ES2228563T3 - Procedimiento para preparar composiciones de combustible de hidrocarburo acuosas y composiciones acuosas de combustible de hidrocarburo. - Google Patents

Abstract

Un proceso para la obtención de una composición de combustible de hidrocarburo acuoso que comprende: (A) mezclado de un combustible de hidrocarburo normalmente líquido y al menos un aditivo químico para formar una mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo; comprendiendo el aditivo químico una composición emulsionante que consiste en (i) una combinación de (i)(a) un primer producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un primer agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con una alcanol amina, teniendo el sustituyente hidrocarbilo de dicho primer agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono, y (i)(b) un segundo producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con al menos una etilen poliamina, teniendo dicho sustituyente hidrocarbilo de dicho segundo agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono; o una mezcla de (i) y (ii) un compuesto iónico o no iónico que tiene un equilibrio lipófilo - lipófilo de 1 a 10; en combinación con (iii) una sal hidrosoluble distinta a (i) y (ii) representada por la fórmula: K[G(NR3)y)y+nXpen la que G es hidrógeno o un grupo orgánico de 1 a 8 átomos de carbono que tiene una valencia y; cada R es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo de 1 a 10 átomos de carbono; Xp- es un anión que tiene una valencia de p; y k, y, n y p son independientemente enteros de al menos 1; siempre que cuando G sea H, y sea 1; y siendo la suma de la carga positiva ky+ igual a la suma de la carga negativa nXp-; y (B) mezclado de dicha combinación de combustible de hidrocarburo-aditivo con agua en condiciones de mezclado de alta cizalla en una mezcladora de alta cizalla para formar dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso, incluyendo dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso una fase acuosa discontinua, consistiendo dicha fase discontinua en gotas acuosas con un diámetro medio de 1, 0 micrómetros o menos.

Description

Procedimiento para preparar composiciones de combustible de hidrocarburo acuosas y composiciones acuosas de combustible de hidrocarburo.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un proceso para la obtención de composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso. La invención se refiere asimismo a composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso estables. El proceso es adecuado para dispensar los combustibles a los usuarios finales en amplias redes de distribución.

Antecedentes de la invención

Los motores de combustión interna, sobre todo los motores diesel, que utilizan agua mezclada con combustible en la cámara de combustión pueden producir menos emisiones NO_{2}, hidrocarburo y partículas por unidad de potencia disponible. Sin embargo, uno de los problemas que supone la adición de agua está relacionado con el hecho de que se forman emulsiones en el combustible y dichas emulsiones tienden a ser inestables. Esto ha reducido la utilidad de estos combustibles en el mercado. Sería ventajoso mejorar la estabilidad de estos combustibles lo suficiente como para hacerlos útiles en el mercado. Otro problema está relacionado con el hecho de que, dada la inestabilidad asociada con estos combustibles, es difícil hacerlos disponibles a los usuarios finales en una amplia red de distribución. Los combustibles tienden a descomponerse antes de llegar al usuario final. Sería ventajoso proporcionar un proceso y un aparato que pudiera utilizarse para mezclar estos combustibles en el lugar de dispensación para el usuario final y, por tanto, obtener combustibles disponibles para los usuarios finales en amplias redes de distribución.

En US-A-4.708.753 se describe una emulsión agua-en-aceite que incluye como aditivo ácido carboxílico o su anhídrido, un producto de reacción de un anhídrido poliisobutenil succínico con una alcanol amina y nitrato de amonio.

Compendio de la invención

En uno de sus aspectos la invención proporciona un proceso para la obtención de una composición de combustible de hidrocarburo acuoso que consiste en:

(A) mezclado de un combustible de hidrocarburo normalmente líquido y al menos un aditivo químico para formar una mezcla de combustible de hidrocarburo -aditivo; consistiendo el aditivo químico en una composición emulsionante que incluye: (i) una combinación de (i) (a) un primer producto soluble en combustible hidrocarburo obtenido por reacción de un primer agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con alcanol amina, teniendo el sustituyente hidrocarbilo de dicho primer agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono, y (i) (b) un segundo producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un segundo agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con al menos una etilen poliamina, teniendo el sustituyente hidrocarbilo de dicho segundo agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono; o una mezcla de (i) y (ii) un compuesto iónico o no iónico que tiene un equilibrio hidrófilo a lifpófilo de 1 a 10; en combinación con (iii) una sal hidrosoluble distinta a (i) y (ii) representada por la fórmula

K[G(NR_{3})_{y}]^{y+}nX^{p-}

en la que G es hidrógeno, o un grupo orgánico de 1 a 8 átomos de carbono, que tiene una valencia de y; cada R es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo de 1 a 10 átomos de carbono; X^{p} es un anión que tiene una valencia de p; y k, y, n y p son independientemente enteros de al menos 1; siempre que cuando G sea H, y sea 1; siendo la suma de la carga positiva ky^{+} igual a la suma de la carga negativa nX^{p-}, y

(B) combinación de dicha mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo con agua en condiciones de mezclado de alta cizalla, en una mezcladora de alta cizalla para formar dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso, incluyendo dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso una fase acuosa discontinua, consistiendo dicha fase acuosa discontinua en pequeñas gotas acuosas que tienen un diámetro medio de 1,0 micrómetros o menos.

Una característica critica de la presente invención se refiere al hecho de que las gotas de la fase acuosa tienen un diámetro medio de 1,0 micrómetros o menos. Este rasgo está relacionado directamente con las características de mejor estabilidad de las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención.

El aparato adecuado para la obtención de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso consiste en una mezcladora de alta cizalla; un tanque de mezclado; un tanque de almacenamiento de aditivo químico y una bomba y un conducto para la transferencia de un aditivo químico desde el tanque de almacenamiento del aditivo químico a dicho tanque de mezclado; un conducto para transferir el combustible de hidrocarburo desde la fuente del combustible de hidrocarburo hasta dicho tanque de mezclado; un conducto para transferir la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo desde dicho tanque de mezclado hasta la mezcladora de alta cizalla; un conducto de agua para transferir el agua desde la fuente de agua hasta la mezcladora de alta cizalla, un tanque de almacenamiento de combustible; un conducto para transferir la composición de combustible de hidrocarburo acuoso desde dicha mezcladora de alta cizalla hasta el tanque de almacenamiento de combustible; un conducto para dispersar dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso desde dicho tanque de almacenamiento de combustible; y un controlador lógico programable para controlar (i) la transferencia de dicho aditivo químico desde el tanque de almacenamiento de aditivo químico hasta el tanque de mezclado, (ii) la transferencia de dicho combustible de hidrocarburo desde la fuente del combustible de hidrocarburo hasta el tanque de mezclado, (iii) la transferencia de la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo desde el tanque de mezclado a la mezcladora de alta cizalla; (iv) la transferencia de agua desde la fuente de agua a la mezcladora de alta cizalla, (v) la combinación de la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo y el agua en dicha mezcladora de alta cizalla; y (vi) la transferencia de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso desde la mezcladora de alta cizalla al tanque de almacenamiento de combustible. El aparato puede incluir también un ordenador para controlar dicho controlador lógico programable.

El aparato puede presentarse en forma de un paquete o unidad de equipo en contenedor que funciona automáticamente. Dicha unidad puede programarse y vigilarse localmente en el lugar de su instalación, o se puede programar y vigilar desde una localización alejada del lugar de instalación. Se dispensa el combustible a los usuarios finales en el lugar de instalación. Esto proporciona un modo de hacer disponibles de composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso preparadas con arreglo a la invención a los usuarios finales en amplias redes de distribución.

En otro de sus aspectos, la invención proporciona una composición de combustible de hidrocarburo acuoso que consiste en una fase continua de un combustible de hidrocarburo normalmente líquido; una fase acuosa discontinua, consistiendo dicha fase acuosa discontinua en pequeñas gotas acuosas que tienen un diámetro medio de 1,0 micrómetros o menos; y una cantidad emulsionante de una composición emulsionante que consiste en (i) una combinación de (i)(a) un primer producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un primer agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con alcanol amina, teniendo el sustituyente hidrocarbilo de dicho primer agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono, y (i)(b) un segundo producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un segundo agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con al menos una etilen poliamina, teniendo el sustituyente hidrocarbilo de dicho segundo agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono; o una mezcla de (i) y (ii) un compuestos iónico o no iónico que tiene un equilibrio hidrófilo a lipófilo de 1 a 10; en combinación con (iii) una sal hidrosoluble distinta de (i) y (ii) representada por la fórmula

K[G(NR_{3})_{y}]^{y+}nX^{p-}

en la que G es hidrógeno, o un grupo orgánico de 1 a 8 átomos de carbono, que tiene una valencia de y; cada R es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo de 1 a 10 átomos de carbono; X^{p+} es un anión que tiene una valencia p; y k, y, n y p son independientemente enteros de al menos 1; siempre que cuando G sea H, y sea 1; y siendo la suma de la carga positiva ky^{+} igual a la suma de la carga negativa nX^{p}.

Preferiblemente, se combina el componente (i)(b) con el componente (i)(a) en una cantidad comprendida entre 0,05% a 0,95% en función del peso total del componente (i).

En la descripción que se expone a continuación, se ofrece una descripción detallada de uno de los modos de realización del proceso de la invención y el aparato que se puede emplear para el proceso. Asimismo se describe un aparato que se presenta en forma de un paquete o unidad de equipo en contenedor. Asimismo, se describe una comunicación electrónica entre varios controladores lógicos programables asociados con el aparato correspondiente para poner en funcionamiento el proceso de la invención, estando localizados los controladores lógicos programables a distancia del ordenador de programación que se comunica con dichos controladores lógicos programables y un ordenador de seguimiento que se comunica con dichos controladores lógicos programables.

Se describe también uno de los modos de realización de la mezcladora de alta cizalla que se puede utilizar con arreglo a la invención, siendo dicha mezcladora de alta cizalla una mezcladora de rotor-estator que tiene tres rotores-estatores dispuestos en serie.

Descripción detallada de los modos de realización preferibles

Tal como se utiliza aquí, las expresiones "sustituyente de hidrocarbilo", "grupo hidrocarbilo", "sustituido con hidrocarbilo", "grupo hidrocarburo" y similares, sirven para referirse a un grupo que tiene uno o más átomos de carbono unidos directamente con el resto de la molécula y que tienen un carácter hidrocarburo o predominantemente hidrocarburo. Entre los ejemplos se incluyen:

(1) grupos puramente hidrocarburo, es decir, grupos alifáticos (v.g., alquilo, alquenilo o alquileno) y grupos alicíclicos (v.g., cicloalquilo, cicloalquenilo), grupos aromáticos y grupos aromáticos sustituidos con aromático-, alifático y alicíclico, así como grupos cíclicos en los que se completa el anillo a través de otra porción de la molécula (v.g., dos sustituyentes juntos que forman un grupo alicíclico);

(2) grupos hidrocarburo sustituidos, es decir, grupos hidrocarburo que contienen grupos no hidrocarburo que, en el contexto de la invención, no alteran la naturaleza predominantemente hidrocarburo del grupo (v.g., halo, hidroxi, alcoxi, mercapto, alquilmercapto, nitro, nitroso y sulfoxi);

(3) grupos hidrocarburo hetero sustituidos, es decir, grupos hidrocarburo que contienen sustituyentes que, si bien tienen un carácter predominantemente hidrocarburo, en el contexto de a invención, contienen átomos distintos a carbono en el anillo o cadena que estaría compuesta si no de átomos de carbono. Entre los heteroátomos se incluyen azufre, oxígeno, nitrógeno. En general, no están presentes más de dos, y en un modo de realización no más de un sustituyente no hidrocarburo por cada diez átomos de carbono en el grupo hidrocarburo.

