SE527142C2 - Förfarande för bildande av en stabil, polymer emulgatorbaserad emulsionsfas - Google Patents

Description

den. Utöver dessa vanliga överförings- och blandningsopera- tioner kan en emulsionsfas avsiktligen utsättas för mycket höga skjuvförhàllanden medelst olika organ för att öka visko- siteten hos emulsionsfasen. Detta förfarande betäcknas vanligen (och häri) såsom homogenisering. Då homogenisering äger rum blir de fördelade dropparna av oxidationsmedels- saltlösningen mindre i storlek och följaktligen ökar viskositeten hos emulsionsfasen. Denna viskositetsökning är ofta önskvärd, eftersom den möjliggör att emulsionssprängämnet kan motstå vatteninblandning, bibehålla sin stabilitet och kvarstanna i borrhålet snarare än att strömma ut ur ett borrhàl, som sträcker sig uppåt, eller in i sprickor eller släppor. Tillsammans med viskositetsökningen och mindre storlek hos lösningsdropparna, som ett resultat av homogeniseringen, ökar emellertid benägenheten hos emulsions- fasen att kristallisera under sådana höga skjuvningsförhál- landen. För en särskild komposition finns det således en prak~ tisk begränsning för graden av homogenisering som kan äga rum innan kristallisation blir oacceptabel. Även om man har funnit att polymera emulgatorer, såsom de som är baserade på olika addukter av polyisobutenylbärnstenssyra- anhydrid ("PIBSA"), bildar stabila emulsionsfaser under vissa förhållanden, tenderar emulsionsfaser innehållande polymera emulgatorer att destabilisera vid homogenisering. Ansträng- ningar för att förhindra sådan destabilisering innefattar ut- byte av en del av den polymera emulgatorn mot icke-polymera emulgatorer, som har mindre benägenhet för homogeniserings- destabilisering, såsom sorbitanmonooleat (SMO). De icke-poly- mera emulgatorerna tenderar emellertid att bilda emulsions- faser som är mindre stabila med avseende på tiden än de som bildas huvudsakligen eller enbart av polymera emulgatorer, både före och efter homogenisering. Då blandningar av polymera 72375 svensk översättningdoc; 27/10/2003 10 15 20 o oooo 000: .OIÜM O. UÛII . I. oo'U'1: lo O I I n QIO! I oo o O I o 0 I 0 Oc 0000 ooo I I o 0 o o ooo o o oo oooo o oo oo oo o o o o o o o o o oo o o o o o o o I o I o o o o o o o o o o . ooo ooo o o o o o o o o o o o ooo o o o oo o o o o o o o o . o o o o oo oo ooo oo oooo oo och icke-polymera emulgatorer utnyttjas medför detta således en kompromiss till en viss grad både med avseende på stabili- tet och homogeniserbarhet. Med föreliggande uppfinning möjlig- görs att en emulsionsfas bildas som både år stabil och homo- geniserbar.

Ett förfarande för homogenisering av emulsionssprängämnen be- skrivs i den amerikanska patentskriften nr 4615752, som inne- fattar att man placerar en ventil vid änden av en matnings- slang för att öka viskositeten hos sprängämnet genom skjuv- verkan i ventilen. Dessutom utnyttjas i ledningen placerade blandningsanordningar för att bibringa hög skjuvning åt en emulsion under flöde (pumpning) inom industrin, och dessa kan placeras var som helst inom utmatningståget för emulsionen.

Ett annat förfarande för att förbättra homogenisering beskrivs i den amerikanska patentskriften nr 5322576, som beskriver utbyte av åtminstone en del av den organiska bränslefasen mot en vegetabilisk olja.

Enligt uppfinningen ástadkommes ett förfarande för bildande av en stabil, polymer emulgatorbaserad emulsionsfas, innefattande: (a) bildande av en lösning av oorganiskt oxidationsmedelssalt, (b) bildande av en organisk bränslefas, (c) blandning av den organiska bränslefasen med lösningsfasen av det oorganiska oxidationsmedelssaltet i närvaro av en poly- mer emulgator under tillräcklig skjuvning för bildande av emulsionsfasen, och det för uppfinningen utmärkande är (d) tillsättning, såsom en del av den organiska bränslefasen, av minst 3 viktprocent av bränslefasen av ett homogeniserings- 72376 svensk öve:säc:ning.doc; 27/10/2003 10 15 20 527 142 annas» 0 anana- a n o o -0 - -0' 0:' 0,.. o additiv valt ur gruppen bestående av animaliska oljor eller fettsyror, och (e) homogenisering av emulsionsfasen för att öka dess viskosi- tet .

