RS64322B1 - Emulgator i emulzije - Google Patents

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak se odnosi na mešavine pogodne za upotrebu kao emulgatori ili čistači i na dizel formulacije ili emulzije koje sadrže takve mešavine.

[0002] Dizel motori su veoma efikasni motori. Međutim, upotreba dizel goriva uključuje izvestan broj poteškoća. Naročito, dizel motori proizvode značajnu količinu regulisanih zagađivača, uključujući čestice, NOx, SOx i CO.

[0003] Poznato je da dizel emulgovan u vodi može poboljšati fizička ili hemijska svojstva dizela i smanjiti neke emisije zagađujućih materija. Lif i Holmberg "Water-in-diesel emulsions and related systems", Advances in Colloid and Interface Science, 123-126 (2006), str. 231-239 prikazuje stanje tehnike u pogledu upotrebe emulgovanog dizela u vodi i drugih srodnih goriva.

[0004] Međutim, da bi se postigle prednosti emulgovanog dizela u vodi, važno je da rezultujuća emulzija bude stabilna. Dizel motori se koriste u velikom broju različitih uslova. Zbog toga, emulzija treba da bude stabilna u izuzetno širokom temperaturnom opsegu (kao što je -20 do 70°C). Al-Sabagh et al "Formation of water-in-diesel oil nano-emulsions using high energy method and studying some of their surface active properties" Egyptian Journal of Petroleum (2011) 20, str. 17-23 raspravlja o upotrebi ultrazvuka za pripremu stabilnog emulzije korišćenjem Span 80, Emarol 85 i njihovih mešavina kao emulgatora. WO2013/098630 opisuje emulzije dizel ulja i vode i razmatra značaj stabilnosti od najmanje 3 meseca u normalnim uslovima skladištenja i na temperaturama između -20 i 50°C. Međutim, nema dokaza o poboljšanoj stabilnosti. WO03/075954 opisuje mešavinu za emulziju koja sadrži etoksilovani alkilfenol, amino masne kiseline, oleinsku kiselinu i naftu. WO01/62877 opisuje sastav aditiva za gorivo koje sadrži alkanolamid, alkoksilovani alkohol, alkoksilovanu masnu kiselinu ili njihov derivat, u kojoj je stepen alkoksilacije C18do C22masne kiseline od 0,5 do 5 mola alkoksilata do 1 mol masne kiseline. WO02/090469 opisuje mešavinu dizel goriva koja sadrži jedno ili više komercijalno dostupnih dizel goriva; etanol i sredstvo za spajanje. WO01/10982 opisuje aditiv za gorivo koji sadrži alkoksilovani alkohol, alkanolamid i alkoksilovanu masnu kiselinu naznačenu time što alkoksilovani alkohol ima molekulsku masu veću od 281 i što je masna kiselina (bez etoksilacije) C16do C30masna kiselina.

[0005] Uobičajeno je da se u emulziju vode i dizela uključi emulgator. Međutim, tipične emulzije još uvek nemaju dovoljnu stabilnost.

[0006] Bilo bi poželjno uvesti mešavinu koja bi mogla da obezbedi stabilne mikro- ili nano-emulzije.

[0007] Dizel goriva tipično sadrže velike količine sumpora, što rezultira proizvodnjom SOx. Postoji težnja smanjivanja količine sumpora prisutnog u dizelu. Međutim, smanjenje količine sumpora takođe smanjuje mazivost dizela, što uzrokuje probleme u motoru, kao što je objašnjeno u Uchoa et al, „Evaluation of Lubricating Properties of Diesel Based Fuels Micro Emulsified Vith Glicerin“, Materials Research, 2017, 20 (Suppl.2), str. 701-708. Ovo se obično rešava uključivanjem bio-sastojaka u dizel gorivo. Međutim, uključivanje ovih bio-sastojaka može izazvati probleme sa formiranjem stabilnih nano-emulzija.

[0008] Stoga bi bilo poželjno obezbediti sastav dizel goriva koja ima dobru mazivost, dok u isto vreme obezbeđuje stabilne nano-emulzije.

[0009] Mešavine koje su sposobne da formiraju stabilne nano-emulzije u standardnom dizelu nisu tipično sposobne da formiraju stabilne nano-emulzije u dizelu sa ultra niskim sadržajem sumpora sa biosastojcima i obrnuto.

[0010] Bilo bi poželjno obezbediti mešavinu koja se može dodati bilo kojoj vrsti dizela ili teškom mazutu i obezbediti različite prednosti uključujući smanjene emisije bez potrebe za dodavanjem dodatne vode.

[0011] Dalje bi bilo korisno obezbediti mešavinu koja se može lako prilagoditi za proizvodnju stabilnih nanoemulzija u dizel gorivima koja sadrže različite količine sumpora i različite količine biokomponenti.

[0012] Bilo bi korisno obezbediti mešavine koje se mogu prilagoditi tako da poboljšaju različite osobine emulzija, uključujući mazivost, veličinu kapljica, otpornost na koroziju i specifične emisije gasova i čestica.

