Топливная эмульсия для двигателя внутреннего сгорания

(5)М. Кл.С 101 22) Заявлено 16.12,76 (21) 2430961/23-0 с присоединением заявки М Государственный хоннт СССР но делеьв неооретеннй и открытейата опубликования описания 30.11,79 72) Авторы изобрете. М. Калюжная и В. Н. Простов Московский Физико" технический институ 71) Заявитель 4) ТОПЛИВНАЯ ЭМУЛЬСИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ растворяется преимущественно вуглеводородной фазе, В качествют смесь жирных кислот С де, другоиПАВ испольг -С 20 аминов ал алкилфенолов с киламииоспиртов с С 2 - С иС 8 - Св алкильнои группе 21.Недостатком известной эмульсии является: во-первых, низкое содержание воды в эмульсии - до 30%, во-вторых, необходимость использования больших количеств ПАВ - от 0,5 до 2 и более вес.ч, ПАВ для эмульгирования одной части воды,Содержание воды в эмульсии до 30% не поз. воляет изменять вязкость воднобензиновой эмульсии в широких пределах. Увеличение вяз. кости эмульсии в 20 раз, которое может быть достигнуто повышением концентрации водной фазы до 65%, необходимо для возможности ис. пользования воднобензиновых эмульсий в многотопливных двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Использование больших количеств ПАВ для стабилизации эмульсии экономически невыЦелью данногние эффективно 1Данное изобретение относится к технологииконцентрированных дисперсных систем, точнеек технологии эмульсий воды в углеводородномтопливе, предназначенных для использования,главным образом в двигателях внутреннего сго.рания (ДВС),Широко известны воднотопливные эмульсии,состоящие из определенных количеств воды, углеводородного топлива и поверхностно-активных веществ (ПАВ) в качестве стабилизаторовэмульсии. В болыпинстве случаев указанные способы получения и виды ПАВ позволяют получать эмульсию прямого типа - углеводородноетопливо в воде, например топливная эмульсияна основе углеводородного топлива с добавлением воды и ПАВ (диэтаноламида жирной кислоты, диэтаноламина, моноэфира триэтаноламина и жирной кислоты, триэтаноламина) 11.Однако. воспламеняемость этой эмульсии недостаточна, Более близкой к предложенной топливной эмульсии по сущности и достигаемому результату является эмульсия воды в бензине вприсутствии смеси ПАВ, состоящей, по крайнеймере, иэ двух компонентов, один иэ которых зобретения является повышеэмульсии, а именно: созда.699005 ние стабильных воднобензиновых эмульсий с высокой кощентрацией водной фазы и малым количеством Г 1 АВ.Поставленная цель достигается тем, что в качестве ПАВ используют смесь диэфира пентаэритрита и олеиновой кислоты 1 с полиэтиленгликолевым эфиром ангидросорбата и олеиновой кислоты 2 или с тетраэтиленгликолевымэфиром изооктилфенола 3). при их соотноше. нии 1:0,2 - 1, при следующем соотношении ком. . понентов в об.%:Вода 1 - 65Поверхностно-активноевещество 0,05 - 9,75Бензин до 100 15Суммарное количество этих ПАВ, необходимое для получения стабильной эмульсии воды в бензине существенно меньше, чем в иэвест. ных эмульсиях, и составляет в расчете на эмуль гируемую воду 5 - 15 об.% или 0,05 - 0,13 вес. ч, 2 о Максимально возможное количество воды вэмульсии увеличено до 65 об,%. Дальнейшее увеличение содержания воды приводит к обраКомпонентыэмульсии Содержание компонентов в эмульсии, об.% Вода 1 1 30 30 65 65 Вещество 1 Вещество 2 Вещество 3 6,53,25 0,1 0,1120,050,038 31,5 3,41 7,31 1,14 2,44 Бензин Остальное 4,45,91,5за 1 ч эмульсия расслаивается, образуя слой бензина и эмульсии. 1:10,5:10,33:12:1 45ф Количество ПАВ приведено в расчете на эмульгироваиную воду,Влияние суммарного количества ПАВ на седиментационйую устойчивость эмульсии (содержание воды 20%) приведено ниже 50 Соотношение ПАВ оличество воды, осадившейся из верхнего слоя 10 мм за 3 ч,Суммарное количествоПАВ, об,% Количество воды, оса.дившеися из верхнегослоя 10 мм за 3 ч.об.% ещество 2 1:1 051 ество 2,0 1,0 1,8 2,5 0,33: 021 вещество 5 100,12:1веществ 17,3- веществ Получаемые эмульсии к коалесценции ус. тойчивы - выделения водной фазы не наблюдалось. Стабильность эмульсий определяется ус. тойчивостью к седиментации.Влияние. соотношения количеств ПАВ" на се-. пиментационную: устойчивость эмульсий (содержание воды 20 об.%, суммарное количество ПАВ 10 об,%) приведено ниже щению фаз. Размер капель воды не превышает0,5 мкм.