Водно-паливна мікроемульсія

Водно-паливна мікроемульсія, що містить дизельне паливо, воду і поверхнево-активну речовину (ПАР) на основі жирних кислот і аміноспиртів, 3 48163 4. Низька термостабільність паливних мікроемульсій - 40°С. 5. Обмеження використання дизельного палива маркою Л (літнє). В основу корисної моделі поставлено задачу створення водно-паливної мікроемульсії з використанням емульгатора-стабілізатора на базі доступних кислот олій, який забезпечує високу емульгуючу й стабілізуючу здатність та термостабільність мікроемульсій при суттєвому зменшенні концентрації ПАР та в'язкості паливної мікроемульсії з одноразовим розширенням використання марок дизпалива. Поставлена задача вирішується тим, що водно-паливна мікроемульсія на основі дизельного палива, води і поверхнево-активної речовини (ПАР) на основі жирних кислот і аміноспирту, як дизпаливо додатково включає зимове чи авіаційне, а в якості ПАР містить емульгатор-стабілізатор "Олеодін", одержаний взаємодією рослинних олій з оксиетильованим етилендіаміном, за наступного співвідношення компонентів, об. %: Вода 1,0-15,0 Емульгатор-стабілізатор "Олеодін", одержаний взаємодією рослинних олій з оксиетильованим етилендіаміном 0,1-5,0 Дизельне паливо марок літнє, зимове, авіаційне решта до 100 В композиціях використано прісну річкову чи озерну воду. Використання мінералізованої води чи водних розчинів солей небажане, оскільки солі кальцію та магнію при нагріванні перетворюються на шлам-абразив, що адсорбується на форсунках й засмічує паливну систему. Дизельне паливо є основним компонентом паливних мікроемульсій. На відміну від найближчого аналога, запропонована мікроемульсія може бути виготовлена з використанням дизельного палива 4 як марки Л (літнє), так і марок З "зимове" за ДСТУ 3868-99 та "авіаційне" за ДСТУ 4796-99. Для одержання емульгатора в якості вихідної сировини обрано олії, що являють собою тригліцериди насичених і ненасичених жирних кислот (стеаринова, олеїнова, ерукова, лінолева, ліноленова), а також оксиетильований етилендіамін загальної формули (C2H4OH)HNC2H4NH(C2H4OH). У процесі взаємодії тригліцеридів жирних кислот з оксиетильованим етилендіаміном отримано продукт під торговою маркою "Олеодін", який являє собою складну суміш амідів, амінів, естерів. За своїми фізичними властивостями це в'язка, мастилоподібна маса коричневого кольору з густиною 3 950-990кг/м , температурою замерзання мінус 812°С. Маючи у своєму складі гідрофільні (С2Н4О-) та ліпофільні (R-COO-) ділянки добре змочується як водною, так і вуглеводневою фазами, а концентруючись на міжфазовій поверхні, забезпечує емульгування і стабілізацію крапель дисперсної фази. Сутність запропонованої корисної моделі пояснюється прикладами. Приклад 1. У 98,95мл дизельного палива марки Л розчиняють 0,05мл (0,0485г) "Олеодіну". В утворений вуглеводневий розчин ПАР при перемішуванні невеликими порціями додають прісну воду в кількості 1,0мл і продовжують перемішування при сталому режимі до утворення однорідної прозорої системи. Для доведення ефективності утвореної мікроемульсії як палива визначені їх властивості. Для прикладу 1 вони виявилися наступними. Зовнішній вигляд - однорідна рідина з опалесценцією, в'язкість кінематична при 20°С - 4,8мм2/с, температура спалаху - 48°С, термостабільність - 44°С. Приклади 2-8 готують аналогічно прикладу 1, змінюючи інгредієнти та їхні кількості у межах, які приведені в таблиці. Таблиця Склад та властивості водно-паливних мікроемульсій Склад мікроемульсій, % об. Властивості мікроемульсій № приклаКоефіцієнт заВ'язкість кіду компококсовування Дизельне нематична Т-ра спаТермозиції форсунок ПАР Вода паливо Зовнішній вигляд при 20°С, лаху, °С стабільність,°С марки Л 2 мм /с Паливо за Однорідна проТУ 38. 