Man har funnit att användningen av ett homogeniseringsadditiv valt ur gruppen bestående av animaliska oljor eller fettsyror i en mängd av minst ca 3 viktprocent av den organiska bränsle- fasen förbättrar làngtidsstabiliteten hos en homogeniserad emulsionsfas som innefattar en polymer emulgator. I testresul- tat, vilka visas i nedanstående tabeller, är denna stabili- tetsförbâttring överraskande bättre än den som àstadkommes med en organisk bränslefas som innefattar en vegetabilisk olja.

Förfarandet enligt föreliggande uppfinning innefattar att man bildar en vatten-i-olja-emulsionsfas, som innefattar en konti- nuerlig fas av organiskt, flytande bränsle, en emulgator och en diskontinuerlig fas eller en lösning av oorganiskt oxida- tionsmedelssalt. Ett homogeniseringsadditiv sätts till och andra additiv kan vara närvarande, såsom beskrivs nedan.

Det organiska, vätskeformade bränsle, som bildar den konti- nuerliga fasen av emulsionsfasen, är oblandbar med vatten och finns i en mängd av fràn ca 3 till ca 12 viktprocent, och företrädesvis i en mängd av fràn ca 4 till ca 8 viktprocent av emulsionsfasen. Den verkliga mängd som utnyttjas kan variera beroende på det eller de särskilda oblandbara bränslen vilka utnyttjas och pà förekomsten av eventuella andra bränslen. De oblandbara, organiska flytande bränslena kan vara alifatiska, alicykliska och/eller aromatiska och kan vara mättade och/eller omättade så länge som de är flytande vid berednings- temperaturen. Föredragna bränslen innefattar mineralolja, vaxer, paraffinoljor, bensen, toluen, xylener, blandningar av 72376 svensk översättningdoc; 27/10/2003 lO 15 20 flytande kolväten, allmänt kända såsom petroleumdestillat, såsom bensin, fotogen och dieselbränslen, samt vegetabiliska oljor säsom majsolja, bomullsfröolja, jordnötsolja och soja- bönolja. Särskilt föredragna, vätskeformiga bränslen är mine- ralolja, brännolja nr 2, paraffiner, mikrovaxer eller bland- ningar därav. Alifatiska och aromatiska nitroföreningar och klorerade kolväten kan även utnyttjas. Blandningar av vilka som helst av de ovan nämnda ämnena kan utnyttjas.

Valfritt och utöver det oblandbara, vätskeformiga organiska bränslet kan fasta eller andra våtskeformiga bränslen eller både och utnyttjas i valda mängder. Exempel på fasta bränslen som kan utnyttjas är finfördelade aluminiumpartiklar, finför- delade kolhaltiga material såsom gilsonit och kol, finfördela- de vegetabiliska sädeskorn såsom vete, och svavel. Blandbara vätskeformiga bränslen, vilka även verkar såsom vätskeformiga utdrygningsmedel, är listade nedan. Dessa ytterligare fasta och/eller vätskeformiga bränslen kan sättas till vanligtvis i en mängd som sträcker sig upp till ca 25 viktprocent. Om så önskas kan olöst oxidationsmedelssalt sättas till kompositio- nen tillsammans med vilka som helst fasta eller vätskeformiga bränslen.

Lösningen av oorganiskt oxidationsmedelssalt, som bildar den diskontinuerliga fasen i emulsionsfasen, innefattar vanligtvis oorganiskt oxidationsmedelssalt i en mängd av från ca 45 till ca 95 viktprocent av emulsionsfasen, och vatten och/eller med vatten blandbara organiska vätskor i en mängd av från ca O till ca 30%. Oxidationsmedelssaltet är företrädesvis i första hand ammoniumnitrat (AN), men andra salter kan utnyttjas i en mängd av upp till ca 50% av den totala saltmängden. De andra oxidationsmedelssalterna är valda ur gruppen bestående av ammonium-, alkali-, och jordalkalimetallnitrater, -klorater 72376 svensk översättningdoc; 27/10/2003 w' -.:ï U"I A0 Oltl I I O Ouø U Q I IQ O I IQ I O I o l 0 0 à Q 000! n; onto n c I I I 2 I. 'A31 00 00 (7 eller -perklorater. Av dessa föredrar man natriumnitrat (SN) och kalciumnitrat (CN). AN- och ANFO-korn kan även sättas till i fast form som en del av oxidationsmedelssaltet i den slut- liga kompositionen.

Vatten utnyttjas vanligtvis i en mängd av fràn 3 till ca 30 viktprocent av emulsionsfasen. Det utnyttjas vanligtvis i emulsioner i en mängd av fràn ca 5 till ca 20%, även om emul- sioner kan beredas som är i huvudsak vattenfria.

Med vatten blandbara organiska vätskor kan åtminstone delvis ersätta vatten såsom ett lösningsmedel för salterna, och såda- na vätskor kan även verka såsom ett bränsle i kompositionen.

Vissa organiska föreningar minskar dessutom även kristallisa- tionstemperaturen hos oxidationsmedelssalterna i lösning.

