Спосіб одержання добавки для гомогенізації водно-паливних емульсій

Реферат: Спосіб одержання добавки (амфолітичної поверхнево - активної речовини) взаємодією метанолу та етаноламіну (моноетоналаміну або діетаноаміну, або триетаноламіну). Метанол і етаноламін нагрівають, з додаванням дистильованої води, при температурі (45-50) °С, з наступним нагріванням при температурі (60-65) С у присутності неонолу. Етаноламін (моноетаноламін або діетаноамін, або триетаноламін) використовують у кількості не менше 1 % від кількості метанолу. UA 89279 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ДОБАВКИ ДЛЯ ГОМОГЕНІЗАЦІЇ ВОДНО-ПАЛИВНИХ ЕМУЛЬСІЙ UA 89279 U UA 89279 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до способу одержання добавки (амфолітної поверхнево-активної речовини), яка може бути використана для гомогенізації водно-паливних емульсій, які використовують у двигунах внутрішнього згоряння. Поверхнево-активні речовини (ПАР) широко використовуються при одержанні ефективних емульгуючих систем і водно-паливних емульсій. Аналогами служать патенти SU: 810760; 816524; 1014275; 1152241; 1579928; 1728290; 2167920; 1243342 Відповідно до пат. 810760 як ПАР використовують сіль карбонової кислоти загальної формули (RСОО)3Ме, де R=C9-C21, Мe=Fe, Сr; відповідно до пат. 816524 як емульгатор використовують композицію ПАР, що містить маслорозчинну суміш ефірів сорбіту і олеїнової кислоти та водорозчинної Na-солі діетилгексилового ефіру сульфоянтарної кислоти; відповідно до пат. 1243342 як основну ПАР використовують діетаноламід олеїнової кислоти, а також діетаноламінне мило олеїнової кислоти, яке включає дієтаноламін, котрий полегшує одержання мікроємульсії; відповідно до пат. 1014275 використовують неіоногену ПАР і додатково сіль імідазоліну і синтетичних жирних кислот фракції С10-С16; відповідно до пат. 1152241 використовують продукт конденсації ефірів малеїнової кислоти і моноетаноламідів жирних кислот С10-С16; відповідно до пат. 1579928 як присадку використовують 4-(N, Nдиметиламінометил)-2,6-дитрет-бутилфенол і додатково аліфатичний амін загальної формули RR1NH, де R - Η або ізопропіл; R1 - алкіл С4-С12 або фракція С17-С21; відповідно до пат. 2167920 використовують систему ПАР, що містить сорбітаносесквіолеат (І), моноолеат поліетиленгліколю (II) і етоксилат нонілфенолу (III) при співвідношенні компонентів І: II: III → 3:2:1; Задля розширення діапазону одержання емульсій з великим співвідношенням води і вуглеводного палива та забезпечення високої стійкості до розшарування водно-паливних емульсій, більшість патентів містять багатокомпонентні склади емульгуючих систем, що призводить до ускладнення технології одержання водно-паливних емульсій, погіршенню запалення і подорожчанню водно-паливних емульсій. Так згідно з пат. Ru № 2365618 воднопаливна емульсія призначена для двигунів внутрішнього згоряння, які працюють на рідкому вуглеводному паливі, що містить дисперсійне середовище - вуглеводне паливо і дисперсійну фазу - воду, в склад емульгуючої системи входить низькомолекулярна аніонна поверхневоактивна речовина (в т.ч. солі карбонових кислот, алкілсульфати, алкіларисульфонати) і неіонна поверхнево-активна речовина (в т.ч. сорбітанолет і більше комерційно доступні, наприклад сорбіталі (ТВІНи), поліоксіетиленалкілові і поліоксіетиленалкілфенолові ефіри (ОП-4, ОП-7, ОП10) в співвідношенні від 3:1 до 6:1 відповідно. Вищезгадані поверхнево-активні речовини є також не завжди технічно легко доступними. Із патентів на корисну модель № 71609 і 71610 відомі композиції для очищення автомобільного скла, що містять метилат моно-, або ді-, або триетанол аміну, які одержують взаємодією метилового спирту та відповідного етаноламіну при кімнатній температурі. Реакцію проводять в одну стадію. На практиці такі системи дуже нестійкі та розкладаються на вихідні речовини протягом кількох годин. В основу корисної моделі поставлена задача одержання доступної, недорогої та стійкої добавки (амфолітної поверхнево-активної речовини), яка може бути використана для гомогенізації водяно-паливних емульсій. Поставлена зачада вирішується тим, що одержують пропоновану добавку (ПАР) у дві стадії. При цьому другу стадію проводять у присутності неонолу, наприклад неонолу АФБ-12, або неонолу АФБ-10. Перша стадія - взаємодія метанолу з етаноламіном (моноетаноламіном, діетаноаміном, триетаноламіном) в кількості не менш ніж 1 % від кількості метанолу з додаванням дистильованої води при температурі (45-50)°С протягом (25-35) хвилин; Друга стадія - нагрівання реакційної маси з першої стадії при температурі (60-65)°С при перемішуванні в присутності неіоногенної ПАР, наприклад неонолу АФБ-12 в кількості (0,050,3)% від використованого метанолу протягом (25-35) хвилин. В цих умовах проходження реакції пов'язано з утворенням за рахунок міжмолекулярних зв'язків продукту реакції, який на прикладі взаємодії метанолу з триетаноламіном, може бути зображений наступним чином: X CH3OH + Y N(C2H4OH)3 + K H2O ПАР ПАР (HN+ (C2H4OH)2 (C2H4O)-)y (CH3O)k- (CH3OH)l + K H3O+ 1 , UA 89279 