SU1230470A3 - Стабилизатор водно-топливной эмульсии - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к устойчивым водно-масл ным смес м дл  применени  в качестве топлива, содержащим стабилизатор.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности стабилизатора, в частности его стабильности и стаби лизирующих свойств.

Предлагаемый стабилизатор удобно получать путем приготовлени  (I) раст вора соли магни  и анионного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в парафине или другой нефт ной фракции с умеренной или высокой температурой кипени ; (2) раствора ферроцена в масле; (3) раствора эмульгатора и бензойной кислоты (если она включена в состав) в системе.органи- еских растворителей и последующего смешивани  этих трех растворов (1), (2) и (3) в любом пор дке. В качестве масла дл  ферроцена предпочтительно примен ть топливное масло., В качестве органического растворител  дл  эмульгатора удобно использовать ароматические или аралифатичес кие углеводороды, такие как бензол, толуол или ксилол,, особенно если эмульгатором  вл етс  смесь глицери- дов .

Бензойную кислоту раствор ют отдельно в более пол рном растворителе , например, в низшем алканоле, таком как метанол, а затем добавл ют этот раствор в раствор эмульгатора дл  образовани  смешанного раствора в системе органических растворителей , содержащей масл ный растворитель и пол рный.

В состав стабилизатора ввод т анионное JIAB сульфонатного типа, в частности, алкиленсульфонат с длинной цепью.

После приготовлени  стабилизатор может хранитьс  неограниченное врем  и не подвергаетс  химическому разложению или физическому разделению .

Предлагаемый стабилизатор используют дл  стабилизации водно-масл ной смеси посредством добавлени  его в масло одновременно с водой при энергичном перемешивании. Стабилизатор и вода могут добавл тьс  отдельно или одновременно, что  вл етс  предпочтительным, либо стабилизатор сначала смешивают с водой, а затем стабилизированную воду до -

15

20

:г5

2304702

бавл ют в масло. Добавление предлагаемого стабилизатора в масло с по- следуюш:ей добавкой воды менее эффективно .

Предпочтительно перед добавкой стабилизатора и воды масло разжижать , т.е. в зкость его уменьшать. Это можно осуществл ть нагревом масла до умеренной температуры, на- 0 пример около 30°С, энергичным перемешиванием с большим усилием сдвига или разбавлением небольшим количеством более жидкого сорта масла.

Приготовленна  водно-масл на  смесь представл ет собой устойчивую эмульсию, котора  хранитс  при умеренных температурах (т.е. вьшш температуры замерзани  ,и ниже 40°С) продолжительное врем  без разделени  .

Лучше приготовл ть водно-масл ную смесь непосредственно перед употреблением, например, добавл   воду и стабилизатор пр мо в систему меж,цу топливным баком и горелкой.

Вадно-масл на  смесь может содержать до 50 об.% воды, например 10- 30 об.% или идеально 18-25%. С увеличением содержани  воды количество стабилизатора нужно увеличивать, а в целом, отношение общего количества перечисленных, компонентов стабилизатора к воде в весовых част х должно составл ть 1:8400 - 1:14000. В смеси, 35 где эти весовые части присутствуют в растворе и выражены в граммах на литр, раствор должен добавл тьс  к воде в весовом отношении 1:250 - 1:420.

О Количество воды, которое можно добавить в масло, во многом зависит от эффективности системы сгорани , дл  которой предназначена горюча  смесь. Большинство бойлеров дл  45 нагревани  воды относительно мало- эффбгктивны и сравнительно больша  часть топлива не используетс , покида  систему несгоревшим или сгоревшим неполностью, вьщел   таким образом :50 меньше тепла и увеличива  загр знение атмосферы. Предлагаемый стабилизатор повышает эффективность сгорани  жидкого топлива. Часть горючего можно заменить водой, получа  при 55 этом такое же количество теплоты. .Кроме того, более эффективное сгорание меньше загр зн ет атмосферу сажей , орсисью углерода и т.д.

30

В предлагаемом изобретении возможно заменить 20% и более жидкого топлива водой и получить при этом такое же количество теплоты в сочетании с уменьшенным загр знением окружающей среды.о

Пример 1 . Стабилизатор получают , раствор   6,7 г смеси глицери- дов жирных кислот с 12-20 атомами углерода в толуоле (200 мл) и бен- зойную кислоту (6,7 г) в метаноле (200 мл) и смешива  эти два раствора Ферроцен (7,3 г) раствор ют примерно в 500 мл топлива и этот раствор смешивают с ранее приготовленным раствором, содержащим бензойную кислоту и глицериды. Затем добавл ют к этой емеси Apex № 851 (100 мл), содержащий магний (7 г) в виде растворимой в топливе соли магни  - наф- тената,и анионное ПАВ сульфонатного типа (2 г). Общую смесь тщательно пе . ремешивают, добавл   одновременно 334 л воды. Приготавливают смесь воды в топливе в отношении 1:3 и 1:4 (по объему). Смеси обладают стабильностью и могут хранитьс  при температуре окружающей среды в течени нескольких недель без разделени .

Пример 2. Сравнение водно- топливной смеси и топлива.

Водно-топливную смесь в отношении 1:4, содержащую стабилизатор по примеру 1, сравнивают с чистым углеводородным топливом при подогреве 100 л воды с температурой 25 - 95°С.

