WO2018065805A1 - Sistema de equipos y metodologia para la obtencion de microemulsion estabilizada a partir del diesel con agua - Google Patents

Sistema de equipos y metodologia para la obtencion de microemulsion estabilizada a partir del diesel con agua Download PDF

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    • C10L10/18—Use of additives to fuels or fires for particular purposes use of detergents or dispersants for purposes not provided for in groups C10L10/02 - C10L10/16

Definitions

  • the present invention belongs to the field of the generation of combustible energy, friendly to the environment and in particular, relates to obtaining a stabilized microemulsion of diesel with water.
  • This inventive achievement is aimed at the formation of emulsions through treatments of formulated chemical products and a system of equipment with magnetic and electromagnetic processes, with the purpose of obtaining an economical and environmentally friendly fuel to reduce the emissions of polluting gases that generate climate change, in addition to drastically reducing soot and particulates.
  • the present invention relates to a physical and chemical methodology for microemulsifying diesel with water through magnetic turbulence fields. Background:
  • the visual aspect of the microemulsion is a whitish milk liquid. It contains, in suspension, small particles or drops of partially miscible substances.
  • the microemulsion consists of two phases: The internal phase, which is the disintegrated liquid in micro drops of water (discontinuous phase); and the external phase, or surrounding liquid, diesel (continuous phase).
  • microemulsion requires that the drop of water be as small as possible in order to obtain greater stability and quality. This would prevent breakdowns caused by oxidation of parts that seize or weld between i yes in engines, at the time of operation when they are fed with the microemulsion.
  • Figure 1 shows the system of equipment and stages for obtaining the stabilized microemulsion according to the invention.
  • Liquid fluid polarizing device with magnetic field (1 00) Magnetic differential flow mixer (200) Closed domain magnetic field (300)
  • the present invention corresponds to a system of equipment for obtaining a stabilized diesel microemulsion with water and the process or methodology for obtaining said microemulsion.
  • the present invention further comprises the diesel microemulsion with water obtained as a result of the process claimed herein.
  • Figure 1 shows the equipment system and procedure for obtaining the stabilized microemulsion according to the invention.
  • the methodology proposed schematically in Figure 1 to achieve this microemulsion, stabilized magnet comprises the following stages:
  • a chemical premix is prepared between a surfactant with a cosurfactant that will emulsify diesel. This premix varies its percentage between 0.25% to 5.0% in relation to the weight of the total volume of the microemulsion.
  • the surfactant used in the chemical premix belongs to the group of sorbitan oleates or other similar esters; particularly, the surfactant is selected from the group consisting of: sorbitan monolaurate, sorbitan monooleate, sorbitan monopalmitate, sorbitan monostearate, sorbitan monostearate palmitate, sorbitan sesquioleate, sorbitan triestearate, sorbitan trioleate and mixtures thereof.
  • the cosurfactant used in the chemical premix belongs to the group of ethoxylated phenols that are selected from the group consisting of: octyl phenol mono-ethoxylated, octyl phenol di-ethoxylated, octyl phenol tri-ethoxylated, nonyl phenol (mono) -ethoxylated, nonyl phenol di-ethoxylated, nonyl phenol tri-ethoxylated, and mixtures of the foregoing.
  • the proportion between the surfactant and the cosurfactant is between 1 to 99% in relation to the weight of each one, provided that they maintain an HBL (hydrophilic-lipophilic balance) between 1 to 20.
  • Second stage Demineralized water is taken which will be added to the combination of diesel and chemical premix of the first stage.
  • the demineralized water added in this system must be previously polarized through uni-positional bi-directional closed domain magnetic fields (300), because when this polarized water interacts more effectively with the non-ionic emulsifier, achieving the required stability of the microemulsion.
  • Third stage The combination of diesel and chemical premix obtained in the first stage is taken to a continuous cavitation mixing chamber (400), where the treated demineralized water obtained in the second stage (discontinuous phase) is added, in percentages that go from 5% to 30% of diesel weight.
