Стабилизатор водно-топливной эмульсии

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А3

„„SU„„1230470 (51) 4 С 10 ?. 1/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТ У

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2847819/23-04 (22) 16.11.79 (31) 45082/78 (32) 17.11.78 (33) GB (46) 07.05.86. Бюл. Ф 17 (71) Фарсан Энтерпрайзиз Лимитед (НК) (72) Ших Хси Ло (CN) (53) 665.75(088.8) (56) Патент США У 4046519, кл. 44-51, опублик. 1977.

Патент Японии Ф 52-109507, кл, С 10 L 1/32, 1872, опублик. 1977. (54)(57) 1. СТАБИЛИЗАТОР ВОДНО-ТОПЛИВНОЙ ЭМУЛЬСИИ на основе эмульгатора, содержащего фракцию моно-, ди- и триглицеридов жирных кислот С„ -С „ отличающийся тем, что, с целью повьппения эффективности стабилизатора, он дополнительно содержит ферроцен, нафтенат магния, анионное маслорастворимое поверхностно1 активное вещество сульфонатного типа при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Эмульгатор, укаэанный вьппе 6,0-11;0

Нафтенат магния 4,9 — 9,2

Анионное маслораст-, воримое поверхност- . но-активное вещество сульфонатного типа 1,4-2,7

Ферроцен 4,0-9,0

2. Стабилизатор по п. 1, о т л и — щ

О ч а ю шийся тем, что содержит бензойную кислоту в количестве 6,710,0 мас.ч. С::

1230470 15

20 ния.

Изобретение относится к устойчивым водно-масляным смесям для применения в качестве топлива, содержащим стабилизатор.

Целью изобретения является повышение эффективности стабилизатора, в частности его стабильности и стабилизирующих свойств.

Поедлагаемый стабилизатор удобно получать путем приготовления (I) раствора соли магния и анионного поверхностно-активного вещества (I)AH) в гарафине или другой нефтяной фракции с умеренной или высокой температурой кипения; (2) раствора ферроцена в масле; (3) раствора эмульгатора и бензойной кислоты (если она включена в состав) в системе.органических растворителей и последующего смешивания этих трех растворов (I), (2) и (3) в любом порядке. В качестве масла для ферроцена предпочтигельно применять топливное масло.

В качестве органического растворите. я для эмульгатора удобно использова гь ароматические или аралифатические углеводороды, такие как бензол, толуол или ксилол,, особенно если эмульгатором является смесь глицеридов.

Бензойную кислоту растворяют отдельно в более полярном растворителе, например, в низшем алканоле, таком как метанол, а затем добавляют этот раствор в раствор эмульгатора для образования смешанного раствора в системе органических раст. ворителей, содержащей масляный растворитель и полярный.

В состав стабилиза.тора вводят анионное ПАВ сульфона.тного типа, в частности алкиленсульфонат с длинной цепью.

После приготовления стабилизатор может храниться неограниченное время и не подвергается химическому разложению или физическому разделению.

Предлагаемый стабилизатор используют для стабилизации водно-масляной смеси посредством добавления

его в масло одновременно с водой гри энергичном перемешивании. Стабилизатор и вода могут добавляться отдельно или одновременно, что является предпочтительным, либо стабилизатор сначала смешивают с водой, а затем стабилизированную воду добавляют в масло. Добавление предлагаемого стабилизатора в масло с последующей добавкой воды менее эффективно.

Предпочтительно перед добавкой стабилизатора и воды масло разжижать, т.е. вязкость его уменьшать.

Это можно осуществлять нагревом масла до умеренной температуры, например около 30 С, энергичным перемешиванием с большим усилием сдвига или разбавлением небольшим количеством более жидкого сорта масла, Приготовленная водно-масляная смесь представляет собой устойчивую эмульсию, которая хранится при умеренных температурах (т.е. BbHIIB температуры замерзания и ниже 40 С) продолжительное время без разделеЛучше приготовлять водно-масляную смесь непосредственно перед употреблением, например, добавляя воду и стабилизатор прямо в систему межцу топливным баком и горелкой.

Всщно-масляная смесь может содержать до 50 об.% воды, налример 1030 об.% или идеально 18-25%. С увеличением содержания воды количество стаоилизатора нужно увеличивать, а в целом. отношение общего количества перечисленных. компонентов стабилизатора к воде в весовых частях должно составлять 1:8400 — 1:14000. В смеси, где эти весовые части присутствуют я растворе и выражены в граммах на литр, раствор должен добавляться к воде в весовом отношении 1:250—

1:4?0.

Количество воды, которое можно добавить в масло, во многом зависит от эффективности системы сгорания, для которой предназначена горючая смесь. Большинство бойлеров для нагревания воды относительно малоэффективны и сравнительно большая часть гоплива не используется, покидая систему несгоревшим или сгоревшим неполностью, выделяя таким образом меньше тепла и увеличивая загрязнение атмосферы. Предлагаемый стабилизатор повышает эффективность сгорания жидкого топлива ° Часть горючего можно заменить водой, получая при этом такое же количество теплоты.

Кроме того, более эффективное сгорание меньше загрязняет атмосферу сажей, окисью углерода и т.д.

890 время, затраченное для нагрева от 25 до 95 С, мин/с топливо 24/30 водно-топливная смесь 24/15

10 Два вида топлива производят почти одинаковое количество теплоты при одинаковом расходе топлива. Поскольку водно-масляная смесь содержит 207. воды,-то в результате получена экономия 207. горючего.

Температура внутри камеры сгорао ния при этом на 30 С вьппе, но общее время нагрева почти одинаково. Воднотопливная смесь имеет вязкость в

20 1,6 раза больше, чем вязкость чистого топлива, поэтому предварительный

О нагрев должен производиться на 10 выше, чтобы обеспечить одинаковую скорость подачи.

