Водно-паливна емульсія

Реферат: Винахід стосується водно-паливної емульсії, що належить до рідких вуглеводневих палив і яка використовується, наприклад, у двигунах внутрішнього згорання, працюючих, у тому числі, в умовах підвищеної пожежної і вибухової небезпечності, що містить вуглеводневе паливо, воду і гідрофільну поверхнево-активну речовину - оксіетильований алкілфенол з середньою мірою оксіетилювання 4-12 і вуглеводневим радикалом C8-C18 або оксиетильований жирний спирт з середньою мірою оксиетилювання 8-10 і вуглеводневим радикалом С10-C18, а також містить гідрофобну поверхнево-активну речовину - суміш моно-, діефірів жирної кислоти полігліцеринів. UA 107480 C2 (12) UA 107480 C2 R1 R2 CO O CH2 CH OH OH OH CH2 (O CH2 CH CH2 )n O CH2 CH O CH2 UA 107480 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропонований винахід належить до рідких вуглеводневих палив і може бути використаний, наприклад, у двигунах внутрішнього згорання, працюючих, у тому числі, в умовах підвищеної пожежної і вибухової небезпечності. Конкретніше, запропонований винахід відноситься до водно-паливних емульсій, що включають вуглеводневе паливо, воду і емульгатор, який забезпечує стійкий розподіл води у вигляді дисперсної фази серед дисперсного середовища - вуглеводневого палива. Заміна стандартних моторних палив, наприклад дизельного палива, на водно-паливні емульсії забезпечує споживачам значні переваги: зниження вмісту токсичних забрудників у відпрацьованих газах, зменшення теплонапруженості двигуна, зниження міри згароутворювання в елементах двигуна, що збільшує його міжремонтний ресурс, скорочення ефективної питомої витрати палива, зменшення пожежно-вибухонебезпечності палива, оскільки останнє горить тільки усередині двигуна. Відомі численні роботи, присвячені практичному застосуванню водно-паливних емульсій як моторних палив. На теперішній час, при досягнутому рівні техніки, можна вважати загальновизнаною недоцільність роздільного подання палива і води безпосередньо у двигун [Tajima H., Takasaki К., Takaishi Т., Murakami S., New applications of direct water injection for marine diesel engines. Paper №29, CIMAC 2007, Vienna.] із-за необхідності конструктивних переробок власне двигунів. До перспективних нових видів палив слід віднести водно-паливні емульсії, що містять воду, паливо і поверхнево-активні речовини, які забезпечують емульгування води і стабільність емульсії в параметрах, що вимагаються [Иванов В.М. Топливные эмульсии, М., Изд. АН СССР, 1962]. Як емульгатори останнім часом з різним успіхом запропоновано використовувати численні поверхнево-активні речовини, різноманітні хімічні сполуки і їх композиції. Так, згідно з патентом RU №2021329, від 11. 02. 1992 p., МПК С10L 1/32 "Маловязкая стабильная эмульсия и способ ее изготовления", отримують водно-паливні емульсії змішанням вуглеводневої сировини з емульгатором і до 20-30 % води при підвищеній температурі. Згідно заявки Японії [№1-252697] для отримання стабільної емульсії як диспергуючий компонент рекомендують поверхнево-активні речовини аніонного типу, а як стабілізатор неіонногенні. Відома водно-паливна емульсія, що містить 20-80 % води у вуглеводневому паливі бензині, гасі, дизельному, синтетичному, що включає неіонний емульгатор, поліорганосіліоксан або алкілфенолетоксилат, як збільшувач масляності, і дигідрооксіетил жирного глиціату як добавку для опору фазовому розділенню згідно RU №96121786. від 04.11.1996 p., МПК С10L 1/00, "Водосодержащее топливо для двигателя внутреннего сгорания и способ его изготовления". Усі наведені вище технічні рішення, забезпечують отримання прямих емульсій типу оліявода. Цей тип емульсії при зберіганні і застосуванні не виключає контакту води з елементами паливних ємностей і елементами двигунів, що піддає їх корозії і практично виключає використання водно-паливних емульсій цього типу як паливо в двигунах внутрішнього згорання та інших теплових машинах. Крім того, ці водно-паливні емульсії недостатньо стабільні. В цьому