  • a continuous cavitation mixing chamber 400
  • the treated demineralized water obtained in the second stage discontinuous phase
  • the kinematic viscosity of diesel is 6.8 stokes (6.8 x 1 0 "4 m 2 / s) and adding 5% of water varies to 8.5 stokes (8.5x 1 0 " 4 m 2 / s); at 1 0% of water at 9.4 stokes (9.4x 1 0 "4 m 2 / s); and at 1 5% of water at 1 1 .2 stokes (1, 1 2 x 1 0 ⁇ 3 m 2 / s ) of viscosity, thus being able to proceed with the addition of the discontinuous phase (water) in percentages up to 30% depending on the quality of the diesel used as a continuous phase and its use.
  • the formulation obtained based on the volume of water added to the emulsion ranges from:
  • the emulsion is subjected to the action of magnetic turbulence fields, produced by polarizers, mixers and stabilizers of the microemulsion, in the continuous cavitation mixing chamber (400) to achieve diesel microemulsions with water, thus forming the microemulsion with greater stability.
  • microemulsion Once the microemulsion is deposited in the final reservoir, it must be maintained in periodic non-continuous recirculation.
  • microemulsion obtained by the described process is not going to be used immediately, it must be stored in a continuous cavitation mixer chamber (400) ( Figure 1), to guarantee its efficiency as a microemulsion and prevent aging.

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Abstract

La presente invención se relaciona con un sistema y procedimiento para la obtención una microemulsión magneto estabilizada de diésel con agua, interviniendo en dicho proceso un tratamiento químico con surfactantes o emulsificantes; dicho procedimiento se lleva a cabo con la interacción de cuatro equipos principales que son: el campo polarizador de fluidos líquidos (100), el mezclador magnético de flujo diferencial (200), el campo magnético de dominio cerrado (300) y la cámara mezcladora de cavitación continua (400), para estabilizar la microemulsión por medio de campos de turbulencia magnética.

Description

SISTEMA DE EQUIPOS Y METODOLOGIA PARA LA OBTENCION DE MICROEMULSION ESTABILIZADA A PARTIR DEL DIESEL CON AGUA
Campo de la técnica:
La presente invención pertenece al campo de la generación de energía combustible, amigable con el medio ambiente y en particular, se refiere a la obtención de una microemulsión estabilizada de diésel con agua.
Este logro inventivo está direccionado a la formación de emulsiones mediante tratamientos de productos químicos formulados y un sistema de equipos con procesos magnéticos y electromagnéticos, con el propósito de obtener un combustible económico y amigable con el medio ambiente para reducir las emisiones de gases contaminantes que generan el cambio climático, además de reducir drásticamente los hollines y particulados. La presente invención se relaciona con una metodología físico y química para microemulsionar el Diésel con agua a través de campos de turbulencia magnéticas. Antecedentes:
La técnica de mezclar Diésel y agua de forma emulsificada para uso como combustibles mejorados en cuanto a la reducción de gases contaminantes y hollines se conoce desde hace muchas décadas tal como lo indica la patente GB 2039459. Además, las patentes US 3,527,581 , US 6,017,368 determinan que las micro emulsiones W/O (agua/aceite) han producido efectos altamente satisfactorios para el desempeño de las máquinas de combustión interna al reducir los costos de mantenimiento mediante la quema limpia del diésel alargando el tiempo de cambio de aceites en los motores.
También se conoce que algunas técnicas contemporáneas someten las mezclas de Diésel y agua a tratamientos físicos como vórtices o a ultrasonidos, seguidos por un micronizador de gotas de agua para lograr la producción de microemulsiones.
El aspecto visual de la microemulsión es un líquido blanquecino lácteo. Contiene, en suspensión, pequeñas partículas o gotas de sustancias parcialmente miscibles. La microemulsión consta de dos fases: La fase interna, que es el líquido desintegrado en micro gotas de agua (fase discontinua); y la fase externa, o líquido circundante, el diésel (fase continua).
