SE425094B - Brensleemulsion innefattande ett petroleumbrensle sasom kontinuerlig fas och vattendroppar dispergerade deri, samt forfarande for framstellning derav - Google Patents

Description

7905217-1 2 Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig att stabila emulsioner av små mängder vatten (dvs. upp till ca 15 eller 20 %) i petroleumbränslen kan framställas även utan använd- ning av stabiliserande tillsatsmedel. Med uttrycket “stabil emulsion" avses emulsioner som kan lagras under tre månaders tid eller mer utan någon väsentlig förändring eller separa- tion av den dispergerade fasen från den kontinuerliga fasen.

Pâ grund av stabiliteten hos dessa emulsioner är det möjligt att framställa dem vid en central framställningsstation för normal distribution till förbrukningsställen, där det emul- gerade bränslet därefter kan lagras och tillföras till brännare eller liknande när så erfordras utan ytterligare eller i tillföringsledningen (in-line) utförd emulgerings- behandling.

Enligt uppfinningen erhålles sådana stabila emulsioner när droppstorleken hos vattenfasen, dvs. den dispersa fasen, är i huvudsak helt mindre än ca 0,5 pm. Under det att den droppstorlek som erfordras för stabilitet varierar i någon mån med viskositeten hos det använda petroleumbränslet, har det visat sig att med en restolja med en viskositet av 0,85 pois/sekund förblir vattendroppar med en storlek av 0,5 pm i suspension under gott och väl 3 månader utan någon märkbar avsättning, under det att droppar med storleken 1.;an visar avsevärd avsättning inom endast 7 dygns lagringstid, och droppar med storleken lL)pn1inom endast l timmes tid. Även om mer viskösa oljor kan erhålla stabilitet med större droppar av vatten, erhålles fortfarande väsentliga förbättringar av sta- biliteten med droppar med storleken 0,5 pm eller mindre, var- för detta anses vara optimalt för alla oljor. Det antages att emulsioner enligt föreliggande uppfinning är analoga med kolloidala suspensioner och att dropparna bibehålles i stabil suspension genom systemets termiska energi. Vattenmängåen är mindre än 20 viktprocent.

Emulsioner enligt föreliggande uppfinning erhålles icke med lätthet, Enligt uppfinningen kan dessa emulsioner fram- ställas genom.att man för olja och vatten i det önskade för- hållandet genom en med hög hastighet eller hög energi roteran- 7905217-1 3 de slagkvarn. En roterande slagkvarn av den typ som användes för genomförande av uppfinningen beskrives i den amerikanska patentskriften 3.171.604 och det som anges i denna patent- skrift är avsett att ingå i föreliggande beskrivning. I den speciella kvarn som använts för de utföringsformer som anges i beskrivningen hade rotorelementet 6 koncentriska cirkulära rader av slagpinnar anordnade alternerande (interdigitated) med 5 koncentriska cirkulära rader av slagpinnar på statorn.

Den yttersta raden av pinnar var belägen på en cirkel med diametern 88,9 cm på rotorn. Diametern hos slagpinnarna var 0,953 cm och avståndet från centrum till centrum mellan intill varandra belägna pinnar i samma cirkulära rad var 4,06 cm och avståndet från centrum till centrum mellan alternerande intill varandra belägna rader av pinnar var 1,56 cm. För framställning av en emulsion i vilken i huvudsak samtliga vattendroppar var mindre än ca 0,5 ßnxdrevs kvarnen med en rotorhastighet av 1650 varv/minut, vilket gav en linjär periferihastighet av 4611 m/minut. När denna kvarn arbetar med den angivna hastigheten utsättes en vattendroppe sta- tistiskt för ca 102.000 slag/sekund. När den i det före- gående angivna kvarnen drives under de angivna betingelserna betecknas processen enligt uppfinningen högenergimalning.

Det är uppenbart att ekvivalent inverkan kan åstadkommas med sådana kvarnar konstruerade med olika inbördes avhängiga parametrar och sådan ekvivalent malning innefattas likaledes av uttrycket högenergimalning.

Emulsioner enligt uppfinningen kan användas såsom bränsle för ugnar, ångpannor och motorer.

En stabil bränsleemulsion enligt uppfinningen kan lagras under avsevärd tidrymd utan att förlora emulsionstillstândet. . _.. _ __-_...._..__ _-..._......___. 7905217-1 4 Andra ändamål och fördelar med uppfinningen framgår för fack- mannen av följande detaljerade exemplifierande beskrivning av uppfinningen i samband med de bifogade ritningarna.

Figur l är ett diagram som anger emulsionens stabilitet såsom funktion av storleken av vattendropparna i oljeemulsioner av restolja med låg svavelhalt (0,5 %) samt en viskositet vid 38°C av 400 SSU och 0,85 pois/sekund.

Figur 2 är ett diagram motsvarande figur l för restolja med hög svavelhalt (2,5 %), en viskositet vid 38°C av 4000 SSU och 8,0 pois/sekund.

I det följande anges en detaljerad beskrivning.

I samtliga de följande utíöringsexemplen på uppfinningen an- vändes en roterande slagkvarn av i det föregående angiven typ.

Petroleumolja och vatten tillfördes till kvarnen med sådana relativa mängder per tidsenhet att ca 10 viktprocent vatten ingick i blandningen. Ett flertal prover på emulsioner av vatten i petroleumolja bereddes och genom framställning av olika prover vid olika rotorhastigheter hos kvarnen erhölls olika vattendroppstorlekar och olika storleksfördelningar.

Av dessa prover bestämdes avsättningshastigheterna för olika vattendroppsstorlekar. Det reciproka_värdet av avsättnings- hastigheten användes såsom ett mått på den relativa stabili- teten hos emulsionerna för de olika vattendroppsstorlekarna.

