DE1937000B2 - Waessrige kraft- und brennstoffemulsionen auf der basis von fluessigen kohlenwasserstoffen - Google Patents

Waessrige kraft- und brennstoffemulsionen auf der basis von fluessigen kohlenwasserstoffen

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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
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Description

zugsweise verwendet man einen Emulgator oder ein Emulgatorgemisch mit einem HLB-Wert von 11 bis 16 (siehe die Zeitschrift »J. Soc. Cosmetic Chemistry«, Dezember 1948, Seite 419).
Der Emulgator ist zweckmäßig ein aus 5 bis 15 Mol ■-, eines Alkylenoxyds pro Mol eines Alkylphem icrgestelltes Kondensationsprodukt. Beispiele von ,nr zur Herstellung dieser Kondensationsprodukte geeigneter Alkylphenole sind Alkylphenole mit 5 bis 15 C-Atomen, vorzugsweise ein Octyl-, Nonyl- oder Dodecylphenol. Beispiele für geeignete Alkylenoxyde sind Äthylenoxyd und Propylenoxyd. Ein bevorzugter Emulgator ist ein Kondensationsprodukt eines Octylphenols mit Äthylenoxyd. Solche Produkte sind im Handel erhältlich. Man kann 0,3 bis 5Gew.-% Emulgator, bezogen auf die Emulsion, verwenden, obwohl man auch bis zu 10 Gew.-% einsetzen kann. Vorzugsweise verwendet man 0,5 bis 1,5 Gew.-% Emulator.
Es wurde festgestellt, daß Harnstoff eine überraschende Wirksamkeit in bezug auf die Stabilität der Emulsion der Erfindung besitzt. Dies ist aus Tabelle II ersichtlich, in der Harnstoff mit anderen Emulsionsstabilisatoren verglichen wird. Die Emulsion der Erfindung kann vorzugsweise 0,3 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,7Gew.-% Harnstoff, enthalten.
Beispiele für verwendbare wasserlösliche aschefreie Gefrierpunktserniedriger sind Ammoniumsalze, wie Ammoniumnitrat, oder mehrwertige Alkohole, wie Glykol oder Glycerin. Ammoniumnitrat wird als Gefrierpunktserniedriger bevorzugt. Der Anteil des Ge- jo frierpunktserniedrigers kann bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Emulsion, betragen. Vorzugsweise beträgt dieser Anteil 0,3 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,7 Gew.-%. Eine besondere überraschende Stabilität zeigt eine Kraft- bzw. Brennstoffemulsion, die jeweils 0,3 bis 0,7 Gew.-% Ammoniumnitrat bzw. Harnstoff enthält.
Die Kraft- bzw. Brennstoffemulsionen der Erfindung können weitere Zusätze, wie Korrosionsinhibitoren und Antistatika, enthalten.
Die Korrosionsinhibitoren können wegen des in den Emulsionen der Erfindung vorhandenen Wassers erforderlich sein. Ein Zusatz von Spuren von z. B. Äthylcndiamin wirkt der Korrosion von Eisen entgegen. Weitere Beispiele für Korrosionsinhibitoren sind Glycerin und Glykol. Man kann auch andere Korrosionsinhibitoren, wie Alkylbernsteinsäuren oder deren Anhydride, z.B. Dodecylbernsteinsäure oder deren Anhydrid, in geeigneten Anteilen verwenden. Der Anteil des Korrosionsinhibitors beträgt gewöhnlich bis zu l,0Gew.-%.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Flugturbinen-Kraftstoff 97,0
Emulgator A (Im Handel erhält 1,0
