NL7908387A - Stabilisator-preparaat voor olie/watermengsels. - Google Patents

Description

i- V

t

Br/O/lh/1

Stabilisator-preparaat voor olie/watermengsels.

De uitvinding heeft betrekking op stabiele, als brandstof te gebruiken olie/waterraengsels, een stabilisatie-preparaat daarvoor en de bereidingswijzen daarvan.

Bij de huidige energiecrisis wordt over het alge-5 meen van het grote belang geacht om zoveel mogelijk fossiele brandstoffen te besparen door een economischer gebruik. Be nog resterende voorraden zijn slechts beperkt en niet vervangbaar. Voor zware stookolie, zoals olie voor huishoudelijke en industriële verwarmingsketels, is voorgestéld, 10 de olie met water te verdunnen om op die wijze olie te besparen. Het water kan uitsluitend als verdunningsmiddel dienst doen of kan de verbranding bevorderen door deelname aan de chemische reaktie, die bij hoge temperaturen optreden. In elk geval wordt minder brandstof verbrand voor 15 het verschaffen van dezelfde hoeveelheid warmte, zodat olie kan worden bespaard. De moeilijkheid is echter het verschaffen van een stabiele emulsie van water in olie, die als een brandstof kan worden verbrand zonder de brander aan te tasten. Het olie/watermengsel dient een betrekkelijk 20 stabiele emulsie te zijn, die niet onmiddellijk breekt, voordat ze de brander bereikt en die bij voorkeur enige tijd kan worden bewaard. Veel additieven voor het stabiliseren van zulke mengsels zijn schadelijk voor de branders en kunnen corrosie of verstoppingen veroorzaken.

25 Er is nu een bepaald mengsel van verbindingen ge vonden, dat gemengd met water dit bijna geheel mengbaar met stookolie maakt ter verschaffing van een stabiele emulsie, die als brandstof gebruikt kan worden en 30-40, of zelfs 50 vol.S water kan bevatten.

30 De uitvinding verschaft dan ook een stabilisatie- preparaat voor een olie/watermengsel, welk preparaat per 1000 gew.deel medium op oliebasis 6-11,5 gew.deel van een brandbare emulgator; 4-9 gew.deel ferroseen; 4,5-9,2 gew. deel magnesium (in de vorm van een in olie oplosbaar zout); 790 é 3 87 -2- «.

f- 1,4-3 gew.deeX van een anionische oppervlaktestof en 0-12 gew.deel benzoezuur bevat.

De emulgator dient brandbaar, in olie oplosbaar en niet giftig te zijn. Het bestaat bij voorkeur uit een 5 gemengde glyceride, d.w.z. een mengsel van mono-, di- en triglyceriden van tertzuren met 12-20 koolstofatomen. De glyceriden kunnen gebaseerd zijn op êên of meer van vetzuren en zijn bij voorkeur gebaseerd op een aantal in de natuur voorkomend triglyceride. Het glyceridemengsel bezit 10 bij voorkeur een zo laag mogelijk jood-getal en is bij voorkeur gehydrogeneerd.

De emulgator dient bij voorkeur aanwezig te zijn in een hoeveelheid van 6,6-11, vooral van circa 6,7 gew. deel per 1000 gew.deel medium.

15 Het magnesium dient aanwezig te zijn in de vorm van een in olie oplosbaar zout, bij voorkeur magnesiumnaf-tanaat. Het magnesiumzout wordt tezamen met een anionische oppervlakte-actieve stof gebruikt, vooral een. lange alkyleen-sulfonaat. De twee componenten worden bij voorkeur in de 20 vorm van een gezamenlijke oplossing in een olie-medium aan het stabiliaatie-preparaat toegevoegd. Zulk een oplossing is in de handel verkrijgbaar, zoals Apex No. 851 (te Taiwan, Panta Development Company). Het magnesium is.in 1000. gew. deel medium bij voorkeur aanwezig in een hoeveelheid van 25 5,6-8,4, bij voorkeur van circa 7 gew. deel en de anionische oppervlakte-actieve stof in een hoeveelheid van 1,6-2,4 gew. deel, bij voorkeur circa.2 gew.deel.

Het benzoezuur is facultatief, d.w.z. het kan aanwezig zijn of aanwezig zijn tot de aangegeven hoeveel-30 heid. Bij voorkeur is het in 1000 gew.deel medium aanwezig in een hoeveelheid van 6-9, bij voorkeur circa 6,7 gew.deel. Het blijkt te dienen voor het bevorderen van de verbranding en ter verdere stabilisatie van het olie/watermengsel.

