Водно-паливна мікроемульсія

Водно-паливна мікроемульсія на основі дизельного палива, води і поверхнево-активної речовини (ПАР) на основі жирних кислот і аміноспиртів, яка відрізняється тим, що як дизельне паливо містить дизельне паливо, вибране з марок: літнє, зимове, авіаційне, а як ПАР - емульгаторстабілізатор, одержаний взаємодією олій з оксіетильованим етилендіаміном, при такому співвідношення компонентів, об. %: вода 1,0-15,0 емульгатор-стабілізатор, одержаний взаємодією олій з оксіетильованим етилендіаміном 0,1-5,0 дизельне паливо, вибране з марок: літнє, зимове, авіаційне решта. (19) (21) a200909219 (22) 07.09.2009 (24) 12.07.2010 (46) 12.07.2010, Бюл.№ 13, 2010 р. (72) ПОП ГРИГОРІЙ СТЕПАНОВИЧ, БІЛЕНЬКА ВАЛЕНТИНА ІВАНІВНА, БОДАЧІВСЬКА ЛАРИСА ЮРІЇВНА, ГУТНИК ВАЛЕРІЙ ІВАНОВИЧ, ПРОКОПОВА ЄВГЕНІЯ АНАТОЛІЄВНА (73) ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ НАН УКРАЇНИ (56) SU 1243342, A1, 15.04.1994 RU 2266947, C1, 27.12.2005 RU 2349632, C1, 20.03.2009 KR 20040067031, A, 30.07.2004 CN 1127287, A, 24.07.1996 US 3527581, A, 08.09.1970 US 4451265, A, 29.05.1984 3 91305 3. Підвищена (більш ніж у 2 рази) в'язкість паливної мікроемульсії у порівнянні з вихідним паливом, що ускладнює її прокачування через фільтри очистки палива до форсунок. 4. Низька термостабільність паливних мікроемульсій - 40°С. 5. Обмеження використання дизельного палива маркою Л (літнє). В основу винаходу 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 прототипу, запропонована мікрое 4 мульсія може бути виготовлена з використанням дизельного палива 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 950-990кг/м3, 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 запропонованого винаходу 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 мікро емульсій Склад мікроемульсій, % об. № прикладу композиції Паливо за ТУ 38. 40130-88 Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 ПАР Вода Дизельне паливо марки Л 0 0 100 0,53 8,0 0,05 0,10 0,5 0,5 0,5 3,0 5,0 7,0 1,0 15,0 1,0 1,0 5,0 5,0 5,0 10,0 15,0 15,0 98,47 77,00 98,95 98,90 94,5 94,5 (зимове) 94,5 (авіаційне) 87,0 80,0 78,0 Властивості мікроемульсій Коефіцієнт В'язкість закоксо Термо кінематич- Т-ра спавування Зовнішній вигляд стабіль на при лаху, °С ність, °С форсунок 2 20°С,мм /с Однорідна прозора чи з опалесценцією Однорідна з опалесценцією Однорідна прозора Однорідна з опалесценцією Однорідна прозора Однорідна прозора Однорідна прозора Однорідна прозора Однорідна прозора Однорідна прозора Однорідна прозора Як випливає з таблиці, у заявленому діапазоні концентрацій ПАР і води одержані мікроемульсійні 1,5-6,0 30-62 4,6 6,0 11,2 4,8 4,4 4,6 3,9 3,6 5,3 5,6 6,7 50 48 52 56 48 43 60 56 58 40 44 48 >70 >70 >70 >70 >70 >70 2,3 3,1 2,1 2,3 системи є однофазними і оптично-прозорими. Завдяки тонкому диспергуванню внутрішньої водної 5 91305 фази до крапель менших за 1мкм 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. Таким чином, запропоновані водно-паливні мікроемульсії для двигунів внутрішнього згорання у Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 6 порівнянні з прототипом 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: 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 С10L1/22. 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