[0013] Dodatno bi bilo korisno obezbediti mešavinu koja je sposobna da proizvede stabilnu nanoemulziju pri niskim nivoima ulazne snage i/ili veoma brzo.

[0014] Za potrebe ovog pronalaska, pozivanje na dizel ili dizel gorivo je namenjeno da obuhvati naftni dizel, dizel sa niskim sadržajem sumpora, biodizel i njihove kombinacije.

[0015] Za potrebe ovog pronalaska, pozivanje na naftni dizel odnosi se na dizel proizveden tokom destilacije sirove nafte.

[0016] Za potrebe ovog pronalaska, pozivanje na teško lož ulje se odnosi na naftu proizvedenu tokom destilacije sirove nafte i koja ima gustinu veću od 900 kg/m3 na 15°C.

[0017] Za potrebe ovog pronalaska, pozivanje na dizel sa niskim sadržajem sumpora odnosi se na dizel koji ima manje od 500ppm, poželjno manje od 50ppm, a najpoželjnije manje od 10ppm sumpora. Dizel sa niskim sadržajem sumpora može se proizvesti uklanjanjem sumpora iz naftnog dizela, stvaranjem sintetičkog dizela ili stvaranjem biodizela.

[0018] Za potrebe ovog pronalaska, pozivanje na biodizel se odnosi na metil estar masnih kiselina dobijen transesterifikacijom biljnih ulja ili životinjskih masti sa alkoholom, tipično metanolom ili etanolom.

[0019] Za potrebe ovog pronalaska, pozivanje na biokomponente se odnosi na biodizel i ulja koja se javljaju u prirodi, kao što su palmino ulje, ulje uljane repice i kokosovo ulje.

[0020] U prvom aspektu ovog pronalaska, obezbeđen je emulgator koji je sposoban da formira stabilnu emulziju sa dizelom ili teškim lož uljem. Emulgator sadrži:

a.60-90 tež.% najmanje jednog dietanolamida C8 do C18 masne kiseline;

b.2-10 tež.% najmanje jedne C12 do C24 masne kiseline; i

c.5-20 tež.% najmanje jednog C6 do C18 alkohol etoksilata.

[0021] Poželjno je da emulgator ne sadrži niti uključuje naftu. Poželjno, emulgator se u suštini sastoji od komponenti (a), (b) i (c).

[0022] Emulgator je pogodan da se koristi za formiranje emulzije sa dizelom, dizelom sa niskim sadržajem sumpora, biodizelom ili teškim lož uljem. Emulzija može da sadrži do 30 tež.% vode. Emulzija sadrži najmanje 0,5 tež.% emulgatora. Viši nivoi emulgatora se mogu koristiti do 15 tež%. Međutim, povećanje količine emulgatora povećava cenu bez vidljivog poboljšanja stabilnosti. Prema tome, poželjna gornja granica za količinu emulgatora je 3 tež.%. Poželjno je da emulzija sadrži samo gorivo, vodu i emulgator.

[0023] Poželjno je da dietanolamid masne kiseline bude formiran od mešavine masnih kiselina koje imaju od 8 do 18 atoma ugljenika. Posebno je poželjno da dietanolamid masne kiseline dobijen iz prirodnog izvora. Pogodni prirodni izvori uključuju kokosovo ulje i palmino ulje. Na primer, kokosovo ulje je mešavina kiselina uključujući kaprilnu, kaprinsku, laurinsku, miristinsku, palmitinsku, stearinsku, oleinsku i linolnu kiselinu.

[0024] Jedna karakteristika komponenti koje se koriste u emulgatorima je HLB. HLB vrednosti se mogu izračunati ili odrediti eksperimentalno. Standardne metode proračuna uključuju Grifinove (Griffin, Journal of the Society of Cosmetic Chemists 5 (1654): 259) ili Dejvisove (Davies, Gas/Liquid and Liquid/Liquid interface: Proceedings of the International Congress of the Surface Activity (1657)). Međutim, poželjno je da se HLB vrednosti dobiju eksperimentalno. Uobičajeno je da dobavljači materijala obezbede HLB vrednosti za svoje proizvode koje su dobijene eksperimentalno. Stručna osoba je upoznata sa odgovarajućim metodama za određivanje HLB vrednosti, kao što je korišćenje komparativnog ispitivanja formiranjem serije emulzija sa emulgatorom i uljem poznate HLB vrednosti. Generalno, HLB u opsegu od 3,5 do 6 se obično koristi za vodu u uljnim emulzijama. HLB u opsegu od 8 do 18 se koristi za emulzije ulja u vodi.

[0025] Dietanolamid kokosovog ulja tipično ima HLB u opsegu od 13-14. Iako nije bitno da dietanolamid ima HLB u ovom opsegu, poželjno je da dietanolamid ima HLB u opsegu od 11-16 i poželjno 13-14.

