PL125046B1 - Stabilizing agent for mixtures of water and fuel oil - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest srodek stabiiliizu- jacy dla mieszanek woda^Dlej opalowy.Dotychczas stabilizowane mieszanki woda-olej opalowy stosowano w pojazdach mechanicznych.Byly to mieszanki gazoliny i wody oraz odpo¬ wiednich emulgatorów.W przypadku ciezkich olejów opalowych, np. oleju stosowanego w kotlach grzewczych domo¬ wych i przemyslowych, proponowano mieszanie pewnych ilosci wody z olejem w celu zwiekszenia jego objetosci a przez to oszczedniejsze gospo¬ darowanie zapasem oleju. Woda moze pelnic fun¬ kcje zwyklego rozcienczalnika lub moze brac udzial w reakcjach chemicznych, które zachodza w wyzszych temperaturach. W kazdym przypadku do wytworzenia tej samej ilosci ciepla spala sie mniej paliwa a przez to oszczedza sie olej. Pro¬ blemem jednakze jest zapewnienie trwalej dy¬ spersji wody w oleju ciezkim, aby mogla byc spa¬ lana jako paliwo bez uszkodzenia palnika. Miesza¬ nina woda-olej musi tworzyc stosunkowo trwala emulsje, która nie ulega natychmiastowemu roz¬ dzialowi zanim ulegnie spaleniu i która nadawa¬ laby sie do magazynowania przez pewien czas.Wiele dodatków, które moglyby stabilizowac taka mieszanke ma szkodliwe dzialanie na instalacje palników i moze powodowac korozje lub zatyka¬ nie.Nieoczekiwanie stwierdzono, ze szczególna mie¬ szanka zwiazków, które moga byc stosowane z wo- 10 15 25 30 da powodujac prawie calkowita mieszalnosc wo¬ dy z olejem opalowym, zapewnia trwala dysper¬ sje, która moze byc stosowana jako paliwo za¬ wierajace do 30—40 a nawet 50°/o objetosciowych wody.Wedlug wynalazku srodek stabilizujacy dla mie¬ szanek woda-olej zawiera nastepujace skladniki: palny emulgator 6—11,5 czesci wagowych ferrocen 4—9 czesci wagowych magnez (w postaci rozpuszczalnej w oleju soli magnezowej) 4,5—9,2 czesci wagowych anionowy srodek powierzchniowo czynny 1,4—3 czesci wagowych kwas benzoesowy 0—12 czesci wagowych w srodowisku oleju, korzystnie w oleju opalowym lub innej lekkiej frakcji opalowej.(Emulgator powinien byc emulgatorem palnym rozpuszczalnym w oleju i nietoksycznym. Jako emulgator korzystnie stosuje sie mieszany glice¬ ryd, to znaczy mieszanine mono-, dwu-, i trójgli- cerydów kwasów tluszczowych o 12—20 atomach wegla w czesci kwasowej. Glicerydy moga bazo¬ wac na jednym lub na wiekszej liczbie kwasów tluszczowych a dogodnie na kilku kwasach tlu¬ szczowych pochodzacych od trójglicerydów wyste¬ pujacych w naturze. Mieszanina glicerydów ko¬ rzystnie ma mozliwie najnizsza liczbe jodowa i jest korzystnie uwodorniona. Emulgator powinien byc obecny korzystnie w ilosci 6,6—10,0 czesci wago¬ wych, zwlaszcza 6,7. 125 046Magnez powinien byc obecny w {postaci rozpu¬ szczalnej w oleju soli magnezowej. Jako sól mag¬ nezowa korzystnie stosuje sie naftenian magnezo¬ wy. Sól magnezowa stosuje sie w polaczeniu z anionowym srodkiem I powierzchniowo czynnym, a zwlaszcza dlugolancuchowym sulfonianem alki- lenowym, Te ostatnie c|wa skladniki dogodnie do¬ daje sie do mieszanki srodka stabilizujacego jako polaczony roztwór w srodowisku olejowym. Mag¬ nez korzystnie stosuje sie w ilosci 5,6—8,4 czesci wagowych, korzystnie okolo 7 czesci wagowych, zas anionowy srodek powierzchniowo czynny korzy¬ stnie stosuje sie w ilosci 1,6—2,4 czesci wagowych, kprzystn^e ajw^o* 2 ^czesci wagowe.Kwas benzoesowy jest skladnikiem, którego o- becnosc nie jest niezbedna, to znaczy, ze moze byc obecny, lub moze byc obecny do podanej po- i wyzej zawartosci. tKorzystnie jest on obecny w ilosci 6—9 czesci wagowych, korzystnie 6,7 czes¬ ci wagowych. Wydaje sie, ze jego rola polega na wspomaganiu spalania i dalszej stabilizacji mie¬ szaniny olej-woda.Ferrocen (tzn, dwucyklopentadienyl zelaza) wla¬ cza sie do srodka stabilizujacego w celu regulacji spalania. Wazne jest, aby ferrocen byl calkowicie rozpuszczony w oleju i równomiernie rozprowa¬ dzony w calej mieszaninie, gdyz zapewnia to op¬ tymalny efekt.Ferrocen stasuje sie korzystnie w ilosci 6—9 czesci wagowych, a jeszcze korzystniej 6—8 czes¬ ci wagowych. * ^ r»u-*.