La microemulsión requiere que la gota de agua sea lo más pequeña posible para poder obtener mayor estabilidad y calidad. Con esto se prevendrían averías provocadas por oxidación de piezas que se agarrotan o sueldan entre i sí en los motores, al momento de su funcionamiento cuando son alimentados con la microemulsión. Descripción de los Dibujos:
Se complementa la presente memoria descriptiva, con un dibujo ilustrativo del ejemplo preferente de la invención. La Figura 1 muestra el sistema de equipos y etapas para la obtención de la microemulsión estabilizada de acuerdo con la invención.
Listado de Elementos del Invento:
Dispositivo polarizador de fluidos líquidos con campo magnético (1 00) Mezclador magnético de flujo diferencial (200) Campo magnético de dominio cerrado (300)
Cámara mezcladora de cavitación continua (400)
Descripción del invento:
La presente invención corresponde con un sistema de equipos para la obtención de una microemulsión estabilizada de diésel con agua y el proceso o metodología para la obtención de dicha microemulsión. La presente invención además comprende la microemulsión diésel con agua obtenida como resultado del procedimiento aquí reclamado.
La figura 1 muestra el sistema de equipos y procedimiento para la obtención de la microemulsión estabilizada de acuerdo con la invención.
La metodología propuesta esquemáticamente en la figura 1 para lograr esta microemulsión, magneto estabilizada, comprende las siguientes etapas:
Primera etapa: Se prepara una premezcla química entre un surfactante con un cosurfactante que emulsionarán al diésel. Esta premezcla varía su porcentaje entre 0.25% a 5.0% en relación con el peso del volumen total de la microemulsión.
El surfactante utilizado en la premezcla química pertenece al grupo de los oleatos de sorbitán u otros ésteres similares; particularmente, el surfactante se selecciona del grupo que consiste de: monolaurato de sorbitán, monooleato de sorbitán, monopalmitato de sorbitán, monoestearato de sorbitán, monoestearato-palmitato de sorbitán, sesquioleato de sorbitán, triestearato de sorbitán, trioleato de sorbitán y mezclas de los anteriores.
El cosurfactante utilizado en la premezcla química pertenece al grupo de fenoles etoxilados que se seleccionan del grupo que consiste de: octil fenol mono-etoxilado, octil fenol di-etoxilado, octil fenol tri-etoxilado, nonil fenol (mono)-etoxilado, nonil fenol di-etoxilado, nonil fenol tri-etoxilado, y mezclas de los anteriores. La proporción entre el surfactante y el cosurfactante está entre 1 a 99% en relación al peso de cada uno, a condición que éstos mantengan un HBL (Equilibrio hidrófilo-lipófilo) entre 1 a 20.
En esta primera etapa, luego se controla que el tamaño de las partículas emulsificadas sea menor de 7 mieras para lograr la emulsión. Con el propósito de lograr este tamaño de partícula, el diésel y la pre mezcla química deben procesarse por separado, a través de sendos dispositivos polarizadores de fluidos líquidos con campo magnético ( 1 00) (Figura 1 ) para tratar sus moléculas.
Posteriormente, en esta misma primera etapa, tal y como se ilustra en la Figura 1 , se realiza una combinación homogénea entre el diésel y la premezcla química utilizando un mezclador magnético de flujo diferencial (200) , con lo cual se garantiza de manera significativa la estabilidad de la microemulsión.
Segunda etapa: Se toma agua desmineralizada la cual será añadida a la combinación de diésel y premezcla química de la primera etapa.
El agua desmineralizada añadida en este sistema debe ser previamente polarizada a través de campos magnéticos de dominio cerrado bi-direccionales uni-posicionales (300) , debido a que al ser polarizada esta agua interactúa más eficazmente con el emulgente no iónico, logrando la estabilidad requerida de la microemulsión.