Exempel l.

Enligt detta exempel utgöres petroleumbränslet som användes för beredning av vatten-i-oljeemulsioner av en restolja med låg svavelhalt (0,5 %) samt en viskositet vid 38°C av 400 SSU och 0,85 pois/sekund. >I följande tabell anges avsättninga- hastigheten (AH) i cm per månad för olika vattendroppsstor- lekar i emulsionen samt, såsom ett relativt mått på emul- sionens stabilitet för varje droppstorlek, det reciproka värdet av avsättningshastigheten (l/AH). 7905217-1 5 Vattendropps- ' Avsättnings- storlek hastighet (AH) Relativ Unn) (cm/månad) stabilitet (l/AH) 0,5 0,99 1,02 1 4,06 0,236 2 15,75 0,063 3 35,56 0,0276 4 63,5 0,015? 5 99,06 0,0ll8 10 396,24 0,00236 På figur 1 är värdena av den relativa stabiliteten för denna tabell avsatta mot vattendroppsstorleken.

Exemnel 2.

Enligt detta exempel utgöres den petroleumolja som användes för beredning av vatten-i-oljeemulsionen av en restolja med hög svaveinalt (2,5 s) , en viskositet vid 3a°c 'av 4ooo ssu och 8,0 pois/sekund. I följande tabell anges avsättningshastig- heten (AH) i cm per månad för olika vattendroppsstorlekar i emulsionen och, såsom ett relativt mått på emulsionsstabilitet för varje droppstorlek, det reciproka värdet av avsättnings- hastigheten (1/AH).

Vattendropps- Avsättnings- storlek hastighet (AH) Relativ Oum) (cm/månad) stabilitet (1/AH) 0,5 0,011 ' 89,4 1 0,046 22,0 2 0,18 f 5,51 4 0,71 1,42 6 1,63 0,63 8 2,90 0,354 10 4,52 0,22 På figur 2 är värdena av den relativa stabiliteten enligt föregående tabell avsatta mot vattendroppsstorleken.

Utföringsexemplen i det föregående på uppfinningen visar den _ 790521741 6 kraftigt förbättrade stabiliteten av en vatten-i-petro]eum- bränsleemulsion, när vattendropparna har en storlek av ca 0,5 ßm. För erhållande av fördelarna med denna stabilitet är det givetvis nödvändigt att i huvudsak hela mängden vatten- droppar icke är större än ca 0,5 pm. När vatten-i-oljeemul- sionen beredes med en roterande slagkvarn såsom beskrivits i 1650 varv/- ca 4500 m/- storlek under- det föregående, som arbetar med en hastighet av minut, eller med en linjär periferihastighet av minut, bildas ca 95 % av vattendropparna med en stigande ca 0,5 ßun. 3500 varv/minut eller med en linjär perifcrihastighet av ca 9600 m/minut, har ca 99,9 % av de bildade vattendropparna en storlek understigande ca O,5;nn.

När kvarnen drives med en hastighet av Olika modifikationer och variationer av uppfinningen är uppen- bara för fackmannen och sådana modifikationer och variationer som innefattas av uppfinningstanken och patentkravens omfång ligger inom ramen för uppfinningen. Såsom exempel kan nämnas att eftersom den roterande slagkvarnen är en effektiv och verksam pulveriseringsanordning för fasta material kan fasta bränslen, såsom kol eller andra kolhaltiga material, inmatas i kvarnen med oljan och vattnet, och det fasta bränslet pulveriseras och suspenderas i vatten-i-oljeemulsionen när denna bildas i kvarnen. På detta sätt erhålles en oljaf -fastmaterial-vattenuppslamning/emulsion.

Claims (9)

7 7905217-1 PATENTKRAV

1. Stabil bränsleemulsion innefattande ett petroleum- bränsle såsom kontinuerlig fas och vattendroppar dispergerade i denna, k ä n n e t e c_k n a d därav, att vattnet före- finnes i en mängd av mindre än 20 viktprocent och att i huvudsak hela mängden vattendroppar har en storlek under- stigande 0,5}Lm samt föreligger emulgerade utan användning av ytaktiva medel.

2. Stabil bränsleemulsion enligt patentkravet 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att mängden vatten är ca 15 vikt- procent.

3. Stabil bränsleemulsion enligt patentkravet 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att mängden vatten är ca 10 vikt- procent.

4. Stabil bränsleemulsion enligt patentkravet 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att petroleumbränslet utgöres av brännolja.

5. Stabil bränsleemulsion enligt patentkravet 4, k ä n - n e t e c k n a d därav, att brännoljan utgöres av restolja.

6. Stabil bränsleemulsion enligt patentkravet 1, k ä n - n e t e c k n a d därav, att petroleumbränslet och vattnet är emulgerade genom malning med roterande slagkvarn med hög energi.

7. Förfarande för framställning av en stabil bränsle- emulsion, varvid man dispergerar vatten i en mängd av mindre än 20 viktprocent i ett petroleumbränsle utan användning av ytaktiva medel, k ä n n e t e c k n a t därav, att man åstadkommer dispergeringen genom att med hög energi genomföra roterande slagkvarnsmalning av petroleumbränslet och vattnet tillsammans tills i huvudsak alla vattendropparna är disper- gerade i petroleumbränslet med en storlek understigande 7905217-1 ¶ 8 ca 0,5 pm.

8. Förfarande enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k - n a t därav, att petroleumbränslet utgöres av brännolja.

9.1__ Förfarande enligt patentkravet 8, k ä n n e t e c k - n a t därav, att brännoljan utgöres av restolja.