При приготовлении эмульсии рассчитанноеколичество вещества 1 растворяется в бензинепри комнатной температуре, определенное количество вещества 2 или 3 растворяется в дистиллированной воде при температуре 50 С, Затем водный раствор ПАВ медленно приливается к бензиновому при перемешивании. Скоростьвращения мешалки 2800 об/мин. Основное,эмульгирование производится с помощью роторного диспергатора при комнатной температуре.Эмульгируемая смесь пропускается через зазор0,2 мм между зубьями ротора и статора. Время нахождения эмульсии в системе диспергатора,3 мин. Скорость вращения ротора 5000 об/мин,Суммарное время получения эмульсии 5 мин,Описанным способом получаются все эмульсиис содержанием воды от 1 до 65 об.% в присутствии смеси ПАВ от 5 до 20 об.% в расчетена эмульгируемую воду,Содержание компонентов в эмульсии приразличном количестве воды дано в табл. 1,Таблица,1- вещество 1 в соотношении 0,5:18,0 1,0699005 воднобензиновую эмульсию в качестве топлива ДВС в зимних условиях. Так, 30 об.% этиленгликоля (в расчете на эмульгируемую воду)понижает температуру замерзания до - 60 С.Полученные описанным способом эмульсии обеспечивают устойчивую работу ДВС без измененияего топливоподающей системы.Расширение интервала концентраций воднойфазы в эмульсии до 65% позволяет изменять10 вязкость топлива в широких пределах, Так,вязкость 30% эмульсии в 3 раза выше вязкости чистого бензина. Увеличение содержания воды до 65% повышает вязкость днсперсной сис.темы в 20 раз. Это позволит количественно ре.гулировагь подачу бензина в двигателе на режимах частичных нагрузок путем замены частибензина на воду, что значительно повысит экономичность ДВС,Испытания показали, что увеличение содер.0 жания ПАВ, свыше 0,2 вес. ч. на эмульгируемую воду, приводит к повышению нагарообразования и увеличению концентрации углеводородов в отходящих газах ДВС, Малые ко.личества ПАВ сгорают в двигателе полностью.25 1520вещество5101520 0,3 0,2 3 и 1 в соотношении 0,33:110,01,5 0,4 0,3 Седиментационная устойчивость эмульсий сразличным содержанием воды (сумма ПАВ15 об.%) приведена ниже. Количество воды, осадившейся из верхнего слоя 10 мм эа 3 ч,об.% Содержание воды вэмульсии, об.% 1 в соотношении 0,5:10,250,3О1 в соотношении 0,33:10,40,450 вещество 2 и53065вещество 3 и53065 Формула изобретения Приведенные данные показывают, что наиболее устойчивые к седиментации эмульсии (не.зависимо от содержания воды), получаются Топливная эмульсия для двигателя внутренпри соотношении ПАВ: для пары веществ 230него сгорания на основе бензина с добавлением и 1 - 0,5:1 и для пары вещества 3 и 1 - воды и поверхностно-активного вещества, от0,33:1. Суммарное количество ПАВ, необходи- л ича ющаяся тем, что, с целью повышения мое дпя получения седиментационно устойчи- эффективности эмульсии, она содержит в ка. вой эмульсии воды в бензине не превышает честве поверхностно. активного вещества смесь 15 об.% в расчете.на эмульгируемую воду. Важ- З 5 диэфира пентаэритрита и оленновой кислоты ным фактором для практического применения с полиэтиленгликолевым эфиром ангидросорбаявляется зависимость седиментационной устой- та и олеиновой кислоты или с тетраэтиленгли- . чивости эмульсии от времени. Но истечении колевым эфиром изооктилфенола при их соот сут, с момента приготовления перемешивание ношении 1:0,2 - 1 при следующем соотношении40эмульсии со скоростью 200 - 300 об/мин в те. компонентов, об,%: чение 5 мин достаточно для восстановления пер Вода 1 - 65 воначальной седиментационной устойчивости дие. Поверхностно-активное персной системы. При более длительном хране. вещество 0,05 - 9,т 5 иии эмульсии необходимо повысить скорость Бензин до 100 вращения мешалки до 3000 об/мин.45Источники информации,принятые во внимание при экспертизеВведение в эмульсии данного состава этилен. Патент США йо 3807973/, кл. 44 - 7 В, опуб гликоля снижает температуру замерзания эмуль лик, 1974.сии без изменения ее седиментационной устой. 2, Патент США Кф 3527581, кл, 44 - 51, опубчивости, что дает возможность использовать 50 лик, 1970 (прототнп 1.Составитель Н. БогдановаТехред Л.Алферова Корректор М. Селехман Редактор Е. Виноградова Заказ 7152/25 Тираж 609 ЦНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий 1 3035, Москва, Ж - 35, Рауцская наб., д. 4/5