- - -*-* Lacznie z olejem korzystnie stosuje sie inne rozpuszczalniki w celu utrzymania pewnych skla¬ dników w roztworze, jak wyjasniono ponizej. Sro¬ dek stabilizujacy wedlug wynalazku zawiera ko¬ rzystnie skladniki w podanych zakresach czesci wagowych w 1060 czesciach wagowych srodowi¬ ska rozpuszczalników. Tak wiec, na przyklad, srodek stabilizujacy wedlug wynalazku moze za¬ wierac na 1 litr srodowiska: palny emulgator 6 —11,5 g ferroceó 4 — 8 g magnez (w postaci rozpusz¬ czalnej w oleju soli magnezowej)v 4,5^- 9,2 g anionowy srodek powierzch- , niowo czynny .; , 1,4-: 3 g kwas benzoesowy ; 0 —12 g Srodek stabilizujacy wedlug wynalazku dogod¬ nie sporzadza sie przez przygotowanie roztworu soli magnezowej i anionowego srodka powierz¬ chniowo czynnego w parafinie lub innym umiar¬ kowanie wysokowrzacej frakcji rozpuszczalnika pochodzacego z ropy naftowe}, nastepnie roztwo¬ ru ferrocenu *w oleju a takze roztworu emulgato¬ ra i kwasu benzoesowego, jesli sie go stosuje, w ukladzie rozpuszczalnika organicznego. Nastepnie laczy sie te trzy roztwory w dowolnej kolejnosci.Do roztworu ferrocenu korzystnie stosuje sie olej opalowy. Jako rozpuszczalnik do emulgatora do¬ godnie stosuje sie rozpuszczalnik bedacy weglo¬ wodorem aromatycznym lub aryloalifatycznym, ta¬ kim jak benzen, toluen lub ksylen, zwlaszcza gdy emulgator stanowi mieszany gliceryd. 55 046 Kwas benzoesowy korzystnie rozpuszcza sie od¬ dzielnie w rozpuszczalniku bardziej polarnym, na przyklad w nizszym alkanolu takim jak metanol a nastepnie roztwór ten dodaje sie do roztworu 5 emulgatora w celu utworzenia mieszanego roz¬ tworu w ukladzie rozpuszczalników organicznych zawierajacych rozpuszczalnik weglowodorowy i rozpuszczalnik polarny. ;V ^ Srodek stabilizujacy moze b^c piagazynowany 10 przez nieograniczenie dlugi okres czasii, nie po¬ dlega on bowiem rozkladowi lub rozdzialowi fir zycznemu.Srodek stabilizujacy wedlug wynalazku stosuje sie w celu stabilizowania mieszaniny woda-olej 15 przez dodanie go - jednoczesnie^'& woda do oleju w trakcie energicznego mieszania. Srodek stabi¬ lizujacy i woda moga byc dodawane oddzielnie i jednoczesnie, w zaleznosci od tego! który spo¬ sób jest korzystniejszy, lub srodek stabilizujacy 20 moze byc najpierw dodany do wody i stabilizo¬ wana woda dodana nastepnie do oleju. Stwier¬ dzono, ze nie jest skuteczne dodawanie srodka stabilizujacego wedlug wynalazku do oleju a do¬ piero wówczas, dodawanie wody. 15 Korzystnie, olej rozrzedza sie, tzn. zmniejsza sie jego lepkosc przed dodaniem srodka stabilizu¬ jacego i wody. Mozna to osiagnac przez grzanie oleju do temperatury umiarkowanej na przyklad okolo 30°C, przez energiczne mieszanie z udzia- 30 lem sil wysoko scinajacych lub przez rozciencze- 1 nie niewielka iloscia oleju rzadszego.Raz utworzona mieszanka olej-woda stanowi trwala emulsje, która moze byc magazynowana w umiarkowanych temperaturach (tzn. powyzej 35 temperatury krzepniecia a ponizej 40°C) przez znacznie wydluzone okresy czasu bez rozdzielania sie.W praktyce jednakze najlepiej mieszanke olej- -woda sporzadza sie bezposrednio przed uzyciem, wody i srodka stabilizujacego miedzy zbiornikiem paliwa a palnikiem.Mieszanka woda-olej moze zawierac do 50% objetosciowych wody, chociaz korzystnie zawiera « lOh-SOP/t objetosciowych, a idealnie fl»—85%. W miare zwiekszania zawartosci wody, powinno sie równiez zwiekszac ilosc srodka stabilizujacego i na ogól stosunek calkowity wszystkich tych skla¬ dników w srodku stabilizujacym do wody wyno- so si wagowo 1:8400—1:14000. W" mieszaninie, w któ¬ rej powyzsze czesci wagowe obecne sa w roztwo¬ rze w ilosciach wyrazonych w g/litr, roztwór po¬ winien byc dodany w stosunku wagowym do wó¬ dy 1:250—1:420. 