[1]Изобретение
относится к топливной энергетике и
может быть использовано для сокращения потерь летучих углеводородов при добыче и переработке нефти, попутного и сжиженного газов. Повышения пожарной безопасности
углеводородного топлива при хранении,
транспортировке и применении.
[2]Известны высококонцентрированные эмульсии масла в воде - прямого типа, состоящие из нефтепродуктов (бензина, керосина,
дизельного топлива и т.д.), воды и
эмульгатора.
[3]Сравнительные испытания этих продуктов по отношению к топливу в чистом виде показывают: меньшую скорость испарения; большую устойчивость
к утечке и расплескиванию при
ударном повреждении или пробое емкости; труднее воспламеняются и обладают гораздо меньшей скоростью распространения пламени; пламя легче тушится водой /1/.
[4]
Так, например, топливная
эмульсия с содержанием 97% топлива и 3% остальных компонентов - водная эмульсия, названная JD-1, обнаружила заметное уменьшение продолжительности воспламенения. Причем, чем
более текучая эмульсия, тем
в большей степени ее свойства приближаются к свойствам немодифицированного топлива, включая продолжительность воспламенения. Продолжительность воспламенения жидкой
эмульсии на 47,5% меньше, чем у
исходного JP-4; у средневязкой эмульсии - на 60,4, и у консистентной эмульсии на 76,7%. В случае геля эта величина уменьшена на 85%.
[5]Недостатком
высококонцентрированных эмульсий и гелей
является их значительная вязкость, что требует применения в технике специальной аппаратуры или деэмульгирующих средств.
[6]Известны также
водоэмульсионные топлива вода-в-масле - эмульсии
обратного типа, которые получают на основе высоковязких нефтепродуктов (мазут, дизельное топливо) с использованием маслорастворимых
поверхностно-активных веществ.
[7]Водоэмульсионные
топлива этого вида в ряде случаев эффективнее исходных безводных нефтепродуктов как по экологическим, так и по экономическим показателям.
Наибольшая экономия дизельного топлива 3-5%, отмечена для
эмульсий с 20% содержанием воды, наименьшие потери энергии и наибольшее увеличение коэффициента полезного действия топлива для эмульсий с
10%-ным содержанием воды /2/.
[8]Недостатком этих
теплив является их малая устойчивость к расслоению и значительная вязкость (0,7-0,8 cСт).
[9]Наиболее близким по назначению,
составу и устойчивости эмульсии является состав, предложенный в
качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания /3/, принятый нами за прототип.
[10]Состав включает бензин или
дизельное топливо, воду и эмульгирующую добавку - четвертичная аммониевая
соль амидокислоты жирного ряда фракции С21-С30 со следующим соотношением ингредиентов, об.%:
[11]Бензин или
дизельное топливо 49,0-98,95
[13]
Четвертичная аммониевая соль
[14]амидокислоты жирного ряда фракций С21-С30 0,05-1,00
[15]Эмульгатор
легко растворяется в бензине и при перемешивании последнего с водой
способствует образованию концентрированной обратной топливной эмульсии.
[16]Свойства полученного топлива удовлетворяют
требованиям, предъявляемым к топливам, используемым в двигателях
внутреннего сгорания (в частности, в карбюраторных), а по октановому числу даже превосходит серийный бензин.
[17]
Недостатком этого состава, как и всех вышеперечисленных, является ухудшение
эксплуатационных свойств эмульсии при увеличении вязкости системы более 0,06 сСт.
[18]Названный недостаток
устраняют тем, что в топливной эмульсии в качестве поверхностно-активного вещества
используют продукт обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью этилена, а в качестве углеводорода сжиженный газ
пропан-бутан при следующем соотношении компонентов, об.%:
[19]
Поверхностно-активное вещество 0,08-0,10
[21]Сжиженный газ пропан-бутан остальное до
100.
[22]Для получения составов согласно изобретению используют
следующие вещества.
[23]Поверхностно-активное вещество - Вещество вспомогательное ОП-7 и ОП-10, ГОСТ 8433-81,
представляющее собой продукты обработки смеси моно- и диалкилфенолов окисью
этилена, применяемые в качестве смачивающих и эмульгирующих поверхностно-активных веществ. Вещества вспомогательные ОП-7 и
ОП-10 по эмульгирующим свойствам не обнаруживают заметных различий, поэтому в
дальнейшем в работе был использован ОП-7.