плані перспективними новими паливами можуть бути тільки водно-паливні емульсії зворотного типу (вода-олія). Відомі "множинні" водно-паливні емульсії, які включають емульсії обох типів - пряму і зворотну, згідно RU №2100413 від 25.07.1996 р., МПК С10L 1/32 "Способ получения воднотопливной эмульсии". Проте, очевидно, що "множинні" водно-паливні емульсії не позбавлені недоліків прямої емульсії. Відомий прийом переводу емульсії прямого типу в зворотну. Так, згідно SU №816524 від 20.07.1979р. МПК С10L 1/32 "Способ получения эмульгированного топлива для двигателей внутреннего сгорания", отримують пряму емульсію змішуванням палива і водного розчину натрієвої солі сульфоянтарної кислоти у воді з подальшим внесенням в неї іншого (65-70 %) палива і додатково сорбіту олеату для отримання зворотної емульсії. Стабільність цієї емульсії складає всього декілька десятків хвилин, що вимагає забезпечення двигунів пристроями для отримання цієї водно-паливної емульсії на місці споживання. Слід зазначити цікаві спроби підвищення стабільності водно-паливних емульсій згідно UA №83980 від 03.12.2007 р., МПК С10L 1/32 "Альтернативне паливо і спосіб його приготування", шляхом додаткового внесення твердих тонкоподрібнених органічних гідрофільних сполук, з подальшим вакуумуванням композицій [UA №89917 від 05.03.2009 р., МПК С10L 1/32 "Спосіб приготування альтернативного палива"]. Як такі сполуки використовують осад мулу очисних споруд згідно патенту RU №02115697 від 30.07.1997 р., С10L 1/00 "Способ получения жидкого 1 UA 107480 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бессернистого органического топлива", кубові залишки термічного крекінгу згідно патенту RU №2205864 від 31.01.2002 р., МПК С10L 1/32 "Способ получения топливной композиции", мелясу - відхід цукрового виробництва згідно UA №35039 від 03.08.1999 р., МПК С21С 5/04 "Спосіб отримання синтетичного рідкого палива". Проте, наявність твердої фази в паливі підвищує абразивний знос двигунів і, незважаючи на комерційну привабливість, обмежує сферу можливого застосування подібних технічних рішень різними топками котлів, парників і так далі. Ряд патентних рішень дозволяє підвищити стабільність водно-паливних емульсій за рахунок досить високих концентрацій емульгатора, стабілізатора в системі, що призводить до погіршення економічних показників водно-паливних емульсій, порівняно з паливом безводним. Так, патент FR № 2359198 містить 10-33 % мас. алкілованого сульфонату, який, окрім високої вартості, відноситься до зольних сполук і різко збільшує згароутворювання в двигуні, знижуючи його міжремонтний ресурс. До недоліків інших відносно стабільних водно-паливних емульсій можна віднести високі концентрації токсинів у вихлопних газах двигунів, завищені витрати палива, наприклад, RU №2278892 від 19.04.2005 p., МПК С10L 1/32 "Композиция водно-топливной эмульсии", що містить емульгатор пентол і твін-80, і стабілізатор - солі чотиривалентного титану рицинолевої та 10-оксистеаринової кислот. Щоб максимально задовольнити вимоги до водно-паливних емульсій багато патентів пропонують емульгатори - стабілізатори виконувати багатокомпонентними. Наприклад, SU №1230470 від 16.11.1979 p., МПК С10L 1/32 "Стабилизатор водно-топливной эмульсии" включає фракцію моно-, ди- і тригліцеридів жирних кислот С12-С20, фероцен, нафтенат магнію, аніонну маслорозчинну поверхневоактивну речовину сульфонатного типу, бензойну кислоту. Патент US №4629472 у складі водно-паливних емульсій використовує 34 компоненти. Емульгатор паливної композиції згідно RU №2266947 від 11.08.2004 p., МПК С10L 1/32 "Топливная композиция" містить діетаноламід олеїнової кислоти, діетаноламінове мило олеїнової кислоти, діетаноламін, моноефір олеїнової кислоти і діетанол аміну, моноефір олеїнової кислоти і аміноспирту, а патент RU №2365618 від 26.01.2007 p., МПК С10L 1/32 "Водно-топливная эмульсия" пропонує систему, що емульгує, з чотирьох груп компонентів: I група - низькомолекулярна аніонна поверхнево-активна речовина і неіонна