55 Ilosc wody, która mozna dodac do oleju zale¬ zy w znacznym stopniu od wydajnosci ukladów palnikowych, w których spala sie mieszane pali¬ wo. Wiekszosc kotlów do ogrzewania woda i po¬ dobnych Jest stosunkowo malo wydajna i sto- 60 sunkowo wysoki procent oleju opalowego idzie na marne, badz na skutek emisji oleju niespalo- nego lub tylko czesciowo spalonego z uzyskaniem mniejszej ilosci ciepla i powodowaniem wiekszego zanieczyszczenia. Dzieki srodkowi stabilizujace- 65 mu wedlug wynalazku mozna znacznie poprawic5 wydajnosc spalania oleju opalowego, tak ze czesc paliwa moze byc zastapiona woda przy tej samej ilosci uzyskiwanego ciepla.*Ponadto, przy bardziej wydajnym spalaniu powstaje mniej niepozada¬ nych zanieczyszczen w postaci sadzy, tlenku we¬ gla itd.Mozliwosc zastapienia 20f/t lub wiecej oleju o- palowego woda przy uzyskiwaniu takiej samej ilosci ciepla, zwlaszcza w polaczeniu z obnizeniem zanieczyszczen wyraznie ilustruje wage niniejsze¬ go wynalazku.Nastepujace przyklady ilustruja blizej wyna¬ lazek.Przyklad I. Sporzadzono srodek stabilizuja¬ cy przez rozpuszczenie 6,7 g glicerydu mieszanych kwasów tluszczowych Ctf—C& w 200 ml toluenu oraz 6,7 g kwasu benzoesowego w 200 ml meta¬ nolu i polaczeniu tych dwóch roztworów. Ferro- cen w ilosci 7,3 g rozpuszczono w okolo 500 ml oleju opalowego i roztwór zmieszano z uprzed¬ nio utworzonym roztworem zawierajacym kwas benzoesowy i glicerydy. Do mieszaniny dodano równiez 100 ml srodka pod nazwa Apex nr 851, stanowiacego mieszanine zawierajaca 7 g mag¬ nezu w postaci rozpuszczalnej w oleju soli mag¬ nezowej kwasu naftenowego i 2 g anionowego srodka powierzchniowo-czynnego stanowiacego sulfonian alkilenu o dlugim lancuchu weglowo¬ dorowym. Polaczona mieszanine mieszano dobrze i jednoczesnie dodano 334 litry wody do oleju opalowego. Sporzadzono mieszaniny 1:3 objetosci wody w mieszaninie oleju i 1:4 objetosci wody w mieszaninie oleju. Mieszanki okazaly sie trwale i mogly byc magazynowane w temperaturze oto¬ czenia (25—35°C) przez kilka tygodni bez roz¬ dzielenia sie.Przyklad II. Przeprowadzono porównanie mieszanki woda-olej i oleju opalowego. Mieszanke woda-olej w stosunku 1:4 porównano z czystym olejem opalowym w próbie ogrzewania 100 litrów wody w temperaturze od 25°C do 95°C. W stan¬ dardowym urzadzeniu grzewczym ogrzany wstep¬ nie olej wstrzykiwano pod cisnieniem do komory spalania. Poczatkowo temperatura wewnetrzna komory nastawiona byla na 100°C, temperatura wody 85°C, a temperatura ogrzewania wstepnego 90aC. Cisnienie oleju wynosi 0,196 MPa. W kaz¬ dej szarzy stosunek poboru powietrza i wstrzyki¬ wanego oleju byl tak nastawiony aby zapewnic optymalne warunki spalania bezdymnego. W kaz¬ dej szarzy mierzono objetosc poczatkowa paliwa, mierzono równiez objetosc pozostalego paliwa a stad ilosc paliwa zuzytego. W próbie wyniki otrzymane jako przecietne z dwóch szarzy byly nastepujace: - Zuzycie paliwa: ciezka olej opalowy — 6,5 kg mieszanka woda-olej — 6,4 kg Temperatura komory spalania: Ciezki olej opalowy — 860°C mieszanka woda-olej — 890°C.Czas potrzebny na podniesienie temperatury od 25°C do 95aC wynosil: ciezki olej opalowy — 24 minuty 30 sekund, mieszanka woda-olej — 24 minuty 15 sekund. 