at least one organic compound, to distribute the emulsified fuel as well as other liquid fuels, in particular petroleum motor fuels or household fuel oils. In these fuels, the organic substance consists of petroleum product, vegetable or animal oil or any other fuel used mainly in motor vehicles and domestic boilers and more generally for powering explosive or other engines and for powering equipment producing energy. The invention also relates to an apparatus for the industrial performance of said method, wherein the apparatus is in the form of fixed or transportable industrial units.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Použití emulgovateiného paliva je odborníkům v daném oboru velmi dobře známé, avšak obtížně realizovatelné vzhledem k nedostatečné stabilitě použitých palivových emulzí. Skladovací stabilita (t.j. stabilita v průběhu skladování) je předmětem definice stabilního emulgovaného paliva sestavené Oddělením správy uhlovodíků zřízeném při francouzském Ministerstvu průmyslu. Podle této definice je emulze vody a gazolu považována při skladování při okolní teplotě za stabilní v případě, že u ní nelze pozorovat odlučování fází ani alespoň po čtyřech měsících skladování.The use of emulsifiable fuel is well known to those skilled in the art, but difficult to implement due to the lack of stability of the fuel emulsions used. Storage stability (i.e. storage stability) is subject to the definition of a stable emulsified fuel compiled by the Hydrocarbon Management Department set up by the French Ministry of Industry. According to this definition, the water-gazole emulsion is considered stable when stored at ambient temperature if phase separation cannot be observed even after at least four months of storage.

Patentové dokumenty DE 19 704 874, DD 216 863 aDE 19 704 874, DD 216 863 a

WO95/33023 takto zejména popisují způsoby a zařízení určenéWO95 / 33023 thus particularly describes methods and apparatus intended

9 · »* 99 · »* 9

9999

9 9 99 9 9

9 9 9 ·9 99 9 9

9 9 99 9 9

99 pro získání palivových emulzí určených pro pozemní vozidla s Dieselovými motory. Taková paliva se získají smíšením složek a převedením těchto složek do emulze v samotném vozidle. Popsané emulze jsou emulzemi, ve kterých vnější fáze může být vodnou fází, přičemž tato fáze může bý později invertována zředěním v organické fázi, jak je to popsáno v patentovém dokumentu DE 19 704 874. Emulze popsaná v patentovém dokumentu WO95/33023 obsahuje alespoň 20 % obj. vody, přičemž vodná fáze tvoří vnější fázi.99 for obtaining fuel emulsions intended for land vehicles with Diesel engines. Such fuels are obtained by mixing the components and converting the components into an emulsion in the vehicle itself. The emulsions described are emulsions in which the outer phase can be an aqueous phase, which phase can later be inverted by dilution in the organic phase as described in DE 19 704 874. The emulsion described in WO95 / 33023 contains at least 20% % by volume of water, the aqueous phase forming the outer phase.

Stejně tak se v patentovém přihlášce WO92/11927 jedná o přípravu koncentrované emulze obsahující 40 až 80 % obj. vody, přičemž tato příprava spočívá v tom, že se odděleně připraví směs topného oleje a emulgačního činidla a směs vody a alkoholu a v zavedení obou těchto směsí ve dvou různých místech do cirkulační smyčky obsahující emulgující čerpadlo, jehož funkcí je rovněž udržovat cirkulaci získané emulzní směsi v uvedené smyčce. Vytvořená koncentrovaná emulze se potom jímá na jiném místě smyčky.Similarly, WO92 / 11927 relates to the preparation of a concentrated emulsion containing 40 to 80% by volume of water, which comprises separately preparing a mixture of fuel oil and an emulsifying agent and a mixture of water and alcohol and introducing both of these. mixture at two different locations into a circulation loop containing an emulsifying pump, the function of which is also to maintain the circulation of the obtained emulsion mixture in said loop. The concentrated emulsion formed is then collected at another point in the loop.

V patentové přihlášce WO95/27021 se nárokuje emulgované vodné palivo, kterým je uhlovodík ve vodě, přičemž toto palivo obsahuje 20 až 80 % obj. vody, která tvoří vnější fázi, 2 až 20 % obj. alkoholu, přičemž zbytek je tvořen uhlovodíky a neionogenním emulgačním činidlem. V této přihlášce je uhlovodíkem benzin, petrolej, plynové oleje, syntetické topné oleje nebo deriváty rostlinných nebo živočišných olejů. Kromě toho tato přihláška nárokuje způsob přípravy na místě samém takového paliva, které je stabilní alespoň po dobu tří měsíců a které je tvořeno jednak směsí uhlovodíku a emulgačního činidla a jednak směsí vody a alkoholu.Patent application WO95 / 27021 claims an emulsified aqueous hydrocarbon fuel which is a hydrocarbon in water, the fuel comprising 20-80% by volume of water forming the external phase, 2-20% by volume of alcohol, the remainder being hydrocarbons and non-ionic an emulsifying agent. In this application, the hydrocarbon is gasoline, kerosene, gas oils, synthetic fuel oils or vegetable or animal oil derivatives. In addition, the present invention claims a process for on-site preparation of a fuel which is stable for at least three months and which consists of a mixture of a hydrocarbon and an emulsifier and a mixture of water and an alcohol.

