RU2100413C1

RU2100413C1 - Method for producing aquo-fuel emulsion

Info

Publication number: RU2100413C1
Application number: RU96115447A
Authority: RU
Inventors: Игорь Анатольевич Филиппов; Сергей Григорьевич Александров; Валерий Иванович Фролов; Валерий Дмитриевич Васильев
Original assignee: Игорь Анатольевич Филиппов; Сергей Григорьевич Александров; Валерий Иванович Фролов; Валерий Дмитриевич Васильев
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1997-12-27

Abstract

FIELD: liquid hydrocarbon light fuels for combustion in automobile engines and power generating plants. SUBSTANCE: method resides in mixing together fuel, water and stabilizing agent in emulsifying vessel. Fuel and water are taken either in equal weight proportions, or water is taken in excess. As emulsion is formed, it is forced to circulate, while gradually introducing fuel into emulsion flow. Fuel flow rate-to-emulsion flow rate relationship is equal to 1:1-50 until predetermined fuel-to-water ratio is reached. EFFECT: higher quality light aquo-fuel emulsion. 4 cl

Description

Изобретение относится к жидким углеводородным топливам, а именно водно-топливным эмульсиям легкого топлива, и может быть использовано при эксплуатации автомобильных двигателей и энергетических установок. The invention relates to liquid hydrocarbon fuels, namely water-fuel emulsions of light fuel, and can be used in the operation of automobile engines and power plants.

Известны способы получения водно-топливной эмульсии, включающие подачу в топливо другого компонента воды как без использования стабилизирующего агента, так и с использованием стабилизатора. Так, согласно заявке Японии N 57-205400, вода в топливо подается малыми порциями при использовании ряда смесителей. В патенте США N 4394131 описан способ эмульгирования с помощью роторной мельницы со скоростью 1650 об/мин. В авт.св. N 610551 описан способ получения водных эмульсий минерального масла, включающий смешение стабилизатора ПАВ и масла с последующим введением воды в полученную смесь. Патентом РФ N 2021329 защищен способ получения маловязкой стабильной эмульсии типа масло в воде, включающий смешение вязкого тяжелого компонента - углеводорода, эмульгатора и воды при повышенной температуре и содержании воды до 15 мас. и последующее добавление воды до 20 30 мас. Known methods for producing a water-fuel emulsion, including the supply to the fuel of another component of water, both without the use of a stabilizing agent, or using a stabilizer. So, according to Japanese application N 57-205400, water is supplied to the fuel in small portions when using a number of mixers. US Pat. No. 4,394,131 describes a method for emulsification using a rotary mill at a speed of 1650 rpm. In auto N 610551 describes a method for producing aqueous emulsions of mineral oil, comprising mixing a surfactant stabilizer and oil, followed by introducing water into the resulting mixture. RF patent N 2021329 protects a method for obtaining a low-viscosity stable emulsion of the type oil-in-water, including mixing a viscous heavy component - a hydrocarbon, emulsifier and water at elevated temperatures and a water content of up to 15 wt. and the subsequent addition of water to 20 to 30 wt.

Указанные способы не позволяют получить стабильные эмульсии из легкого топлива. These methods do not allow to obtain stable emulsions from light fuel.

Известны способы получения устойчивых эмульсий при использовании стабилизирующего агента поверхностно-активного вещества (ПАВ) (патент США N 4392865, заявка Японии NN 49-149995, 5-31910, заявки Великобритании N 2235465). Согласно заявки Японии N 1-252697 получают эмульсию типа масло/вода при использовании в качестве диспергирующего агента анионного ПАВ, который первоначально смешивают с водой, а затем к полученной смеси добавляют стабилизатор неионное ПАВ. Known methods for producing stable emulsions using a stabilizing agent of a surface-active substance (surfactant) (US patent N 4392865, Japanese application NN 49-149995, 5-31910, British application N 2235465). According to Japanese application No. 1-252697, an oil / water emulsion is obtained using an anionic surfactant as a dispersing agent, which is initially mixed with water, and then a nonionic surfactant stabilizer is added to the resulting mixture.

Известные способы получения обеспечивают стабильность водно-топливных эмульсий легкого топлива всего лишь до нескольких минут. Кроме того, эмульсии типа масло в воде оказывают сильное коррозирующее действие на топливную аппаратуру и по этой причине не используются. Known methods of obtaining ensure the stability of water-fuel emulsions of light fuel for only a few minutes. In addition, oil-in-water emulsions have a strong corrosive effect on fuel equipment and are therefore not used.

Известны способы повышения стабильности водно-топливных эмульсий до 1 мес. путем использования ПАВ и высокомолекулярного набухающего агента (патент США N 4392865). Однако твердый компонент резко увеличивает износ двигателей и приводит к выходу из строя фильтров очистки. Known methods for increasing the stability of water-fuel emulsions up to 1 month. by using a surfactant and a high molecular weight swelling agent (US Pat. No. 4,392,865). However, the solid component dramatically increases engine wear and leads to failure of the cleaning filters.