El término "inferior" cuando se utiliza en conjunción con términos como alquilo, alquenilo y alcoxi, sirve para describir los grupos que contienen un total de hasta 7 átomos de carbono.

El término "hidrosoluble" se refiere a materiales que son solubles en agua hasta el grado de al menos un gramo por cada 100 mililitros de agua a 25ºC.

El término "soluble en combustible" se refiere a materiales que son solubles en combustible hidrocarburo normalmente líquido (v.g., combustible de gasolina o diesel) hasta el grado de al menos un gramo por cada 100 mililitros de combustible a 25ºC.

Proceso y aparato

El proceso de la invención se puede llevar a cabo de forma discontinua o de forma continua. El proceso y el aparato que se describen a continuación se refieren a un proceso discontinuo. El aparato incluye una mezcladora de alta cizalla 10, un tanque de mezclado 12, una entrada de combustible de hidrocarburo 14, un tanque de almacenamiento de aditivo químico 16, un tanque de almacenamiento de agua 18, un tanque de almacenamiento de agente anticongelante 20, un tanque de almacenamiento de combustible de hidrocarburo acuoso 22 y un dispensador de combustible 24.

El combustible de hidrocarburo entra a través de la entrada de combustible de hidrocarburo 14 y fluye hasta el tanque de mezclado 12 a través del conducto 30. Dispuestos en serie a lo largo del conducto 30 entre la entrada 14 y el tanque de mezclado 12 hay una válvula de aislamiento 32, un manómetro de presión 34, un purgador 36, una bomba 38, una válvula solenoide 40, un contador y totalizador de flujo 42, válvula de salida de calibración 44, válvula de comprobación 45 y válvula de aislamiento 46.

El conducto 50 se extiende desde el tanque de almacenamiento de aditivo químico 16 hasta el tanque de mezclado 12 y está adaptado para transferir el aditivo químico desde el tanque de almacenamiento de aditivo químico 16 hasta el tanque de mezclado 12. Dispuestos en serie a lo largo del conducto 50 se encuentran una válvula de aislamiento 52, una desconexión rápida 54, una válvula de aislamiento 56, un purgador 58, una bomba 60, una válvula solenoide 62, un contador y totalizador del flujo 64, una válvula de salida de calibración 66, una válvula de comprobación 68 y una válvula de aislamiento 69.

El conducto 70 se extiende desde el tanque de almacenamiento de agua 18 hasta la sección de conexión en T 71 donde se conecta con el conducto 90. Dispuestos en serie a lo largo del conducto 70 entre el tanque de almacenamiento de agua 18 y la sección de conexión en T 71 hay válvulas 72 y 73, un purgador 74, una bomba 76, una válvula solenoide 78, un contador y totalizador de flujo 80, una válvula de salida de calibración 81, una válvula de comprobación 82 y una válvula de aislamiento 83. El conducto 84 se extiende desde la entrada del agua 85 hasta el desionizador de agua 86. El conducto 87 se extiende desde el desionizador del agua 86 hasta el tanque de almacenamiento de agua 18. El conductor 96 se extiende desde el tanque de almacenamiento de anticongelante 20 hasta la sección de conexión en T 71. Dispuestos en serie a lo largo del conducto 90 entre el tanque de almacenamiento de agente anticongelante 20 y la sección de conexión en T 71 hay válvulas 92 y 94, un depurador 96, una bomba 98, una válvula solenoide 100, un contador y totalizador del flujo 102, una válvula de comprobación 104, y una válvula de aislamiento 106.

El conducto 108 se extiende desde la sección de conexión en T 71 hasta la sección de conexión en T 110; el conducto 116 se extiende desde el tanque de mezclado 12 hasta la sección de conexión en T 110. La válvula de accionamiento 118 está situada entre el tanque de mezclado 12 y la sección de conexión en T 110 en el conducto 116. El conducto 112 se extiende desde la sección de conexión en T 110 y la entrada a la mezcladora de alta cizalla 10. La válvula de comprobación 114 está situada en el conducto 112 entre la sección de conexión en T 110 y la entrada a la mezcladora de alta cizalla 10.

El conducto 120 se extiende desde la salida hasta la mezcladora de alta cizalla 10 hasta el tanque de almacenamiento del combustible de hidrocarburo acuoso 22. Dispuestos en serie a lo largo del conducto 120 hay una válvula de estrangulamiento 122, una sección de conexión en T 124 y una válvula de accionamiento 126. El conducto 130 se extiende desde la sección de conexión en T 124 hasta el tanque de mezclado 12. La válvula de accionamiento 132 está situada en el conducto 130 entre la sección de conexión en T 124 y el tanque de mezclado 12. El conducto 130 sirve para reciclar la mezcla de la combinación combustible de hidrocarburo-aditivo y agua (y opcionalmente agente anticongelante) que retorna de nuevo al tanque de mezclado 12 y después vuelve a pasar a la mezcladora de alta cizalla 10.

El conducto 135 se extiende desde el tanque de almacenamiento de combustible de hidrocarburo acuoso 22 hasta la sección de conexión en T 110 y sirve para reciclar la composición de combustible de hidrocarburo acuoso desde el tanque 22 para retornar a la mezcladora de alta cizalla 10 cuando se desea someter la composición de combustible de hidrocarburo acuoso a un mezclado de alta cizalla adicional. Dispuestos en serie a lo largo del conducto 135 hay una válvula de aislamiento 136, una válvula de accionamiento 137 y una válvula de salida de calibración 138. Este reciclado se puede llevar a cabo para prevenir la sedimentación no deseable en el tanque 22 tras el mezclado de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso.

El conducto 140 se extiende desde el tanque de almacenamiento de combustible de hidrocarburo acuoso 22 hasta el dispensador de combustible 24. La bomba dispensadora 142 está conectada con el conducto 140 y está situada entre el tanque de almacenamiento de combustible de hidrocarburo acuoso 22 y el dispensador de combustible 24. La bomba dispensadora 142 está adaptada para bombear la composición de combustible de hidrocarburo acuoso desde el tanque de almacenamiento de combustible de hidrocarburo acuoso 22 hasta el dispensador de combustible 24: los usuarios de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso pueden obtener el combustible desde el dispensador 24.

Se facilita un controlador lógico programable (PLC) para controlar (i) la transferencia del aditivo químico desde el tanque de almacenamiento de aditivo químico 16 hasta el tanque de mezclado 12; (ii) la transferencia del combustible de hidrocarburo desde la entrada de combustible de hidrocarburo 14 hasta el tanque de mezclado 12; (iii) la transferencia de la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo desde el tanque de mezclado 12 hasta la mezcladora de alta cizalla 10; (iv) la transferencia de agua desde el tanque de almacenamiento de agua 18 hasta la mezcladora de alta cizalla 10, (v) el mezclado en la mezcladora de alta cizalla 10 de la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo y el agua; y (vi) la transferencia de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso desde la mezcladora de alta cizalla 10 hasta el tanque de almacenamiento de combustible de hidrocarburo acuoso 22.

Cuando se utiliza un agente anticongelante, el PLC controla la transferencia del agente anticongelante desde el tanque de almacenamiento de agente anticongelante 20 hasta la sección de conexión en T 71, donde se mezcla con agua desde el conducto 70. Cuando se desea reciclar la composición de combustible de hidrocarburo acuoso a través de la mezcladora 10 para un mezclado de alta cizalla adicional, el PLC controla también dicho reciclado. El PLC almacena la entrada de porcentajes de componente realizadas por el operador. El PLC utiliza después estos porcentajes para definir los volúmenes de cada componente requerido. Se programa una secuencia de mezclado en el PLC. El PLC vigila eléctricamente todas los conmutadores horizontales, posiciones de válvula y contadores de fluido.

En funcionamiento, entra el combustible de hidrocarburo a través de la entrada 14 y fluye a través del conducto 20 hasta el tanque de mezclado 12. El flujo del combustible de hidrocarburo se controla a través del PLC que vigila y controla el flujo del combustible de hidrocarburo llevando un seguimiento y control de la bomba 36; la válvula solenoide 40 y el contador y totalizador de flujo 42.

Se transfiere el aditivo químico desde el tanque de almacenamiento de aditivo químico 16 hasta el tanque de mezclado 12 a través del conducto 50. El flujo del aditivo químico a través del conducto 50 se controla mediante una bomba 60, una válvula solenoide 62 y un contador y totalizador de flujo 64 que se vigilan y controlan a través del PLC.

Se transfiere agua desde el tanque de almacenamiento de agua 16 hasta la sección de conexión en T 71 a través del conducto 70. Se controla el flujo del agua desde el tanque de almacenamiento de agua 16 hasta la sección de conexión en T 71 mediante una bomba 76, una válvula solenoide 78 y un contador y totalizador de flujo 80, que se vigilan y controlan a través del PLC.

El agente anticongelante se utiliza cuando se lleva cabo el proceso en un entorno en el que se puede congelar el agua. Cuando se utiliza el agente anticongelante, se transfiere desde el tanque de almacenamiento anticongelante 20 hasta la sección de conexión en T 71 a través del conducto 90. El flujo del agente anticongelante a través del conducto 90 se controla a través de la bomba 98, la válvula solenoide 100 y un contador y totalizador del flujo 102 que se vigilan y controlan a través del PLC.

Se mezclan el combustible de hidrocarburo y el aditivo químico en el tanque de mezclado 12. Se transfiere la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo resultante desde el tanque de mezclado 12 hasta la sección de conexión en T 110 a través del conducto 116. Se controla el flujo de la mezcla de combustible de hidrocarburo- aditivo desde el tanque de mezclado 12 mediante una válvula de accionamiento 118 que está controlada por el PLC. El agua fluye desde la sección de conexión en T 71 hasta la sección de conexión en T 110 a través del conducto 108. Se mezcla el agente anticongelante, cuando se utiliza, con el agua de la sección de conexión en T 71, y la mezcla resultante del agente anticongelante y el agua fluye hasta la sección de conexión 110. En la sección de conexión en T 110, se combina la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo con el agua y, si se utiliza, el agente anticongelante. La sección de conexión en T 110 está situada en la entrada de la mezcladora de alta cizalla 10. A continuación, se transfiere la mezcla del combustible hidrocarburo-aditivo y el agua, y opcionalmente el agente anticongelante, a la mezcladora de alta cizalla 16, donde se somete a un mezclado de alta cizalla.

En uno de los modos de realización, el mezclado inicial de la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo y agua (y opcionalmente el agente anticongelante) durante la etapa (B) del proceso de la invención tiene lugar en la mezcladora de alta cizalla 10 en la entrada de la mezcladora de alta cizalla 10. En uno de los modos de realización, el mezclado de alta cizalla comienza 15 segundos después de dicho mezclado inicial, y en otro modo de realización entre 2 y 15 segundos, en otro modo de realización entre 5 y 10 segundos después de dicho mezclado inicial. El mezclado de alta cizalla de la mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo y agua (y opcionalmente el agente anticongelante) tiene como resultado la formación de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso deseada. Un rasgo crítico de la invención es que la fase acuosa de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso consiste en pequeñas gotas que tienen un diámetro medio de 1,0 micrómetros o menos. Según esto, se lleva a cabo el mezclado de alta cizalla en condiciones adecuadas para proporcionar dicho tamaño de gota. En uno de los modos de realización, el tamaño de gota medio es inferior a 0,95 micrómetros, en otro modo de realización menos de 0,8 micrómetros, en otro modo de realización menos de 0,7 micrómetros. En un modo de realización preferible, el tamaño de gota medio se encuentra dentro del intervalo de 0,01 a 0,95 micrómetros, más preferiblemente, entre 0,01 y 0,8 micrómetros, más preferiblemente, entre 0,01 y 0,7 micrómetros. En un modo de realización especialmente preferible, el tamaño de gota se encuentra dentro del intervalo de 0,1 a 0,7 micrómetros.

