Топливная эмульсия Советский патент 1981 года по МПК C10L1/32 

(54) ТОПЛИВНАЯ ЭМУЛЬСИЯ

Изобретение относится к топливным эмульсиям, используемым в двигателях внутреннего сгорания.

Известна топливная эмульсия на основе углеводородного топлива с добавлением воды и эмульгатора - неионогенного поверхностно-активного вещества (НПАВ).

В качестве НПАВ цо данному способу берут твин-80 и пентол в соотношении 1 : 2 и ОП-4 и пентол в соотношении 1 : 3 в количестве 5-15 об. % в расчете на заэмульгированную воду. Количество воды в иредложенной эмульсии составляет 5-65%. Агрегативная устойчивость водно-бензиновых эмульсий составляет год. Такая агрегативная устойчивость вполне достаточна для практического использования эмульсионного топлива в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Седиментационная устойчивость этих эмульсий следующая: за 3 ч концентрация 20%-ной эмульсии с 5 и 10 об. % ПАВ уменьшается соответственно на 8-10 и 1 -1,5%. Такие показатели седиментащионной устойчивости недостаточны при нрзких концентрациях ПАВ для применения эмульсий в две. Седиментация капель водь1 вызывает неравномерность ее подачи в камеру ргоранчя, ртрицателЬ|НО сказывается на всей {заботе ДВС. Кроме того, в рассмотренной работе расход эмульгатора,

особенно при высоких концентрациях воды в эмульсиях, велик и для эмульсии со средней концентрацией (40%), как минимум, составляет 2 льг/ШО мл. Основным компонентом в составе предлагаемого эмульгатора является пентол - дорогое и дефицитное ПАВ, использующееся в парфюмерной промышленности.

Более близкой к предложенной топливной эмульсии по составу является топливная эмульсия на основе углеводородного топлива с добавлением воды, эмульгатора и присадок, улучшаюших эксплуатационные свойства топлива 2.

Недостатком известной эмульсии является относительно невысокая ее устойчивость и значительное количество эмульгатора. (более 5%).

Целью изобретения Я1вляется повышение устойчивости эмульсии и уменьшение расхода эмульгатора.

Поставлен1|ая цель достигается тем, что топливная эмульсия на основе углеводородного топлива с добавлением воды, эмульгатора присадки, в качестве последней содержит соль карбоноврй кислоть общей формуль ()зМе, где R C9-€21; , Сг при следующе}|1 сротнощении крмпоиентрв, Вода1-40 Эмульгатор0,05-5,0 Соль карбоновой кислоты обще формулы (НСОО)зМе0,,5 Углеводородное топливоОстальное. В качестве неионогенного эмульгатора берут индивидуальные вещества, фракции или их смеси: эфиры многоатомных спиртов и карбоновых кислот, полиэтнленгликолевые эфиры высщих спиртов, кислот, алкилфенолов, алкилполипропиленгликолей и др., блок-сополимеры, а также алкиламины, алкилоламины, алкилоламиды, комплексы анионных и катноиных ПАВ и др. Приготовление эмульсий вода - топливо проводят во всех примерах следующим образом. Необходимое количество эмульгатора растворяют в углеводороде или в воде. Углг водородную и водную фазы в указанных пропорциях помещают для диспергирования в термостатированный сосуд ультразвукоВлияние добавки пальмитиновокислог 10 %-ных водно-бензиновых эмульсий НПАВ различн

Как следует из табл. 1, добавка пальмитиновокислого железа (П1) действует универсально: в ее присутствии неионогенные поверхностно-активные вещества различной химической природы (п. 1-4), в том числе и смесь НПАВ (п. 1),стабилизируют водобензиновые эмульсии в несколько раз эффективнее (в 3-30 раз). Необходимо отметить, что пальмитиновокислое желе510 15 20 25

зо без НПАВ (п. 5) не является сильным стабилизатором обратной эмульсии и поэтому рекомендуется только как добавка. Оптимальная концентрация соли для каждого НПАВ в зависимости от концентрации НПАВ и воды в эмульсии различна и находится в пределах в расчете на вес НПАВ (см. также примеры 2-3). Пример 2. вого диспергатора УЗДН-1 У4.2 и при частоте 35 кГц в течение 2 мин проводят диспергирование. Образовавщуюся эмульсию переливают в градуированную пробирку иа 10 мл и наблгодают за устойчивостью эмульсии. За меру седиментационной устойчивости принимают время до начала визуально наблюдаемого изменения концентрации в объеме эмульсии, а также в некоторых случаях измеиение концентрации воды в верхпем слое толщиной 1 см за 3 ч (как в работе Калюжной с соавторами). Визуальные иаблюдения коррелируют с пикнометрическим оиределением концентрации эмульсий. Устойчивость эмульсий к коалесценции высока и во всех приведенных примерах около месяца. Дисиерсиый состав эмульсий, определенный с помощью микроскопа МБИ-6, во всех случаях был лочти одинаков, диаметр капель ВОДЬ составлял 1-2 мкм. Для сравнения приводятся результаты испытаний НПАВ без добавки металлических мыл. Пример 1. Таблица 1 железа (Ш) на устойчивость (бензин А-72), стабилизированных й природы.