5 046 6 Wyniki wykazuja, ze te dwa paliwa wytwarzaja prawie dokladnie taka sama ilosc ciepla na taka sama objetosc zuzytego surowca. Poniewaz jed¬ nak mieszanka woda-olej zawierala 20P/t wody, 5 wyniki te wskazuja, ze zaoszczedzono 20Vt opalu.Stwierdzono, ze temperatura komory spalania byla 30°C wyzsza, ale calkowity czas grzania byl w zasadzie podobny, wykazujac, ze wydzielone cieplo bylo takie same. Mieszanka woda-olej mia- 10 la lepkosc 1,6 raza wieksza od tej jaka mial czy¬ sty olej a ogrzewacz wstepny musial byc nasta¬ wiony na temperature ,10°C wyzsza dla uzyska¬ nia takiej samej szybkosci przeplywu.Przyklad III. Stosowano taka sama apa- 15 rature jak w przykladzie II ale mieszanke o sto¬ sunku woda-olej 1:3. Mierzono ilosc paliwa i czas potrzebny do zagotowania danej objetosci wody od temperatury poczatkowej 18°C. W czasie trwa¬ nia szarzy temperatura komory spalania przeciet- 20 nie byla o 70°C wyzsza dla mieszaniny woda-olej niz dla czystego oleju. Szybkosc wzrostu tempe¬ ratury przedstawiono w nastepujacej tablicy.Minuty 0 2 • 4 6 6 10 12 14 16 18 21 23 Temperatura A 18 31 39 46 54 63 73 78 85 93 100 — Temperatura B 18 30 36 44 50 58 67 75 80 85 93 100 W szarzach grzania przecietna ilosc na szarze uzytego czystego oleju wynosila 5 kg, a przeciet¬ na ilosc mieszanki woda-olej na szarze wynosila 45 5,23 kg z czego 3,975 stanowil olej.Z wyników tych widac, ze przy stosunku 1:4 oszczedza sie 20,5f/*paliwa. Poniewaz czas grza¬ nia w rzeczywistosci jest skrócony, rzeczywista oszczednosc paliwa faktycznie jest wieksza niz 50 20,5#/l. Ponadto plomien przy spalaniu byl czysty pomaranczowy, w przeciwienstwie do pomaran¬ czowo czerwonego i zadymionego.Zastrzezenia patentowe 53 1. Srodek stabilizujacy dla mieszanek olej opa- lowy-woda, znamienny tym, ze w cieklym sro¬ dowisku na bazie oleju zawiera 6—11,5 czesci wagowych palnego emulgatora, 4—9 czesci wago¬ wo wych ferrocenu, 4,5—9,2 czesci wagowych mag¬ nezu w postaci soli magnezowej rozpuszczalnej w oleju, 1,4—3 czesci wagowych anionowego srod¬ ka piowierzchniowo-czynnego i 0—12 czesci wa¬ gowych kwasu benzoesowego, w 2. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze /125 046 jako emulgator zawiera mieszaniny gliceryd za¬ wierajacy mono-, dwu- i trójglicerydy kwasów tluszczowych o 12—20 atomach wegla. 3. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera emulgator w ilosci 6,6—10 czesci wago¬ wych. 4. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera ferrocen w ilosci 6—8 czesci wagowych. 5. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako sól magnezowa zawiera naftenian magnezo¬ wy. 6. Srodek wedlug zasltrz. 1, znamienny tym, ze zawiera sól magnezowa w ilosci odpowiadajacej 5,6—8,4 czesci wagowych magnezu. 7. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera anionowy srodek powierzchniowo czynny w ilosci 1,6M2,4 czesci. 8. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 10 zawiera kwas benzoesowy w ilosci 6—9 czesci wa¬ gowych. 9. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako ciekle srodowisko na bazie oleju zawiera olej opalowy. 10. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na 1 litr zawiera 6—11,5 g palnego emulgatora, 4r—8 g ferrocenu, 4,5—9,2 g magnezu w postaci rozpuszczalnej w oleju soli magnezowej, 1,4—3 g anionowego srodka powierzchniowo czynnego i 0—ii2 g kwasu benzoesowego.U. Srodek wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze na litr zawiera 6,6—10 g mieszanych glicerydów kwasów tluszczowych, 6—9 g ferrocenu, 5,6—8,4 g magnezu z postaci soli rozpuszczalnej w oleju 1,6—2,4 g anionowego srodka powierzchniowo czynnego i 6—9 g kwasu benzoesowego.Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 448/84 Cena 100 zl PL PL PL PL PL