Lösliga eller blandbara fasta eller organiska bränslen kan innefatta alkoholer såsom metylalkohol, glyceroler såsom etylenglykoler, polyoler såsom sockerarter, amider såsom form- amid, aminer, aminnitrater, karbamid och analoga kvävehaltiga bränslen. Såsom är välkänt inom tekniken kan mängden och typen av med vatten blandbar vätska (vätskor) eller fast ämne (fasta ämnen) utnyttjas i enlighet med önskade fysikaliska egenska- per.

En polymer emulgator utnyttjas för att bilda emulsionen och finns vanligtvis i en mängd av fràn ca 0,2 till ca 5 viktpro- cent av emulsionsfasen. Polymera vatten-i-oljeemulgatorer är molekyler som har en polymer hydrofob del och en polär grupp som tjänar såsom den hydrofila delen. Polymeren kan härröra från vilken som helst av ett antal monomerer säsom eten, propen eller isobuten. Den hydrofila gruppen kan utgöras av vilken som helst polär grupp, som attraheras av vatten eller joniska lösningar av vatten, såsom karbonylgrupper, estrar, amider eller aminer. Den amerikanska patentskriften nr 4820361 72376 svensk översåttningdoc; 27/10/2003 lO 15 20 o oo oooo one: o : o .oo: o. "00 Q oo ..:. lo' : .'01 OI IBOÛ OI ÜÖ _ o o o o o o 1 2. '. . W - oo oo OOÖIO 527 14-2 l O III I o oo Iooo o oo oo oo O I I Ö I I I Û I II I I I Û I C I I I I I I o o o o o o o 000 IOI I n o o o o o o o o o ooo I I Q CO I O I O Ü Û I I I Ü I O I OO II IIS IOÛO Il beskriver en polymer emulgator som är derivatiserad ur tris- hydroximetylaminmetan och polyisobutenylbärnstenssyranhydrid ("PIBSA"), som är särskilt effektiv i kombination med organis- ka mikrosfärer och är en föredragen emulgator. Andra derivat av polypropen eller polybuten har beskrivits. Den polymera emulgatorn innefattar företrädesvis polymera aminer och deras salter eller en amin, alkanolamin eller ett polyolderivat av en karboxylerad eller anhydridderivatiserad olefinisk eller vinyladditionspolymer. Den amerikanska patentskriften nr 4931110 beskriver en polymer emulgator innefattande ett bis- alkanolamin- eller bis-polyolderivat eller en bis-karboxylerad eller anhydridderivatiserad olefinisk eller vinyladditions- polymer, i vilken den olefiniska eller vinyladditionspolymer- kedjan har en medelkedjelängd av från ca 10 till ca 32 kol- atomer, förutom sidokedjor eller förgreningar.

Polymera emulgatorer är kända att ge utmärkt lagringslivslängd hos emulsionsspràngämnen tack vare den förbättrade steriska stabilisering, som àstadkommes av den hydrofoba delen hos molekylerna, jämfört med konventionella vatten-i-oljeemulgato- rer säsom sorbitanmonooleat. Försök att homogenisera polymera emulgatorbaserade emulsioner orsakar emellertid vanligtvis att betydande kristallisation äger rum. Såsom beskrivits ovan har vatten-i-oljeemulgatorer med kortare kedja, sàsom sorbitan- monooleat, införlivats i emulsionen för att förbättra homo- geniseringsförmágan. Dessa emulgatorer påverkar emellertid negativt lagringslivslängden eller làngtidsstabiliteten hos emulsionsfasen bäde före och efter homogenisering.

Med föreliggande uppfinning förbättras i stor utsträckning förmågan hos ett av polymer emulgator baserat emulsionsspräng- ämne att undergà betydande, betydelsefull homogenisering utan att även undergà kristallisering av den underkylda, inre fasen 72376 svensk översâttningdoc; 27/10/2003 lO 15 20 y; no .Io- : . . o 0 a o n o bl I 0 '00 n c n ü 0000 I o 00 n 0 0 II IQ II . n I I I O I OC O och följaktligen förlust av detonationsegenskaper. Detta àstadkommes genom tillsättning av ett homogeniseringsadditiv till den kontinuerliga fasen av emulsionsfasen för att för- hindra eller minimera kristallisering under homogenisering.

Additivet väljs ur gruppen bestående av animaliska oljor eller fettsyror. De animaliska oljorna härstammar fràn animaliska fetter och väljs företrädesvis ur gruppen bestående av isterolja, talgolja och fjäderfäolja. Fettsyrorna kan härröra från ett antal källor, innefattande hydrolys av glycerolestrar, såsom de som finns i animaliska oljor eller vegetabiliska oljor eller andra växtoljor eller extrakt därav, såsom talloljor. Fettsyrorna kan bestå av från 8 till 22 kolatomer, vanligtvis ett jämnt antal, och företrädesvis från 14 till 20 kolatomer, och kan antingen vara mättade eller omättade (olefiniska) eller fasta, halvfasta eller flytande.