[0026] Dietanolamidi masnih kiselina na bazi masnih kiselina sa manje od 8 atoma ugljenika ili više od 18 atoma ugljenika mogu opciono biti prisutni u smeši, iako je poželjno da nisu.

[0027] Poželjno je da dietanolamid masne kiseline bude prisutan u količini od 60 do 85 tež.

[0028] Najmanje jedna C12do C24masna kiselina je poželjno zasićena ili mononezasićena, pri čemu su mononezasićene masne kiseline dalje poželjnije. Masna kiselina je poželjno C14-20mononezasićena masna kiselina. Posebno pogodna masna kiselina je oleinska kiselina.

[0029] Oleinska kiselina ima HLB od približno 1. Nizak HLB znači da je visoko lipofilna i stoga se materijal ove lipofilnosti obično ne koristi kao emulgator. Poželjno je da masna kiselina ima nizak HLB, poželjno ispod 3,5 i poželjnije ispod 2.

[0030] Masne kiseline su prisutne u količini od 2 do 10 tež% i najpoželjnije od 4 do 7 tež% emulgatora.

[0031] C6do C18alkohol etoksilat se poželjno proizvodi iz najmanje jednog alkohola i još poželjnije od najmanje jednog mono hidroksil alkohola. Etoksilati poželjno imaju od 2 do 8 etoksi grupa. Poželjni etoksilati uključuju nonilfenol etoksilat i C9-C12 etoksilate. Pogodni etoksilati su komercijalno dostupni. Pogodni etoksilati uključuju Berol 260 i Etilan 1005, koji su etoksilovani alkoholi uskog opsega komercijalno dostupni od AkzoNobel.

[0032] Nonilfenol etoksilati imaju opseg HLB vrednosti u zavisnosti od broja prisutnih etilen oksidnih grupa. Poželjni nonilfenol etoksilat ima od 4 do 8 etilen oksidnih grupa, koje imaju HLB od približno 9 do 12. Posebno poželjan nonilfenol etoksilat ima 6 etilen oksidnih grupa i HLB od približno 11.

[0033] Berol 260 ima HLB vrednost od 10,5 i predstavlja etoksilovani alkohol uskog opsega (nejonski surfaktant) C9-11sa 4 etilen oksidne grupe. Etilan 1005 ima HLB vrednost od 11,6 i predstavlja etoksilovani alkohol uskog opsega (nejonski surfaktant) C10sa 3,5 etilen oksidnih grupa.

[0034] Poželjno je da alkohol etoksilat ima HLB vrednost u opsegu od 9 do 12 i poželjno od 10 do 12.

[0035] Alkohol etoksilat je prisutan u količini od 5 do 20 tež.%, a poželjnije od 8 do 12 tež.%.

[0036] Emulgator može opciono da sadrži sorbitan estar kao što je definisano u nastavku. Sorbitan estar, gde je prisutan, koristi se u količini od 10 do 40 tež.% emulgatora, poželjno od 20 do 30 tež.%.

[0037] U drugom aspektu ovog pronalaska, obezbeđen je emulgator koji je pogodan za formiranje stabilne nano-emulzije dizela i vode, pri čemu dizel ne sadrži nikakve biokomponente.

[0038] Emulgator sadrži:

a.60-90 tež.% najmanje jednog dietanolamida C8 do C18 masne kiseline;

b.2-10 tež.% najmanje jedne C12 do C24 masne kiseline; i

c.5-20 tež.% najmanje jednog C6 do C18 alkohol etoksilata.

[0039] Poželjne komponente su a do c su kao što je gore definisano.

[0040] Poželjno je da emulgator ne sadrži naftu. Poželjno, emulgator se u suštini sastoji od komponenti (a), (b) i (c).

[0041] Nano-emulzija sadrži gorivo koje se sastoji od najmanje jednog od naftnog dizela, dizela sa niskim sadržajem sumpora i teškog lož ulja, pri čemu gorivo ne sadrži nijednu biokomponentu, pri čemu gorivo ne sadrži nijednu biokomponentu, do 20 tež% vode i emulgatora, pri čemu je zapreminski odnos vode emulgatora od 1,5:1 do 1:2,9, a poželjno 1,2:1 do 1:2. Poželjno je da voda bude prisutna u količini od najmanje 0,25 tež%, a poželjnije najmanje 0,5 tež%. Poželjno je da nano-emulzija sadrži samo gorivo, vodu i emulgator. Iako druge komponente mogu biti prisutne, poželjno je da su one prisutne samo u tragovima manjim od 0,1 tež.%.

[0042] U poželjnoj varijanti, emulgator drugog aspekta sadrži 80-90 tež.% komponente a, 4-8 tež.% komponente b i 5-15 tež.% komponente c.

[0043] U trećem aspektu ovog pronalaska, obezbeđen je emulgator koji je pogodan za formiranje stabilne nano-emulzije dizela i vode, pri čemu dizel sadrži biokomponente.