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 де - Χ; Υ, у стехіометричні КІЛЬКОСТІ; -2 К, k дорівнюють відповідно (10 Χ) -2 l - (Χ – 10 Χ) Одержана система метанолу з етаноламіном та Неонолом є стійкою протягом 3-4 місяців; є малотоксичною сполукою (3 клас безпеки), має яскраво виражені поверхнево-активні властивості. Поверхневий натяг 10 % водяного розчину, визначений сталагмометричним 2 способом становить 58-62 дін/см , не утворює стійкої піни, поєднує стійкість до термічної дії з високими поверхнево-активними властивостями. Особливо ця система придатна для рідких палив, одержаних із нафти з високим вмістом сірки завдяки властивостям етаноламінів блокувати сірку. Крім того, пропонована система, завдяки миючим властивостям, створює захисну плівку на деталях, що не дозволяє нагару осідати на стінках двигуна. Використовують пропонований метилат у складі водно-паливної емульсії в кількості не менше як 5 % по об'єму. Корисна модель дозволяє одержувати технологічно доступний та дешевий продукт добавку (амфолітну ПАР) на основі метанолу, етаноламіну та неонолу, яка в свою чергу дозволяє одержувати водно-паливні емульсії, які є стійкими протягом не менше як 72 години. Приклади проведення реакцій метанолу з етаноламінами: Приклад № 1. Взаємодія метанолу з моноетаноламіном У тригорлу колбу ємкістю 250 мл, споряджену мішалкою, термометром та зворотним холодильником, додають послідовно 200 г метанолу, 7,25 г дистильованої води та 2 г моноетаноламіну. Установку установлюють на водяну баню з контактним термометром. Температуру реакційної маси підтримують (45-50)° С при розмішуванні протягом (25-35) хвилин. Контроль ведуть за рН, який становить 11. Далі при розмішуванні у реакційну масу додають 10 г Неонолу АФБ-12. Після повного розмішування масу підігрівають до температури (60-65)°С і розмішують протягом (40-45) хв. до отримання рівномірної гомогенної системи, рН якої становить 11. Контроль процесу реакції (утворення системи метанол:етаноламін) ведуть титруванням реакційної маси 0,1 НСl в присутності метилового оранжевого, кількість відтитрованого етаноламіну становить не більше 50 % від завантаженого). Одержують продукт (система метанолу з моноетаноламіном та неонолом) з виходом 96,7 % (219,25 г). Приклад № 2. Взаємодія метанолу з діетаноламіном У тригорлу колбу ємкістю 250 мл, споряджену мішалкою, термометром та зворотним холодильником, додають послідовно 200 г метанолу, 7,25 г дистильованої води та 6 г діетаноламіну. Температуру реакційної маси підтримують (45-50)°С завдяки водяній бані з контактним термометром. Реакційну масу перемішують протягом (25-30) хвилин. Контроль ведуть за рН, який становить 11,0. Далі при розмішуванні у реакційну масу додають 15 г неонолу АФБ-10. Після його повного розчинення, масу підігрівають до температури (60-65)°С та проводять витримку при перемішуванні протягом (40-45) хвилин до отримання гомогенної системи. Контроль процесу ведуть за pН, який становить 11,0. Одержують продукт (система метанолу з діетаноламіном та Неонолом) з виходом 96,8 % (228,25 г). Приклад № 3. Взаємодія метанолу з триетаноламіном У тригорлу колбу ємкістю 250 мл, споряджену мішалкою, термометром та зворотним холодильником, додають послідовно 200 г метанолу, 7,25 г дистильованої води та 10 г триетаноламіну. Температуру реакційної маси підтримують (45-50) С завдяки водяній бані з контактним термометром. Реакційну масу перемішують протягом (25-35) хвилин. Контроль ведуть за рН, який становить 11. Далі при розмішуванні у реакційну масу додають 24 г неонолу АФБ-12. Після його повного розчинення масу підігрівають до температури (60-65)°С і проводять витримку при перемішуванні протягом (40-45) хвилин до отримання рівномірної гомогенної системи. Контроль процесу ведуть за рН, який становить 11,0. Одержують продукт (система метанолу з триетаноламіном та Неонолом) з виходом 97,0 % (241,25 г). Варіанти одержання водно-паливних емульсій Варіант 1. Дизельне пальне (солярка) - 76 % по об'єму Вода дистильована - 19 % по об'єму ПАР одержана по прикладу № 1-5 % Варіант 2. Бензин марки А-92-79 % по об'єму 2 UA 89279 U 5 Вода дистильована - 15 % по об'єму ПАР одержана по прикладу № 2-6 % по об'єму Варіант 3 Бензин марки А-92-81 % по об'єму Вода дистильована - 13 % по об'єму ПАР одержана по прикладу № 3-7 % по об'єму. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 1. Спосіб одержання добавки (амфолітичної поверхнево-активної речовини) взаємодією метанолу та етаноламіну (моноетоналаміну або діетаноаміну, або триетаноламіну), який відрізняється тим, що метанол і етаноламін нагрівають, з додаванням дистильованої води, при температурі (45-50) °С, з наступним нагріванням при температурі (60-65) С у присутності неонолу, наприклад неонолу АФБ-10 або АФБ-12 в кількості (0,05-0,3) % від використованого метанолу. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що етаноламін (моноетаноламін або діетаноамін, або триетаноламін) використовують у кількості не менше 1 % від кількості метанолу. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 3