V žádném z těchto patentových dokumentů není popsán způsob průmyslové výroby stabilních emulgovaných paliv, ve kterých je vnější fáze emulze tvořena organickou fází. Z evidentních důvodů kompatibility paliva se stávajícími ústrojími nádrže v systému zavádění paliva do motoru se • 4 # · · *None of these patent documents discloses a process for the industrial production of stable emulsified fuels in which the outer phase of the emulsion consists of an organic phase. For obvious reasons of fuel compatibility with existing tank components in the fuel feed system • 4 # · · *

I 1I 1

99 » 4 · 1 » 4 4 « «4 4« dává přednost použití paliva, identická s vnější fází paliva, ústrojí dimenzována. V případě paliv, jejich vnější fází je vodná fáze, může docházet ke korozi kovových povrchů nebo/a k předčásnému opotřebení elastomerních materiálů. Kromě toho je průběh spalování emulze voda-v-oleji lepší než spalování emulze olej-ve-vodě, neboť prudké odpařování kapiček vody, dispergované v oleji, zlepšuje zejména dispergování uhlovodíků ve spalovací komoře [ SAE 89 044 9 a SAE 92 04 64 (M.Tsukuhara a kol., SAE 92 0198 (N.Sawa a kol.)] .99 »4 · 1» 4 4 «« 4 4 «prefers the use of fuel, identical to the external phase of the fuel, the device is dimensioned. In the case of fuels, the outer phase of which is the aqueous phase, corrosion of metal surfaces and / or premature wear of elastomeric materials may occur. In addition, the water-in-oil emulsion combustion process is better than the oil-in-water emulsion combustion since the rapid evaporation of oil-dispersed water droplets improves in particular the dispersion of hydrocarbons in the combustion chamber [SAE 89 044 9 and SAE 92 04 64 (M Tsukuhara et al., SAE 92 0198 (N.awa et al.)].

jehož vnější fáze je pro které byla uvedená emulgovaných motorovýchwhose external phase is for which said emulsified motor

Přihlašovatel navrhl takové palivo v patentové přihlášce WO97/34969.The applicant proposed such a fuel in patent application WO97 / 34969.

Vynález je zaměřen na přípravu takových emulgovaných paliv, jejichž vnější fází je organická sloučenina a které by byly stabilní po dlouhou časovou periodu, například po dobu delší než 4 měsíce, což by umožnilo jejich skladování v průmyslovém množství a později jejich distribuci k čerpadlům stejně jako je tomu u motorových a ostatních paliv.The present invention is directed to the preparation of such emulsified fuels whose external phase is an organic compound and which would be stable for a long period of time, for example for more than 4 months, which would allow their storage in industrial quantities and later their distribution to pumps as well as in the case of motor and other fuels.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Předmětem vynálezu je tedy způsob výroby v průmyslovém měřítku emulgovaného paliva voda/organická sloučenina nebo voda/organické sloučeniny mající vnější organickou fází a obsahující alespoň 20 % obj. vody a alespoň jednu přísadu potřebnou pro vytvoření emulze, přičemž podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že seAccordingly, the present invention provides a process for the production on an industrial scale of an emulsified fuel water / organic compound or water / organic compounds having an external organic phase and containing at least 20% by volume of water and at least one additive needed to form an emulsion. se

1) do nádoby vybavené alespoň jedním míchadlem s axiálním čerpacím výkonem a obsahující alespoň jednu z z uvedených organických sloučenin zavádí uvedená přísada nebo uvedené přísady, <*«·»(1) introducing said ingredient or ingredients into a vessel equipped with at least one axial pumping capacity stirrer and containing at least one of said organic compounds;

9 9 *9 9 *

9 9 » ·· ·· ·· • · · » ·9 9 »·· ·· ··

9 9 99 9 9

9 9 9 9 · • 9 9 9 99 9 9 9

9999

2) objem kapaliny V tvořený organickými sloučeninami a přísadami a získaný pomocí míchadla se homogenizuje takovým způsobem, že poměr Qc/V odpovídá Qc/V > 100 h'¹, výhodně Qc/V > 250 h'¹ a výhodněji2) the volume of the liquid V formed by the organic compounds and additives and obtained by means of a stirrer is homogenized in such a way that the ratio Qc / V corresponds to a Qc / V> 100 h ^-1 , preferably Qc / V> 250 h ^-1 and more preferably

1000 h’¹ > Qc > 300 h¹, přičemž Qc odpovídá cirkulaci kapaliny v uvedené nádobě,1000 h ' ¹ >Qc> 300 h ¹ , where Qc corresponds to the liquid circulation in said vessel,