поверхнево активна речовина; II група - гідрофобізатор і високомолекулярна поверхнево-активна речовина; III група - речовина з бетаїну, пропанолу - 2, сорбіту; IV група - диметилфосфіт і нітрована олія. До основних недоліків багатокомпонентних емульгаторів слід віднести непередбачуваний вплив на режим згорання водно-паливних емульсій в двигуні, багатостадійність їх приготування, ускладнення технології промислового виробництва власне водно-паливних емульсій і, як наслідок, перевищення вартості водно-паливних емульсій порівняно із стандартними паливами двигунів внутрішнього згорання. Так, стаття // Азев В., Лебедев С. "Горючее, которое горит только в двигателе"// [http://nvo.ng.ru], повідомляє про те, що вартість водно-паливної емульсії, згідно RU №2266947, на порядок вище за товарне дизельне паливо. Найбільш близьким до пропонованого винаходу за призначенням і збігом істотних ознак є аналог SU №1246593 від 25.12.1984 p., МПК С10L 1/32 "Топливная эмульсия". Згідно з відомим технічним рішенням паливна емульсія на основі вуглеводневого дизельного палива, включає (% мас.) воду 10-60, оксіетильований алкілфенол з середньою мірою оксіетилювання 4-12 і вуглеводневим радикалом C8-C18 або оксіетильований жирний спирт з середньою мірою оксіетилювання 8-10 і вуглеводневим радикалом С10-C18 у кількості 0,125-0,8, а також алкенілсукцинімід у кількості 0,125-0,8. Водно-паливну емульсію отримують змішуванням раніше отриманих дизельного палива із алкенілсукцинімідом і водного розчину оксіетильованого алкілфенолу з подальшим емульгуванням дисперсної системи у відомих високоенергоємних диспергуючих пристроях (колоїдні млини, ультразвукові диспергатори, дезінтегратори і так далі). До основних недоліків даної водно-паливної емульсії слід віднести її низьку (до 3-15 діб) стабільність седиментаційну і невисоку (протягом до 3 місяців) стабільність до коалесценції, а також багатостадійність процесу її приготування, який включає: отримання розчину алкенілсукциніміду в дизельному паливі; отримання водного розчину алкілфенолу оксіетильованого; змішування водного розчину алкілфенолу оксіетильованого і вуглеводневого (в дизельному паливі) розчину алкенілсукциніміду; 2 UA 107480 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 емульгування отриманої системи в енергоємних і технічно складних апаратах ультразвукових диспергаторах типу УЗДН - 1 (колоїдних млинах, диспергаторах або інших інтенсивних машинах). Очевидно, що отримання відомої водно-паливної емульсії вимагає підвищених трудовитрат і витрат енергії на емульгування, що відіб'ється на вартості водно-паливної емульсії. Технічна задача, на рішення якої спрямований пропонований винахід, полягає у збільшенні стабільності водно-паливних емульсій, спрощенні процесу її приготування, зниження енергетичних витрат на її емульгування при збереженні експлуатаційних параметрів, властивих водно-паливним емульсіям. Технічне рішення реалізоване на підставі наступного теоретичного підґрунтя про водновуглеводневу емульсію зворотного типу як дисперсну систему. Дисперсні системи [Воюцкий С.С., Курс коллоидной химии, Изд. Химия, 1964] за інтенсивністю міжмолекулярної взаємодії між фазами на поверхні їх розділу розподіляються на ліофільні і ліофобні. Ліофільним дисперсним системам властива інтенсивна молекулярна взаємодія між фазами із-за невеликої відмінності в молекулярній природі (полярності) речовин фаз і, як наслідок, значна їх взаємна розчинність. У ліофільних дисперсних системах питома вільна поверхнева енергія на межі фаз дуже мала. Тому, компоненти таких систем емульгуються самовільно, практично без здійснення роботи на це, а системи є термодинамічно стійкими, стабільними. У ліофобних дисперсних системах міжмолекулярна взаємодія незначна, вони мають високий поверхневий натяг, тому є термодинамічно нестійкими - довільно коагулюють або коалесціюють. Ліофобні дисперсні системи вимагають стабілізації. Сильна стабілізація технічних емульсій може бути досягнута тільки за допомогою