Het ferroceen (dicylcopentadienylijzer) is in het 35 stabilisatie-preparaat verwerkt ter regeling van de verbranding. Het is van belang, dat het ferroceen geheel in olie is opgelost en gelijkmatig over het gehele mengsel is verdeeld voor het bereiken van optimale resultaten.

790 8 3 87 * -3-

Het op oliegebaseerde medium voor het stabilisatie-preparaat is bij voorkeur gebaseerd op stookolie of een andere lichte olie-fraktie. Bij voorkeur worden andere oplosmiddelen in de olie verwerkt teneinde bepaalde componenten t- in oplossing te houden, als later zal worden uiteengezet.

Bij voorkeur kan een stabilisatie-preparaat van de uitvinding per liter medium het volgende bevatten: 6-11,5 gram brandbare emulgator; 4-8 gram ferroceen? 4,5-9,2 gram magnesium (in de vorm een in olie oplosbaar zout); 1,4-3 gram anionische oppervlakte actieve stof en 0-12 gram benzoezuur.

Het stabilisatie-preparaat van de uitvinding wordt bij voorkeur bereid door het verschaffen van (1) een oplossing van het magnesiumzout en de oppervlakte-actieve stof ^5 in een paraffine of andere middelmatig tot hoogkokende petroleumfraktie; (2) een oplossing van ferroceen in olie; (3) een oplossing van de emulgator en het benzoezuur (indien gebruikt) in een organisch oplosmiddel-systeem; waarna de drie oplossingen in willekeurige volgorde met elkaar 2q worden vermengd. De voor het ferroceen gebruikte olie bestaat bij voorkeur uit stookolie. Het organische oplosmiddel voor de emulgator bestaat bij voorkeur uit een aromatische of aralifatische koolwaterstof, zoals benzeen, tolueen of xyleen, vooral als de emulgator uit een gemengd glyceride 25 bestaat.

Het benzoezuur wordt bij voorkeur afzonderlijk in een meer polair oplosmiddel opgelost,, bijvoorkeur een lagere alkanol, zoals methanol, waarna de oplossing aan de emulgatoroplossing wordt toegevoegd ter verschaffing van een mengoplossing in een organisch oplosmiddelsysteem met de koolwaterstof en het polaire oplosmiddel.

Het verkregen stabilisatiepreparaat kan oneindig lang bewaard worden en is niet onderhevig aan ontleding of fysische scheiding.

35 Het stabilisatie-preparaat wordt volgens de uit vinding gebruikt voor het stabiliseren van olie/watermengsel door het te gelijlc met het water onder krachtig roeren aan de olie toe te voegen. Het stabilisatie-preparaat en het 7908387 A · * -4- water kunnen afzonderlijk, bij voorkeur gelijktijdig, toegevoegd worden of het kan eerst aan het water toegevoegd worden, waarna het "gestabiliseerde" water aan de olie wordt toegevoegd. Gebleken is, dat het niet gunstig is 5 het stabilisatie-middel van de uitvinding aan de olie toe te voegen en dan het water.

Bij een gewenste uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de viscositeit van de ólie verlaagd voor de toevoeging van het stabilisatiepreparaat en het water. Zulks kan ge-10 schieden door de olie tot een middelmatige temperatuur te verwarmen, bijvoorbeeld tot 30°C, door heftig roeren met grote afschuifkrachten of door verdunnen met een geringe hoeveelheid dunnere olie.

Het olie/watermengsel 'is een. stabiele emulsie,die 15 bij middelmatige temperaturen (tussen ..het vriespunt en 4Q°C). lang kan worden bewaard zonder te breken.

In de praktijk echter wordt.het olie/watermengsel bij voorkeur onmiddelijk voor gebruik, bereid, bijvoorbeeld door het achter elkaar toevoegen van het water en het 20 stabilisatie-preparaat op een plaats tussen het brandstof-vat en de brander.

Het olie/watermengsel kan tot .50 vol.% water bevatten, doch de voorkeur gaat uit naar een watergehalte van 20-30 vol.%, met meer voorkeur voor 18-25%. Een groter 25 watergehalte vereist meer stabilisatie-preparaat. Over het algemeen geldt, dat de totale gewichtshoeveelheid van de componenten van het stabilisatie-preparaat zich. tot die van het water dient te verhouden als 1:8400-14000. Een stabilisatie-preparaat met voornoemde.samenstelling 30 in gram/liter dient aan het water toegevoegd te worden in een verhouding preparaat/water van 1:250-420.