liches Kondensationsprodukt aus
Octylphenol und Äthylenoxyd)
Wasser 1,0
Harnstoff 0,5
Ammoniumnitrat 0,5
Ein weiterer emulgierter Kraftstoff (Emulsion II) die nachstehende Zusammensetzung:
Flugturbinen-Kraftstoff 96,8%
Emulgator A (Im Handel erhält 0,8 %
liches Kondensationsprodukt aus
Octylphenol und Äthylenoxyd)
Wasser 1,0 %
Harnstoff 0,4 %
Ammoniumnitrat 0,4 %
Äthylenglykol 0,4%
Dodecenylbernsteinsäureanhydrid 0,2 %
Tabelle I zeigt die Eigenschaften der vorgenannten Emulsionen I und II und jene der nachstehenden Vergleichs-Emulsionen A bis H.
Die in den Emulsionen A bis H enthaltenen Emulgatoren A bzw. B sind handelsübliche Octylphenol-Äthylenoxyd-Kondensationsprodukte.
Beispiel 1
Ein emulgierter Kraftstoff (Emulsion I) besitzt die nachstehende Zusammensetzung:
Emulsion A
Flugturbinen-Kraftstoff
Emulgator A
Wasser
Harnstoff
Emulsion B
Flugturbinen-Kraftstoff
Emulgator A
Wasser
Ammoniumnitrat
Emulsion C
Flugturbinen-Kraftstoff
Emulgator A
Wasser
Ammoniumchlorid
Emulsion D
Flugturbinen-Kraftstoff
Emulgator B
Wasser
Harnstoff
Emulsion E
Flugturbinen-Kraftstoff
Emulgator B
Wasser
Harnstoff
Emulsion F
Flugturbinen-Kraftstoff
Emulgator B
Wasser
Acetamid
Emulsion G Flugturbinen-Kraftstoff
Emulgator B
Wasser
Ammoniumchlorid
Emulsion H Flugturbinen-Kraftstoff
Emulgator B
Wasser
97,0 % 1,0 % 1,3 % 0,6 %
97,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0%
97,0 % 1,0 % 1,5 % 0,5 %
97,0 % 1,0 % 1,0 % 1,0 %
97,0 % 1,0 % 1,5 % 0,5 %
97,0% 1,0 % 1,0 % 1,0%
97,0 % 1,0 % 1,5 % 0,5 %
97,0% 1,0 % 2,0 %
Die Prozentangaben der vorgenannten Kohlenwasserstoffe und des Wassers beziehen sich auf das Volumen, die der anderen Komponenten auf das Gewicht.
Tabelle I
Emulsionen
B
C
D
E
F
G
H
Verhalten
beim Stehen
an der Luft
bei Raumtemperatur
Verhalten beim Abkülen auf -29"C
Verhalten bei
i„agerung bei 151C
Lagerung bei 55 C
stabil1)
stabil1)
bricht
allmählich
bricht4)
bricht4)
stabil1)
stabil')
bricht rasch
bricht4)
bricht4)
stabil2) stabil2) bricht3)
stabil1) stabil1)
stabil1) stabil1)
stabil2) stabil2) bricht3) bricht3) stabil2) stabil2) bricht3) ') länger als 30 Tage
2) nach 5 Cyclen des Kühlens von P.aumtemperaturauf-29 C, Haltens der Emulsion für einige Zeit bei -29 C und Aufwärmens auf Raumtemperatur
3) nach einem Cyclus
4) der Kraftstoff wird nach zwei bis vier stunden an der Oberfläche in Form einer zusammenhängenden Phase sichtbar.
Beispiel 2
Die nachstehenden Emulsionen werden hergestellt, um die Überlegenheit von Harnstoff gegenüber anderen Emuisions-Stabilisatoren zu zeigen. Alle Emulsionen bestehen aus 97 Vol.-% Flugkerosin, 1 VoL-% Wasser, 1 Gew.-% Emulgator A, 0,5 Gew.-% Ammoniumnitrat und einem der in Tabelle Il aufgeführten Stabilisatoren.
Tabelle II
Emulsionsstabilisator
Stabilisator-Anteil
(Gew.-%)
Harnstoff 0,5
Formamid 0,5
Maleinsäureanhydrid 0,5
Bernsteinsäuredinitril 0,5
Glykolsäurenitril 0,5
Wasser + Glycin 0,25
0,25
Wasser + Guanidin- 0,25
hydrochlorid 0,25
Lebensdauer der Emulsion bei 15 C
1 Monat 160 Std. 65 Std. 65 Std. 65 Std. 65 Std.
65 Std.