3) kapalina homogenizovaná pomocí míchadla se cirkuluje v obtokové smyčce ústící v uvedené nádobě a skrze alespoň jeden emulgační systém uspořádaný na uvedené smyčce s takovým průtokem, že poměr V/Qcirl odpovídá h < V/Qcirk < 2 h, výhodně 0 h < V/Qcirk < 1,8 h a výhodněji 0 h < V/Qcirk < 1,5 h, přičemž Qcirk odpovídá průtoku kapaliny v obtokové smyčce,3) the liquid homogenized by means of a stirrer is circulated in a bypass loop opening in said vessel and through at least one emulsifying system arranged on said loop at a flow rate such that the V / Qcirl ratio corresponds to h <V / Qcirk <2 h, preferably 0 h <V / Qcirk <1.8 h and more preferably 0 h <V / Qcirk <1.5 h, where Qcirk corresponds to the liquid flow in the bypass loop,

4) vodná fáze potřebná k vytvoření emulze se přivádí do obtokové smyčky v místě nacházejícím se před uvedeným emulgačním systémem a(4) the aqueous phase required to form the emulsion is fed to a bypass loop at a point upstream of said emulsifier system; and

5) v homogenizaci v uvedené nádobě a v cirkulaci v uvedené obtokové smyčce se pokračuje až do doby, kdy se dosáhne požadované skladovací stability emulze.5) continue to homogenize in said vessel and circulate in said bypass loop until the desired storage stability of the emulsion is achieved.

Tento způsob výroby podle vynálezu umožňuje výrobu emulze v vprůmyslovém objemu, přičemž poměr voda/kapalina homogenizovaná v uvedené nádobě se v průběhu výroby nastaví tak, aby bylo dosaženo požadovaného obsahu vody ve finální palivové emulzi.This method of manufacture according to the invention allows the emulsion to be produced in an industrial volume, the water / liquid ratio homogenized in said vessel being adjusted during manufacture to achieve the desired water content of the final fuel emulsion.

Za účelem získání emulze mající dobrou stabilitu s časem jsou velmi důžežité, ba i prvořadé etapy přípravy homogenizované kapaliny tvořené organickými sloučeninami a přísadami a emulgování uvedené kapaliny s vodou. Takto bude možné v průběhu homogenizace nebo emulgování ohřát nebo ochladit kapalinu obsaženou v homogenizační nádobě.In order to obtain an emulsion having good stability over time, the preparation of a homogenized liquid consisting of organic compounds and additives and the emulsification of said liquid with water are very important and even of primary importance. Thus, it will be possible to heat or cool the liquid contained in the homogenization vessel during homogenization or emulsification.

Nej lepší způsob provedení vynálezu ·· e ♦ · φφ · · · · • φ φφφ φφ φφφ φφ φ φφφφ φφφφ φφφφ φφ φφ φφ φφ φφ φφThe Best Way to Carry Out the Invention · ♦ φ · • φ φ φφ φφφφφφφφφ φ φφφφφφφφ φφφφφφφφφφφφφ

V rámci výhodné formy provedení způsobu podle vynálezu tento způsob zahrnuje předběžnou etapu lp zařazenou před etapou 1, přičemž v průběhu této předběžné etapy lp se smísí přísady potřebné pro vytvoření emulze s alespoň jedním rozpouštědlem.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the process comprises a pre-stage 1p upstream of the stage 1, during which the pre-stage 1p is mixed with the additives necessary to form an emulsion with at least one solvent.

Smíšení přísad v předběžné etapě lp se výhodně dosáhne zředěním v alespoň jednom rozpouštědle přísad, přičemž se začíná nejviskóznější přísadou a končí nejméně viskózní přísadou, přičemž každé z těchto zředění se výhodně zavede do nádoby vybavené alespoň jedním míchadlem s axiálním čerpacím výkonem k dosažení dobré homogeneity a případně ohřívacími nebo chladícími prostředky ke zlepšení procesu ředění a homogenizace.The mixing of the additives in the preliminary stage 1p is preferably achieved by dilution in at least one additive solvent, starting with the most viscous additive and ending with the least viscous additive, each of these dilutions preferably being introduced into a vessel equipped with at least one agitator with axial pumping capacity to achieve good homogeneity and optionally heating or cooling means to improve the dilution and homogenization process.