Exempel pà mättade syror är palmitin- och stearinsyra. Exempel på omättade syror är oljesyra eller linolsyra. Additiven finns i en mängd fràn ca 3 till ca 40 viktprocent av den organiska, flytande bränslefasen, och särskilt från ca 5 till ca 15 vikt- procent av den organiska, flytande bränslefasen.

En teori varför homogeniseringsadditiven är effektiva är att de är mer rörliga (de diffunderar eller migrerar lättare) än mer bulkiga polymera emulgatorer. Då nya gränsytor mellan den inre (lösningsfas av oxidationsmedelssalt) och den yttre (organisk, flytande bränslefas) fasen bildas genom hög skjuvverkan under homogenisering migrerar de mer rörliga animaliska eller fettsyrorna till gränsytan för att stabilisera densamma, varigenom de befrämjar bildandet av mindre droppstorlekar och även förhindrar kristallisation hos den inre fasen. Man tror även att additiven gradvis ersätts av mer tätt bundna (termodynamiskt favoriserade) polymera emulgatorer, vilka ger större stabilitet åt den erhållna 72376 svensk Översåttningxloc; 27/10/2003 lO 15 20 527 14-2 u I 000 n 0 0 0 0 0 0 a. n..| .': a: 0.'0 n-'u u.'q 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a 0 00! 000 u o o n 0 q 0 0 0 0 0 000 a 0 0 .o n a a o o c o g q 0 I 0 0 00 00 aø0 00 0000 01 produkten. Additiven försämrar således inte i någon betydande utsträckning stabiliteten hos emulsionsfasen vare sig före eller efter homogenisering, såsom sker med t ex sorbitan- monooleat, som tävlar såsom en emulgator vid droppens gränsyta med de polymera emulgatormolekylerna, varigenom det ger en mindre stabil emulsion.

Homogenisering som med avsikt utförs på ett emulsionsspräng- ämne fördubblar åtminstone vanligtvis dess viskositet och mer allmänt ökar dess viskositet med 3 till 10 gånger eller mer.

Homogeniseringen av emulsionssprängämnet (under frånvaro av någon betydande kristallisation) ökar även känsligheten, deto- nationshastigheten, helheten i form av en pelare i bulkladdade borrhål, stabiliteten att stanna kvar i uppåtriktade, laddade borrhål, styvheten i reologin hos förpackade emulsioner osv.

Sådana egenskaper förbättrar prestanda och funktion hos emul- sionssprängämnet vid många tillämpningar.

Emulsionsfasen hos föreliggande uppfinning kan beredas på ett konventionellt sätt som år känt inom tekniken. Vanligtvis löses först oxidationsmedelssaltet (salten) i vatten (eller vattenhaltig lösning av vatten och blandbart, vätskeformigt bränsle) vid en förhöjd temperatur från ca 25 till ca 90°C eller högre, beroende på kristallisationstemperaturen hos saltlösningen. Den vattenhaltiga oxidationsmedelslösningen sätts därefter till en lösning av emulgatorn, homogeniserings- additivet och det oblandbara, vätskeformiga organiska bräns- let, vilka lösningar företrädesvis har samma förhöjda tempera- tur, och den erhållna blandningen omröres med tillräcklig kraft för att alstra en emulsion av vattenlösningen i en kon- tinuerlig, vàtskeformig kolvåtebränslefas. Detta kan vanligt- vis åstadkommas i huvudsak ögonblickligen med snabb omrörning.

(Kompositionen kan även beredas genom tillsättning av den 72376 svensk översâttningdoc; 27/10/2003 - 5 10 15 20 vätskeformiga, organiska bränslefasen till den vattenhaltiga oxidationsmedelslösningen_) Omrörningen skall fortsätta tills beredningen är likformig. Beredningsförfarandet kan även ske pä ett kontinuerligt sätt sàsom är känt inom tekniken.

Det är fördelaktigt att förupplösa emulgatorn i det vätske- formiga, organiska bränslet före man kombinerar det organiska bränslet med den vattenhaltiga lösningen till bildande av en emulsion. Detta förfarande möjliggör att emulsionen snabbt kan bildas med minimum av omrörning. Emulgatorn kan emellertid sättas till separat säsom en tredje komponent om sä önskas. Ãven om sä inte krävs kan mikrosfärer sättas till emulsions- fasen för att känsliggöra densamma för initiering. Mikro- sfärerna utgöres företrädesvis av mikrosfärer av plast med en icke-polär yta och innefattar homo-, sam- eller terpolymerer av vinylmonomerer. En föredragen komposition hos mikrosfàrerna av plast är en termoplastisk sampolymer av akrylnitril och vinylidenklorid. Mikrosfärerna kan dessutom tillverkas av kiselsyrahaltigt (silikatbaserat), keramiskt (aluminiumsili- kat) glas sàsom kalk-soda-borsilikatglas, polystyren, perlit eller mineralperlitmaterial. Ytan hos vilken som helst av dessa mikrosfärer kan dessutom modifieras med organiska mono- merer eller homo-, sam- eller terpolymerer av vinyl eller andra monomerer, eller med polymerer av oorganiska monomerer.