[0044] Emulgator sadrži:

a.50-75 tež.% najmanje jednog dietanolamida C8 do C18 masne kiseline;

b.2-10 tež.% najmanje jedne C12 do C24 masne kiseline;

c.5-20 tež.% najmanje jednog C6 do C18 alkohol etoksilata; i

10-40 tež.% najmanje jednog sorbitan estra.

[0045] Poželjno je da emulgator ne sadrži ili ne sadrži naftu. Poželjno, emulgator se u suštini sastoji od komponenti (a), (b), (c) i (d).

[0046] Nano-emulzija sadrži gorivo koje sadrži najmanje jedan od dizela, dizela sa niskim sadržajem sumpora, biodizela i teškog lož ulja, pri čemu gorivo sadrži biokomponente, do 20 tež% vode i emulgator trećeg aspekta. Zapreminski odnos vode emulgatora je od 1,5:1 do 1:2,9, a poželjno 1,2:1 do 1:2. Poželjno je da nano-emulzija sadrži samo gorivo, vodu i emulgator. Iako druge komponente mogu biti prisutne, poželjno je da su one prisutne samo u tragovima manjim od 0,1 tež.%.

[0047] Poželjne komponente su a do c kao što je gore definisano.

[0048] Sorbitan estar je proizvod reakcije sorbitana i jedne ili više karboksilnih kiselina. Poželjno, karboksilne kiseline imaju od 8 do 22 atoma ugljenika. Poželjno, karboksilne kiseline imaju od 8 do 22 atoma ugljenika, što je dužina ugljeničnih lanaca koji se nalaze u prirodnim masnim kiselinama u trigliceridima. Posebno su poželjne karboksilne kiseline koje imaju od 16 do 22 atoma ugljenika i još poželjnije imaju 18 atoma ugljenika. Masne kiseline mogu biti i linearne i razgranate.

[0049] Pogodne su i zasićene i nezasićene masne kiseline. Međutim, poželjne su nezasićene masne kiseline.

[0050] Neki estri sorbitana koji su pogodni za upotrebu u ovom pronalasku uključuju:

[0051] Pogodni sorbitan estri imaju HLB manji od 6,0. Poželjni sorbitan estri su oni koji imaju HLB od 3 do 5. Posebno poželjan je sorbitan monooleat.

[0052] U poželjnom izvođenju, emulgator drugog aspekta sadrži 55-65 tež% komponente a, 4-8 tež.% komponente b, 5-15 tež.% komponente c i 20 do 30 tež.% komponente d.

[0053] U četvrtom aspektu, obezbeđeno je rešenje za čišćenje. Rešenje za čišćenje se može dodati u dizel ili teško lož ulje. Rešenje za čišćenje je sposobno da emulguje bilo koju zaostalu vodu u dizelu, kao i da poboljša mazivost dizela. Uklanjanjem preostale vode, čistač je sposoban da pruži i druge prednosti, uključujući sprečavanje dizel buba.

[0054] U jednom izvođenju, rastvor za čišćenje sadrži:

a.10-25 tež.% najmanje jednog dietanolamida C8 do C18 masne kiseline;

b.0,2-3 tež.% najmanje jedne C12 do C24 masne kiseline;

c.1-4 tež.% najmanje jednog C6 do C18 alkohol etoksilata; i

d.60-90 tež% alkilen glikol monoalkil etra.

[0055] Poželjno je da se rastvor za čišćenje ne sastoji iz ili ne sadrži naftu. Poželjno je da se rastvor za čišćenje u suštini sastoji od komponenti (a), (b), (c) i (d).

[0056] U drugom izvođenju, rastvor za čišćenje sadrži od 10 do 40 tež.% emulgatora bilo kog od prvog do trećeg aspekata ovog pronalaska i od 60 do 90 tež.% alkilen glikol monoalkil etra.

[0057] Formulacija goriva je formirana od goriva koje sadrži najmanje jedno od dizela, dizela sa niskim sadržajem sumpora, biodizela i teškog lož ulja i rastvora za čišćenje u količini od 0,03 do 0,2% zapremine i poželjno 0,03 do 0,075% zapremine. Uključivanje čistača u gore navedene količine može da tretira gorivo sa do 5 tež% preostale vode. Međutim, poželjno je da voda sadrži manje od 2,5 tež.% i poželjnije manje od 1 tež.% vode.

[0058] Poželjno je da formulacija goriva sadrži samo gorivo, vodu i emulgator. Iako druge komponente mogu biti prisutne, poželjno je da su one prisutne samo u tragovima manjim od 0,1 tež.%.

[0059] Poželjne komponente a do c su kao što je gore definisano.

[0060] Alkilen glikol monoalkil etar je poželjno etilen glikol monoalkil etar i poželjnije etilen glikol monoalkil etar u kome alkil grupa ima od 1 do 6 atoma ugljenika. Poželjnije, etar je poželjno 2-butoksietanol (butil oksitol).