Claims (11)

Patentansprüche: teilchen ein unkontrollierter Abbrand bzw. ein schnelles Verdampfen verhindert bzw. erschwert werden
1. Wäßrige Kraft- und Brennstoffemulsionen aufder Basis von flüssigen Kohlenwasserstoffen mit einem Gehalt an einem Emulgator, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens 75 Gew.-%, bezogen auf die Emulsion, eines flüssigen Kohlenwasserstoffkraft- bzw. -brennstoffes als disperse Phase, 0,75 bis 12Gew.-% Wasser als kontinuier- u liehe Phase, sowie 0,3 bis 10Gew.-% eines wasserlöslichen, aschefreien Gefrierpunktserniedrigers, 0,3 bis 10Gew.-% eines Emulgators und 0,3 bis 10Gew.-%, bezogen auf die Emulsion, Harnstoff, sowie gegebenenfalls üblichen bekannten Zusätzen ι bestehen.
2. Emulsionen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoffkraftstoff ein Flugkraftstoff auf Kerosinbasis ist.
3. Emulsionen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch -' gekennzeichnet, daß der Anteil des Kohlenwasserstoffkraft- oder -brennstoffes über 90 Gew.-%, vorzugsweise 95 bis 98,5 Gew.-%, bezogen auf die Emulsion, beträgt.
4. Emulsionen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Wassers 0,75 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Emulsion, beträgt.
5. Emulsionen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Emulgators 0.5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Emulsion, beträgt.
6. Emulsionen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator ein Kondensationsprodukt aus einem Alkylphenol mit einem Alkylenoxyd ist.
7. Emulsionen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Emulgator ein Kondensationsprodukt aus 5 bis 15 Mol Alkylenoxyd pro Mol Alkylphenol ist.
8. Emulsionen nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Harnstoffs 0,3 bis 0,7 Gew.-%, bezogen auf die Emulsion, beträgt.
9. Emulsionen nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Gefrierpunktserniedrigers 0,3 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,7 Ge\v.-%, bezogen auf die Emulsion, beträgt.
10. Emulsionen nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefrierpunktserniedriger ein Ammoniumsalz, vorzugsweise Ammoniumnitrat ist.
11. Emulsionen nach Anspruch 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen Gehalt von jeweils 0,3 bis 0,7 Gew.-%, bezogen auf die Emulsion, an Harnstoff und Ammoniumnitrat.
hs ist iedoch schwierig, solche wäßrigen Emulsionen iratz eines hohen Gehaltes an der emulgierten Kohlenwasserstoffphase auch bei niedrigen Temperaturen pumplahig und bei üblichen Lagerungstemperaturen ^Überraschenderweise läßt sich dieses technische Problem durch eine synergistisch zusammenwirkende
■40
■Γ)
Flüssige Kohlenwasserstoffkraft- oder -brennstoffe werden für bestimmte Anwendungszwecke in Form wäßriger Emulsionen eingesetzt, da durch die Auftrennung der Kohlenwasserstoffphase in kleine Einzel-Stoffemulsionen auf der Basis von flüssigen Kohlenwasserstoffen und einem Gehalt an einem Emulgator S daher dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mindestens 75 Gewichtsprozent, bezogen auf die Emulsion, eines flüssigen Kohlenwasserstoffkraft- bzw. -brennstoff a disperse Phase, 0,75 bis 12 Gewichtsprozent Wa ser a s kontinuierliche Phase, sow.e 0.3 b,s 10 Gewichtsprozent eines wasserlöslichen aschefreien Ge-Sunktserniedrigers. 0,3 bis 10 Gewichtsprozent eineT Emulgators und 0,3 bis 10 Gewichtsprozent, bezögen auf die Emulsion, Harnstoff bestehen.
Die Verwendung von Gefrierpunktserniedrigern zur Lösung von Enteisungsproblemen beispielsweise bei Fugzeugen (wie Tragflügel und Kraftstoffleitungen) ist an sich bekannt. Für diesen Zweck sind u. a Athylenglykollösungen empfohlen worden welche die Salze KCNS und NaNO2 als im Glykol lösliche Gefner- ^mktserniedriger enthalten. Derartige Enteisungslo-Cgen eSnen'ich aber nicht für wäßrige Emulsionen vomTypKohlenwasserstoff-in-Wasser.
Weiterhin ist es bekannt, für relativ■wenig konzentrierte Emulsionen, welche maximal 50 Gewichüprozent der Kraftstoffkomponente in der wäßrigen Phase dispergiert enthalten, spezielle Emulgatoren vom Typ der oxyäthyllierten Alkylphenole einzusetzen. Die nachstehend angegebene Vergleichsemulsion H (ygl. auch Tabelle I) zeigt jedoch, daß ein solcher Emulgatortyp nicht ausreicht, um bei hochkonzentrierten Emulsionen die erforderliche Stabilität zu gewahrleisten. Überraschenderweise ist es unbedingt erforderlich, daß in solchen hochkonzentrierten Emulsionen Harnstoff als Stabilisatorkomponente mitverwendet wird (vgl. Tabelle II).
Der Kohlenwasserstoffkraft- oder -brennstoff, nachstehend einfach als »Kraft- oder Brennstoff« bezeichnet kann ein Kraftstoff für Flugzeug-, wie Düsenoder Flugturbinen-, Automobil-, wie Benzin-, oder Lastkraftwagen- bzw. Schiffs-, wie Schiffsdieselmotoren sein Der Kraft- bzw. Brennstoff umfaßt somit die bei Temperaturen von 20 bis 4000C siedenden Erdöldestillatkraftstoffe, wie Dieselkraftstoff, Benzin oder Kerosin Flugzeugkerosine sind die bevorzugten Krattstoffkomponenten der Emulsionen der Erfindung. Der Anteil der Kraft- bzw. Brennstoffkomponente der Emulsionen der Erfindung beträgt vorzugsweise über 90 Gew -%, insbesondere über 95 Gew.-%, bezogen auf die Emulsion. Der bevorzugte Maximalgehalt der Emulsion an der Kraft- bzw. Brennstoffkomponente beträgt 98,5 G ew.-%.
Man darf dem Kraft- bzw. Brennstoff keinen übermäßig hohen Anteil Wasser einverleiben. Der Anteil
.7, ,. u- t-h-~* ,,.,«„U^ÖRi.T ΠΊξ hi« l?GeW.-%.
des wassers ucuagi i.\iCi.n.iii<\u.b «,.j <~~ '-^. · vorzugsweise 0,75 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt-Emulsion.
Die erfindungsgemäßen Emulsionen können die verschiedensten bekannten Emulgatoren enthalten. Vor-
ti«
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