I emulsionsfasen utnyttjas företrädesvis mikrosfärerna i en mängd av från ca 0,1 till ca 1% för mikrosfärer av plast eller 1 till 6% för mikrosfärer av glas. Kemiska gasavgivande medel kan även utnyttjas i emulsionen sàsom är känt inom tekniken. pH-värdet hos emulsionsfasen uppgår företrädesvis fràn ca 2 till ca 7, och särskilt från ca 3,5 till ca 5,0. Dessa pH- intervall underlättar kemisk gasavgivning och begränsar även lösligheten hos fettsyran (i sin grundform) i den vattenhalti- 72376 svensk översättningdoc; 27/10/2003 10 15 20 527 142 ., ll ga lösningen, och således bevarar fettsyran i dess syraform, vilket är effektivt för syftet med uppfinningen.

Uppfinningen kan àskàdliggöras ytterligare genom hänvisning till nedanstående exempel och tabeller. I tabellerna utnyttjas nedanstående rubriker: "MB" stàr för minsta boosterladdning i den cylindrisk diametern och med sprängstyrkan angiven. "D" betecknar detonationshastighet hos den angivna storleken, dä den initieras med en detonator eller boosterladdning med styrkan eller storleken betecknad (3C = 454 gram pentolit).

Alla detonationshastigheter är "öppna" detonationshastigheter och är således lägre, särskilt vid mindre laddningsdiametrar, än vad deras beräknade, teoretiska detonationshastigheter skulle vara.

I de flesta exemplen framställdes emulsionerna såsom beskrivs nedan och tilläts därefter svalna till omgivande temperatur under ett eller flera dygn. Emulsionsfasen underkastades där- efter homogenisering och i några fall samtidig kemisk gasning och/eller blandning med andra beståndsdelar. I nägra exempel framställdes den varma emulsionen och homogeniserades därefter omedelbart och blandades med ytterligare beståndsdelar. I nägra fall fastställdes detonationsegenskaperna hos de erhåll- na blandningarna. Viskositeterna hos faserna mättes före och efter homogenisering med användning av en digital viskosimeter av typen HA model Brookfield med en axel nr 7 vid 20 varv per minut. I alla fallen mättes emulsionsfaserna och de slutliga blandningarna med avseende pà stabilitet för kristallisation med användning av den kvalitetsgraderingsskala som visas i Tabell 1.

Exempel 1 72376 svensk översättningdoc; 27/10/2003 lO 15 20 527 142 12 Ett antal emulsioner bereddes genom tillsättning av lösningen av oxidationsmedelssalt vid en förhöjd temperatur till bland- ningen av organiskt flytande bränsle och homogeniseringsaddi- tiv under omrörning vid 1500 varv per minut under tvà minuter med en Jiffy-omrörare. Emulsionen lagrades därefter vid om- givande temperatur över natten och underkastades därefter hög skjuvning genom att mata densamma genom en reglerbar skjuv- ningsventil som var placerad i en ledning (mini-kunkleventil) vid 1103 kPa mottryck. Emulsionstemperaturen och viskositeten mättes före och efter homogenisering. Även prover av för- homogeniserad emulsion sàväl som efterhomogeniserad emulsion lagrades vid omgivande temperatur och övervakades under en tidsperiod om 18 veckor med avseende pà stabilitet (kristallisationsgrad). Tabell 2 visar dessa resultat tillsammans med beredningen hos varje emulsion.

Beredning 1 tillverkades med en PIBSA-baserad, polymer emul- gator men utan någon samemulgator (SMO) eller homogeniserings- additiv. Även om denna emulsion var mycket stabil före den homogeniserades resulterade homogenisering under hög skjuvning i bildandet av många kristaller och en åtföljande stor tempe- raturökning. Viskositeten hos emulsionen ökade mer än tre gånger pà grund av bildandet av många kristaller. Beredningar~ na 2 till 6 innehöll samma beståndsdelar förutom att 5% av bränslefasen bestod antingen av en samemulgator eller ett homogeniseringsadditiv.