поверхнево-активних речовин, адсорбційні шари яких структуровані. Адсорбційні шари поверхнево-активних речовин, знижуючи поверхневий натяг на межі розділу вода - вуглеводень, створюють ліофілізацію поверхні часток води, яка диспергує. При гранично сильній стабілізації поверхнево-активними речовинами поверхневий натяг на 2 межі фаз стає близьким до нуля -0,1 ерг/см і нижче. В цьому випадку схильність крапель до коалесценції усувається впливом чинника ентропії, прагнучого розподілити дисперсну фазу рівномірно за усім обсягом дисперсного середовища, - емульсії утворюються самовільно і залишаються термодинамічно стійкими. Відомо [Абрамзон А.А. Поверхностно-активные вещества. Свойства и применение, Изд. Химия, Л., 1975], що біофільні поверхнево-активні речовини, взаємодіючи з полярними сполуками або групами, своїми вуглеводневими радикалами орієнтуються у бік вуглеводневого дисперсного середовища, утворюючи таким чином зворотну емульсію типу вода-олія. Поставлена технічна задача досягається тим, що водно-паливна емульсія, яка містить вуглеводневе паливо, воду і гідрофільну поверхнево-активну речовину, - оксіетильований алкілфенол з середньою мірою оксіетилювання 4-12 і вуглеводневим радикалом С8-С18 або оксіетильований жирний спирт з середньою мірою оксіетилювання 8-10 і вуглеводневим радикалом C10-C18, згідно винаходу, додатково містить гідрофобну поверхнево-активну речовину - суміш моно-, діефірів жирної кислоти полігліцеринів і гліцерину наступної формули: R1 R2 CO O CH2 45 CH OH OH OH CH2 (O CH2 CH CH2 )n O де: R1- є вуглеводневим залишком жирної кислоти рослинних олій; 3 CH2 CH O CH2 , UA 107480 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 R2- є R1-CO- або Н-; n=0-4, отриману етерифікацією полігліцеринів жирною кислотою, при наступному масовому співвідношенні компонентів (%, мас.): вода 3-40 оксіетильований алкілфенол 0,1-1,3 суміш моно-, діефірів жирної кислоти полігліцеринів і гліцерину 0,3-4 вуглеводневе паливо залишок. Для етерифікації полігліцеринів жирною кислотою переважно використовують олеїнову кислоту. Масове співвідношення суміші моно-, діефірів жирної кислоти полігліцеринів і гліцерину і оксіетильованого алкілфенолу переважно складає 3:1. Масове співвідношення поверхнево-активних речовин і води переважно складає 1:5-8. В порівнянні з прототипом пропонований винахід забезпечує збільшення седиментаційної стабільності до 2, а стабільності до коалесценції до 6 місяців; спрощення процесу приготування водно-паливних емульсій за рахунок скорочення стадій отримання водно-паливних емульсій; зниження енергетичних витрат на емульгування водно-паливних емульсій за рахунок забезпечення мимовільного емульгування алкілфенолу оксіетильованого, а диспергування води в простих менш енергоємних апаратах, наприклад відцентрових насосах; зниження вартості водно-паливних емульсій нижче відповідних безводних дизельних палив. Причинно-наслідковий зв'язок заявлених поєднань істотних ознак і створюваних ними позитивних ефектів полягає в наступному. Запропоноване поєднання складу емульгатора (моно-, діефіри полігліцеринів жирних кислот і алкілфеноли оксіетильовані), розчинення в дизельному паливі 0,3-4 % поверхнево-активної речовини - суміші моно-, діефірів, а потім оксіетильованих алкілфенолів призводить до мимовільного емульгування нерозчинних в дизельному паливі алкілфенолів і, отже, до скорочення витрат енергії (роботи) на стадії приготування водно-паливних емульсій. Суть взаємодії компонентів заявлюваної композиції водно-паливної емульсії полягає в тому, що, вносячи в розчин моно-, діефірів полігліцеринів жирних кислот в дизельному паливі заявленої кількості алкілфенолів оксіетильованих, останні групами - СН2 - О - СН2 - вступають в міжмолекулярну взаємодію з рівномірно розподіленими за усім об'ємом палива гідрофільними групами -О-С = О та- ОН моно-, діефірів полігліцеринів жирних кислот, які також рівномірно розподіляються за усім об'ємом палива, структуруються, що міцно утримує комплекси двох