De hoeveelheid aan de olie toe.te- voegen water wordt hoofdzakelijk bepaald door het' gebruikte brander-systeem. De meeste waterverwarmingsketels en dergelijke 35 zijn betrekkelijk ondoelmatig. Door een slechte· of gedeeltelijke branding wordt een betrekkelijk groot gedeelte van de brandstof verspild onder het verschaffen van minder warmte en meer luchtverontreiniging. Gebleken is, dat door 7908387 -5- toevoeging van het stabilisatie-preparaat van de uitvinding de stookolie doelmatiger wordt verbrand, zodat een deel van de olie door water vervangen kan worden onder het afgeven van dezelfde hoeveelheid warmte. Een doelmatigere verbran-5 ding veroorzaakt minder luchtverontreiniging in de vorm van roet, koolmonoxide, enz.

De mogelijkheid om 20% of meer van de brandstof door water te vervangen onder behoud van de afgegeven hoeveelheid warmte, gepaard gaande met minder luchtveront-10 reiniging toont het grote belang van de uitvinding.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan de hand van de volgende niet beperkende voorbeelden.

Voorbeeld I

Een stabilisatie-preparaat wordt verkregen door 15 een oplossing van 6,7 g van een glycerice met C^-C^O vet”· zuren in 200 ml tolueen en een oplossing van 6,7 g benzoe-zuur in 200 ml methanol met elkaar te vermengen. Het verkregen mengsel wordt dan vermengd met een oplossing van 7,3 g ferroceen in circa 500 ml stookolie. Aan het mengsel 20 wordt ook 100 ml Apex no. 851 (dat 7 g magnesium in de vorm van een in olie oplosbaar zout, met name het naftanaat,* bleek te bevatten) en 2 g anionische oppervlakte-actieve stof van het sulfonaattype toegevoegd. Het geheel wordt goed geroerd en tegelijk met 334 liter water aan de stook-25 olie toegevoegd. Zo worden water/oliemengsel bereid, waarvan de verhouding water/olie 1:3 en 1:4 bedraagt. De mengsels zijn stabiel en kunnen enige weken bij kamertemperatuur (25-35°C) bewaard worden, zonder dat er een scheiding optreedt.

30 Voorbeeld II

Vergelijking van olie/watermengsel en stookolie.

Met een water/oliemengsel (1:4) en zuivere stookolie worden 1-0 liter water van 25°C op 95°C gebracht.

Daarbij wordt een standaardverwarmingsinrichting 35 gebruikt, waarin voorverwamr.de olie onder een druk van 2 2 kg/cm in een verbrandingskamer wordt gespoten. De begintemperatuur in de kamer wordt op 100°C ingesteld, de watertemperatuur op 25°c en de voorverwarmingstemperatuur op 790 83 87 -6- 90°C. Bij elke proef wordt de luchttoevoer en de toevoer-snelheid van de olie zodanig ingesteld, dat een rookvrije verbranding wordt verkregen. Voor en na de proef wordt het volume van de brandstof gemeten ter verschaffing van de 5 verbruikte hoeveelheid brandstof. De resultaten, als gemiddelde van 2 proeven, zijn als volgt:

Brandstofverbruik

Zware stookolie 6,5 kg water/oliemengsel 6,4 kg 10 Temperatuurverbrandingskamer

Zware stookolie 860°C

Water/oliemengsel 890°C

Tijd nodig voor verbranding van 25°C tot 95°C

Zware stookolie . 24 min 30 sec.

ïo water/oliemengsel 24 min 15 sec.

De resultaten tonen aan, dat voor het verschaffen van nagenoeg evenveel warmte er evenveel van de twee brandstoffen is gebruikt. Daar het water/oliemengsel 20% water 2q bevat betekent zulks een besparing van 20% brandstof.

De temperatuur van de verbrandingskamer blijkt 30°C hoger te zijn, doch de globale verwarmingstijd is nagenoeg gelijk, hetgeen wijst op het afgeven van evenveel warmte door de brandstoffen. De viscositeit van het olie/ 25 watermengsel is. 1,6 maal die van de zuivere 'olie, terwijl de voorverwarmer 10°C hoger ingesteld dient te worden ter verschaffing van hetzelfde debiet.

Voorbeeld lil

De inrichting van voorbeeld IX, doch nu gestookt 2q met een water/oliemengsel (1:3), wordt gebruikt voor het aan de kookbrengen van een gegeven hoeveelheid water van 18°C. De daarvoor benodigde hoeveelheid brandstof en de tijd worden gemeten.

Gedurende de proeven is de temperatuur in de ver-35 brandingskamer gemiddeld 70°C hoger voor het water/oliemengsel dan voor de zuivere olie. De snelheid van de stijging van de temperatuur is in de volgende tabel weergegeven.