Beredningen 2 åskådliggör verkan av SMO tillsatt till emul- sionen. Tillsättningen av SMO tillät att homogenisering ägde rum utan någon betydande initial kristallisering, men bägge emulsionerna före homogenisering och efter homogenisering bröts ner med tiden. Det uppstod en liten temperaturhöjning med inga observerade kristaller, under det att en viskositets- 72376 svensk översåttningpdoc; 27/10/2003 10 15 20 00 0000 0 0 0 G0: 0[\)0I00 O I ln 0 0 00 I 0 0 0 0 u 0 0 0 i 0 I 0 00 OI II OIII nu :nun c 0 O O 0 Un 527 142 13 ökning av ca 3,4 gånger uppmättes. Beredningarna 3 och 4 upp- visar liknande resultat med majsolja respektive isterolja (med endast ca 56% fettsyrahalt) tillsatt.

Beredningarna 5 och 6 uppvisar den uttalade förbättringen med avseende pà stabilitet hos emulsionen både före och efter homogenisering, då två olika animaliska oljor tillsattes till emulsionen i en mängd av 5% av bränslefasen.

Exempel 2 I tabell 3 åskådliggör uppfinningen ytterligare i form av emulsioner tillverkade av PIBSA-baserade, polymera emulgatorer. Beredningen l innehöll inget homogeniserings- additiv, men beredningarna 2 och 3 innehöll de visade animaliska oljorna. Emulsionerna framställdes såsom i Exempel l och därefter efter kylning till omgivande temperatur över natt utsattes de för flera tester utformade för att visa beständighet mot kristallisering, då de homogeniserades: omgivande gasavgivning och blandning med ANFO, omgivande gasavgivning och blandning med mikrosfärer, omgivande påkänningsblandning samtidigt med viskositetsmätning, och ett AN-stabilitetstest som bestod i blandning av emulsionen med 50% KT AN-korn och övervakning av kristallisering. Den ogasade emulsionsmatrisen lagrades även vid omgivande temperaturer.

Tabell 3 visar att i vart och ett av exemplen observerades en förbättring med avseende på stabiliteten, då ett homogeniseringsadditiv av animalisk olja var närvarande.

Exe el 3 Tabell 4 innehåller exempel över emulsioner framställda i en kontinuerlig process. En lösning av varmt oxidationsmedelssalt blandades med varmt organiskt vätskeformigt bränsle i en 72316 svensk översättningen,- 27/1u/20o3 lO l5 20 00 0000 00 00 0 00 0000 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 N 0 0 0 0 000 0 00 0 0 0 0 0 0 00 0000 00 0 00 I 0 000 5 2 7 1 4 2 2"; "ïf . =IIs 14 blandare innehållande roterande och statiska organ, och den erhållna emulsionen kyldes till omgivande temperatur, pumpades på nytt två gånger och utsattes därefter för homogenisering via en högskjuvningsventil vid 2068 kPa mottryck under bland- ning med mikrosfärer. Beredning 1 innehöll 10% SMO i bränsle- fasen, under det att beredning 2 innehöll 10% tallolja med ca 95% fettsyrahalt. Prover av varje beredning uppsamlades före och efter homogenisering och före blandning med mikrosfärer.

En viskositetsökning av 9,6 gånger respektive 12,5 gånger observerades för beredningarna l och 2 med liten kristallise- ring. Dessa prover övervakades med tiden och befanns ha lik- nande lagringsstabilitet, även om beredningen 2 uppvisade bättre lagringsstabilitet efter homogenisering. Dessa bered- ningar detonerades även och befanns ha likartade detonations- egenskaper, såsom visas i Tabell 4.

Exem el 4 Ytterligare exempel på emulsioner framställda genom ett kon- tinuerligt förfarande åskådliggörs i Tabell 5. I dessa exempel ersattes 10% av det organiska, vätskeformiga bränslet med antingen SMO eller animalisk olja. Emulsionerna bereddes på liknande sätt som de i Exempel 3 och gasades, homogeniserades och blandades med ANFO omedelbart därefter. Viskositetsöknin- gar av 4,4 och 5,6 gånger observerades för beredningarna homo- geniserade med SMO respektive animalisk olja. Tabell 5 visar likartade detonationsresultat för de två beredningarna, men en betydande förbättring visas med avseende på lagringsstabilitet hos den homogeniserade emulsionen innehållande animalisk olja.

Det är uppenbart att uppfinningen kan modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. 72376 svensk översåttningdoc; 27/10/2003 Tabell 1 oooo o oo o. o. o oo o o o o o o o o o o o u o oao o o o o o o o o g ooo oo oooo oo Kvalitativ graderingsskala med avseende pà stabilitet.