La composición de combustible de hidrocarburo acuoso se puede reciclar a través de los conductos 130, 145 y 112 y el tanque 12 con el fin de obtener el tamaño de gota deseado. El reciclado se controla mediante válvulas de accionamiento 118, 126 y 132 que se controlan a través del PLC. En uno de los modos de realización, se recicla la composición de combustible de hidrocarburo acuoso de 1 a 35 veces, en otro modo de realización de 1 a 10 veces, y en otro modo de realización de 1 a 5 veces.

Cuando se consigue el tamaño de gota deseado, se almacena la composición de combustible de hidrocarburo acuoso en un tanque de almacenamiento de composición de combustible de hidrocarburo acuoso 22. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso que se almacena en el tanque de almacenamiento 22 es una emulsión estable que, en un modo de realización, puede permanecer estable durante al menos 90 días, a una temperatura de 25ºC, y en otro modo de realización al menos 60 días, y en otro modo de realización al menos 30 días. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso se puede dispensar desde el tanque de almacenamiento 22 a través de un dispensador 24. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso fluye desde el tanque de almacenamiento 22 al dispensador 24 a través del conducto 140. El flujo de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso a través del conducto 140 está controlada por una bomba 142.

El tanque de almacenamiento de aditivo químico 18 tiene un conmutador de alarma de bajo nivel 196 incorporado. Cuando el nivel del tanque 16 desciende por debajo del conmutador a bajo nivel, se activa una alarma de bajo nivel. Se permite que termine el lote que está en marcha cuando se produce el estado de alarma de bajo nivel. Esto es posible porque existe suficiente volumen por debajo del nivel del conmutador como para realizar un lote completo. Asimismo, se impide el mezclado del lote hasta que se corrige el bajo nivel y se vuelve a ajustar la alarma.

Cuando se requiere un aditivo químico en el proceso de mezclado, se pone en marcha la bomba 60. Esta bomba, que en uno de los modos de realización es una bomba centrífuga, suministra aditivo químico al tanque de mezclado 12. Si la bomba no arranca o si se bloquea el circuito de sobrecarga de arranque, se envía una señal de alarma al PLC. El PLC interrumpe el lote en marcha y activa la alarma. Seguidamente, se impide el funcionamiento hasta que se corrige el fallo.

En uno de los modos de realización, el contador de flujo del contador y totalizador de flujo 64 es un contador de engranaje ovalado con alta resolución. Se utiliza un transductor del pulso electrónico para leer las revoluciones del contador. El contador proporciona preferiblemente más de un pulso eléctrico por mililitro. Un totalizador de factorización electrónico acumula los pulsos generados por el contador. Calibrado durante el ajuste inicial, el totalizador resuelve los pulsos volumétricos en centésimas de galones de aditivo químico suministrado. Por cada centésima de galón de flujo (3,8 litros), se transmite un pulso eléctrico al PLC. En función de este flujo, el totalizador hace el recuento del volumen objetivo del aditivo químico y después interrumpe el flujo de aditivo químico.

La válvula solenoide 62 controla el flujo de aditivo químico. El PLC acciona esta válvula cuando se necesita flujo de aditivo. El depurador 58 en el conducto 50 impide que los agentes contaminantes sólidos dañen el contador y totalizador de flujo 64. La válvula 59 que puede consistir en una válvula de bolas de operación manual, sirve para aislar el aditivo químico durante la calibración y estrangular el flujo del aditivo químico. La válvula 58, que puede consistir en una válvula de bolas de operación manual, sirve para aislar la toma de calibración. Esta toma se utiliza para coger una muestra volumétrica durante el calibrado del totalizador del contador y totalizador de flujo.

El tanque de almacenamiento de agente anticongelante 20 tiene un conmutador de alarma a bajo nivel 192 incorporado. Cuando el nivel en el tanque de almacenamiento 20 desciende por debajo del conmutador de bajo nivel, se activa una alarma a bajo nivel. Se permite que se complete el lote que está en marcha cuando se produce el estado de alarma de bajo nivel. Esto es posible porque existe suficiente volumen por debajo del nivel del conmutador como para completar el lote. Se impide un posterior mezclado del lote hasta que se corrige el bajo nivel y se vuelve a ajustar la alarma.

Cuando se necesita agente anticongelante para el proceso de mezclado, se pone en marcha la bomba 98. La bomba 98, que en uno de los modos de realización es una bomba centrífuga, suministra un agente anticongelante a la conexión en T 71 donde se mezcla el agente anticongelante con agua desde el conducto 70. Si la bomba 98 no arranca o si se bloquea el circuito de sobrecarga de encendido, se envía una señal de alarma al PLC. El PLC interrumpe el lote en marcha y activa la alarma. Se impide un posterior mezclado del lote hasta que se corrige la falta y se vuelve a ajustar la alarma.

En uno de los modos de realización, el contador de flujo del contador y totalizador de flujo 102 es un contador de engranaje ovalado con alta resolución. Se utiliza un transductor de pulso electrónico para leer las revoluciones del contador. El contador proporciona preferiblemente más de un pulso eléctrico por mililitro. El totalizador, que es un totalizador de factorización electrónico, acumula los pulsos generados por el contador. Calibrado durante el ajuste inicial, el totalizador resuelve los pulsos volumétricos en centésimas de galones de agente anticongelante suministrado. Por cada centésima de galón de flujo (3,8 litros), se transmite un pulso eléctrico al PLC. En función de este flujo, el totalizador hace el recuento de un volumen objetivo de agente anticongelante e interrumpe el flujo de agente anticongelante.

La válvula solenoide 100 controla el flujo de agente anticongelante. El PLC acciona esta válvula cuando se necesita el flujo de agente anticongelante. El depurador 96 en el conducto 90 evita que los agentes contaminantes sólidos dañen el contador y totalizador de flujo 102 válvula 100, que puede consistir en una válvula de bolas de operación manual, sirve para aislar el agente anticongelante durante la calibración y para estrangular el flujo del agente anticongelante durante el funcionamiento normal. La válvula 106 puede consistir en una válvula de bolas de operación manual, sirve para aislar la toma de calibración. Esta toma se utiliza para coger una muestra volumétrica durante la calibración del contador y totalizador de flujo 102.

En un modo de realización, se desioniza el agua. Para sistemas de demanda de un tamaño más reducido el agua se puede tomar de un suministro municipal y hacerla pasar a través de una unidad de desionización 85 después a un tanque de almacenamiento 15. Para sistemas de alta capacidad, se pueden utilizar unidades de desionización más grandes, o se puede utilizar un suministro a granel de agua. En uno de los modos de realización, el tanque de almacenamiento de agua 15 es un recipiente metálico de acero inoxidable, de una carga máxima de 2083,3 litros (550 galones), o un tanque de material polimérico de tamaño similar.

El tanque de almacenamiento de agua 15 tiene un conmutador de alarma de bajo nivel incorporado 194. Cuando el nivel del tanque de almacenamiento de agua 15 desciende por debajo del conmutador de bajo nivel, se activa la alarma de bajo nivel. Se permite que se complete el lote en marcha cuando se produce el estado de alarma de bajo nivel. Esto es posible porque existe suficiente volumen por debajo del nivel del conmutador como para completar el lote. Se impide el mezclado de lote posterior hasta que se corrige el nivel y se vuelve a ajustar la alarma.

El tanque de almacenamiento de agua 15 también tiene un conmutador de flotación de alto nivel. Este conmutador sirve, en conjunción con una válvula solenoide en el tanque de suministro de agua 16 para controlar automáticamente el rellenado del tanque de almacenamiento de agua 15.

Cuando se requiere agua para el proceso de mezclado, se pone en marcha la bomba 76. La bomba 76, que puede ser una bomba centrífuga, suministra agua a la sección de conexión en T 71 donde se mezcla el agua con el agente anticongelante cuando se utiliza agente anticongelante. Si la bomba 76 no se pone en marcha o si se bloquea el circuito de sobrecarga de arranque, se envía una señal de alarma al PLC. El PLC interrumpe el lote en marcha y activa una alarma. Se impide el posterior mezclado del lote hasta que se corrige el fallo y se vuelve a ajustar la alarma.

En uno de los modos de realización, el contador de flujo del contador y totalizador de flujo 80 es un contador de engranaje ovalado con una resolución moderadamente alta. Se utiliza una transducción de pulso electrónico para leer las revoluciones del contador. El contador puede proporcionar aproximadamente 2878,8 pulsos por litro (760 pulsos por galón) de agua que pasa a través suyo. El totalizador es un totalizador de factorización electrónica que acumula los pulsos generados por el contador. Calibrado durante el reajuste inicial, el totalizador resuelve los pulsos volumétricos en décimas de galones de agua suministrada. Por cada décima parte de galón de flujo, se transmite un pulso eléctrico al PLC. En función de este flujo, el PLC hace el recuento del volumen objetivo de agua e interrumpe el flujo de agua.

La válvula solenoide 78 controla este flujo de agua. El PLC acciona esta válvula cuando se necesita agua. El depurador 74 en el conducto 76 impide que los agentes contaminantes sólidos dañen el contador y totalizador de flujo 80. La válvula 83, que puede consistir en una válvula de bolas de operación manual, sirve para aislar el agua durante la calibración y para estrangular el flujo de los componentes de agua durante el funcionamiento normal. La válvula 81, que puede consistir en una válvula de bolas de operación manual, aísla la toma de calibración. Se utiliza esta toma para coger una muestra volumétrica durante la calibración del totalizador del contador y totalizador de flujo 86.

Cuando se necesita combustible en el proceso de mezclado, se pone en marcha la bomba 38. Esta bomba, que puede consistir en una bomba centrífuga, suministra combustible al tanque de mezclado 12 a través del conducto 36. Si la bomba no arranca o si se bloquea el circuito de sobrecarga de arranque, se envía una señal de alarma al PLC. El PLC interrumpe el lote en marcha y activa una alarma. Se impide un posterior mezclado de lote hasta que se corrige el fallo y se vuelve a ajustar la alarma.

En uno de los modos de realización, el contador de flujo del contador y totalizador de flujo 42 es un contador de engranaje ovalado con una resolución moderadamente alta. Se utiliza una transducción de pulso electrónico para leer las revoluciones del contador. El contador puede proporcionar aproximadamente 135 pulsos (811,4 pulsos por litro) por galón de combustible que pasa a través suyo. El totalizador, que puede consistir en un totalizador de factorización electrónico, acumula pulsos generados por el contador. Calibrado durante el reajuste inicial, el totalizador resuelve los pulsos volumétricos en décimas de galones de combustible suministrado. Por cada décima de galón de flujo, se transmite un pulso eléctrico al PLC. En función de este flujo, el controlador hace un recuento hasta el volumen objetivo del combustible e interrumpe el flujo de combustible.

La válvula solenoide 40 controla el flujo de combustible. El PLC acciona esta válvula cuando se necesita combustible en la mezcla. El depurador 36 en el conducto 30 impide que los agentes contaminantes sólidos dañen el contador y totalizador de flujo 42. La válvula 40 que puede consistir en una válvula de bolas de operación manual, sirve para aislar el combustible durante la calibración y para estrangular el flujo del combustible durante un funcionamiento normal. La válvula 44, que puede consistir en una válvula de bolas de operación manual, sirve para aislar la toma de calibración. La toma se utiliza para coger una muestra volumétrica durante la calibración del totalizador.