Прототипом предлагаемого изобретения выбран способ получения эмульсионного топлива (международная заявка WO 85/04183). Способ включает смешение эмульгатора (0,5 3%) с топливом (84%) и последующее добавление воды к полученной смеси. The prototype of the present invention selected a method of producing emulsion fuel (international application WO 85/04183). The method includes mixing the emulsifier (0.5 to 3%) with fuel (84%) and then adding water to the resulting mixture.

Основным недостатком способа-прототипа является получение эмульсии, обладающей низкой стабильностью. Для эмульсии легкого топлива (дизельное топливо, бензин) стабильность сохраняется от нескольких минут до нескольких десятков минут. The main disadvantage of the prototype method is to obtain an emulsion with low stability. For light fuel emulsions (diesel fuel, gasoline), stability is maintained from several minutes to several tens of minutes.

Для изготовления водно-топливных эмульсий используются способы, позволяющие, как правило, получить эмульсию типа вода в масле (обратная эмульсия), так как эмульсии типа масло в воде (прямая эмульсия) оказывают сильное корродирующее действие на топливную аппаратуру. Однако эмульсии легкого топлива типа вода в масле нестабильны. For the manufacture of water-fuel emulsions, methods are used that generally make it possible to obtain a water-in-oil emulsion (reverse emulsion), since oil-in-water emulsions (direct emulsion) have a strong corrosive effect on the fuel equipment. However, emulsions of light fuel such as water in oil are unstable.

Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в получении устойчивой водно-топливной эмульсии легкого топлива, не обладающей коррозионным действием. The problem to which the invention is directed, is to obtain a stable water-fuel emulsion of light fuel that does not have a corrosive effect.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что предложен способ получения водно-топливной эмульсии, включающий смешение топлива, воды и стабилизатора поверхностно-активного вещества в узле эмульгирования при одинаковом исходном массовом соотношении топлива и воды или избытке воды с принудительной циркуляцией формируемой эмульсии при постепенном введении топлива в формируемую эмульсию до заданного соотношения топлива и воды. The essence of the invention lies in the fact that the proposed method of producing a water-fuel emulsion, comprising mixing fuel, water and a stabilizer of a surfactant in the emulsification unit with the same initial mass ratio of fuel and water or excess water with forced circulation of the emulsion formed during the gradual introduction of fuel in the formed emulsion to a predetermined ratio of fuel and water.

Указанная задача решается также тем, что к воде добавляют стабилизатор, а затем топливо или одновременно смешивают воду, топливо и стабилизатор. This problem is also solved by the fact that a stabilizer is added to the water, and then the fuel is mixed or water, fuel and the stabilizer are mixed at the same time.

Указанная задача решается также тем, что введение топлива в формируемую эмульсию осуществляют при соотношении скоростей их потоков, равном 1 1 50. This problem is also solved by the fact that the introduction of fuel into the formed emulsion is carried out at a ratio of their flow rates equal to 1 1 50.

Совокупность условий осуществления предлагаемого способа: одинаковое исходное соотношение топлива и воды или избыток воды, введение топлива к воде или одновременное их смешение, циркуляция формируемой эмульсии при постепенном введении в нее топлива, а также определенное соотношение скоростей потоков формируемой эмульсии и топлива позволяет получить множественную эмульсию, которая совмещает в себе типы масло в воде и вода в масле. В такой эмульсии дисперсная фаза сама является эмульсией, содержащей капельки другой фазы. При этом, на границе эмульсии и металлической поверхности емкости топливной аппаратуры, в которой она находится, всегда содержится прослойка топлива, позволяющая исключить коррозию. Эмульсия получаемая по предлагаемому способу, обладает свойствами концентрированной эмульсии, т.е. ее вязкость увеличивается при уменьшении содержания воды (увеличения содержания топлива), так как вода образует каркас несущей ячейки, заполненной жидкостью (эмульсией). Этот каркас сообщает эмульсии определенную прочность и высокую стабильность, а прослойки топлива на границе раздела топлива с топливной аппаратурой играют роль смазки, позволяющей даже при высокой вязкости эмульсии обеспечить оптимальные режимы подачи топлива в автомобилях с помощью штатных топливных насосов. The set of conditions for the implementation of the proposed method: the same initial ratio of fuel and water or excess water, the introduction of fuel to water or their simultaneous mixing, circulation of the formed emulsion with the gradual introduction of fuel into it, as well as a certain ratio of flow rates of the formed emulsion and fuel allows you to get multiple emulsion, which combines the types of oil in water and water in oil. In such an emulsion, the dispersed phase is itself an emulsion containing droplets of another phase. At the same time, at the boundary of the emulsion and the metal surface of the tank of the fuel equipment in which it is located, there is always a layer of fuel that allows to eliminate corrosion. The emulsion obtained by the proposed method has the properties of a concentrated emulsion, i.e. its viscosity increases with decreasing water content (increasing fuel content), since water forms the frame of the carrier cell filled with liquid (emulsion). This framework provides the emulsion with a certain strength and high stability, and the fuel layers at the interface between the fuel and the fuel equipment play the role of a lubricant that, even with a high viscosity of the emulsion, ensures optimal fuel delivery in automobiles using standard fuel pumps.