Grad Kristalliseringsgrad N Ingen VS Mycket lág S Låg SM Låg till moderat M Moderat MH Moderat till kraftig H Kraftig VH Mycket kraftig 72376 svensk översâttningdoc; 27/10/2003 527 142 16 Tabell 2 Jämförelse mellan SMO, vegetabilisk olja, tallolja (56% fett- syror) och animalisk olja. 1 2 3 4 5 _'6 AN 77,60 77,60 77,60 77,60 77,60 77,60 H20 15,90 15,90 15,90 15,90 15,90 15,90 Mineralolja 5,66 5,33 5,33 5,33 5,33 5,33 Polymer emulgator 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 0,84 SMO (sorbitanmonooleat) - 0,33 - - - - Majsolja - - 0,33 - - - Taiioljal - - - 0,33 - - Talgoljaz - - - - 0,33 - Isterolja3 ~ - - - ' 0,33 Resultat av homogenisering Temperaturhöjn.(°C) +l7,1 +3,l +3,8 +2,4 +3,0 +0,9 Kristallisation Kraftig Ingen Mycket Ingen Ingen Ingen làg viskositet (cPxl000)4 Före 32,2 35,6 28,8 30,4 28,4 30,4 Efter 110,2 122,0 118,8 130,0 122,4 112,8 Stabilitetsresultats Icke-homogeniserad Lagring veckor N N N N N N 0 N N N N N N 6 N VS VS S N N 12 N SM MH VH N N 18 Homogeniserad Lagring veckor 0 MH N VS N - N N 6 MH SM S VS N N 12 H H M SM N N l8 VH VH VH VH N N I Sylvatal D4OT (~S6% fettsyrahalt) från Arizona Chemical. 2 Làngsamrinnande, syrafri talgolja fràn Geo. Pfau's Sons Co., Inc. 3 "Special Prime Burning" isterolja från Geo. Pfau's Sons Co., Inc. 4 med användning av spindel nr 7 vid 20 rpm.

S Kvalitetsgraderingsschema (se Tabell 1). 72376 svensk översättningdoc; 27/10/2003 Uppmätt med en digital viskosimeter av typen HA modell Brookfield Tabell 3 Stabilitet hos förhomogeniserad emulsion med animalisk olja. 1 2 3 AN 76,14 76,14 76,14 H20 17,49 17,49 17,49 Mineralolja 1,80 1,80 1,80 Brännolja 3,66 3,42 3,42 Polymer emulgator 0,54 0,48 0,48 Isteroljal _ 0,30 ' Talgoljaz - ~ 0,30 Gasavgivande medel 0,37 0,37 0,37 Stabilitetsresultatä Lagring vid omgivande temp. (ogasat) l dygn VS VS N 3 veckor S VS VS 6 veckor SM VS S Gasning vid omgivande temp. +35% ANFO 1 dygn MH SM SM 3 veckor H H H 6 veckor VH H H Gasning vid omgivande temp. +3% Glasmikrosfärer 1 dygn N N N 3 veckor S SM SM 6 veckor H M M Pàkänning vid omgivande temperatur4 (viskositet i cPxl000)5 1 dygn vs(17,8) vs(16,6) N(17,2) 3 veckor MH(21,l) VS(21,7) S(22,6) s veckor Mmm; sM<3o,3) s(29,4) AN-stabilitetstest7 1 dygn MH(+2,6) VS(+0,3) VS(+0,2) 3 veckor H M M ' 6 veckor H MH MH Kvalitetsgraderingsschema (se Tabell 1).

Isterolja nr 1 fràn Geo. Pfau's Sons Company Inc.

Syrafri talgolja från Geo. Pfau's Sons Company Inc.

Emulsion pàkänd varje vecka vid 500 rpm under 2 minuter.

Initial viskositetsmätning (dag 1) och därefter en gàng i veckan före pàkänningsblandning med en digital viskosimeter av typen HA Brookfield med användning av en axel nr 7 vid 20 rpm. kristallisation.

Avslutning av pàkänningen en gång i veckan p g a hög grad av 72376 svensk översättningdoc; 27/10/2003 U1 BJ \J ...A $> AJ 18 7 Emulsion blandad med 50% KT-korn och därefter övervakad med avseende pà kristallisation.

Tabell 4 Jämförelse mellan SMO och tallolja (95% fettsyra) 1 2 AN 64,98 e_4_,9s SN 12,16 12,16 H20 16,36 16,36 Mineralolja 2,25 2,25 Brànnolja 2,25 2,25 Polymer emulgator 0,90 0,90 SMO 0,60 - Talloljal - 0,60 Mikrosfärer ' 0,50 0,50 Resultat viskositet (cpxlooofi Före homogenisering 23,0 20,0 Efter homogenisering 220,0 250,0 Densitet <9/ce) J 1,18 [ 1,18 MB, 1oo mm, det/ej det j 2g/- ] 29/- D, (km/s) 75 mm 5,5 5,7 32 mm 5,3 5,2 25 mm 5,1 5,0 Stabilitetg (lagringsveckor) Före homogenisering O N N 4 VS VS 8 VS VS 12 S VS 16 M SM Efter homogenisering O N N 4 S S 8 S M 12 H H 1 Sylfat FA2 (~95% fettsyrahalt) frán Arizona Chemical. 72376 svensk översåttningdoc; 27/10/2003 19 2 Uppmätt med en digital viskosimeter av typen HA Brookfield med användning av en axel nr 7 vid 20 rpm. 3 Kvalitetsgraderingsschema (se Tabell 1).