поверхнево-активних речовин, що утворилися. Система ліофілізується по відношенню до води і утворює кінець кінцем стабільну емульсію. Запропоноване поєднання складу емульгатора і заявлених кількостей води призводить до підвищення (в порівнянні з найближчим аналогом) седиментаційної стабільності воднопаливних емульсій в 4-20 разів, а стабільності до коалесценції в 2 рази за рахунок забезпечення високої дисперсності і однорідності за розміром часток води в паливі, що позитивно впливає також і на усі експлуатаційні параметри водно-паливної емульсії. Вода, що подається в заявлених кількостях в дизельне паливо (із вже жорстко структурованими рівномірно розподіленими в ньому взаємозв'язаними гідрофільними групами моно-, діефірів і алкілфенолів оксіетильованих) дифундує до комплексів гідрофільних груп, уклинюється між ними, утворює гідрати внаслідок прояву водневого зв'язку. Таким чином, об'єднані гідрофільні групи поверхнево-активних речовин просторово орієнтують вже воду, рівномірно розподіляючи її за усім об'ємом вуглеводневого (дизельного) палива. Спостерігається мимовільне емульгування води в дизельному паливі. Окрім просторової орієнтації має місце і кількісний розподіл води. Отримані системи є термодинамічно стійкими. При внесенні більших кількостей води, ніж вимагається для утворення моношарів, молекули води починають будівництво вторинних і подальших оболонок гідратів. На цьому етапі підвищується роль інтенсивності перемішування, поступово зменшується явище самоемульгування води. З'являється опалесценція і далі біле забарвлення водно-паливної емульсії, ймовірно росте вже ліофобізація дисперсної системи, що природно, за рахунок пониження сил міжмолекулярної взаємодії гідрофільних груп поверхнево-активних речовин з молекулами води другого і подальшого шарів гідратів. Седиментаційна стабільність таких водно-паливних емульсій обмежується 2 місяцями, а стабільність до коалесценції-до 6 місяців, що підтверджено прикладами стабільності заявленої водно-паливної емульсії. 4 UA 107480 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Суть заявлюваного винаходу пояснюється прикладами виконання і підтверджується результатами науково-дослідної роботи [Звіт про науково-дослідну роботу "Исследование автотракторного дизеля при работе на водно-топливных эмульсиях производства НПИК "КоралИнвест Технология", Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", 2011 г.]. Надалі винахід пояснюється прикладом його здійснення з посиланнями на креслення, що додаються. На фіг. 1, 2, 3 показані відповідно графічні залежності впливу води на вміст оксидів азоту (NOX), окислу вуглецю (СО), та димності у вихлопних газах (N д), при різній потужності двигуна (Ne, кВт), працюючого на 2000 обертах за хвилину на водно-паливних емульсіях з різним вмістом води. Аналогічні показники на графіках при роботі двигуна на дизельному паливі безводному позначені цифрою "0". На фіг. 4 показано вплив вмісту води (Н2О, % мас) у водно-паливних емульсіях на годинну витрату дизельного палива (ДТ, кГ/год.) при використанні його у вигляді водно-паливних емульсій при максимальній потужності двигуна порівняно з годинною витратою дизельного палива безводного. На фіг. 5 показано вплив вмісту води (Н2О, % мас) у водно-паливних емульсіях на ефективний коефіцієнт корисної дії двигуна при його роботі на 2000, 1500 і 1000 обертах за хвилину і максимальній потужності. На фіг. 6 показана принципова схема дослідної установки. На фіг. 7 показані основні характеристики водно-паливних емульсій згідно позначенню їх на графіках - Таблиця 1. На фіг. 8 показані приклади виконання і впливу складу водно-паливних емульсій на їх стабільність - Таблиця 2. Експлуатаційні властивості заявленого технічного рішення водно-паливної емульсії є достатньо високими, про що свідчать зіставлення результатів роботи двигуна автотракторного 4ЧН12/14 (СМД - 19.