Claims (10)

1. Zastrzezenia patentowe 53 1. Srodek stabilizujacy dla mieszanek olej opa- lowy-woda, znamienny tym, ze w cieklym sro¬ dowisku na bazie oleju zawiera 6—11,5 czesci wagowych palnego emulgatora, 4—9 czesci wago¬ wo wych ferrocenu, 4,5—9,2 czesci wagowych mag¬ nezu w postaci soli magnezowej rozpuszczalnej w oleju, 1,4—3 czesci wagowych anionowego srod¬ ka piowierzchniowo-czynnego i 0—12 czesci wa¬ gowych kwasu benzoesowego, w

2. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze /125 046 jako emulgator zawiera mieszaniny gliceryd za¬ wierajacy mono-, dwu- i trójglicerydy kwasów tluszczowych o 12—20 atomach wegla.

3. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera emulgator w ilosci 6,6—10 czesci wago¬ wych.

4. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera ferrocen w ilosci 6—8 czesci wagowych.

5. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako sól magnezowa zawiera naftenian magnezo¬ wy.

6. Srodek wedlug zasltrz. 1, znamienny tym, ze zawiera sól magnezowa w ilosci odpowiadajacej 5,6—8,4 czesci wagowych magnezu.

7. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera anionowy srodek powierzchniowo czynny w ilosci 1,6M2,4 czesci.

8. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 10 zawiera kwas benzoesowy w ilosci 6—9 czesci wa¬ gowych.

9. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze jako ciekle srodowisko na bazie oleju zawiera olej opalowy.

10. Srodek wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na 1 litr zawiera 6—11,5 g palnego emulgatora, 4r—8 g ferrocenu, 4,5—9,2 g magnezu w postaci rozpuszczalnej w oleju soli magnezowej, 1,4—3 g anionowego srodka powierzchniowo czynnego i 0—ii2 g kwasu benzoesowego. U. Srodek wedlug zastrz. 10, znamienny tym, ze na litr zawiera 6,6—10 g mieszanych glicerydów kwasów tluszczowych, 6—9 g ferrocenu, 5,6—8,4 g magnezu z postaci soli rozpuszczalnej w oleju 1,6—2,4 g anionowego srodka powierzchniowo czynnego i 6—9 g kwasu benzoesowego. Drukarnia Narodowa, Zaklad Nr 6, 448/84 Cena 100 zl PL PL PL PL PL