Tabell 5 Jämförelse mellan SMO och animalisk olja. 1 2 AN 38,80 38,80 H20 7,90 7,90 Mineralolja 1,22 2,51 Brännolja 1,22 - Polymer emulgator 0,49 0,42 SMO 0,32 - Isterolja - 0,32 Gasavgivande medel 0,85 0,85 ANFO 49,20 49,20 Resultat viskositet (cPx1ooo>2 Före homogenisering 23,2 27,2 Efter homogenisering 102,8 151,4 Densitet (g/cc) | 1,13 f 1,10 MB, 150 mm, Det/ej det I 29/#12 | 129/eg D, 3C (km/s) 150 mm 4,0 4,3 125 mm 4,0 4,0 100 mm 3,9 3,6 75 mm 3,5 3,5 Stabilitet efter homogeniseringa Lagringsveckor 0 N N 5 SM VS ll VH S 14 VH SM "Special Prime Burning" isterolja fràn Geo. Pfau's Sons Co., Inc.

Uppmätt med en digital viskosimeter av typen HA Brookfield med användning av en axel nr 7 vid 20 rpm.

Kvalitetsgraderingsschema (se Tabell 1) 72376 svensk översättningdoc; 27/10/2003

Claims (10)

527 142 26? Patentkrav

1. Förfarande för bildande av en homogeniserad, polymer emulgatorbaserad emulsionsfas med förbättrad stabilitet, innefattande: (a) bildande av en lösning av oorganiskt oxidationsmedelssalt, (b) bildande av en organisk brânslefas vilken innefattar minst ca 3% av en animalisk olja såsom ett homogeniseringsadditiv, (c) blandning av den organiska bränslefasen med lösningsfasen av det oorganiska oxidationsmedelssaltet i närvaro av en poly- mer emulgator under tillräcklig skjuvning för bildande av emulsionsfasen, (d) kylning eller att man låter emulsionsfasen att svalna till under kristallisationstemperaturen hos lösningen av det oorganiska oxidationsmedelssaltet, och därefter (e) homogenisering av emulsionsfasen genom att den underkastas förhållanden av hög skjuvning som är tillräckliga för att åtminstone fördubbla dess viskositet, varigenom kombinationen av homogeniseringsadditiv och polymer emulgator ger förbättrad stabilitet åt den homogeniserade emulsionsfasen.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att den orga- niska brånslefasen föreligger i en mängd fràn ca 3 till ca 12 viktprocent av emulsionsfasen.

3. Förfarande enligt krav 2, kânnetecknat av att homogeni- seringsadditivet föreligger i en mängd av från ca 3 till ca 40 viktprocent av den organiska bränslefasen.

4. Förfarande enligt krav 1, kânnetecknat av att den anima- liska oljan utvinns ur animaliska fetter. 527 14-2 ål

5. Förfarande enligt krav 4, kånnetecknat av att den anima- liska oljan väljs ur gruppen bestående av isterolja, talgolja eller fjàderfâolja.

6. Förfarande för homogenisering av en polymer emulgatorbaserad emulsionsfas, innefattande: (a) bildande av en lösning av oorganiskt oxidationsmedels- salt, (b) bildande av en organisk bränslefas vilken innefattar minst ca 3% av en fettsyra såsom ett homogeniseringsadditiv, (c) blandning av den organiska brânslefasen och lösningsfasen av det oorganiska oxidationsmedelssaltet i närvaro av en poly- mer emulgator under tillräcklig kraft till bildande av emul- sionsfasen med ett pH från ca 2,0 till ca 5,0, (d) kylning eller att man låter emulsionsfasen att svalna till under kristallisationstemperaturen hos lösningen av det oorganiskt oxidationsmedelssalt, och därefter (e) homogenisering av den bildade emulsionsfasen genom att den underkastas förhållanden av hög skjuvning som är tillräckliga för att åtminstone fördubbla dess viskositet, varigenom kombinationen av homogeniseringsadditiv och polymer emulgator ger förbättrad stabilitet àt den homogeniserade emulsionsfasen.

7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att den orga- niska brânslefasen föreligger i en mängd av från ca 3 till ca 12 viktprocent av emulsionsfasen.

8. Förfarande enligt krav 7, kânnetecknat av att homogenise- ringsadditivet föreligger i en mängd av från ca 3 till ca 40 viktprocent av den organiska brânslefasen. 527 142 Q2

9. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att fettsyrorna härrör från hydrolys av glykolestrar.

10. Förfarande enligt krav 6, kännetecknat av att emulsionsfasens viskositet ökas från ca 3 till ca 10 gånger.