V průběhu etap zavedení a homogenizace přísad a organických sloučenin do homogenizační nádoby je důležité, aby přísady byly homogenně dispergovány v celém objemu získané kapaliny k dosažení toho, že v okamžiku přidání vody budou všechny přísady potřebné k vytvoření emulze a k jejímu udržení přítomné v celém podílu organické sloučeniny v potřebných a identických množstvích. Není vyloučeno, že do vytvořené emulze a to buď do organické fáze nebo do vodné fáze budou zavedeny přísady pro zlepšení jedné nebo několika požadovaných vlastností paliva.During the steps of introducing and homogenizing the ingredients and organic compounds into the homogenization vessel, it is important that the ingredients are homogeneously dispersed throughout the volume of the liquid obtained to ensure that, when water is added, all ingredients needed to form the emulsion and keep it present throughout compounds in necessary and identical amounts. It is not excluded that additives will be introduced into the formed emulsion, either in the organic phase or in the aqueous phase, to improve one or more of the desired fuel properties.

V rámci vynálezu se rozpouštědlo použité v etapě lp zvolí z množiny zahrnující alespoň jednu z organických sloučenin použitých pro vytvoření emulze, rozpouštědlo typu alkoholu, ketonu, esteru nebo etheru nebo také emulzní přísady, které v dostatečné míře rozpouštějí ostatní přísady.Within the scope of the invention, the solvent used in step 1p is selected from the group comprising at least one of the organic compounds used to form the emulsion, an alcohol, ketone, ester or ether type solvent or emulsion additives which sufficiently dissolve the other additives.

Organická sloučenina nebo organické sloučeniny se v rámci vynálezu zvolí z množiny zahrnující ropná paliva, benziny, plynové oleje, petroleje, topné oleje pro domácnost, přičemž k těmto produktům se případně přidají kyslikaté sloučeniny typu TAME (methyl-terc.amylether) nebo MTBE (methyl-terc.butylether)pro benziny, typu DME (dimethylether),The organic compound (s) in the present invention is selected from the group consisting of petroleum fuels, gasoline, gas oils, kerosene, household fuel oil, and optionally oxygenated compounds of the TAME (methyl-t-amyl ether) or MTBE (methyl) type - tert-butyl ether) for petrol, DME (dimethyl ether) type,

DMM (dimethoxymethan) nebo TEP (triethoxypropan) pro gazoly • · · · • · ·· · · · · · · · · · • · · ···· · · · · • · · · · ·· ··· · · · ···· ···· · · · · • · ·· ·· · · · · · · nebo rafinované nebo nerafinované rostlinné nebo živočišné oleje nebo také jejich esterifikované deriváty.DMM (dimethoxymethane) or TEP (triethoxypropane) for gazoles · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · Or refined or unrefined vegetable or animal oils, or their esterified derivatives, as well.

Podle výhodné formy vynálezu bude emulgační systém zahrnovat alespoň jedno zařízení umožňující cirkulaci kapaliny v obtokové smyčce.According to a preferred embodiment of the invention, the emulsifying system will comprise at least one device allowing circulation of the liquid in the bypass loop.

Vodná fáze se do homogenizované kapaliny tvořené organickou sloučeninou nebo organickými sloučeninami a přísadami vstřikuje při průtoku Qe úměrném průtoku Qc cirkulace objemu V kapaliny v uvedené homogenizační nádobě, přičemž poměr Qe/Qc se pohybuje od 0 k 1.The aqueous phase is injected into the homogenized liquid consisting of the organic compound or organic compounds and additives at a flow rate Qe proportional to the flow rate Qc of the volume circulation V of the liquid in said homogenization vessel, the ratio Qe / Qc being from 0 to 1.

Výhodně se poměr Qe/Qc pohybuje od 0,05 do 0,20.Preferably, the Qe / Qc ratio is from 0.05 to 0.20.

Tato vodná fáze může rovněž obsahovat specifické přísady zaměřené na eliminaci kontaminace vody, jakými jsou biocidy nebo také antigely zaměřené zejména v zimě na eliminaci krystalizace vody a rozbití emulze.This aqueous phase may also contain specific additives aimed at eliminating water contamination, such as biocides or also antigens directed particularly at winter to eliminate water crystallization and emulsion breakage.

Způsob podle vynálezu je obzvláště vhodný pro výrobu emulgovaných paliv typu voda-v-oleji, zejména emulzí voda/gazol nebo voda/benzin pro spalování ve spalovacích motorech instalovaných v motorových vozidlech, zejména určené pro městskou dopravu, u kterých je obzvláště žádoucí snížení znečisťujících výfukových emisí bezprostředním působením na palivo. Stejně tak je možné počítat s použitím takového paliva v rámci železniční a námořní dopravy nebo v rámci pevných kotlů nebo Dieselových motorů tepelných elektráren.The process according to the invention is particularly suitable for the production of emulsified water-in-oil fuels, in particular water / gazoil or water / petrol emulsions for combustion in internal combustion engines installed in motor vehicles, in particular for urban transport, where reducing polluting exhaust emissions is particularly desirable. emission by direct effect on fuel. Similarly, it is possible to envisage the use of such fuel in rail and maritime transport or in fixed boilers or diesel engines of thermal power plants.