[0061] Alkileoin glikol monoalkil etar se poželjno koristi u količini od 70 do 90 tež.% i poželjnije od 75 do 85 tež.%

[0062] Emulgatori ovog pronalaska pogodno dozvoljavaju da se emulzije dizela i teških loživih ulja lako formiraju sa niskim nivoom energije emulgovanja. Dobijene emulzije su stabilne tokom dugog vremenskog perioda. Emulzije takođe obezbeđuju povoljna svojstva vode u dizel emulzijama smanjenjem količine emisija i proizvedenih čestica. Ovi emulgatori, koji se mogu proizvesti korišćenjem prirodnih materijala, su stoga korisni jer su ekološki, jer obično ne sadrže komponente koje su štetne za proizvodnju, dok istovremeno smanjuju emisije u motorima u kojima se koriste.

[0063] Emulzije se mogu formirati nezavisno od redosleda dodavanja. Moguće je dodati emulgator u dizel ili teško lož ulje, a zatim dodati vodu, dodati emulgator u mešavinu dizela ili teškog lož ulja i vode ili dodati mešavinu emulgatora i vode u dizel ili teško lož ulje .

[0064] U daljem aspektu ovog pronalaska, obezbeđena je mešavina emulgatora prema bilo kojem od gornjih aspekata ovog pronalaska i vode. Mešavina sadrži vodu i emulgator u relativnim količinama opisanim gore u odsustvu dizela ili teškog lož ulja.

[0065] U petom aspektu, obezbeđen je postupak pravljenja nano-emulzije koji obuhvata emulgovanje smeše goriva, vode i emulgatora drugog, trećeg ili četvrtog aspekta korišćenjem ultrazvučne emulgacije.

[0066] Upotreba ultrazvučne emulzifikacije za proizvodnju emulzija nano veličine je poznata stručnjaku i opisana je na primer u Hielscher, „Ultrasonic Production of Nano-Size Dispersions and Emulsions, ENS’05, 14-16 decembar 2005.

[0067] Jedna od prednosti formiranja nano-emulzije korišćenjem ultrazvučne emulzifikacije je brzina kojom se emulzije mogu proizvesti. Emulzije se mogu formirati za nekoliko sekundi, a ne za nekoliko minuta.

[0068] Pored toga, pokazalo se da su nano-emulzije vode u dizelu efikasne za upotrebu u dizel motorima u smanjenju nivoa toksičnih emisija.

[0069] Međutim, poboljšana svojstva su korisna samo ako su rezultujuće nano-emulzije stabilne tokom dugih vremenskih perioda i na različitim temperaturama. Stabilnost emulzija je važna jer je promena svojstava goriva problematična jer će imati veliki uticaj na nivoe proizvedenih emisija.

[0070] Emulzije ovog pronalaska nisu samo visoko stabilne, već se nano-emulzije mogu proizvesti korišćenjem iznenađujuće niskih nivoa energije, što je komercijalno i ekološki povoljno.

[0071] Dok se rastvor hvatača iz četvrtog aspekta može koristiti za proizvodnju nano-emulzija, poželjno je da se emulzija proizvodi jednostavnim dodavanjem rastvora za čišćenje u gorivo. Emulzije se mogu formirati jednostavnim mešanjem rastvora čistača i goriva. U jednom poželjnom izvođenju, emulzija se može formirati in situ dok gorivo prolazi kroz pumpu za gorivo.

[0072] Kompozicije emulgatora ili čistača iz bilo kog od prvog do četvrtog aspekta mogu opciono da sadrže druge komponente. Uključivanje komponenti je opšte poznato stručnjaku i one se koriste u svojim uobičajenim količinama.

[0073] Poznato je da su metalni oksidi korisni za smanjenje SOx i NOx. Kada se koriste, oni su tipično prisutni u kompozicijama u količinama od 5 do 100 ppm. Pogodni metalni oksidi uključuju cerijum oksid, magnezijum oksid, titanijum oksid, oksid gvožđa i aluminijum oksid. Magnezijum oksid se obično koristi u teškim loživim uljima, a cerijum oksid se obično koristi u dizelu.

[0074] Stručnoj osobi je takođe poznato da je ferocen koristan za podsticanje bezdimnog sagorevanja goriva.

[0075] Niži (C1-5) alkoholi se obično koriste za smanjenje čađi, a takođe i za smanjenje tačke smrzavanja kompozicije dizela ili teškog lož ulja. Poželjni alkoholi uključuju metanol, etanol, i-propanol i n-propanol. Oni se koriste u količini manjoj od 5% težinskih i poželjnije manje od 2% težinskih.

[0076] Stabilnost emulzija je važna. Jednostavna emulzija vode i dizela će se polako odvojiti.

Uključivanje emulgatora ima za cilj da poboljša stabilnost. Jedna mera stabilnosti emulzije je veličina kapljice. Ovo se može meriti posmatranjem zamućenosti, koja se može meriti pomoću turbimetra, kao što je Van Valt kompaktni turbimetar. Zbog toga se zamućenost može koristiti kao sredstvo za proučavanje stabilnosti emulzije.