25 Пример 3. Используя подогреватель, аналогичный примеру 2, а водно-топливную смесь в отношении е I:3, измеряют количество топлива и время, необходимое для. закипания заданного объема воды с начальной температурой 18 С.

Во время опытов температура као меры сгорания в среднем на 70 С вьппе при использовании водно-топливной смеси, чем при использовании чистого горючего. Скорость подъема температуры показана в таблице.

Таблица 1

Время, мин

31

39

46

54

8

58

73

12

3 . 1230470

В предлагаемом изобретении возмож о заменить 207. и более жидкого топлива водой и получить при этом такое же количество теплоты в сочетании с уменьшенным загрязнением окружающей среды. о

Пример 1. Стабилизатор получают, растворяя 6,7 r смеси глицеридов жирных кислот с 12-20 атомами углерода в толуоле (200 мл) и бензойную кислоту (6,7 r) в метаноле (200 мл) и смешивая эти два раствора.

Ферроцен (7,3 r) растворяют примерно в 500 мл топлива и этот раствор смешивают с ранее приготовленным раствором, содержащим бензойную кислоту и глицериды. Затем добавляют к этой смеси Apex № 851 (100 мл), содержащий магний (7 г) в виде растворимой в топливе соли магния — нафтената,и.анионное ПАВ сульфонатного типа (2 г). Общую смесь тщательно перемешивают, добавляя одновременно

334 л воды. Приготавливают смесь воды в топливе в отношении 1:3 и 1:4 (по объему). Смеси обладают стабильностью и могут храниться при температуре окружающей среды 25-35С в течени нескольких недель без разделения.

Пример 2. Сравнение воднотопливной 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 Ñ.

Используют Стандартный подогреватель, в котором предварительно нагретое топливо вводят под давлением в камеру сгорания. Внутри камеры 4р обеспечивается первоначальная температура 100 С, температура воды 25 С и температура предварительного нагрева 90 С. Давление топлива 2кг/см .

В каждом опыте подачу воздуха и 45 скорость нагнетания топлива подбирают таким образом, чтобы обеспечить оптимальные условия для бездымного горения. В каждом опыте измеряют первоначальный объем горючего, остав-gp шийся объем горючего и тем самым определяют количество использованного горючего. Усредненные результаты, полученные в двух опытах, следующие: расход горючего, кг топливо 6,5 водно-топливная смесь 6,4

4 температура в камере сгорания, С топливо 860 водно-топливная смесь

Скорость подъема температура 230470

Продолжение табл . 1

Время, мин

75

16

100

100

Таблица 2

Компоненты

Глицерид жирной кислоты

11,0 6

Ферроцен

С0В

1,4 2,7

2,5

Бензойная кислота

10 0

Скорость подъема температура

При нагреве среднее количество израсходованного чистого топлива составляет 5 кг в одном опыте, а среднее израсходованное количество воднотопливной смеси — 5,23 кг, из которых 3,975 кг — топливное масло, Из этих результатов видно, что при отношении 1:4 экономится 20„5% горючего. Поскольку время нагрева фактически сокращается, то в действительности экономия горючего больше

20,5%. Кроме того, пламя имеет чисто оранжевый цвет в отличие от красно-желтого и коптящего.

Пример ы 4 — 6. Стабилизирующий агент готовят аналогично при35 меру 1, но с использованием следующих количеств каждого компонента, представленных в табл. ?.

4О

Количество по примеНафтенат магния 8,75 4,9 9,2

Пример 7. Стабилизирующий агент приготовлен в соответствии с приме1юм 1., но без ферроцена. Ста— билизированная смесь масло-вода приготовлена аналогично примеру 1, она относительно устойчива, но горит с образованием нестабильного, переменчивого пламени, которое иногда выше или ниже температуры, менее яркое и менее устойчивое.

Пример 8. Стабилизируюший агент готовят аналогично примеру 1, но без Арех 9 851. Стабилизатор используют для приготовления воднотопливной смеси по примеру !. Эта смесь горит трудно при более низкой температуре, создавая неравномериый тепловои режим. Масло распределено гораздо менее равномерно и смесь практически непригодна.

Составы согласно примерам 1-8 хранят в течение различных промежутков времени и затем проверяют их физические свойства. Все стабилизирующие вещества сами по себе стабильны до года, в течение которого их физические свойства не меняются и их

Р способность стабилизировать водномасляную смесь остается неизменной.

Воцно-топливные смеси, изготовленные с применением указанных составов, ведут себя следующим образом. Воцно-топливные смеси, стабилизированные составами согласно примерам 1.-3,4 и 6 остаются стабильными в течение года, сохраняя свои характеристики .îð:åíèÿ, Водно-масляная смесь, стабилизированная составом согласно примеру 5, остается стабильной в течение шести месяцев, .сохраняя свои характеристики горения. Водно-масляная смесь, стабилизированная составом согласно примеру 7, остается стабильной в течение года, но менее полезная из-за нестойких характеристик по сопротивлению пламени. Водномасляная смесь, выполненная на основе состава согласно примеру 8, рззлагается после нескольких чаВодно-топливная смесь, стабилизированная составом согласно примеру 7, образовывает такое же количество тепла, как и в примере 2, но стабильность пламени делает ее ис1230470 8 примеру 8, настолько нестойка, что никакие измерения теплоты не могут быть сделаны. пользование трудным и неудовлетворительным. Водно-топливная смесь, "стабилизированная" составом согласно

Составитель Н. Богданова

Техред Л.СердюковаКорректор И. Эрдейи

Редактор Л. Гратилло

Заказ 2463/60 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4