Druhým předmětem vynálezu je zařízení k provádění výše uvedeného způsobu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje uzavřenou nádobu 1_ vybavenou míchadlem 2 s axiálním čerpacím výkonem a obsahující tři vstupy pro přívod kapalin, t.j. vstup 3. pro přívod organické sloučeniny nebo organických sloučenin, vstup 4 pro přívod přísad a vstup .5 pro přívod emulze, jeden výstup _6 a případně ohřívací nebo/a chladící systém, přičemž vstup 5 a výstup _6 jsou připojeny k cirkulačnímu vedení 7 definujícími obtokovou smyčku obsahující přívodní vedení 9 pro • · • · · ·A second object of the invention is an apparatus for carrying out the aforementioned method, comprising a closed vessel 7 equipped with an agitator 2 having an axial pumping capacity and comprising three fluid inlet ports, i.e. an inlet 3 for supplying an organic compound or organic compounds, an inlet 4 for an additive supply and an emulsion supply inlet 5, one outlet 6 and optionally a heating and / or cooling system, the inlet 5 and outlet 6 being connected to a circulation line 7 defining a bypass loop comprising a supply line 9 for

přívod vody, emulgační systém 8_ a konečně odvodní vedení 10 pro odvádění emulgovaného paliva. Toto odvodní vedení 10 by mohlo být připojeno buď k nádobě 1_ nebo k cirkulačnímu vedení 7 tvořícímu obtokovou smyčku, a to buď před emulgačním systémem 8. nebo za tímto emulgačním systémem 8_.a water supply, an emulsifier system 8, and finally a drain line 10 for discharging the emulsified fuel. This drain line 10 could be connected either to the vessel 7 or to the bypass loop 7 forming the bypass loop, either before or after the emulsifier system 8.

V zařízení podle vynálezu vstup 4 umožňuje vstřikování směsí přísad, která byla předtím připravena a zhomogenizována ve druhé nádobě 11, opatřené míchadlem 12 s axiálním čerpacím výkonem pro zajištění homogenizace uvedené směsi přísad a obsahující přívodní vedení 13, výstupní vedení směsi spojené se vstupem 4. a případně ohřívací nebo/a chladící systém, zajišťující ohřívání nebo chlazení obsahu druhé nádoby 11. Zde je možné použít všechny typy tepelné izolace, přičemž chladící nebo/a ohřívací systém je přizpůsoben průmyslovému měřítku. Vstupy 3 a 4 by mohly být spojeny v jeden jediný vstup pro přívod organických sloučenin nebo/a přísad do nádoby 1_.In the device according to the invention, the inlet 4 allows injection of the additive blends previously prepared and homogenized in the second vessel 11, equipped with an agitator 12 with axial pumping power to ensure homogenization of said additive blend and comprising the feed line 13, the outlet conduit of the blend associated with the inlet 4. optionally, a heating and / or cooling system to heat or cool the contents of the second vessel 11. Here, all types of thermal insulation can be used, the cooling and / or heating system being adapted to an industrial scale. Inlets 3 and 4 could be combined into a single inlet for supplying organic compounds and / or additives to the container 7.

V nádobě ý a ve druhé nádobě 11 musí míchadla 2 a 12 umožnit homogenizaci veškerého podílu kapaliny, obsaženého v uvedených nádobách a podporovat cirkulaci kapaliny v nádobách, aniž by přitom došlo ke vzniku střihového gradientu od místa k místu, což znamená, že se homogenizace provádí při definované a modulovatelné míře střihového napětí. Jako míchadla 2 a 12 se výhodně zvolí míchadla s axiálním čerpacím výkonem, která umožňují podélné míchání vzhledem k ose otáčení, a se zvýšenou čerpací kapacitou.In the container and in the second container 11, the stirrers 2 and 12 must allow homogenization of all the liquid contained in said containers and promote circulation of the liquid in the containers without producing a shear gradient from place to place, which means that homogenization is performed at a defined and modulable shear stress rate. Stirrers 2 and 12 are preferably selected with agitators having an axial pumping capacity which allow longitudinal mixing with respect to the axis of rotation and with increased pumping capacity.

Emulgační systém 8. podle vynálezu obsahuje alespoň jedno emulzní čerpadlo nebo/a jeden nebo několik dynamických směšovačů opatřených systémem rotor/stator s úzkou mezerou (fixní nebo stavitelnou) a otáčejících se vysokou rychlostí, t.j. rychlostí vyšší než 2000 otáček za minutu.The emulsifying system 8 according to the invention comprises at least one emulsion pump and / or one or more dynamic mixers provided with a narrow gap (fixed or adjustable) rotor / stator system and rotating at a high speed, i.e. at a speed of more than 2000 rpm.