7908387 -7-

Minuten Temperatuur Λ Temperatuur Β ' Ο 18 ' 18 2 31 30 5 4 39 36 6 46 44 8 54 50 10 63 58 12 73 67 10 14 78 75 16 85 80 18 93 85 21 100 93 ; 23 - 100 15

Per verwarmingsproef bedraagt de gemiddelde hoeveelheid verbruikte olie 5 kg voor de zuivere olie en 5,23 kg voor het water/oliemengsel, waarvan 3,975 kg olie.

Uit voomoemde uitkomsten blijkt, dat bij een 20 verhouding van 1/4 20,5 % brandstof wordt bespaard.

Daar de verwarmingstijd in feite wordt bekort bedraagt de eigenlijke brandstofbesparing in feite meer dan 20,5%. Bovendien brandt het olie/watermengsel van de uitvinding met een helder oranje vlam, terwijl de zuivere olie een 25 oranje-rode en rokerige vlam geeft.

790 83 8/

Claims (23)

1. Stabilisatie-preparaat voor een olie/watermeng-sel, met het kenmerk, dat hét per 1000 gew.deel vloeibaar medium op oliebasis de volgende componenten bevat: 6-11,5 gew.deel van een brandbare emulgator; 5 4-9 gew.deel ferroceen; 4,5-9,2 gew.deel magnesium (in de vorm van een in olie oplosbaar zout); 1,4-3 gew.deel anionische oppervlakte actieve stof en 0-12 gew.deel benzoezuur.

2. Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de emulgator bestaat uit een gemengde glyceride, bevattende mono-, di- en triglyceriden .van vetzuren met 12-20 koolstofatomen.

3. Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, 15 dat het 6,6-10 gew.deel emulgator bevat.

4. Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 6-8 gew.deel ferroceen bevat.

5. Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 1,6-2,4 gew.deel magnesiumzout bevat,

6. Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 5,6-8,4 gew.deel en bij voorkeur 1,6-2,4 gew.deel magnesium bevat.

7. Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 6-9 gew.deel benzoezuur bevat.

8. Preparaat volgens conclusie· '1, met het kenmerk., dat het medium oliebasis stookolie bevat.

9, Preparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk., dat het per liter 6-11,5 gram brandbare 'emulgator; 4-8 gram ferroceen; 4,5-9,2 gram magnesium (in de vorm 30 van een in olie oplosbaar zout). 1,4-3 gram anionische oppervlakte-actieve stof en 0+12 gram benzoezuur bevat.

10. Preparaat volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het per liter 6,6-10 gram gemengde vetzuurglyceriden; 6-8 gram ferroceen; 5,6-8,4 gram magnesium (in de vorm van 35 een in olie oplosbaar zout); 1,6-2,4 gram anionische opper-vlaktestof en 6-9 gram benzoezuur bevat. 790 83 87 -9-

11. Werkwijze ter verschaffing van een stabilisatie-preparaat van conclusie 1, gekenmerkt door het verschaffen van 1. een oplossing van het magnesiumzout en de an-5 ionische oppervlakte-actieve stof in een paraffine; 2. een oplossing van ferroceen en olie; 3. een oplossing van de emulgator en het benzoe-zuur (indien gebruikt) in een organisch oplosmiddelsysteem; en het vermengen van de drie oplossingen.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de olie uit een stookolie bestaat.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat de emulgator in een aralifatische koolwaterstof wordt opgelost en het benzoezuur (indien gebruikt) in een lager 15 alkanol en de oplossingen worden vermengd.

14. Werkwijze voor het verschaffen van een gestabiliseerd olie/watermengsel, gekenmerkt door het gelijktijdig toevoegen van water en een stabilisatie-preparaat van conclusie 1 aan de olie onder heftig roeren.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het stabilisatie-preparaat eerst aan het water en dan het geheel aan de olie wordt toegevoegd.

16. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de verhouding preparaat/water zodanig is, dat de ver- 25 houding van de totale hoeveelheid van de componenten zich tot de hoeveelheid water verhoud als 1:8400-14000.

17. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het preparaat van conclusie 9 wordt toegevoegd in een gewichtsverhouding ten opzichte van water van 1:250-420.

18. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het water met de olie wordt vermengd ter verschaffing van een produkt met 50 vol.% water.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het produkt 10-30 vol.% water bevat.

20. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het produkt 18-25 vol.% water bevat.

21. Werkwijze volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de viscositeit van de olie wordt verlaagd voor de toe- 790 83 87 -10- * voeging van het preparaat en het water.

22. Gestabiliseerd olie/watermengsel, met het kenmerk, dat het een stabilisatie-preparaat van conclusie 1 bevat.

23. Stabilisatie-preparaat, verkregen met de werk wijze van conclusies 11-13. 1 790 8 3 87