[0077] Pored toga, zamućenost se može koristiti za procenu koliko je emulgator efikasan u formiranju emulzije, odnosno relativne sposobnosti određene količine emulgatora da formira emulziju. Što je manja veličina čestica za određenu količinu emulgatora, to je taj emulgator efikasniji.

[0078] Merenje zamućenosti je brza metoda za utvrđivanje efikasnosti emulgatora.

[0079] Pronalazak će dalje biti opisan pozivanjem na sledeće slike:

Slika 1 prikazuje stabilnost dizel emulzija tokom godinu dana;

Slika 2 prikazuje stabilnost dizel emulzije kada se ohladi na -20°C;

Slika 3 prikazuje stabilnost dizel emulzije kada se zagreje na 70°C;

Slika 4 prikazuje stabilnost emulzije teškog mazuta nakon 9 meseci.

[0080] Pronalazak će dalje biti opisan pozivajući se na sledeće Primere.

Primeri

Primer 1

[0081] Jedan broj mešavina je proizveden i testiran za proizvodnju emulzija sa različitim količinama vode. Svaka mešavina je proizvedena mešanjem emulgatora, mešanjem emulgatora sa dizelom, a zatim dodavanjem vode i emulgovanjem.

[0082] Emulgatori su napravljeni korišćenjem sledećih sastojaka:

Dietanolamid kokosove masne kiseline (CDE) kompanije SABO®

Oleinska kiselina (OE) kompanije Eastman Chemical Compani

Tergitol® NP-6 (nonilfenol polietoksilat) (NP-6D) od The Dov Chemical Compani Nonilfenol polietoksilat (NP-6G) od Gamma Chemical

Sorbitan monooleat (SPAN 80) od CRODA®

Berol 260 (C9-11 alkohol etoksilat) (B260) od AkzoNobel®

Ethilan 1005 SA (C10 alkohol etoksilat) (E1005) od AkzoNobel®

[0083] Za emulgatore su korišćeni sledeći težinski delovi.

Tabela 1

[0084] 3 težinska dela emulgatora su pomešana sa 89 težinskih delova dizela i vode u količinama navedenim u tabeli 2. Emulzije su formirane korišćenjem navedenog miksera i izmerena je zamućenost.

2 ela ab T

[0085] SC je Heidolph Silent Crusher mešač sa varijabilnom brzinom i visokim smicanjem.

[0086] U1000 je Hielscher UIP1000 stoni ultrasonikator.

[0087] U400 je Hielscher UP400st laboratorijski ultrasonikator.

[0088] I "lokalni" dizel i Shell V-Pover su oba dizel goriva koja ne sadrže biokomponente.

[0089] Shell 50 je Shell V Pover 50ppm dizel koji ima manje od 50ppm sumpora i sadrži biokomponente.

[0090] Zamućenost je merena odmah nakon formiranja emulzije korišćenjem Van Valt Compact Turbimetra.

[0091] Rezultati pokazuju da su mešavine iz ovog pronalaska sposobne da formiraju stabilne emulzije sa niskom zamućenošću u širokom opsegu sadržaja vode koristeći niske nivoe mešavina. Mešavine su takođe sposobne da formiraju stabilne emulzije čak i kada se radi o gorivu sa niskim sadržajem sumpora.

Primer 2

[0092] Mešavine su testirane da bi se izmerila stabilnost emulzija vode i biokomponenti dizel goriva na višim nivoima vode.

[0093] Mešavina 10 je pomešana sa vodom u odnosu od 33 dela mešavine prema 67 težinskih delova vode.

[0094] Smeša vode i mešavine je zatim dodata u Shell 50 u količinama navedenim u tabeli 3. Mešanje je obavljeno na temperaturi okoline. Mešavina dizel/voda je emulgovana korišćenjem ultrazvučnog aparata U400 tokom 1 minuta. Uzorci su zatim ostavljeni da se kuvaju na sobnoj temperaturi i prebačeni u kontejner za dugotrajno skladištenje. Kontejner je čuvan na temperaturi okoline na nadmorskoj visini od 550m. Temperatura okoline varirala je od 0°C do 37°C.

[0095] Zamućenost je merena odmah nakon emulgovanja i ponovo nakon nekoliko minuta kada su se mehurići vazduha očistili.

Tabela 3

[0096] Emulzije su čuvane duže od godinu dana. Treba napomenuti da se skladištenje savremenih goriva duže od 6 meseci ne preporučuje. Sve tri emulzije su bile stabilne godinu dana. Posle 15 meseci, emulzija koja je sadržala 10 pbv vode/emulgatora se blago odvojila. To je bilo vreme kada su počeli da se pokazuju prvi znaci razdvajanja.15 meseci je izuzetno dug period stabilnosti. Ovo je prikazano na slici 1, na kojoj a) prikazuje emulzije pri formiranju (sadržaj vode/emulgatora s leva na desno 20, 15, 10) i b) prikazuje emulzije posle 15 meseci (isti red) u kojima je emulzija za 10 pbv voda je zamućenija.