Před nebo za tímto emulgačním systémem anebo místo tohoto emulgačního systému lze uspořádat na obtokové smyčce, tvořené vstupem výstupem 6 a cirkulačním vedení jeden nebo několik statických směščovačů nebo/a jeden nebo několik ·· · · · · · · · · ·· • · · · · · · ··· ·· · · · ·· · · · • · · · · ·· ··· ·· • · · · · ·· · · ·· ·· ·· « · · · · · emulgátorů, provozovaných na mechanickém principu, pomocí ultrazvuku nebo/a mikrovln a napomáhajích vzniku emulze.Upstream or downstream of or instead of the emulsifier system, one or more static mixers and / or one or more static mixers may be provided on the bypass loop formed by the inlet of the outlet 6 and the circulation ducts and / or one or more. · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · emulsifiers operated on a mechanical principle by means of ultrasound and / or microwaves and aid in the formation of an emulsion.

Aby se podpořilo dispergování kapiček vody v oleji, lze ve vedení pro vstřikování vody uspořádat alespoň jeden dispergačni systém pro dispergování uvedených kapiček, jakým je například distributor s kovovou fritou nebo na bázi vláken z nerezavějící oceli mající velmi malé póry velikosti jedné nebo několika desítek mikrometrů.In order to promote dispersion of water droplets in oil, at least one dispersion system for dispersing said droplets, such as a metal frit or stainless steel fiber-based distributor having very small pores of one or several tens of micrometers, may be provided in the water injection line.

Stručný popis obrázků na výkresechBrief Description of the Drawings

Na jediném připojeném obrázku je znázorněno zjednodušené schéma výhodného způsobu provedení zařízení podle vynálezu.The simplified diagram of a preferred embodiment of the device according to the invention is shown in a single figure.

V následující části popisu bude vynález blíže objasněn pomocí konkrétních příkladů jeho provedení, přičemž tyto příklady mají pouze ilustrační charakter a nikterak neomezují rozsah vynálezu, který je jednoznačně vymezen definicí patentových nároků.In the following, the invention will be further elucidated by means of specific examples thereof, and are not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the claims.

Příklad 1Example 1

Tento příklad popisuje laboratorní způsob přípravy emulze voda/gazol podle vynálezu.This example describes a laboratory process for preparing a water / gaz emulsion according to the invention.

Do válcové kádinky o obsahu 1,5 litru se nalije 22,9 g směsi přísad popsané v patentové přihlášce WO97/349 a potom 673,1 gazolu odpovídajícího evropským parametrům normy EN 590. Do druhé kádinky se zavede 104 g vody.22.9 g of the additive mixture described in patent application WO97 / 349 and then 673.1 gazoles corresponding to the European parameters of EN 590 are poured into a 1.5 liter cylindrical beaker. 104 g of water are introduced into the second beaker.

Do první kádinky se zavede turbina Ultra-Turrax, vybavená motorem T50 a systémem rotor/stator S50 N-G45FF, která se spustí na maximální výkon, t.j. 10 000 otáček za minutu, čímž • · • · · · • · • · · · ···· · · · · • · ·» ·· ·· ·· ·· se dosáhne homogenizace směsi v průběhu několika sekund. Do takto míchané směsi se velmi rychle zavede voda z druhé kádinky a v míchání se pokračuje ještě po dobu 5 minut a dbá se toho, aby teplota vytvořené emulze nepřesáhla 50 °C.The first beaker is loaded with an Ultra-Turrax turbine, equipped with a T50 engine and a S50 N-G45FF rotor / stator system, which is started at maximum power, ie 10,000 rpm, thus providing a The mixture is homogenized within a few seconds. Water from the second beaker is introduced very quickly into the stirred mixture and stirring is continued for 5 minutes, ensuring that the temperature of the emulsion formed does not exceed 50 ° C.

Takto laboratorně získaná emulze má skladovací stabilitu při okolní teplotě, t.j. teplotě z rozmezí od 15 do 25 °C, delší než 4 měsíce, což znamená, že v průběhu této doby nebyla u emulze pozorována tendence k odměšování fází nebo k sedimentaci .The emulsion thus obtained has a storage stability at ambient temperature, i.e. a temperature in the range of from 15 to 25 ° C, of more than 4 months, meaning that during this time the tendency of phase emulsion or sedimentation has not been observed with the emulsion.

Příklad 2Example 2

Cílem tohoto příkladu je popsat optimální podmínky pro získání v průmyslovém měřítku emulze stejně stabilní, jako je výše uvedená emulze připravená v laboratoři.The purpose of this example is to describe the optimum conditions for obtaining on an industrial scale an emulsion as stable as the above-mentioned emulsion prepared in a laboratory.

V průmyslové jednotce, která byla popsána v souvislosti s jediným připojeným obrázkem, byly připraveny různé emulze. Jejich složení je stejné jako složení emulze popsané v příkladuVarious emulsions were prepared in the industrial unit described in connection with the single attached figure. Their composition is the same as that of the emulsion described in the example

1.1.

Míchadlem 2 je víceetážové míchadlo Mixel typu MM opatřené mobilními troj lopatkami.Stirrer 2 is a Mixel multi-level mixer type MM equipped with mobile three blades.