0 0 100 зора чи з опале1,5-6,0 30-62 4,6 40130-88 сценцією Однорідна з 0,53 1,0 98,47 6,0 опалесценцією Прототип Однорідна про8,0 15,0 77,00 11,2 50 40 2,3 зора Однорідна з 1 0,05 1,0 98,95 4,8 48 44 опалесценцією Однорідна про2 0,10 1,0 98,90 4,4 52 48 3,1 зора Однорідна про3 0,5 5,0 94,5 4,6 56 >70 зора 5 48163 6 Продовження таблиці 94,5 (зимове) 94,5 (авіа5,0 ційне) 4 0,5 5,0 5 0,5 6 3,0 10,0 87,0 7 5,0 15,0 80,0 8 7,0 15,0 78,0 Однорідна прозора Однорідна прозора Однорідна прозора Однорідна прозора Однорідна прозора Як випливає з таблиці, у заявленому діапазоні концентрацій ПАР і води одержані мікроемульсійні системи є однофазними і оптично-прозорими. Завдяки тонкому диспергуванню внутрішньої водної фази до крапель менших за 1 мкм вони не змінюються при зберіганні впродовж року і за зовнішнім виглядом настільки подібні до вихідного дизельного палива, на базі якого вони виготовлені, що візуально їх неможливо розрізнити. Істотні відмінності запропонованих складів полягають у зниженні концентрації емульгатора до 0,1-5,0% за вмісту води 1-15% при одночасному забезпеченні вимог ТУ 38.40130-88 стосовно в'язкості мікроемульсійного палива і підвищення його термостабільності. Такий вміст ПАР у мікроемульсійних паливах є оптимальним, оскільки при концентрації меншій за 0,5% кількість солюбілізованої води зменшується, утворена опалесціююча система нестійка і розшаровується при зберіганні, а за температури 44°С руйнується (приклад 1). Відповідно, процеси горіння таких систем мало відрізняються від горіння вихідного палива. Збільшення вмісту ПАР в заявленому інтервалі 0,1-5,0% дозволяє отримувати стійкі композиції із вмістом водної фази до 15% (приклади 2-7). За більшої концентрації ПАР (приклад 8), не дивлячись на високу стабільність, різко зростає в'язкість мікроемульсійного палива, а коефіцієнт закоксовування ним сопла форсунок не зменшується, а дещо зростає і стає співмірним з прототипом. Комп’ютерна верстка М. Ломалова 3,9 48 >70 3,6 43 >70 5,3 60 >70 5,6 56 >70 2,1 6,7 58 >70 2,3 Таким чином, запропоновані водно-паливні мікроемульсії для двигунів внутрішнього згорання у порівнянні з найближчим аналогом характеризуються наступними перевагами: 1. Для створення водно-паливних мікроемульсій використовують доступний і дешевий емульгатор-стабілізатор, одержаний на основі олій. 2. Завдяки покращеній емульгуючій і стабілізуючій здатності оптимальний вміст ПАР у паливних композиціях зменшується в 2-5 раз. 3. В 1,5-2 рази нижча в'язкість забезпечує легке прокачування палива до форсунок, особливо при низьких температурах. 4. Підвищені агрегативна стійкість, термостабільність і температура спалаху дозволяють використовувати поруч з маркою дизельного палива "літнє", також "зимове" та "авіаційне" дизпаливо. Використані джерела інформації: 1. Иванов В.М. Топливные эмульсии. - М.: Изво АН СССР, 1962. - 15с. 2. Compere A.L., Griffith W.L. Correlating microemulsion fuel composition, structure, and combustion properties. - U.S. government printing office, 1989. - 52p. 3. Пат. 2266947 РФ, МКИ7 С 10 L 1/22. Топливная композиция / B.C. Азев, В.В. Круть, В.В. Лунева, А.В. Улитько. Заявл. 11.08.2004. Опубл. 27.12.2005. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601