El tanque de mezclado 12, que en uno de los modos de realización puede consistir en un tanque de acero cilíndrico verticalmente orientado, se emplea como un recipiente de mezclado. En uno de los modos de realización, este tanque tiene una capacidad de aproximadamente 492,4 litros (130 galones). Este tanque puede estar equipado con dos conmutadores de flotación de nivel líquido 196 y 197. El conmutador de alto nivel 196 sirve para avisar al PLC cuando el tanque 12 ha sido llenado en exceso durante el proceso de mezclado. Esto puede ocurrir si falla el contador de flujo. El conmutador de flujo a bajo nivel 197 se emplea a través del PLC para cerrar la mezcladora de alta cizalla 10. El tanque de mezclado 12 incluye un conducto 198 y una válvula 189 que se utilizan para drenar el contenido del tanque 12.

La mezcladora de alta cizalla 10 puede consistir en una mezcladora de rotor-estator, una mezcladora ultrasónica o una homogeneizadora de alta presión. La mezcladora de rotor-estator puede consistir en un primer rotor-estator y un segundo rotor-estator dispuestos en serie. Se combinan la mezcla de combustible de hidrocarburo - aditivo y agua en el primer rotor-estator y después el segundo rotor-estator para formar la composición de combustible de hidrocarburo acuoso deseada. En uno de los modos de realización, está dispuesto en serie un tercer rotor-estator con respecto al primer rotor-estator y segundo rotor -estator. La mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo y agua avanza a través del primer rotor-estator, después a través del segundo rotor-estator y después a través del tercer rotor-estator para formar una composición de combustible de hidrocarburo acuoso.

En uno de los modos de realización, la mezclador de alta cizalla 10 es una mezcladora de rotor-estator en línea. Esta mezcladora incluye rotores-estatores 200, 202 y 204 dispuestos en serie. La mezcladora 10 tiene una entrada 206, una salida 208, un sello mecánico 210, un manguito de calentamiento o enfriado 212 y una entrada 214 al manguito de calentamiento o enfriado 212. Cada uno de los rotores-estatores tiene un rotor montado coaxialmente dentro de un estator. Los rotores giran mediante un motor. Los rotores-estatores 200, 202 y 204 pueden tener el mismo diseño y pueden ser cada uno de ellos diferentes. El rotor 220 y el estator 222 para el rotor-estator 200 (o 202 o 204) presentan colocaciones de dientes en varias filas 224 y 226 y dispuestos en círculos concéntricos que se proyectan desde discos circulares 221 y 223, respectivamente. El rotor tiene una apertura interior 225. El estator 222 tiene una abertura inferior 227 y un espacio anular 228 definido por el disco circular 223 y que proyecta una pared cilíndrica 229. La pared cilíndrica 229 no se proyecta hasta la altura de los dientes 226. El rotor 220 y el estator 222 están dimensionados de modo que el rotor 220 encaja dentro del estator 222 estando intercalados los dientes del rotor 224 y los dientes del estator 225. Las muescas entre los dientes 224 y 226 pueden ser radiales o en ángulo, continuas o discontinuas. Los dientes 224 y 226 pueden tener un perfil triangular, cuadrado, redondo, rectangular, u otro perfil, siendo particularmente útiles cuadrado y rectangular. El rotor 220 gira a una velocidad de hasta 10.000 rpm y en un modo de realización 1000 a 10.000 rpm, y en un modo de realización de 4000 a 5500 rpm, en relación con el estator 222 que está fijo. La velocidad tangencial o la velocidad periférica del rotor 220 oscila entre 914,4 y 457,2 metros por segundo (3000 y 15.000 pies por minuto) y en un modo de realización entre 1371,6 y 1645,9 metros por segundo (4500 a 54000 pies por minuto). La rotación del rotor 220 arrastra la mezcla de la combinación de combustible de hidrocarburo aditivo y el agua (y opcionalmente el agente anticongelante) axialmente a través de una entrada 265 en la apertura central del rotor-estator 220, definida por la apertura 225 y dispersa la mezcla radialmente a través de círculos concéntricos de dientes 224 y 226 y después fuera del rotor -estator 200. A continuación, se arrastra la mezcla a través de la apertura central del rotor-estator 202 y se dispensa radialmente hacia afuera a través de los círculos concéntricos de dientes en el rotor-estator 202 y después fuera del rotor - estator 202. A continuación, se arrastra la mezcla a través de la apertura central del rotor-estator 204 y se dispersa radialmente hacia afuera a través de los círculos concéntricos de dientes en el rotor estator 204 y después fuera del rotor-estator 204 hasta la salida 206. La mezcla que avanza a través del rotor estator 200, 202 y 204, se somete a fuerzas de cizalla mecánicas e hidráulicas a alta velocidad que resultan en la formación de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso deseada. En uno de los modos de realización, la mezcladora 10 es un Dispax-Reactor^{TM} modelo DR3 equipado con rotores-estatores Ultra-Turrax^{TM} UTL T/8 suministrados por IKA - Maschlnenbau.

Tal como se ha indicado anteriormente, la mezcladora de alta cizalla puede ser una mezcladora ultrasónica. En esta mezcladora, se fuerza la mezcla líquida de combustible de hidrocarburo-aditivo y agua (y opcionalmente un agente anticongelante) a alta presión (v.g., 103,401 a 517,008 mmHg (2000 a 10.000 psig) y en uno de los modos de realización de 206.802 a 310.203 mmHg (4000 a 5000 psig) a través de un orificio a alta velocidad (v.g,. 30,48 a 121,92 metros por segundo (100 a 400 pies por segundo (fps)) y en un modo de realización 45,72 a 91,44 metros por segundo (150 a 300 fps) y se dirige al borde de un obstáculo de tipo aspa en su trayectoria. Entre el orificio y el obstáculo de tipo aspa, la mezcla líquida cubre los vértices perpendiculares al vector de flujo original. Este modelo de recubrimiento se alterna de manera que se produce una oscilación constante en el intervalo sónico, dentro de la mezcla líquida. Las tensiones establecidas dentro de la mezcla líquida a través de las oscilaciones sónicas hacen que la mezcla líquida colapse en el intervalo de frecuencia ultrasónica. Entre los ejemplos de mezcladoras ultrasónicas que se pueden utilizar se incluyen Triplex Sonilator Modelos^{TM} XS-1500 y XS-2100 que se distribuyen por Sonic Corporation.

La mezcladora de alta cizalla 10 puede consistir en una homogeneizadora de alta presión. En dicha mezcladora, se fuerza una mezcla de la combinación de combustible de hidrocarburo-aditivo y agua (y opcionalmente agente anticongelante) a una presión alta (v.g., 517.006 a 2.068,027 mmHg (10.000 a 40.000 psig) a través de un orificio reducido (v.g., 0,635 a 1.905 cm (1/4 pulgadas a ¾ pulgadas) de diámetro) para proporcionar el mezclado deseado. Un ejemplo de homogeneizadora útil es la distribuida por Microfluidics International Corporation, bajo la marca registrada Microfluidizer.

El tanque de almacenamiento de combustible de hidrocarburo acuoso 22 en uno de los modos de realización es un tanque metálico de acero inoxidable de 2083,3 litros (650 galones). Este tanque puede tener una carga normal máxima de 1593,8 litros (500 galones) que deja espacio para la expansión térmica de la mezcla, si es necesario.

Se pueden instalar tres conmutadores de detección del nivel de tipo flotador 240, 242 y 244 en el tanque 22. El conmutador 240 que es el conmutador de alto nivel garantiza que se produzca un cierre y una alarma cuando el nivel del tanque de almacenamiento llega a ser anormalmente alto. El conmutador 242 es el conmutador de nivel inicial de lote, se puede colocar por ejemplo a un nivel de 1515,2 litros (400 galones) en el tanque. Cuando la cantidad de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso desciende por debajo de este nivel en el tanque, se puede enviar una señal al controlador que inicia el mezclado de un lote de 378,8 litros (100 galones). Finalmente, el conmutador 244 es un conmutador de bajo nivel situado cerca de la parte inferior del tanque. Si la composición de combustible de hidrocarburo acuoso alcanza este nivel, se evita que la bomba 142 funcione.

La bomba dispensadora 142 puede estar localizada en la parte superior del tanque de almacenamiento de combustible de hidrocarburo acuoso 22. Esta bomba, que en un modo de realización puede consistir en una bomba de 113,84 litros por minuto (30 galones por minuto), suministra combustible al dispensador 24. La bomba 143 puede arrancar a través de un conmutador de tobera situado sobre el dispensador 24. Si se produjera una alarma de bajo nivel en el tanque 22, el PLC bloquea la bomba 142.

El dispensador 24 puede consistir en una unidad de alta capacidad diseñada específicamente para aplicaciones de suministro de combustible de flota. Se coloca el dispensador en una posición que facilita el paso de tráfico de vehículos. El dispensador puede tener un totalizador de ajuste manual para indicar el total de combustible dispensado al vehículo. Se puede guardar una manguera de 2,54 cm (una pulgada) (v.g., de 9,14 metros - 30 pies de longitud) en un carrete unido al dispensador y utilizarla para dispensar el combustible. Se puede utilizar una tobera de interruptor de cierre automático.

En uno de los modos de realización, el PLC es un controlador lógico programable Allen-Bradley^{TM} SLC503. Se puede instalar un adaptador de comunicaciones en la unidad para permitir el acceso a distancia. El adaptador puede ser un modelo Allen Bradley módulo 1747-KE. Para conectar por interfaz el adaptor de comunicaciones a una línea telefónica estándar, se puede utilizar un modem de ordenador personal asíncrono (PC).

El proceso puede programarse y vigilarse desde el lugar o desde una posición a distancia utilizando ordenadores personales de mesa. A este respecto, se pueden programar y vigilar varias operaciones o unidades de mezclado desde una posición a distancia. Por ejemplo, un PC1 (ordenador personal Nº 1) puede vigilar la operación de N unidades de mezclado (unidad 1, unidad 2, unidad N) y se emplea un PC2 (ordenador personal Nº 2) para programar el funcionamiento de cada unidad de mezclado. PC1 puede operarse mediante el uso de Rockwell Software RSsqi. PC2 puede operarse a través del uso del programa Rockwell Software RSlogix. PC1 y PC2 se comunican con el PLC de cada unidad de mezclado a través de líneas telefónicas utilizando una tarjeta/módem. PC1 y PC2 pueden funcionar con sistemas operativos de Windows NT.

Durante el funcionamiento, se puede realizar un registro para cada una de las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso que se producen utilizando el PC1. Este registro puede incluir la cantidad de componente de mezcla utilizado, la fecha y el tiempo que tarda en completarse la mezcla, un número de identificación de lote único y las alarmas que se hayan podido producir durante el lote. Además de los registros de lote, se pueden producir dos grandes totales de funcionamiento. Uno de ellos es la cantidad total de aditivo utilizada en los lotes y la otra es la cantidad total de composición de combustible de hidrocarburo acuoso producida. Estos dos números se pueden utilizar para cotejarlos con los totales de lote para verificar la producción.