[25]Сжиженный газ пропан-бутан, ТУ
25-05.2197-81.
[26]Эмульсии получают в автоклавной пробирке из
прозрачного оргстекла для проведения визуальных наблюдений за консистенцией и устойчивостью эмульсии.
[27]Примеры
конкретного получения составов.
[29]К
10 г эмульгатора ОП-7 с концентрацией по основному веществу не менее 90% прибавляют воду и после растворения в воде в мерном
цилиндре доводят раствор до отметки 100.
[30]Концентрация
полученного раствора составляет 9% по основному веществу.
[31]Из полученного раствора с помощью шприца на 1 мл отбирают
0,3 мл и переносят в автоклавную пробирку, которую герметично
закрывают. Затем через вентиль передавливают из баллончика сжиженный газ пропан-бутан примерно 5 мл и вентиль закрывают. Автоклавную
пробирку встряхивают до получения устойчивой, не расслаивающейся
эмульсии. Эмульсия образуется очень быстро.
[32]К полученной эмульсии прибавляют еще 5 мл сжиженного газа и повторяют
встряхивание до образования устойчивой эмульсии.
[33]Далее
пошагово прибавляют по 5 мл сжиженного газа до общего объема геля 30 мл. Последующее прибавление сжиженного газа приводит к
разрыхлению геля и образованию жидкой фракции сжиженного газа.
[34]Концентрированный гель при соотношении компонентов в об.%:
[35]Поверхностно-активное вещество 0,09
[37]Сжиженный газ пропан-бутан 99,0
[38]устойчив неопределенно долгое время (более года) без расслаивания и видимых изменений. Газ может быть использован
немедленно при открытии запорного вентиля.
[39]Оставшийся в
пробирке раствор эмульгатора после удаления всего или части газа пригоден к повторному использованию для эмульгирования
сжиженного газа.
[41]Пример 2 отличается от
описания в примере 1 лишь тем, что используют 0,3 мл 8% раствора эмульгатора в воде.
[42]После образования
24 мл геля (80 об.%) дальнейшее прибавление сжиженного газа не приводит к его
связыванию, система расслаивается.
[44]Поверхностно-активное вещество 0,08
[46]Сжиженный газ пропан-бутан 80,0+19,0
[48]Пример 3 отличается от примера 2 лишь тем, что используют 7% раствор эмульгатора в
воде.
[49]После образования 21 мл геля (70 об.%) дальнейшее прибавление
сжиженного газа не приводит к его связыванию, система расслаивается на гель и избыток сжиженного газа.
[51]Пример 4 отличается от примера 1 лишь тем, что используют
10% раствор эмульгатора в воде. Процесс образования устойчивой эмульсии затрудняется. При превышении объема
геля более 55 об.% и добавлении новых порций сжиженного газа происходит разрыхление геля и
система расслаивается.
[52]Данные примеров 1-4 показывают, что наибольший объем геля при
эмульгировании сжиженного газа в воде (1 к 100) достигается при концентрации эмульгатора ОП-7 в воде,
равном 9%. Меньшая концентрация эмульгатора в водном растворе пример 2-3, приводит к уменьшению
количества эмульгированного сжиженного газа в воде. Увеличение концентрации эмульгатора до 10%
затрудняет сам процесс эмульгирования, приводит к разрыхлению геля и к расслоению системы.
[53]В таблице приведена сопоставительная характеристика оптимальных составов
высококонцентрированных эмульсий прототипа и согласно изобретению.
[54]Данные таблицы показывают, что
высоковязкая эмульсия сжиженного газа при минимальном содержании воды и эмульгатора
обладает более высоким октановым числом и устойчивостью при хранении.
[55]
[57]1. Michael L. Yaffee. Aviation Week and Space Technology. T.85, №1, 1966, s. 36-41.
[58]2. Н.И.Редкина, Г.С.Ходаков. Механохимия и технологические свойства водных
эмульсий высоковязких нефтепродуктов. Теоретические основы химической технологии. 2002, том 36, №4, с.433-438.
[59]3. Патент Р.Ф. №2069688, МПК С10 L 1/32, Бюл. №33 - прототип.