[0097] 5 težinskih delova Primera 10 pomešano je sa 85 težinskih delova dizela i 10 težinskih delova vode. Mešavina dizel/voda/emulgator je emulgovana korišćenjem U400 ultrazvučnog aparata tokom 1 minuta. Uzorci su stavljeni u zagrejanu pećnicu na 70°C tokom 1 sata i vraćeni na temperaturu okoline. Isti uzorci su stavljeni u zamrzivač na -20°C na sat vremena i vraćeni na temperaturu okoline.

[0098] Uzorci su prikazani na slikama 2 i 3.

[0099] Može se videti da je na slici 2a, na -20°C, emulzija zamućena. Međutim, na slici 2b, emulzija je bistra nakon vraćanja na temperaturu okoline bez ikakvog mešanja.

[0100] Slično, na slici 3a, na 70°C, emulzija je zamućena. Međutim, na slici 3b, emulzija je bistra nakon vraćanja na temperaturu okoline bez mešanja.

[0101] 1 težinski deo mešavine iz Primera 7 je pomešan sa 30 težinskih delova vode i 69 težinskih delova teškog lož ulja na 70°C i emulgovan korišćenjem ultrazvučnog aparata U400 tokom 3,5 minuta. Uzorci su zatim ostavljeni da se ohlade na sobnu temperaturu i prebačeni u kontejner za dugotrajno skladištenje. Kontejner je čuvan na temperaturi okoline na nadmorskoj visini od 550m. Temperatura okoline varirala je od 0°C do 37°C.

Rezultujuća emulzija je ostala stabilna preko 9 meseci. Slika 4 prikazuje emulziju mazuta i vode nakon 9 meseci.

Primer 3

[0103] Rastvor za čišćenje je pripremljen korišćenjem Mešavine 7. 1 težinski deo ove mešavine je pomešan sa 4 težinska dela butil oksitola.

[0104] Ispitivanje je obavljeno na Shell 500ppm sumpornom dizelu u dizel generatoru. Dizel generator je bio 229-33 cilindrični generator od MVM Motores Diesel Ltda.

[0105] Emisije su testirane za gorivo kao osnovno merenje i za gorivo koje sadrži 500ppm rastvora za čišćenje.

[0106] Rastvor za čišćenje je pomešan sa gorivom ultrazvučno korišćenjem U400 ultrazvučnog aparata. Generator je radio na konstantnih 1510 o/min. Tokom testa koji je uključivao čistač, zabeležen je porast temperature bloka za 2°C. Rezime izduvnih gasova može se videti u tabeli 4.

Tabela 4

[0107] Rezultati pokazuju značajno smanjenje količine CO, NOx i SOx kada se radi sa gorivom koje je sadržalo čistač.

[0108] Takođe je sproveden test na gornja dva goriva da bi se izmerila neprozirnost izduvnog gasa. Ovo merenje je povezano sa količinom čestica u izduvnim gasovima. Testiranje je obavljeno korišćenjem Teka Diesel dimovodnog merača. Opacimeter pruža kvalitativnu i delimično kvantitativnu procenu količine čestica u izduvnom gasu. Osnovni test je dao rezultat neprozirnosti u rasponu od 1,6 do 2,3%. Testiranje korišćenjem goriva koje sadrži čistač pokazalo je 100% smanjenje neprozirnosti, tj. pokazalo je neprozirnost od 0%. Može se videti da dodavanje čistača smanjuje sve emisije uključujući emisije čestica.

Primer 4

[0109] Rastvor čistača iz Primera 3 je testiran u crvenom dizelu u količini od 500 ppm. Napravljeno je poređenje sa crvenim dizelom bez rastvora za čišćenje.

[0110] Emisije su testirane iz dizel traktora i dizel generatora korišćenih u Primeru 3. Rezultati su prikazani u tabelama 5 i 6.

Tabela 5

1 (nastavak)

Tabela 6

[0111] Može se videti da u oba slučaja dodatkom aditiva dolazi do smanjenja ukupnog nivoa proizvedenih čestica.

Primer 5

[0112] Mešavina 7 je pomešana sa vodom i teškim lož uljem u količinama navedenim u Tabeli 7. Smeša je emulgovana korišćenjem UIP1000 stonog ultrazvučnog aparata kompanije Hielscher.

[0113] Tabela 7 prikazuje snagu potrebnu za proizvodnju stabilne emulzije.

Tabela 7

[0114] Iz tabele 7 se može videti da je moguće proizvesti stabilnu emulziju u svim slučajevima.