El acceso a los datos se puede comenzar automáticamente con el PC1. En un intervalo programado, PC1 marca el número de teléfono de la unidad de mezclado. El módem de la unidad de mezclado responde a la llamada de entrada y conecta el PC1 con la unidad de mezclado. Los datos solicitados por el PC1 se transfieren automáticamente desde la unidad de mezclado al PC1 a través del enlace telefónico. PC1 desconecta después el enlace a distancia. Los datos recuperados se transfieren a SQL (lenguaje estructurado de consultas) en correspondencia con la base de datos del PC1. A continuación, se pueden ver los datos o los informes generados utilizando una serie de programas de software comúnmente asequibles (v.g., Access o Excel de Microsoft, o SAP R/3 de SAP AG).

Los parámetros operativos del proceso (v.g., tiempo de mezclado de alta cizalla, cantidad de cada componente utilizado para el lote, etc.) son controlados por el PLC. El PLC puede programarse a través del PC2. Estos parámetros se pueden cambiar utilizando el PC2.

En uno de los modos de realización, el aparato se presenta en forma de un paquete o unidad de equipo en contenedor. El aparto puede estar alojado dentro de una carcasa rectangular alargada 260 que tiene puertas de acceso 262, 264 y 265. La carcasa puede ir montada sobre ruedas para proporcionar una mejor movilidad para su desplazamiento desde la localización de un usuario a otro, o se puede montar de manera permanente en la localización de un solo usuario. Dentro de la carcasa 260, hay montados un tanque de almacenamiento de aditivo químico 15 y un tanque de almacenamiento de agente anticongelante 26, próximos entre sí, adyacentes a la pared lateral de la carcasa 260. El tanque de mezclado 12 está montado próximo al tanque de almacenamiento de aditivo químico. Las bombas 28, 60, 68 y la mezcladora de alta cizalla 10 están alineadas una al lado de la otra próximas a los tanques 16 y 20. La bomba 75 está montada próxima al tanque de mezclado 12. El tanque de almacenamiento de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso 22 está montado próximo a la mezcladora de alta cizalla 10 y la bomba 76. El tanque de almacenamiento de agua 16 y la desionizadora 86 están montadas próximas entre sí, adyacentes a la otra pared de la pared lateral de la carcasa 260. Los controles eléctricos 270 para el PLC y la pantalla 272 para el PLC están montados en las paredes de la carcasa 274 y 276. El dispensador 24 está montado en la parte exterior de la carcasa 260. A continuación se describen las interconexiones de los componentes de ensamblaje y su funcionamiento.

Composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso

A continuación, se describirán las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso. Dichas composiciones de combustible se pueden preparar con arreglo a los procesos que se han mencionado utilizando el aparato descrito. El agua que se emplea en la formación de dichas composiciones puede provenir de cualquier fuente conveniente. En uno de los modos de realización, se desioniza el agua antes de su mezclado con el combustible de hidrocarburo normalmente líquido y los aditivos químicos. En uno de los modos de realización, se purifica el agua por ósmosis inversa o destilación.

El agua está presente en las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención en una concentración de 5 a 40% en peso y, en un modo de realización de 10 a 30% en peso, y en un modo de realización de 15 a 25% en peso.

Combustible de hidrocarburo normalmente líquido

El combustible de hidrocarburo normalmente líquido puede consistir en un combustible destilado del petróleo hidrocarbonáceo, como por ejemplo una gasolina de motor tal como se define en la especificación de ASTM D439 o un combustible diesel o aceite de combustible tal como se define en la especificación de ASTM D396. Los combustibles de hidrocarburo normalmente líquidos que consisten en materiales no hidrocarbonáceos, tales como alcoholes, éteres, compuestos nitro orgánicos y similares (v.g., metanol, etanol, éter dietílico, éter metil etílico, nitrometano) también entran dentro del marco de la invención al igual que los combustibles líquidos derivados de fuentes vegetales o minerales, como por ejemplo maíz, alfalfa, esquistos y carbón. Los combustibles de hidrocarburo normalmente líquidos que son mezclas de uno o más combustibles hidrocarbonáceos y uno o más materiales no hidrocarbonáceos también se contemplan. Entre los ejemplos de dichas mezclas se incluyen combinaciones de gasolina y etanol y combustible diesel y éter.

En uno de los modos de realización, el combustible de hidrocarburo normalmente líquido es gasolina, es decir, una mezcla de hidrocarburos que tienen un intervalo de destilación según ASTM desde 60ºC en el punto de destilación del 10% hasta 205ºC en el punto de destilación al 90%. En uno de los modos de realización, la gasolina es una gasolina con bajo contenido en cloro o sin cloro que se caracteriza por tener un contenido en cloro no superior a 10 ppm.

Los combustibles diesel que son útiles en la invención pueden consistir en cualquier combustible diesel. Dichos combustibles diesel tienen típicamente una temperatura del punto de destilación a 90% en el intervalo de 300ºC a 390ºC y en uno de los modos de realización de 330ºC a 350ºC. La viscosidad de estos combustibles oscila típicamente entre 1,3 y 24 centistokes a 40ºC. Los combustibles diesel se pueden clasificar según cualquiera de los tipos Nº 1-D, 2-D o 4-D, según se especifica en ASTM D975. Estos combustibles diesel pueden contener alcoholes y ésteres. En uno de los modos de realización, el combustible diesel tiene un contenido en azufre de hasta 0,05% en peso (combustible diesel con bajo contenido en azufre) según se determina a través del método de ensayo especificado en ASTM D2622-87. En uno de los modos de realización, el combustible diesel no contiene cloro o es un combustible diesel con bajo contenido en cloro caracterizado por tener un contenido en cloro no superior a 10 ppm.

El combustible de hidrocarburo normalmente líquido está presente en las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención en una concentración de 50 a 95% en peso, y en un modo de realización de 60 a 95% en peso, y en un modo de realización de 65 a 85% en peso, y en un modo de realización de 70 a 80% en peso.

Aditivos químicos

En un modo de realización, el aditivo químico utilizado de acuerdo con la invención es una composición emulsionante, tal como se ha definido antes. Son preferibles las mezclas (i), (ii) y (iii). La composición emulsionante está presente en las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención en una concentración de 0,05 a 20% en peso, y en un modo de realización de 0,05 a 10% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 5% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 3% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 2,5% en peso.

Producto soluble en combustible de hidrocarburo (i)

El agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo para el producto combustible en combustible de hidrocarburo (i) puede ser un ácido carboxílico o un equivalente reactivo de dicho ácido. El equivalente reactivo puede consistir en un haluro ácido, anhídrido, o éster, incluyendo ésteres parciales y similares. El sustituyente hidrocarbilo del agente acilante de ácido carboxílico puede contener de 50 a 300 átomos de carbono y en un modo de realización de 60 a 200 átomos de carbono. En un modo de realización, el sustituyente hidrocarbilo del agente acilante tiene un peso molecular de promedio en número de 750 a 3000 y en un modo de realización de 900 a 2000.

En uno de los modos de realización, el agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo para el producto soluble en combustible de hidrocarburo (I) puede obtenerse por reacción de uno o más reactivos de ácido carboxílico alfa-beta olefínicamente insaturado que contienen de 2 a 20 átomos de carbono, exclusivos de los grupos carboxilo, con uno o más polímeros de olefina, tal como se describe con mayor detalle a continuación.

Los reactivos de ácido carboxílico alfa-beta olefínicamente insaturados pueden ser de naturaleza monobásica o polibásica. Entre los ejemplos de ácidos carboxílicos alfa-beta olefínicamente insaturados monobásicos se incluyen ácidos carboxílicos correspondientes a la fórmula:

R --- CH =

\delm{C}{\delm{\para}{R ^{1} }}

--- COOH

en la que R es hidrógeno, o un grupo alifático o alicíclico saturado, arilo, alquil arilo o heterocíclico, preferiblemente hidrógeno o un grupo alquilo inferior, y R^{1} es hidrógeno o un grupo alquilo inferior. El número total de átomos de carbono en R y R^{1} típicamente no excede 18 átomos de carbono. Entre los ejemplos específicos de ácidos carboxílicos alfa-beta-olefínicamente insaturados monobásicos útiles se incluyen ácido acrílico; ácido metacrílico; ácido cinámico; ácido crotónico; ácido 3-fenil propenoico; ácido alfa y beta-decenoico. Los reactivos de ácido polibásico son preferiblemente dicarboxílicos, si bien se pueden utilizar ácidos tri- y tetracarboxílicos. Entre los ejemplos de ácidos polibásicos se incluyen ácido maleico, ácido fumárico, ácido mesaconíco, ácido itacónico, y ácido citracónico. Entre los equivalentes reactivos de reactivos de ácido carboxílico alfa-beta olefínicamente insaturados se incluyen derivados con función anhidrido, éster o amida de dichos ácidos. Un equivalente reactivo preferible es anhídrido maleico.

Los monómeros olefínicos de los que se pueden derivar los polímeros de olefina son monómeros de olefina polimerizables caracterizados por tener uno o más grupos etilénicos insaturados. Pueden ser monómeros mono-olefínicos como etileno, propileno, buteno-1, isobuteno y octeno-1 o monómeros poliolefínicos (normalmente monómeros di-olefínicos como butadieno-1,3 e isopreno). Normalmente, estos monómeros son olefinas terminales, es decir, olefinas caracterizadas por la presencia de grupo >C=CH_{2}. Sin embargo, determinadas olefinas internas también sirven como monómeros (que se denominan a veces olefinas mediales). Cuando se utilizan dichos monómeros de olefina medial, normalmente se emplean en combinación con olefinas terminales para producir polímeros de olefina que son interpolímeros. Sin embargo, los polímeros de olefina también pueden incluir grupos aromáticos (sobre todo grupos fenilo y grupos fenilo sustituidos con alcoxi inferior y/o alquilo inferior tales como por ejemplo grupos para(terc-butil)-fenilo) y grupos alicíclicos como los que se podrían obtener de olefinas cíclicas polimerizables u olefinas cíclicas polimerizables sustituidas con aclicíclico, los polímeros de olefina están libres normalmente de dichos grupos. No obstante, los polímeros de olefina derivados de dichos interpolímeros tanto de 1,3-dienos como estirenos, tales como butadieno-1,3 y estireno o para-(terc-butil)estireno, son excepciones a esta regla.

Generalmente, los polímeros de olefina son homo- o interpolímeros de olefinas de hidrocarbilo terminales de 2 a 30 átomos de carbono y, en un modo de realización de 2 a 16 átomos de carbono. Una clase más típica de polímeros de olefina se selecciona del grupo que consiste en homo- e interpolímeros de olefinas terminales de 2 a 6 átomos de carbono y, en un modo de realización de 2 a 4 átomos de carbono.

Entre los ejemplos específicos de monómeros de olefina terminales o mediales que se pueden utilizar para preparar los polímeros de olefina se incluyen etileno, propileno, buteno-1, buteno-2, isobuteno, penteno-1, hexeno-1, hepteno-1, octeno-1, noneno-1, deceno-1, penteno-2, propileno, tetrámero, diisobutileno, trímero de isobutileno, butadieno-1,2, butadieno-1,3, pentadieno-1,2, pentadieno-1,3, isopreno, hexadieno-1,5, 2-clorobutadieno-1,3, 2-metilhepteno-1, 3-ciclohexilbuteno-1, 3,3-dimetilpenteno-1, estireno divinilbenceno, alcohol vinil-acetato de alilo, vinil acetato de 1-metilo, acrilonitrilo, acrilato de etilo, éter etil vinílico y metil vinil cetona. Entre ellos, los monómeros puramente hidrocarburo son más típicos y los monómeros de olefina terminales son especialmente útiles.