При нарушении условий осуществления способа эмульсия данного типа не образуется, а происходит образование нестабильной эмульсии типа вода в масле. If the conditions for the implementation of the method are violated, an emulsion of this type is not formed, but an unstable emulsion of the type water in oil is formed.

В качестве стабилизирующего агента возможно использование гидрофильных ПАВ в количестве 0,2 2,0 мас. As a stabilizing agent, it is possible to use hydrophilic surfactants in an amount of 0.2 to 2.0 wt.

Пример 1. В раствор олеата натрия (0,5%) в узле эмульгирования добавляют дизельное топливо при массовом соотношении топлива и воды, равном 1:1, (1 кг 1 кг); формируемую эмульсию циркулируют в замкнутом контуре при постепенном введении в нее топлива при соотношении скоростей потоков формируемой эмульсии и топлива 1:1 до соотношения топлива и воды, равном 75:25 (мас.). Example 1. In a solution of sodium oleate (0.5%) in the emulsification unit add diesel fuel with a mass ratio of fuel and water equal to 1: 1, (1 kg 1 kg); the formed emulsion is circulated in a closed circuit with the gradual introduction of fuel into it at a ratio of flow rates of the formed emulsion and fuel 1: 1 to a ratio of fuel and water equal to 75:25 (wt.).

Пример 2. 1% -ный Раствор олеата натрия смешивают с бензином в узле эмульгирования при массовом соотношении подачи компонентов топливо вода, равном 1: 15, и процесс осуществляют аналогично примеру 1 при соотношении скоростей потоков бензина и формируемой эмульсии, равном 1:10, до конечного содержания бензина в эмульсии 70 (мас.). Example 2. A 1% solution of sodium oleate is mixed with gasoline in the emulsification unit at a mass ratio of the supply of fuel-water components equal to 1: 15, and the process is carried out analogously to example 1 with a ratio of gasoline flow rates and the formed emulsion equal to 1:10, to the final content of gasoline in the emulsion 70 (wt.).

Пример 3. Проводят аналогично примеру 1 при массовом соотношении топлива и воды 1:5 и соотношении скоростей потоков топлива и формируемой (циркулирующей) эмульсии 1:5. Example 3. Carried out analogously to example 1 with a mass ratio of fuel and water 1: 5 and the ratio of the flow rates of fuel and the formed (circulating) emulsion 1: 5.

Пример 4. Проводят аналогично примеру 2 при массовом соотношении подачи компонентов в узел эмульгирования бензин вода, равном 1 20, и соотношении скоростей потоков топлива и формируемой эмульсии 1 50. Example 4. Carried out analogously to example 2 with a mass ratio of the supply of components to the emulsion unit gasoline water, equal to 1 20, and the ratio of the flow rates of fuel and the formed emulsion 1 50.

Расслоение эмульсии дизельного топлива, приготовленной по предлагаемому способу, не наблюдается в течение 4 мес, эмульсии бензина в течение 1 мес. The separation of the emulsion of diesel fuel prepared by the proposed method is not observed for 4 months, the emulsion of gasoline for 1 month.

Кроме того, приготовленная эмульсия не обладает корродирующим действием на топливную аппаратуру. In addition, the prepared emulsion does not have a corrosive effect on the fuel equipment.

Эмульсия дизельного топлива, содержащая 25 мас. воды, прошла испытание на грузовых автомобилях типа "КамАЗ". Эмульсия загружалась в бак автомобиля без переделки топливной аппаратуры. Регулировка насоса подачи топлива производилась в пределах штатной регулировки. An emulsion of diesel fuel containing 25 wt. water, passed the test on trucks like "KamAZ". The emulsion was loaded into the car tank without altering the fuel equipment. The fuel pump was adjusted within the standard adjustment.

Claims

1. A method of obtaining a water-fuel emulsion, comprising mixing fuel, water and a stabilizer-surfactant, characterized in that the mixture is carried out in the emulsification unit with the same initial mass ratio of fuel and water or excess water with forced circulation of the formed emulsion with the gradual introduction fuel in it to a predetermined ratio of fuel and water.

2. The method according to p. 1, characterized in that the stabilizer is added to the water, and then the fuel.

3. The method according to p. 1, characterized in that at the same time mix water, stabilizer and fuel.

4. The method according to p. 1, characterized in that the introduction of fuel into the emulsion formed is carried out at a ratio of their flow rates of 1 1 50.