Byly testovány dva emulgační systéme 8_:Two emulsifying systems 8 have been tested:

mlýnový finišer BF 150, který bude dále označován písmenemmill finisher BF 150, hereinafter referred to as letter

A a který je komerčně dostupný u firmy Pierre Guerin Technologies; jedná se o koloidní mlýn se systémem rotor/stator se stavitelnou mezerou; a dynamický homogenizér typu MS, který je komerčně dostupný u firmy Silverson, má fixní nestavitelnou mezeru a je dále označován písmenem B.A and which is commercially available from Pierre Guerin Technologies; it is a colloid mill with a rotor / stator system with adjustable gap; and a dynamic homogenizer of the MS type, which is commercially available from Silverson, has a fixed non-adjustable gap and is hereinafter referred to as the letter B.

• · · · · · ·· ··• · · · · · ·

I · · ’ » · · <I

V následující tabulce 1 jsou uvedeny cirkulační charakteristiky uvnitř nádoby 1. a v cirkulačním vedení Ί_, které je součástí obtokové smyčky, vracející kapalinu do nádoby KThe following table 1 shows the circulation characteristics inside the vessel 1 and in the circulation duct 7 which is part of the bypass loop returning liquid to the vessel K

Tabulka 1Table 1

Výroba Production Emulgační systém Emulsifying system Qc/V (h’¹) (nádoba)Qc / V (h ' ¹ ) (vessel) V/Qcirk (obtoková smyčka) V / Qcirk (bypass loop) Produktivita (m³/h)Productivity (m ³ / h) Sklado- vací stabi- lita (týdny) Sklado- vací stabi- lita (weeks) 1 1 B (B) 250 250 0,5 0.5 7 7 18 18 2 2 B (B) 0 0 0,5 0.5 1 1 3 3 B (B) 250 250 1 1 2 2 17 17 4 4 B (B) 850 850 0,25 0.25 10 10 24 24 5 5 B (B) 50 50 0,5 0.5 0 0 17 17 6 6 B (B) 850 850 2,2 2.2 0 0 <1 <1 7 7 A AND 340 340 1 1 4 4 21 21 8 8 A AND 250 250 1,4 1.4 1,5 1.5 20 20 May 9 9 A AND 0 0 1 1 0 0 <1 <1 10 10 A AND 110 110 1,4 1.4 0,5 0.5 20 20 May 11 11 A AND 50 50 1,4 1.4 0 0 <1 <1 12 12 A AND 340 340 2 2 0 0 <1 <1

Ve výše uvedené tabulce:In the table above:

Qc znamená cirkulační průtok uvnitř nádoby, který je obecně rovný Qc = l,5Nqp x N x D³ x 60, kde Nqp znamená četnost čerpání, N znamená rychlost otáčení mobilní části michadla v nádobě a D znamená průměr této nádoby,Qc is the circulation flow within the vessel, which is generally equal to Qc = 1.5Nqp x N x D ³ x 60, where Nqp is the pumping rate, N is the rotation speed of the mobile part of the stirrer in the vessel, and D is the diameter of the vessel,

V znamená objem kapaliny obsažené v homogenizačni nádobě 1. v průběhu přípravy emulze aV represents the volume of liquid contained in the homogenization vessel 1 during the preparation of the emulsion a

Qcirk znamená průtok kapaliny cirkulující vně nádoby za emulgačním systémem 8_ v obtokové smyčce podle jediného připojeného obrázku.Qcirk means the flow of liquid circulating outside the vessel downstream of the emulsifying system 8 in the bypass loop according to the single attached figure.

• · · · · ·• · · · · ·

• 4 44 • 4 4 ·4 44 4 4

4 4 ·4 4 ·

4 «44 «4

Významy těchto zkratek jsou uvedeny v Techniques de l'Ingénieur, A-5900 a A-5902 v článcích M.Roustanda a J.C. Pharamonda.The meanings of these abbreviations are given in Techniques de l'Ingénieur, A-5900 and A-5902 in the articles by M. Rossand and J.C. Pharamonda.

Z tabulky je zřejmé, že bez míchání v uvedené nádobě nebylo možné získat stabilní emulzi. Navíc, bez ohledu na použitý emulgační systém je pro zlepšení stability emulze a produktivity výroby této emulze důležité, aby poměr Qc/V byl vyšší než 100 a aby doba převedení do emulze nebo cirkulace mimo homogenizační nádobu byla kratší než 1,5 hodiny.It can be seen from the table that it was not possible to obtain a stable emulsion without stirring in said container. In addition, irrespective of the emulsifying system used, it is important that the Qc / V ratio be greater than 100 and that the transfer time to the emulsion or circulation outside the homogenization vessel is less than 1.5 hours to improve emulsion stability and emulsion production productivity.