Т06) на стандартному дизельному паливі і на приготованих з нього воднопаливних емульсій (фіг.7 - Таблиця 1, фіг. 1-5) з різним вмістом води. Запропоноване загальне поєднання, моно-, діефірів полігліцеринів жирних кислот, алкілфенолів оксіетильованих і води робить процес приготування водно-паливної емульсії одностадійним, що значно спрощує технологію його промислового приготування і скорочує витрати по його виготовленню в порівнянні з найближчим аналогом. Заявлений інтервал вмісту води обумовлений ефективністю застосування водно-паливних емульсій як палива в двигунах внутрішнього згорання. Нижня межа інтервалу визначена початком істотного позитивного впливу води на експлуатаційні характеристики двигунів порівняно із стандартним безводним дизельним паливом. Верхня межа - незначним впливом зростаючого вмісту води на роботу двигуна і зниженням стабільності водно-паливних емульсій. Концентрація поверхнево-активних речовин диктується вимогою забезпечення необхідної для зберігання і експлуатації стабільності водно-паливних емульсій і фізико-хімічних властивостей водно-паливних емульсій і визначається емпірично. Заявлений інтервал масового співвідношення моно-, діефірів полігліцеринів жирних кислот, алкілфенолів оксіетильованих визначений їх переважною кількістю для максимальної стабільності водно-паливних емульсій. Так, вміст оксіетильованих алкілфенолів вище за верхню межу інтервалу різко знижує її стабільність (приклад 2, 10 табл. 2). Водно-паливну емульсію готували на дослідній установці таким чином (фіг. 6). Задану кількість дизельного палива стандартного літнього або зимового завантажують в приймальну ємність 1, обладнану перемішуючим пристроєм. При перемішуванні в дизельне паливо вносять заявлену кількість моно-, діефірів олеїнової кислоти полігліцеринів з дозатора 2. Після розчинення моно-, діефірів в дизельне паливо при перемішуванні подають заявлену кількість алкілфенолу оксіетильованого з дозатора 3. В результаті міжмолекулярної взаємодії гідрофільних груп обох поверхнево-активних речовин алкілфенол оксіетильований, що надходить, самоемульгується, утворюючи з моно-, діефірами структуровану систему, яка рівномірно розподілена за усім об'ємом палива. Після внесення усього об'єму алкілфенолу оксіетильованого і перетворення дисперсної системи на прозору без видимих крапель і опалесценції рідку фазу, включають в роботу насос 4 відцентровий і одночасно в його всмоктуючий трубопровід починають дозування необхідної кількості води з дозатора 5. При цьому насос 4 працює "на кільце", тобто по нагнітальному трубопроводу повертають в приймальну ємність 1. Після завершення дозування води паливо прокачують по кільцю (ємність 1 - насос 4 - ємність 1) ще 5-20 хвилин і насос вимикають. Готову водно-паливну емульсію з ємності використовують за призначенням. 5 UA 107480 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 В усіх прикладах використовували воду демінералізовану або дистильовану. В усіх прикладах водно-паливні емульсії готували з дизельного палива стандартного безводного однієї партії. В усіх прикладах як суміші моно-, діефірів полігліцеринів жирних кислот використовували продукт каталітичної етерифікації гліцерину олеїнової кислоти під вакуумом до досягнення температури кипіння 200-220 °C, і залишкового кислотного числа не вище 3 мг КОН/100 см. При цьому в процесі синтезу гліцерин заздалегідь полімеризується і в результаті отримують моно-,діефіри олеїнової кислоти полігліцеринів. В усіх прикладах як алкілфенол оксіетильований використовували ізононілфенол оксіетильований з середньою мірою оксіетилювання 9-12 - Неонол АФ9-12. Стабільність водно-паливних емульсій визначали візуальним способом. Для цього зразки 3 кожної отриманої водно-паливної емульсії наливають в мірні циліндри місткістю 100 см з герметичною пробкою і залишають на зберігання при температурі 10-30 °C без перемішування. За межу седиментаційної стабільності приймають час утворення на дні циліндра 1 см осадку. За стабільність до коалесценції приймають час, за який на дні циліндра з водно-паливної емульсії 3 виділяється 1 см водної фази. Кількісні параметри, що повністю