[0115] Međutim, kada se emulzija proizvodi korišćenjem 2% Mešavine 7 u kombinaciji sa 18% vode, moguće je proizvesti emulziju na znatno nižim nivoima snage. Ovaj nizak nivo snage je posebno koristan jer je cena za proizvodnju emulzije relativno niska. Uzimajući u obzir uštedu energije i smanjenje emisija koje su gore identifikovane kada se koriste emulzije voda/teško lož ulje, može se videti da ovaj pronalazak obezbeđuje komercijalno koristan postupak i emulziju.

[0116] Očekuje se da će ovaj proces omogućiti viši nivo vode da se emulguje dok zahteva malu količinu energije. Stručnjak je u stanju da kalibrira specifične količine mešavine i vode.

[0117] U ovom opisu, osim ako je izričito drugačije naznačeno, reč 'ili' se koristi u smislu operatora koji vraća pravu vrednost kada je ispunjen jedan ili oba navedena uslova, za razliku od operatora 'isključivo ili' što zahteva da je ispunjen samo jedan od uslova. Reč „sadrži“ se koristi u značenju „uključuje“, a ne u značenju „sastoji se“.

1

Claims (14)

Zahtevi

1. Emulgator koji sadrži:

a. 60-90 tež.% najmanje jednog dietanolamida C8 do C18 masne kiseline;

b. 2-10 tež.% najmanje jedne C12 do C24 masne kiseline; i

c. 5-20 tež.% najmanje jednog C6 do C18 alkohol etoksilata.

2. Emulzija koja sadrži

:

a. gorivo koje se sastoji od najmanje jednog od dizela, dizela sa niskim sadržajem sumpora, biodizela i teškog lož ulja;

b. manje ili jednako 30% vode

c. od 0,5 do 15 tež.% emulgatora prema zahtevu 1.

3. Nanoemulzija koja sadrži:

a. gorivo koje sadrži najmanje jedan od dizela, dizela sa niskim sadržajem sumpora i teškog lož ulja, pri čemu gorivo ne sadrži nikakve biokomponente;

b. manje od ili jednako 20 tež% vode; i

c. emulgator prema zahtevu 1, naznačen time što je zapreminski odnos emulgatora i vode od 1,5:1 do 1:2,9.

4. Emulgator prema zahtevu 1, naznačen time što dalje sadrži najmanje jedan sorbitan estar.

5. Emulgator koji sadrži:

a. 50-75 tež.% najmanje jednog dietanolamida C8 do C18 masne kiseline;

b. 2-10 tež.% najmanje jedne C12 do C24 masne kiseline;

c. 5-20 tež.% najmanje jednog C6 do C18 alkohol etoksilata; i

d. 10-40 tež.% najmanje jednog sorbitan estra.

6. Nanoemulzija koja sadrži:

a. gorivo koje se sastoji od najmanje jednog od dizela, dizela sa niskim sadržajem sumpora, biodizela i teškog lož ulja, pri čemu gorivo sadrži biokomponente;

b. manje ili jednako 20% vode

c. emulgator prema zahtevu 4 ili zahtevu 5.

7. Nanoemulzija prema zahtevu 6, naznačena time što je zapreminski odnos vode emulgatora od 1,5:1 do 1:2,9.

8. Rastvor za čišćenje koje sadrži:

i. 10-40% emulgator prema bilo kom od zahteva 1, 4 ili 5;

ii. 60-90% alkilen glikol monoalkil etar.

9. Rastvor za čišćenje prema zahtevu 8, koji sadrži

a. 10-25 tež.% najmanje jednog dietanolamida C8 do C18 masne kiseline;

b. 0,2-3 tež.% najmanje jedne C12 do C24 masne kiseline;

c. 1-4 tež.% najmanje jednog C6 do C18 alkohol etoksilata; i

d. 60-90 tež% alkilen glikol monoalkil etra.

10. Formulacija koja sadrži:

a. gorivo koje se sastoji od najmanje jednog od dizela, dizela sa niskim sadržajem sumpora, biodizela i teškog lož ulja;

b. rastvor za čišćenje prema zahtevu 8 ili zahtevu 9 u količini od 0,03 do 0,2% zapremine.

11. Emulgator prema bilo kom od zahteva 1, 4 ili 5 ili rastvor za čišćenje prema zahtevu 8 ili 9, pri čemu je etanolamid masne kiseline izveden iz prirodnog izvora.

12. Emulgator prema bilo kom od zahteva 1, 4, 5 ili 11 ili rastvor za čišćenje prema zahtevima 8, 9 ili 11, pri čemu je masna kiselina mononezasićena masna kiselina i poželjno C14-20mononezasićena masna kiselina kiselina.

13. Emulgator prema bilo kom od zahteva 1, 4, 5, 11 ili 12 ili rastvor za čišćenje prema zahtevima 8, 9, 11 ili 12, gde alkohol etoksilat ima HLB u opsegu od 9 do 12.

14. Postupak za pravljenje nanoemulzije prema zahtevu 3, 6 ili 7 ili formulacija prema zahtevu 10, koji

obuhvata emulgovanje smeše goriva, vode i emulgatora korišćenjem ultrazvučne emulgacije.

1