Claims

PATENT CLAIMS

(1) introducing said ingredient (s) into a vessel equipped with at least one axial pumping capacity stirrer and containing at least one of said organic compounds;

A process for the industrial scale production of an emulsified fuel water / organic compound or water / organic compounds having an external organic phase and containing at least 20% by volume of water. water and at least one additive required to form an emulsion, characterized in that:

2. A method according to claim 1, comprising pre-step 1p preceding step 1 and during which the ingredients are diluted in at least one solvent, the dilution of the ingredients proceeding in order from the highest viscosity ingredient to the lowest ingredient additive. viscosity, and these dilutions are introduced into a vessel provided with at least one stirrer, preferably a pump having an axial pumping capacity, and optionally heating and / or cooling means.

2) the volume of the liquid V formed by the organic compounds and additives and obtained by means of a stirrer is homogenized in such a way that the ratio Qc / V corresponds to a Qc / V> 100 h ¹ , preferably Qc / V> 250 h ¹ and more preferably

1000 h ^<-1> Qc> 300 h ^'J, where Qc corresponding to the circulation of the liquid in said vessel,

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the solvent used in the preliminary stage 1p is selected from the group consisting of an organic compound or organic compounds used to form an emulsion, an alcohol, ketone, ester or ether type solvent or also additives capable of sufficiently dissolve the other ingredients.

3) the liquid homogenized by means of a stirrer is circulated in a bypass loop opening in said vessel and through at least one emulsifying system arranged on said loop at a flow rate such that the V / Qcirl ratio corresponds to

0 h <V / Qcirk <2 h, preferably 0 h <V / Qcirk <1.8 h and more preferably 0 h <V / Qcirk <1.5 h, with Qcirk corresponding to the liquid flow in the bypass loop,

4 4 4 4 4

44 44 * · ·· 4 · 44

4 4 4 4

Process according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the organic fuel is selected from the group consisting of petroleum fuels, gasoline, gas oils, kerosene and domestic fuel oil, optionally containing oxygen-containing compounds of the TAME type. (methyl-t-amyl ether) or MTBE (methyl-t-butyl ether) for petrol, DME (dimethylether), (DMM (dimethoxymethane) or TEP (triethoxypropane) for gazoles, or refined or unrefined vegetable or animal oils, or also esterified derivatives.

(4) the aqueous phase required to form the emulsion is fed to a bypass loop at a point upstream of said emulsifier system; and

Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the aqueous phase is injected into the homogenized liquid at a flow rate Qe proportional to the flow rate Qc of the circulation. φ φφ φ · φφ φφ φφ φ · of the liquid in the vessel, with the ratio Qe / Qc ranging from 0 to 1.

5) continue to homogenize in said vessel and circulate in said bypass loop until the desired storage stability of the emulsion is achieved.

φφφ

Method according to claim 5, characterized in that the aqueous phase is injected into the homogenized liquid at a flow rate Qe such that the ratio Qe / Qc ranges from 0.05 to 0.20.

Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a closed vessel 7 equipped with an agitator (2) having an axial pumping capacity and comprising three fluid inlet ports, ie an inlet (3) for supplying the organic compound or organic compounds. the inlet (4) for the additive supply and the inlet (5) for the emulsion supply, one outlet (6) and optionally a heating and / or cooling system, the inlet (5) and outlet (6) being connected to the circulation line (7) defining a bypass loop comprising a water supply line (9), an emulsifier system (8) and finally an emulsion fuel outlet line (10) connected either to the vessel (1) or to the bypass loop (5,6,7) either before an emulsifying system (8) or after this emulsifying system (8).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the inlet (4) allows the injection of the additive mixture, preformed and homogenized in the second container (11), equipped with an agitator (12) with axial pumping capacity to ensure homogenization of said additive mixture and comprising feed line (13), an outlet conduit connected to the inlet (4) and optionally a heating and / or cooling system for cooling and / or heating the contents of the second vessel (11).

• 4

44 <4

Apparatus according to claims 7 and 8, characterized in that the containers (1) and (11) are equipped with a stirrer (2) and / or a stirrer (12) causing longitudinal agitation with respect to their axes of rotation at a defined and modulable shear stress rate.

Apparatus according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the emulsifying system comprises at least one emulsion pump and / or optionally one or more dynamic mixers equipped with a fixed or adjustable gap rotor / stator system and rotating at high speed, preferably at a speed greater than or equal to 2000 rpm.

Apparatus according to any one of claims 7 to 10, characterized in that one or more static mixers and / or one or more further emulsifiers operated on a mechanical principle are provided by ultrasound instead of the emulsifier system or upstream or downstream of the emulsifier system. and / or microwave.

Apparatus according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the line for injecting water into the bypass loop (7) is provided with at least one droplet dispersion system.

Use of the process according to claims 1 to 6 for producing an emulsified water-in-oil fuel, in particular a water-in-gazol or water-in-gas emulsion for combustion in fixed or transported internal combustion engines.