характеризують склад водно-паливної емульсії і їх відповідні стабільність седиментаційну і стабільність до коалесценції, зведені і представлені в таблиці 2. Аналіз цих прикладів, наведених в таблиці 2., підтверджує ефективність поєднання суміші моно-, діефірів полігліцерину олеїнової кислоти і алкілфенолу оксіетильованого як емульгатора води в дизельному паливі, а при спільному розгляді з результатами роботи дизеля на заявленій водно-паливної емульсії дозволяє рекомендувати до промислового впровадження воднопаливної емульсії, що містить переважно 15-25 % води. Водно-паливна емульсія, що містить 23,2 % води, має наступні фізико-хімічні властивості: 3 3 щільність - 860 кг/м , в'язкість - 6,7 cCm, кислотність -1,4 мг КОН на 100 см , гранична температура фільтрованості - мінус 5 °C. Згідно з протоколом №4-07-2011 дослідницьковипробувальної лабораторії ГУ МНС в Дніпропетровській області у вказаній водно-паливній емульсії температура спалаху відсутня. Як видно за фізико-хімічними властивостями і згідно з висновком вказаної дослідної роботи за результатами використання водно-паливної емульсії як палива автотракторного двигуна, для промислового застосування заявлена водно-паливна емульсія не вимагає ніяких конструктивних переробок або дообладнань стандартних двигунів. Таким чином, заявлена композиція водно-паливної емульсії дозволяє ефективно вирішувати поставлену задачу - збільшення стабільності водно-паливної емульсії, спрощення процесу її приготування, зниження енергетичних витрат на її емульгування при високому рівні експлуатаційних параметрів водно-паливної емульсії. Застосування водно-паливної емульсії заявленого складу як палива для дизелів забезпечує: скорочення витрат дизельного палива у водно-паливної емульсії до 8 %, ефективне зниження забруднення довкілля токсичними компонентами відпрацьованих газів дизеля (концентрації оксидів азоту, оксиду вуглецю, задимленості знижуються в них в 3,5; 2; 2,5 разу відповідно), збільшення моторесурсу двигуна за рахунок зниження теплонапруженості дизеля, пониження пожежо-, вибухонебезпеки палива в умовах зберігання і експлуатації при вартості воднопаливної емульсії нижче вартості дизельного палива стандартного. Відмічене робить заявлену водно-паливну емульсію перспективним, економічним і екологічним паливом для дизельних двигунів різного призначення, переважно для міського транспорту, що експлуатуються в умовах підвищеної пожежонебезпеки. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 50 55 1. Водно-паливна емульсія, що містить вуглеводневе паливо, воду і гідрофільну поверхневоактивну речовину - оксіетильований алкілфенол з середньою мірою оксіетилювання 4-12 і вуглеводневим радикалом С8-С18 або оксіетильований жирний спирт з середньою мірою оксіетилювання 8-10 і вуглеводневим радикалом С10-С18, яка відрізняється тим, що вона додатково містить гідрофобну поверхнево-активну речовину - суміш моно-, діефірів жирної кислоти та полігліцеринів наступної формули: 6 UA 107480 C2 R1 R2 CO O CH2 5 CH CH2 (O CH2 15 CH )n O CH2 CH2 CH O CH2 , де: R1 - є вуглеводневим залишком жирної кислоти рослинних олій; R2 - є R1-CO- або Н-; n=0-4, що одержана етерифікацією полігліцеринів жирною кислотою, при наступному масовому співвідношенні компонентів (%, мас.): вода гідрофільна поверхнево-активна речовина суміш моно-, діефірів жирної кислоти та полігліцеринів вуглеводневе паливо 10 OH OH OH 3-40 0,1-1,3 0,3-4 залишок. 2. Водно-паливна емульсія за п. 1, яка відрізняється тим, що полігліцерини є етерифіковані жирною кислотою, а саме олеїновою кислотою. 3. Водно-паливна емульсія за п. 1, яка відрізняється тим, що масове співвідношення суміші моно-, діефірів жирної кислоти полігліцеринів і оксіетильованого алкілфенолу складає 3:1. 4. Водно-паливна емульсія за п. 1, яка відрізняється тим, що масове співвідношення поверхнево-активних речовин і води складає 1:5-8. 7 UA 107480 C2 8 UA 107480 C2 9 UA 107480 C2 10 UA 107480 C2 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 11