Tercera etapa: La combinación de diésel y premezcla química obtenida en la primera etapa se lleva a una cámara mezcladora de cavitación continua (400) , en donde se adiciona el agua desmineralizada tratada obtenida en la segunda etapa (fase discontinua), en porcentajes que van desde un 5% hasta un 30% de peso del diésel. En las pruebas experimentales se ha determinado que la viscosidad del diésel varía en función cuadrática de acuerdo al volumen de adición de agua en la microemulsión.
La viscosidad cinemática del diésel es 6.8 stokes (6,8 x 1 0"4 m2/s) y al agregarle 5% de agua varía a 8.5 stokes (8,5x 1 0"4 m2/s); al 1 0% de agua a 9.4 stokes (9,4x 1 0"4 m2/s); y al 1 5% de agua a 1 1 .2 stokes ( 1 , 1 2 x 1 0~3 m2/s) de viscosidad, pudiendo así proceder a la adición de la fase discontinua (agua) en porcentajes hasta un 30% dependiendo de la calidad del diésel usado como fase continua y su uso. La formulación obtenida en base a volumen de agua añadida a la emulsión va desde:
- 67% a 85% de diésel;
- 5% a 30% de agua desmineralizada polarizada; y
- 0.25% a 5.0% de premezcla química (surfactante con un cosurfactante).
En esta tercera etapa se somete la emulsión a la acción de campos de turbulencia magnética, producidos por polarizadores, mezcladores y estabilizantes de la microemulsión, en la cámara mezcladora de cavitación continua (400) para lograr microemulsiones de diésel con agua, formando así la microemulsión con mayor estabilidad.
Cuarta etapa: Una vez depositada la microemulsión en el reservorio final debe mantenerse en recirculación periódica no continua.
En caso de que la microemulsión obtenida por el proceso descrito, no se vaya a utilizar inmediatamente, la misma se debe almacenar en una cámara mezcladora de cavitación continua (400) (Figura 1 ), para garantizar su eficiencia como microemulsión e impedir el envejecimiento.
Ejemplos:
Se tomó microemulsiones obtenidas con el sistema y procedimiento descritos con las siguientes características:
- Diesel modificado con H2O al 5%, 10% y 15%.
Con las formulaciones anteriores se realizaron pruebas para comprobar las características de las microemulsiones obtenidas con el sistema y procedimiento descritos frente a las características frente al Diesel convencional.
Las pruebas se realizaron con las siguientes condiciones:
- Buses de transporte público; y
- Desde 0 hasta 2700 metros sobre el nivel del mar.
La tabla comparativa de los resultados se presenta a continuación: Tabla 1
Pruebas en Diesel
Resultados Físico-Químicos
Figure imgf000007_0001
De los resultados expuestos, se concluye que hubo una reducción de material particulado y hollines entre 50 al 80%, dióxidos de azufre entre 15 al 70%, óxidos de nitrógeno 2 al 6%, y monóxido de carbono 3 al 6% cuando se utilizó la microemulsión estabilizada de diésel con agua según la invención. Además que no se generan cambios en la gravedad especifica del combustible, el punto de inflamación disminuye, cambio que resulta positivo para la combustión; debido al incremento volumétrico por la adición de agua y químicos, el azufre disminuye y por lo tanto el SO2 de los gases de combustión.
Otras realizaciones o modalidades de la presente invención que sean evidentes para los expertos en la técnica a partir de la lectura y práctica de esta memoria descriptiva se entienden incluidas bajo el ámbito de protección del presente invento. La presente memoria descriptiva y los ejemplos tienen carácter ilustrativo y no limitativo del alcance y espíritu de la invención, el cual está delimitado por las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
Se reivindica: 1. Un procedimiento para obtener una microemulsión estabilizada de diésel con agua, caracterizado por:
- Preparar una premezcla química entre un surfactante y un cosurfactante;
- Combinar diésel y la premezcla química obtenida en la etapa anterior;
- Adicionar agua desmineralizada a la combinación de premezcla química y diésel;
- Tratar la emulsión obtenida con campos de turbulencia magnética.
2. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque el surfactante de la premezcla química pertenece al grupo de los oleatos de sorbitán u otros ésteres similares; particularmente, el surfactante se selecciona del grupo que consiste de: monolaurato de sorbitán, monooleato de sorbitán, monopalmitato de sorbitán, monoestearato de sorbitán, monoestearato- palmitato de sorbitán, sesquioleato de sorbitán, triestearato de sorbitán, trioleato de sorbitán y mezclas de los anteriores.
3. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque el cosurfactante pertenece al grupo de fenoles etoxilados que se seleccionan del grupo que consiste de: octil fenol mono-etoxilado, octil fenol di-etoxilado, octil fenol tri-etoxilado, nonil fenol (mono)-etoxilado, nonil fenol di-etoxilado, nonil fenol tri-etoxilado, y mezclas de los anteriores.
4. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque la proporción entre el surfactante y el cosurfactante está entre 1 a 99% en relación al peso de cada uno.
5. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque la premezcla química entre un surfactante y un cosurfactante mantiene un HBL (Equilibrio hidrófilo-lipófilo) entre 1 a 20.
6. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque el diésel y la premezcla química se procesan por separado en dispositivos polarizadores de fluidos líquidos con campo magnético (100).
7. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque el diésel y la premezcla química tienen un tamaño de partícula menor a 7 mieras.
8. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque la premezcla tiene un porcentaje entre 0.25% a 5.0% en relación al peso del volumen total de la microemulsión.
9. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque la etapa de combinar diésel y la premezcla química se lleva a cabo en un mezclador magnético de flujo diferencial (200).
10. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque el agua desmineralizada añadida es polarizada.
11. El procedimiento de la reivindicación 10 caracterizado porque el agua desmineralizada añadida se polariza a través de campos magnéticos de dominio cerrado bi-direccionales uni-posicionales.
12. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque el agua desmineralizada añadida se adiciona en porcentajes de entre el 5% al 30% en peso con relación al diésel.
13. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque la etapa de adición de agua desmineralizada a la combinación de premezcla química y diésel se lleva a cabo en una cámara mezcladora de cavitación continua (300).
14. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque en la etapa de tratamiento de la emulsión a la acción de campos de turbulencia magnética, estos campos de turbulencia magnética son producidos por polarizadores, mezcladores y estabilizantes de la microemulsión, y se realiza en la cámara mezcladora de cavitación continua (300).
15. El procedimiento de la reivindicación 1 caracterizado porque la microemulsión obtenida se almacena en una cámara mezcladora de cavitación continua (300) para lograr su estabilidad y evitar su envejecimiento.
16. Una microemulsión estabilizada a partir de diésel con agua obtenida por el procedimiento según las reivindicaciones anteriores.
17. Una microemulsión estabilizada a partir del diésel con agua caracterizada porque comprende:
- 67% a 85% de diésel;
- 5% a 30% de agua desmineralizada polarizada; y
- 0.25% a 5.0% de una premezcla química elaborada a partir de un surfactante con un cosurfactante.
18. La microemulsión de la reivindicación 17 caracterizada porque el surfactante de la premezcla química pertenece al grupo de los oleatos de sorbitán u otros ésteres similares; particularmente, el surfactante se selecciona del grupo que consiste de: monolaurato de sorbitán, monooleato de sorbitán, monopalmitato de sorbitán, monoestearato de sorbitán, monoestearato- palmitato de sorbitán, sesquioleato de sorbitán, triestearato de sorbitán, trioleato de sorbitán y mezclas de los anteriores.
19. La microemulsión de la reivindicación 17 caracterizada porque el cosurfactante pertenece al grupo de fenoles etoxilados que se seleccionan del grupo que consiste de: octil fenol mono-etoxilado, octil fenol di-etoxilado, octil fenol tri-etoxilado, nonil fenol (mono)-etoxilado, nonil fenol di-etoxilado, nonil fenol tri-etoxilado, y mezclas de los anteriores.
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