En un modo de realización, los polímeros de olefina son poliisobutilenos como los obtenidos por polimerización de una corriente de refinería de C4 que tiene un contenido en buteno de 35 a 75% en peso y un contenido en isobuteno de 30 a 80% en peso, en presencia de un catalizador de ácido de Lewis como cloruro de aluminio o trifluoruro de boro. Estos poliisobutilenos contienen generalmente predominantemente (es decir más de un 50 por ciento de unidades de total de unidades de repeticiones) unidades de repetición de isobuteno de configuración.

-CH_{2} ---

\melm{\delm{\para}{CH _{3} }}{C}{\uelm{\para}{CH _{3} }}

-

En un modo de realización, el polímero de olefina es un grupo poliisobuteno (o un grupo poliisobutileno) que tiene un peso molecular promedio en número de 750 a 3000, en un modo de realización de 900 a 2000.

En uno de los modos de realización, el agente acilante para el producto soluble en combustible de hidrocarburo (I) es un ácido o anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo representado por las siguientes fórmulas:

R ---

\delm{C}{\delm{\para}{CH _{2}  --- COOH}}

H --- COOH

1

en la que R es un grupo hidrocarbilo de 50 a 500 átomos de carbono y en un modo de realización de 50 a 300, y en un modo de realización de 60 a 200 átomos de carbono. La producción de estos ácidos o anhídridos succínicos sustituidos con hidrocarbilo vía alquilación de ácido ó anhídrido maleico o sus derivados con un halohidrocarburo o a través de la reacción de ácido o anhídrido maleico con un polímero de olefina que tiene un enlace doble terminal es muy conocida entre los especialistas en este campo y no se explica aquí más extensamente.

En un modo de realización, el agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo para el producto soluble en combustible de hidrocarburo (i) es un agente acilante succínico sustituido con hidrocarbilo que consiste en grupos sustituyentes hidrocarbilo y grupos succínicos. Los grupos sustituyentes de hidrocarbilo se derivan de un polímero de olefina tal como se ha descrito anteriormente. El agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo se caracteriza por la presencia dentro de su estructura de una media de al menos 1,3 grupos succínicos, y en un modo de realización de 1,5 a 2,5 y en un modo de realización de 1,7 a 2,1 grupos succínicos por cada peso equivalente del sustituyente hidrocarbilo.

Para los propósitos de la invención, el peso equivalente del grupo sustituyente hidrocarbilo del agente acilante succínico sustituido con hidrocarbilo se considera como el número obtenido al dividir el peso molecular promedio en número (Mn) de la poliolefina del que se deriva el sustituyente hidrocarbilo por el peso total de todos los grupos sustituyentes hidrocarbilo presentes en los agentes acilantes succínicos sustituidos con hidrocarbilo. Por lo tanto, si el agente acilante sustituido con hidrocarbilo se caracteriza por un peso total de sustituyentes hidrocarbilo de 40.000 y el valor Mn de la poliolefina del que se derivan los grupos sustituyentes hidrocarbilo es 2000, entonces, el agente acilante succínico sustituido se caracteriza por un total de 20 pesos equivalentes de los grupos sustituyentes (40.000/2000= 20).

La proporción de grupos succínicos a equivalentes de grupos sustituyentes presentes en el agente acilante succínico sustituido con hidrocarbilo (también denominada ("relación de succinación") puede ser determinada por los especialistas en este campo utilizando técnicas convencionales (por ejemplo a partir de los índices de saponificación o acidez). Por ejemplo, se puede aplicar la fórmula que se indica a continuación para calcular la relación de succinación cuando se utiliza anhídrido maleico en el proceso de acilación:

SR = \frac{Mn \ x \ (\text{índice} \ sap. \ de \ agente \ acilante)}{(66100 \ x \ 2) = \ (88 \ x \ \text{índice} \ sap. \ de \ agente \ acilante)}

En esta ecuación, SR es la relación de succinación, Mn es el peso molecular promedio en número, e índice sap. es el índice de saponificación. En la ecuación anterior, el índice de saponificación del agente acilante = al índice de saponificación medido de la mezcla de reacción final /Al, siendo Al el contenido en ingrediente activo expresado como un número comprendido entre 0 y 1, pero que no es igual a cero. Por lo tanto, el contenido en ingrediente activo de 80% corresponde a un valor Al de 0,8. El valor Al se puede calcular aplicando técnicas como cromatografía de columna, que se pueden utilizar para determinar la cantidad de polialqueno sin reaccionar en la mezcla de reacción final. Como aproximación general, el valor Al se determina después de sustraer el porcentaje de polialqueno sin reaccionar de 100.

El producto soluble en combustible de hidrocarburo (i)(a) se puede formar utilizando una alcanol amina, típicamente, alcanolaminas primarias, secundarias o terciarias. Las alcanol aminas se pueden representar a través de las fórmulas:

\vskip1.000000\baselineskip

2

fórmulas en las que cada R es independientemente un grupo hidrocarbilo de 1 a 8 átomos de carbono, o un grupo hidrocarbilo sustituido con hidroxilo de 2 a 8 átomos de carbono y cada R' es independientemente un hidrocarbileno (es decir, un hidrocarbilo divalente) de 2 a 18 átomos de carbono. El grupo R'-OH en dichas fórmulas representa el grupo hidrocarbileno sustituido con hidroxi. R' puede ser un grupo acíclico, alicíclico o aromático. En un modo de realización, R' es un grupo alquileno lineal o ramificado acíclico como etileno, 1,2-propileno, 1,2-butileno, 1,2-octadecileno, etc. Cuando están presentes dos grupos R en la misma molécula pueden estar unidas por un enlace carbono-a-carbono directo o a través de un heteroátomo (v.g., oxígeno, nitrógeno o azufre) para formar una estructura de anillo de 5-, 6-, 7- u 8-eslabones. Entre los ejemplos de dichas aminas heterocíclicas se incluyen N-(hidroxil alquilo inferior) morfolinas, tiomorfolinas, -piperidinas, oxazolidinas, -tiazolidinas y similares. Típicamente, sin embargo, cada R es independientemente un grupo alquilo inferior de hasta siete átomos de carbono.

Entre los ejemplos adecuados de alcanol aminas se incluyen mono- di-, y trietanolamina, dimetiletanolamina, dietiletanolamina, di-(3-hidroxi-propil)amina, N-(3-hidroxil-butil)amina, N-(4-hidroxil-butil) amina, y N,N-di-(2-hidroxil-propil)amina.

El producto soluble en combustible de hidrocarburo (i) puede ser una sal, un éster, una amida, una imida o una combinación de ellos. La sal puede ser una sal interna que implica radicales de una molécula del agente acilante y el amoníaco o amina quedando uno de los grupos carboxilo unido iónicamente a un átomo de nitrógeno dentro del mismo grupo; o puede ser una sal externa formándose el grupo de sal iónica con un átomo de nitrógeno que no forma parte de la misma molécula. En un modo de realización, la amina es una hidroxiamina, el agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo es un anhídrido succínico sustituido con hidrocarbilo y el producto soluble en combustible de hidrocarburo resultante (i) es un semi éster o una semi- sal, es decir un éster/sal.

La reacción entre el agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo y la alcanol amina se lleva a cabo en condiciones que proporcionan la formación del producto deseado. Típicamente, se mezclan el agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo y la alcanol amina y se calientan a una temperatura dentro del intervalo de 50ºC a 250ºC, y en un modo de realización de 80 a 200ºC, opcionalmente, en presencia de un disolvente/diluyente líquido orgánico sustancialmente inerte normalmente líquido, hasta que se forma el producto deseado. En un modo de realización, se hacen reaccionar el agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo y la alcanol amina en cantidades suficientes como para proporcionar de 0,3 a 3 equivalentes de agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo por equivalente de amina.

En un modo de realización esta relación es de 0,5:1 a 2:1 y en un modo de realización de 1:1.

En un modo de realización, el producto soluble en combustible de hidrocarburo (i)(a) se obtiene por reacción de un anhídrido succínico sustituido con poliisobuteno que tiene una media de 1 a 3 grupos succínicos por equivalente de grupo poliisobuteno con dietanolamina y dimetiletanolamina en una relación equivalente (es decir, relación carbonilo a amina) de 1 a 0,4 -1,25, y en un modo de realización de 1:1. El grupo poliisobuteno tiene un peso molecular promedio en número de 750 a 3000 y en un modo de realización 900 a 2000.

El componente (i) es una combinación de (i)(a) al menos un producto de reacción de un agente acilante y una alcanol amina y (i)(b) al menos un producto de reacción de agente acilante con al menos una etilen poliamina.

Más específicamente, el componente (i)(a) es un producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un agente acilante con una alcanol amina, siendo dicha alcanol amina preferiblemente una dimetiletanol amina o una dietiletanolamina. Preferiblemente, el componente (i)(a) consiste en un grupo poliisobuteno que tiene un peso molecular promedio en número (Mn) comprendido entre 1500 y 3000, y que está maleinado o succinado dentro del intervalo de 1,3 a 2,5.

El componente (i)(b) es un producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un agente acilante con al menos una etilen poliamina como TEPA (tetraetilenpentamina), PEHA (pentaetilenhexamina), TETA (trietilentetramina), productos de colas de poliamina, o al menos una poliamina pesada. La etilen poliamina puede estar condensada para formar una succinimida, según se ilustra en el ejemplo 3. La relación equivalente de la reacción para CO:N es de 1:1,5 a 1:0,5, más preferiblemente de 1:1,3 a 1:0,70, siendo sobre todo preferible de 1:1 a 1:0,70, siendo CO:N la relación carbonilo a nitrógeno de amina. Asimismo, el componente (i)(b) consiste preferiblemente en un grupo poliisobutileno que tiene un peso molecular de promedio en número de 700 a 1300 y que está succinado en el intervalo de 1,0 a 1,3.

Las poliaminas útiles en la reacción con el agente acilante para el componente (i)(b) pueden ser compuestos alifáticos, cicloalifáticos, heterocíclicos o aromáticos. Son especialmente útiles las alquilen poliaminas representadas por la fórmula:

R ---

\delm{N}{\delm{\para}{R}}

--- (alquilen-

\delm{N}{\delm{\para}{R}}

)_{n} --- R

en la que n es de 1 a 10, preferiblemente de 1 a 7; cada R es independientemente un átomo de hidrógeno, un grupo hidrocarbilo o un grupo hidrocarbilo sustituido con hidroxi, que tiene hasta 700 átomos de carbono, y en un modo de realización hasta 100 átomos de carbono, y en un modo de realización hasta 50 átomos de carbono, y en un modo de realización hasta 30 átomos de carbono; y el grupo "alquileno" tiene de 1 a 18 átomos de carbono, y en un modo de realización de 1 a 6 átomos de carbono.

Las poliaminas pesadas son el resultado típicamente de la destilación de mezclas de poliamina, para eliminar las poliaminas de peso molecular inferior y los componentes volátiles, para dejar, como residuo, lo que se suele denominar "productos de colas de poliamina". En general, los productos de colas de alquilen polimina se puede caracterizar por tener menos de un 2%, normalmente menos de un 1% (en peso) de material con el punto de ebullición por debajo de 200ºC. En el caso de productos de colas de etilen poliamina, que son fácilmente asequibles y se encuentran como muy útiles, los productos de colas contienen menos de un 2% (en peso) en total de dietilentriamina (DETA) o trietilentetramina (TETA), tal como se indica en la patente EE.UU. Nº 5.912.213 que se incorpora al presente documento como referencia en su totalidad. Una muestra típica de dichos productos de colas de etilen poliamina obtenida de Dow Chemical Company of Freeport, Tex., designada "E-100" tiene un peso específico a 15,8ºC de 1,0168, un porcentaje en peso de nitrógeno de 33,15 y una viscosidad a 40ºC de 121 centistokes. El análisis de cromatografía de gases de dicha muestra mostró que contenía 0,93% de "extremos ligeros" (más probablemente dietilentriamina), 0,72% de trietilen tetramina, 21,74% de tetraetilen pentamina y 76,61% de pentaetilen hexamina y superior (en peso). Otra muestra comercial disponible es la de Union Carbide, conocida como HPA-X^{R}. Estos productos de colas de alquilen poliamina incluyen productos de condensación cíclicos tales como piperazina y análogos superiores de dietilentriamina, trietilentetramina y similares.