Используют Стандартный подогреватель , в котором предварительно нагретое топливо увод т иод давлением в камеру сгорани . Внутри камеры обеспечиваетс  первоначальна  температура , температура воды 25 С и температура предварительного нагрева 90°С. Давление топлива 2 кг/см. В каждом опыте подачу воздуха и скорость нагнетани  топлива подбирают таким образом, чтобы обеспечить оптимальные услови  дл  бездымного горени . В каждом опыте измер ют первоначальный объем горючего, остав шийс  объем горючего и тем самым определ ют количество использованного горючего. Усредненные результаты полученные в двух опытах, следующие:

расход горючего, кг

топливо6,5

водно-топливна  смесь6,4

температура в камере сгорани , топливо860

водно-топливна 

смесь

890

врем .

24/15

затраченное дл  нагрева от 25 до 95 С, мин/с

топливо24/30

водно-топливна 

смесь

Два вида топлива производ т почти одинаковое количество теплоты при одинаковом расходе топлива, Поскольку водно-масл на  смесь содержит 20% воды, ТО в результате получена экономи  20% горючего.

Температура внутри камеры сгорани  при этом на 30 с вьш1е, но общее врем  нагрева почти одинаково. Водно топливна  смесь имеет в зкость в 1,6 раза больше, чем в зкость чистого топлива, поэтому предварительный нагрев должен производитьс  на 10 выше, чтобы обеспечить одинаковую скорость подачи.

Пример 3, Использу  подогреватель , аналогичный примеру 2, а водно-топливную смесь в отношении 1:3, измер ют количество топлива и врем , необходимое дл . закипани  заданного объема воды с начальной температурой .1S°C.

Во врем  опытов температура камеры сгорани  в среднем на 70 С вьш1е при использовании водно-топливной смеси, чем при использовании чистого горючего, Скорость подъёма температуры показана в таблице.

Т а б л и ц а 1

18 31 39 46 54 63 73

18 30 36

44 50 58 67

Продолжение табл.

Врем , мин

Скорость подъема температура

А

78 85 93 100

В 75

ВО 85 93

100

При нагреве среднее количество израсходованного чистого топлива составл ет 5 кг в одном опыте, а среднее израсходованное количество водно топливной смеси - 5,23 кг, из которых 3,975 кг - топливное масло.

Из этих результатов видно, что при отношении 1:4 экономитс  20,,5% горючего. Поскольку врем  нагрева фактически сокращаетс , то в действительности экономи  горючего больше 20,5%, Кроме того, плам  имеет чисто оранжевый цвет в отличие от красно-желтого и копт щего.

Примеры 4-6, Стабилизирующий агент готов т аналогично при меру 1, но с использованием следующи количеств каждого компонента, представленных в табл. 2.

Таблица 2

Компоненты

лица

Количество по примерам

Глицерид жирной

кислоты 11,0 6

Ферроцен

5

Нафтенат магни  8,75 4,9 9,2

ПАВ2,5

Бензойна  кислота10

1,4 2,7

0

5

0 5

о

0

5

0

5

П 1э и м е р 7 . Стабилизирующий агент приготовлен в соответствии с примером Is но без ферроцена. Стабилизированна  смесь масло-вода приготовлена аналогично примеру 1 , она относительно устойчива, но горит с образованием нестабильного, переменчивого пламени, которое иногда выше или ниже температуры, менее  ркое и менее устойчивое.

Пример 8. Стабилизирующий агент готов т аналогично примеру 1, но без Арах № 851. Стабилизатор используют дл  приготовлени  водно- топливной смеси по примеру . Эта смесь горит трудно при более низкой температуре, с оздава  неравномерньш тепловой режим. Масло распределено гораздо менее равномерно и смесь практически непригодна.

Составы согласна примерам -8 хран т в течение различных промежутков времени и затем провер ют их физические свойства. Все стабилизи- р тощие вещества сами по себе стабильны до года, в течение которого их

физические свойства не-мен ютс  и их

способность стабилизировать водно- масл ную смесь остаетс  неизменной .

Водно-топливные смеси, изготовленные с применением указанных составов , ведут себ  следующим образом . Водно-топливные смеси, стабилизированные составами согласно примерам (- 3,4 и 6 остаютс  стабильными в течение года, сохран   свои характеристики горени . Водно-масл на  смесь, стабилизированна  составом согласно примеру 5, остаетс  стабильной в течение шести мес цев, сохран   свои характеристики горени . Водно-масл на  смесь, стабилизированна  составом согласно примеру 7, остаетс  ста6ш ьной в течение года, но менее полезна  из-за нестойких характеристик по сопротивлению пламени. Водно- масл на  смесь, выполненна  на основе состава согласно примеру 8, разлаг аетс  после нескольких часов . J

Водно-топливна  смесь, стабили- зировз.нна  составом согласно примеру 7, образовывает такое же количество тепла, как и в примере 2., но стабильность пламени делает ее не7 12304708

пользование трудным и неудовлетвори- примеру 8, настолько нестойка, что тельным. Водно-топливна  смесь, ста- никакие измерени  теплоты не могут билизированна  составом согласно быть сделаны.

Claims (2)

1. СТАБИЛИЗАТОР ВОДНО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ на основе эмульгатора, содержащего фракцию моно-, ди- и триглицеридов жирных кислот С -С^ отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности стабилизатора, он дополнительно содержит ферроцен, нафтенат магния, анионное^маслорастворимае поверхностноактивное вещество сульфонатного типа при следующем соотношении компонентов , мас.ч.:

Эмульгатор, указанный выше

Нафтенат магния

Анионное маслораст-_t воримое поверхностно-активное вещество сульфонатного типа Ферроцен

2. Стабилизатор по п.

чающийся тем, что содержит бензойную кислоту в количестве 6,710,0 мас.ч.

6,0-11;0

4,9-9,2

1,4-2,7

4,0-9,0

1 . о т л и SU 1230470