Устойчивость 10 % -ной эмульсии воды в бензине А-72. Эмульгатор - смесь сорбитана С и пальмитиновокислого хрома (III)

Как видно из табл. 2, при содержании пальмитиновокислого хрома в смеси его с сорбитаном С от 4,2 до 33%, устойчивость эмульсии увеличивается от 0,05- до 0,1- 12 ч (в 2-120 раз), т. е. добавка металлического мыла весьма эффективна. Подбором оптимального соотношения НПАВ - металлическое мыло можно значительно увеличить устойчивость эмульсии нри уменьУстойчивость 10 9о -ной эмульсии воды в бензине А-72. Эмульгатор - смесь эмульгатора Т-2 и стеариновокислого хрома (U1) По данным табл. 3 добавление к эмуль- Ю гатору Т-2 даже вес. % стеа.рата xipOMa (И) увеличивает седиментационную устойчивость эмульсии воды в бензине от 0,2 до 4 ч. Оптимальное количество добавки в рассматриваемом случае составляет 5 вес. %, 15

Таблица

шении обш,его расхода эмульгатора. Например, устойчивость 4- ч можно достичь при содержании металлического мыла в эмульгаторе 6 вес. % и общем расходе эмульгатора 0,8 г/100 мм или при содержании мыла в эмульгаторе 13 вес. % и общем расходе эмульгатора 0,3 г/100 мл.

Пример 3.

Таблица 3 при дальнейшем увеличении содержания тристеарата хрома в составе смеси с Т-2 стабильность эмульсии несколько снижается. П р и м е р 4 (6 : 1 повесу). Таблица 4 Устойчивость эмульсии вода - бензин А-72 различной концентрации. Эмульгатор - Спал 80 и железное (III) мыло на основе синтетических жирных кислот фракции Ci7€20. Увеличение концентрации Слана 80 в 10%-ной змульсии вода- бензин от 0,5 до 4,3 г/100 мл привод ит к повышению устойчивости от нескольких минут до 0,5 ч, в то время, как замена лишь 1/7 Слана 80 на железное мыло ловышает устойчивость (цри наименьшей концентрации эмульгатора) до 3 ч. Таким образом, добавка металлического мыла в этом случае эквивалентна сокращению расхода эмульгатора в 50 раз. При концентрации воды в эмульсии 40 об. % влияние мыла сохраняется, хотя лроявляется не так сильно; устойчивость Влияние при водно-то

Состав эмульсии, вес.

Вода-1

Эмульгатор (сорбнтан С) -

0,0475 Топливо (бензин-А 72) до 100

Формула изобретения

Толливная эмульсия на основе углеводородного толлива с добавлением воды, эм.ульгатора и лрисадки, отличающаяс я тем, что, с целью повышения устойчивости эмульсии и уменьшения расхода эмульгатора, в качестве лрисадки эмульсия содержит соль карбоновой кислоты общей формулы (КСОО)зМе, где R Сд-С2ь Me Fe, Сг, лри следующем соотношении комлонентов, вес. %:

1-40

Вода 0,05-5,0 Эмульгатор

Устойчивость эмульсии, ч

с присадкой (тристеарат

хрома) 0,0.025 вес. о/о

0,003

0,5

Соль карбоновой кислоты общей формулы (КСОО)зМе0,0025-1,5

Углеводородное топливоДо 100.

Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе:

2.Патент Великобритании № 1227346,, кл. В 1 V, олублик. 1971 (лрототип). мульсии возрастает в 13 и 7 раз лри обей концентрации эмульгатора 0,5 и ,8 г/100 мл. Пример 5. Таблица 5 Устойчивость 10%-ной эмульсии воды в дизельном топливе ДЛ, стабилизированной спаном 80 с добавкой стеариновокислого хрома (П1). Концентрация эмульгатора 1,0 об. % Содержание стеарата Устойчивость седименхрома в эмульгаторе, тацнонная, ч Пример 6. Таблица а устойчивость й эмульсии