El término "poliamina pesada" también puede referirse a una poliamina que contiene 7 o más nitrógenos por molécula, u oligómeros de poliamina que contienen 7 o más nitrógenos por molécula y con 2 o más aminas primarias por molécula, por ejemplo, tal como se exponen en la patente europea Nº EP 0770098, que se incorpora al presente documento como referencia en su totalidad.

En otro modo de realización, tanto i(a) como i(b) pueden consistir en un grupo poliisobutileno de peso molecular superior (significando Mn superior o igual a 1500, preferiblemente de 1500 a 3000). En un modo de realización alternativo, los componentes i(a) y i(b) pueden consistir en un grupo poliisobutileno de peso molecular inferior (significando Mn menor o igual a 1300, preferiblemente de 700 a 1300).

En otro modo de realización, el componente i(a) consiste en un grupo poliisobutileno que tiene un peso molecular promedio en número en el intervalo de 700 a 1300, el componente i(b) consiste en un grupo poliisobutileno que tiene un Mn en el intervalo de 1500 a 3000.

Preferiblemente, el componente i(b) se obtiene por reacción (un agente acilante succínico con una poliamina) a una temperatura suficiente para eliminar el agua y formar una succinimida.

Preferiblemente, se combina el componente (i)(b) con el componente (i)(a) en una cantidad de 0,05% a 0,95% en función del peso total del componente (i).

El ejemplo que se expone a continuación ilustra la preparación del componente (i)(b).

Ejemplo

Se combina una mezcla de reacción que consiste en 196 partes en peso de aceite mineral, 280 partes en peso de un anhídrido succínico sustituido con poliisobutenilo (M.W. 1000) (0,5 equivalentes) y 15,4 partes de una mezcla comercial de etilen poliamina que tiene una composición media que corresponde a la de tetra etilen pentamina (0,375 equivalentes) durante un período de aproximadamente 15 minutos. A continuación, se calienta la masa de reacción a 180ºC durante un período de 5 horas y después se introduce nitrógeno por soplado a una velocidad de 5 partes por hora durante cinco horas al mismo tiempo que se mantiene la temperatura de 150ºC a 155ºC para eliminar el agua. A continuación, se filtra el material para producir 477 partes del producto en solución oleosa.

El producto soluble en combustible de hidrocarburo (I) puede estar presente en las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención en una concentración de 0,1 a 15% en peso, y, en un modo de realización 0,1 a 10% en peso y en un modo de realización de 0,1 a 6% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 2% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 1% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 0,7% en peso.

Compuesto iónico o no iónico (ii)

El compuesto iónico o no iónico (ii) tiene un equilibrio hidrófilo - lipófilo (HLB) dentro del intervalo de 1 a 10, y en un modo de realización de 4 a 8. En McCutcheon's Emulsifiers and Detergents, 1998, edición norteamericana e internacional, páginas 1-235 de la edición norteamericana y páginas 1-189 de la edición internacional, se describen ejemplos de estos compuestos, como por ejemplo compuestos iónicos y no iónicos que tienen un HLB dentro del intervalo de 1 10. Entre los compuestos útiles se incluyen alcanolamidas, alquilarilsulfonatos, óxidos de amina, compuestos de poli(oxialquileno), incluyendo copolímeros de bloque que abarcan unidades de repetición de óxido de alquileno, etoxilatos de alcohol carboxilados, alcoholes etoxilados, alquil fenoles etoxilados, aminas y amidas etoxiladas, ácidos grasos etoxilados, aceites y ésteres grasos etoxilados, ésteres grasos, amidas de ácido graso, ésteres de glicerol, ésteres de glicol, ésteres de sorbitano, derivados de imidazolina, lecitina y derivados, lignina y derivados, monoglicéridos y derivados, sulfonatos de olefina, ésteres de fosfato y derivados, ácidos grasos o alcoholes o alquil fenoles propoxilados y etoxilados, derivados de sorbitano, ésteres de sacarosa y derivados, sulfatos o alcoholes o alcoholes etoxilados o ésteres grasos, sulfonatos de dodecil y tridecil bencenos o naftalenos o petróleo condensados, sulfosuccinatos y derivados y ácidos sulfónicos de tridecil y dodecil benceno.

En uno de los modos de realización, el compuesto iónico o no iónico (ii) es un compuesto de poli(oxialqueno). Entre ellos se incluyen copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno. En uno de los modos de realización, el compuesto iónico o no iónico (ii) es un copolímero representado por la fórmula:

HO --- (

\uelm{C}{\uelm{\para}{CH _{3} }}

HCH_{2}O)_{x} --- (CH_{2}CH_{2}O) --- (CH_{2}

\uelm{C}{\uelm{\para}{CH _{3} }}

HO)_{x'} --- H

en la que x y x' son el número de unidades de repetición de óxido de propileno e y es el número de unidades de repetición de óxido de etileno, tal como se muestra en la fórmula. En uno de los modos de realización, x y x' son independientemente números dentro del intervalo de cero a 20, e y es un número dentro del intervalo de 4 a 60. En uno de los modos de realización, este copolímero tiene un peso molecular de promedio en número de 1800 a 3000, y en un modo de realización de 2100 a 2700.

En uno de los modos de realización, el compuesto iónico o no iónico (ii) es un producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un agente acilante que tiene de 12 a 30 átomos de carbono con amoníaco o una amina. El agente acilante puede contener de 12 a 24 átomos de carbono, en un modo de realización de 12 a 18 átomos de carbono. El agente acilante puede consistir en un ácido carboxílico o un equivalente reactivo del mismo. Entre los equivalentes reactivos se incluyen haluros ácidos, anhídridos, ésteres y similares. Dichos agentes acilantes pueden ser ácidos monobásicos o ácidos polibásicos. Los ácidos polibásicos son preferiblemente ácidos dicarboxílicos, si bien se pueden utilizar ácido tri- y tetra-carboxílicos. Estos agentes acilantes pueden ser ácidos grasos. Entre los ejemplos se incluyen ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido oleico, ácido linoleico, ácido linolénico, y similares. Estos agentes acilantes pueden ser ácidos succínicos o anhídridos representados, respectivamente, por las fórmulas:

R ---

\delm{C}{\delm{\para}{CH _{2} COOH}}

HCOOH

\hskip3cm

o

\vskip1.000000\baselineskip

3

\vskip1.000000\baselineskip

en las que cada R es un grupo hidrocarbilo de 10 a 28 átomos de carbono, en un modo de realización de 12 a 20 átomos de carbono. Entre los ejemplos se incluyen ácido o anhídrido succínico sustituido con tetrapropileno, ácido o anhídrido hexadecil succínico, y similares. La amina puede ser cualquiera de las aminas antes descritas como útiles en la obtención del producto soluble en combustible de hidrocarburo (i). El producto de reacción entre el agente acilante y el amoníaco o amina puede ser una sal, un éster, una amida, una imida o una combinación de ellos. La sal puede ser una sal interna que incluye radicales de una molécula del agente acilante y el amoníaco o amina quedando uno de los grupos carboxilo iónicamente unido a un átomo de nitrógeno dentro del mismo grupo; o puede ser una sal externa en la que se forma el grupo de sal iónica con un átomo de nitrógeno que no forma parte de la misma molécula. La reacción entre el agente acilante y el amoníaco o amina se lleva a cabo en condiciones que proporcionan la formación del producto deseado. Típicamente, se mezclan el agente acilante y el amoníaco o amina y se calientan a una temperatura dentro del intervalo de 50ºC a 250ºC, y en un modo de realización de 80ºC a 200ºC; opcionalmente, en presencia de un disolvente/diluyente líquido orgánico sustancialmente inerte normalmente líquido, hasta que se forma el producto deseado. En uno de los modos de realización, se hacen reaccionar el agente acilante y el amoníaco o amina en cantidades suficientes para proporcionar de 0,3 a 3 equivalentes de agente acilante por equivalente de amoníaco o amina. En uno de los modos de realización, esta relación es de 0,5:1 a 2:1 y en un modo de realización de 1:1.

En uno de los modos de realización, el compuesto iónico o no iónico (ii) es un éster/sal obtenido por reacción de anhídrido hexadecil succínico con dimetiletanolamina en una relación equivalente (es decir relación carbonilo a amina) de 1:1 a 1:1,5 y en un modo de realización de 1:1,35.

El compuesto iónico o no iónico (II) puede estar presente en las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención en una concentración de 0,01 a 15% en peso, en un modo de realización de 0,01 a 10% en peso, y en un modo de realización de 0,01 a 5% en peso, y en un modo de realización de 0,01 a 3% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 1% en peso.

Sal hidrosoluble (iii)

Las sales hidrosolubles (iii) son las sales de amina o amonio representadas por la fórmula:

K[G(NR_{3})_{y}]^{y+}nX^{p-}

en la que G es hidrógeno o un grupo orgánico de 1 a 8 átomos de carbono, en un modo de realización de 1 a 2 átomos de carbono, que tiene una valencia y; cada R es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo de 1 a 10 átomos de carbono, en un modo de realización de 1 a 5 átomos de carbono, en un modo de realización de 1 a 2 átomos de carbono; X^{p-} es un anión que tiene una valencia p; y k, y, n y p son independientemente enteros de al menos 1. Cuando G es H, y es 1. La suma de la carga positiva ky^{+} es igual a la suma de la carga negativa nX^{p-}. En uno de los modos de realización, X es un ión nitrato; y en un modo de realización es un ión acetato. Entre los ejemplos se incluyen amonio, nitrato, acetato de amonio, nitrato de metilamonio, acetato de metilamonio, diacetato de etilen diamina, nitrato de urea y dinitrato de urea. Nitrato de amonio es particularmente útil.

En uno de los modos de realización, la sal hidrosoluble (iii) funciona como estabilizante de la emulsión, es decir, actúa estabilizando las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso.

En uno de los modos de realización, la sal hidrosoluble (iii) funciona como agente para mejorar la combustión. Un agente para mejorar la combustión se caracteriza por su capacidad para aumentar el índice de combustión de masa de la composición de combustible. Según esto, la presencia de dichos agentes para mejorar la combustión tiene el efecto de mejorar la capacidad del motor.

\newpage

La sal hidrosoluble (iii) puede estar presente en las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención en una concentración de 0,001 a 1% en peso, y en un modo de realización de 0,01 a 1% en peso.

Agente para mejorar el índice de cetano

En uno de los modos de realización, la composición de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención contiene un agente para mejorar el índice de cetano. Entre los agentes para mejorar el índice de cetano útiles se incluyen peróxidos, nitratos, nitritos, nitrocarbamatos; y similares. Entre los agentes para mejorar el índice de cetano útiles se incluyen nitropropano, dinitropropano, tetranitrometano, 2-nitro-2-metil-1-butanol, 2-metil-2-nitro-1-propanol y similares. Asimismo, se incluyen ésteres de nitrato de alcoholes alifáticos o cicloalifáticos sustituidos o sin sustituir que pueden ser monohidroxílicos o polihidroxílicos. Entre ellos se incluyen nitratos de alquilo o cicloalquilo sustituidos o sin sustituir que tienen hasta 10 átomos de carbono, en un modo de realización de 2 a 10 átomos de carbono. El grupo alquilo puede ser lineal o ramificado, o una mezcla de grupos alquilo lineales y ramificados. Entre los ejemplos se incluyen nitrato de metilo, nitrato de etilo, nitrato de n-propilo, nitrato de isopropilo, nitrato de alilo, nitrato de n-butilo, nitrato de isobutilo, nitrato de sec-butilo, nitrato de terc-butilo, nitrato de n-amilo, nitrato de isoamilo, nitrato de 2-amilo, nitrato de 3-amilo, nitrato de terc-amilo, nitrato de n-hexilo, nitrato de n-heptilo, nitrato de n-octilo, nitrato de 2-etilhexilo, nitrato de sec-octilo, nitrato de n-nonilo, nitrato de n-decilo, nitrato de ciclopentilo, nitrato de ciclohexilo, nitrato de metilciclohexilo y nitrato de isopropilciclohexilo. También son útiles ésteres de nitrato de alcoholes alifáticos sustituidos con alcoxi como nitrato de 2-etoxietilo, nitrato de 2-(2-etoxi-etoxi)etilo, 1-metoxipropil-2-nitrato, nitrato de 4-etoxibutilo, etc. así como nitratos de diol como dinitrato de 1,6-hexametileno. Un agente para mejorar el índice de cetano particularmente útil es nitrato de 2-etilhexilo.

La concentración del agente para mejorar el índice de cetano en las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención pueden consistir en cualquier concentración que sea suficiente para proporcionar a dichas composiciones el índice de cetano deseado. En uno de los modos de realización, la concentración de dichos agentes para mejorar el índice de cetano se encuentra dentro de un nivel de hasta 10% en peso, y en un modo de realización de 0,05 a 10% en peso, y en un modo de realización de 0,05 a 5% en peso, y en un modo de realización de 0,05 a 1% en peso.

Aditivos adicionales

Además de los aditivos químicos que se han mencionado, se pueden emplear otros aditivos conocidos entre los especialistas en este campo. Entre ellos se incluyen agentes antidetonantes, como compuestos de tetralquil plomo, barredores de plomo como haloalcanos (v.g., dicloruro de etileno y dibromuro de etileno), dispersantes sin cenizas, agentes para prevenir o modificar los depósitos como fosfatos de triarilo, colorantes, agentes para mejorar el índice de cetano, antioxidantes como 2,6-di-terc-butil-4-metilfenol, inhibidores de la herrumbre como ácidos y anhídridos succínicos alquilados, agentes bacteriostáticos, inhibidores de goma, desactivadores metálicos, desemulsionantes, lubricantes de cilindro superior y agentes anticongelantes. Estos aditivos químicos se pueden utilizar en concentraciones de hasta un 1% en peso en función del peso total de las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso, y en un modo de realización de 0,01 a 1% en peso.

La concentración total de los aditivos químicos en las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención puede oscilar entre 0,05 y 30% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 20% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 15% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 10% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 5% en peso.

Disolvente orgánico

Los aditivos químicos se pueden diluir con un disolvente orgánico normalmente líquido, sustancialmente inerte, como nafta, benceno, tolueno, xileno o un combustible de hidrocarburo normalmente líquido como el antes descrito, para formar un concentrado de aditivo que se mezcla después con el combustible de hidrocarburo normalmente líquido que es el objeto de la presente invención. Estos concentrados contienen generalmente de 10% a 90% en peso del disolvente mencionado. Las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso puede contener hasta un 60% en peso de disolvente orgánico, y en un modo de realización de 0,01 a 50% en peso, y en un modo de realización de 0,01 a 20% en peso, y en un modo de realización de 0,1 a 5% en peso y en un modo de realización de 0,1 a 3%
en peso.

Agente anticongelante

En un modo de realización, las composiciones de combustible de hidrocarburo acuoso de la invención contienen un agente anticongelante. El agente anticongelante es típicamente un alcohol. Entre los ejemplos se incluyen etilen glicol, propilen glicol, metanol, etanol, y mezclas de ellos. Son particularmente útiles metanol, etanol y etilen glicol. El agente anticongelante se utiliza típicamente en una concentración suficiente para evitar la congelación del agua utilizada en la composición de la invención. Por tanto, la concentración depende de la temperatura a la que se pone en marcha el proceso o la temperatura a la que se utiliza o se almacena el combustible. En uno de los modos de realización, la concentración se encuentra en un nivel de hasta 10% en peso, y en uno de los modos de realización de 0,1 a 10% en peso de la composición de combustible de hidrocarburo acuoso, y en un modo de realización de 1 a 5% en peso.

Si bien la presente invención ha sido explicada en relación con los modos de realización preferibles, debe entenderse que son posibles diversas modificaciones de la misma, tal como será evidente para los especialistas en este campo tras la lectura de la memoria descriptiva. Por consiguiente, debe entenderse que la invención aquí descrita cubre la totalidad de dichas modificaciones que entran dentro del marco de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (12)

1. Un proceso para la obtención de una composición de combustible de hidrocarburo acuoso que comprende:

(A) mezclado de un combustible de hidrocarburo normalmente líquido y al menos un aditivo químico para formar una mezcla de combustible de hidrocarburo-aditivo; comprendiendo el aditivo químico una composición emulsionante que consiste en (i) una combinación de (i)(a) un primer producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un primer agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con una alcanol amina, teniendo el sustituyente hidrocarbilo de dicho primer agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono, y (i)(b) un segundo producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con al menos una etilen poliamina, teniendo dicho sustituyente hidrocarbilo de dicho segundo agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono; o una mezcla de (i) y (ii) un compuesto iónico o no iónico que tiene un equilibrio lipófilo - lipófilo de 1 a 10; en combinación con (iii) una sal hidrosoluble distinta a (i) y (ii) representada por la fórmula:

K[G(NR_{3})_{y})^{y+}nX^{p-}

en la que G es hidrógeno o un grupo orgánico de 1 a 8 átomos de carbono que tiene una valencia y; cada R es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo de 1 a 10 átomos de carbono; X^{p-} es un anión que tiene una valencia de p; y k, y, n y p son independientemente enteros de al menos 1; siempre que cuando G sea H, y sea 1; y siendo la suma de la carga positiva ky^{+} igual a la suma de la carga negativa nX^{p-}; y

(B) mezclado de dicha combinación de combustible de hidrocarburo-aditivo con agua en condiciones de mezclado de alta cizalla en una mezcladora de alta cizalla para formar dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso, incluyendo dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso una fase acuosa discontinua, consistiendo dicha fase discontinua en gotas acuosas con un diámetro medio de 1,0 micrómetros o menos.

2. El proceso de la reivindicación 1 en el que se añade un agente anticongelante a dicha agua, y después se mezcla dicha combinación de combustible de hidrocarburo-aditivo con dicha agua y dicho agente anticongelante durante la etapa (B) para formar dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso.

3. El proceso de la reivindicación 1 en el que dicha mezcladora de alta cizalla es una mezcladora de rotor-estator que comprende un primer rotor-estator, un segundo rotor-estator y un tercer rotor-estator dispuestos en serie, combinándose dicha mezcla de combustible-aditivo y el agua en el primer rotor-estator, después en el segundo rotor-estator y después en el tercer rotor-estator para formar dicha composición de combustible de hidrocarburo acuoso.

4. Una composición de combustible de hidrocarburo acuoso, que consiste en una fase continua de un combustible de hidrocarburo normalmente líquido; una fase acuosa discontinua, consistiendo dicha fase acuosa discontinua en gotas acuosas que tienen un diámetro medio de 1,0 micrómetros o menos; y una cantidad emulsionante de una composición emulsionante que consiste en (i) una combinación de (i)(a) un primer producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un primer agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con una alcanol amina, teniendo el sustituyente hidrocarbilo de dicho agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono, y (i)(b) un segundo producto soluble en combustible de hidrocarburo obtenido por reacción de un segundo agente acilante de ácido carboxílico sustituido con hidrocarbilo con al menos una etilen poliamina, teniendo dicho sustituyente hidrocarbilo de dicho segundo agente acilante de 50 a 500 átomos de carbono; o una mezcla de (i) y (ii) un compuesto iónico o no iónico que tiene un equilibrio hidrófilo-lipófilo de 1 a 10; en combinación con (iii) una sal hidrosoluble distinta a (i) y (ii) representada por la fórmula:

K[G(NR_{3})_{y})^{y+}nX^{p-}

en la que G es hidrógeno o un grupo orgánico de 1 a 8 átomos de carbono que tiene una valencia y; cada R es independientemente hidrógeno o un grupo hidrocarbilo de 1 a 10 átomos de carbono; X^{p-} es un anión que tiene una valencia de p; y k, y, n y p son independientemente enteros de al menos 1; siempre que cuando G sea H, y sea 1; y siendo la suma de la carga positiva ky^{+} igual a la suma de la carga negativa nX^{p-}.

5. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso de la reivindicación 4, en la que dicho combustible de hidrocarburo normalmente líquido es un combustible diesel.

6. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso de la reivindicación 4, en la que dicho componente (i) es una combinación de (i)(a) al menos un producto de reacción de un agente acilante con una alcanol amina seleccionada del grupo que consiste en dimetiletanolamina o dietiletanolamina y (i)(b) al menos un producto de reacción de un agente acilante con al menos una etilen poliamina seleccionada del grupo que consiste en TEPA, PEHA o TETA.

7. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso de la reivindicación 4, en al que el componente (i) es un producto obtenido por reacción de un ácido o anhídrido succínico sustituido con poliisobutileno con una hidroxiamina, teniendo el grupo poliisobutileno un peso molecular promedio en número dentro del intervalo de 750 a 3000.

8. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso de la reivindicación 4, en el que el componente (i) consiste en (I) un primer ácido o anhídrido succínico sustituido con poliisobuteno, teniendo el sustituyente poliisobuteno de dicho primer ácido o anhídrido un peso molecular promedio en número de 2000 a 2800, (II) un segundo ácido succínico sustituido con poliisobuteno, teniendo dicho sustituyente de poliisobuteno de dicho segundo ácido o anhídrido un peso molecular promedio en número de 700 a 1300, estando copulados dichos ácidos o anhídridos succínicos sustituidos con poliisobuteno (I) y (II) entre sí mediante (III) un grupo de unión derivado de etilen glicol, formando dichos ácidos o anhídridos succínicos sustituidos con poliisobuteno (I) y (II) una sal con amoníaco o amina.

9. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso de la reivindicación 4, en la que el componente (ii) es el producto obtenido por reacción de un agente acilante que tiene de 12 a 30 átomos de carbono con amoníaco o una amina.

10. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso de la reivindicación 4, en la que el componente (iii) es un nitrato de amonio.

11. La composición de combustible de hidrocarburo acuoso de la reivindicación 4, en la que el aditivo químico incluye además un agente para mejorar el índice de cetano, un agente antidetonante, un barredor de plomo, un dispersante sin cenizas, un agente para prevenir o modificar los depósitos, colorantes, antioxidantes, inhibidores de la herrumbre, inhibidores de goma, desactivadores de metal, desemulsionantes, lubricantes de cilindro superior o agentes anticongelantes.

12. Un proceso para la suministrar combustible en un motor de combustión interna que consiste en el suministro de combustible en dicho motor con la composición de combustible de la reivindicación 4.