СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬСИОННОГО СОСТАВА ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА
METHOD OF PRODUCING DIESEL FUEL EMULSION FORMULATIONS

Изобретение относится к жидким углеводородным топливам, а именно к водно-топливным эмульсиям легкого топлива, и может быть использовано при эксплуатации автомобильных двигателей и энергетических установок.
Известен способ получения водно-топливной композиции с использованием стабилизатора [RU 2278892 С1 (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный университет") 19.04.2005], включающий приготовление раствора эмульгатора в воде, приготовление раствора стабилизатора (соль четырехвалентного титана рицинолевой и 10-оксистеариновой кислот) в бензине или дизельном топливе, перемешивание полученных растворов с помощью ультразвукового диспергатора, при этом достигается образование относительно устойчивой эмульсионной системы.
Основным недостатком данного изобретения можно считать как низкий уровень стабильности полученных эмульсий (до 56 часов), так и использование стабилизатора, который делает изобретение более дорогостоящим и менее доступным, а также отсутствие сведений о корродирующем действии эмульсии на двигатель.
Из уровня техники известен способ эмульгирования [US 4394131 А (Entoleter, Inc.) 19.07.1983] с помощью роторной мельницы со скоростью 1650 об/мин. Известен способ получения водных эмульсий минерального масла [авторское свидетельство №610551 (Таранова Т.В., Хачатурова Р.Л., Береснев В.Н.) 12.05.1978], включающий смешение стабилизатора, представляющего собой смесь гидрофобного и гидрофильного типа и масла с последующим введением воды в полученную смесь. Также известен способ получения маловязкой стабильной эмульсии типа «масло в воде» [RU 2021329 С1 (Интевеп С.А.) 15.10.1994], включающий смешение тяжелого компонента - углеводорода, эмульгатора и воды при повышенной температуре и содержании воды до 15%мас. с последующим добавлением воды до 20÷30%мас.
Недостатком всех вышеперечисленных методов является то, что с их помощью практически невозможно получить стабильные эмульсии из легкого топлива.
Существует способ повышения стабильности (до 1 месяца) водно-топливных эмульсий за счет использования ПАВ и высокомолекулярного набухающего агента [US 4392865 (Lanko Inc) 12.07.1983].
Недостатком данного метода является использование твердого компонента, который резко уменьшает срок эксплуатации двигателя и приводит к выходу из строя фильтров очистки.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков и методикам приготовления к настоящему изобретению является способ получения водно-топливной эмульсии [WO 8504183 A1 (ARCHIMMO S.A.) 26.09.1985], включающий смешение эмульгатора (0,5-3%) с топливом при последующем добавлении воды к системе.
Основным недостатком данного способа-прототипа является получение весьма неустойчивой эмульсии, обладающей низкой стабильностью. Стабильность таких эмульсий при использовании легкого топлива (бензин, дизельное топливо) сохраняется до нескольких десятков минут.
С целью получения стабильных водно-топливных эмульсий применяют способы, позволяющие, как правило, получить эмульсию типа «вода в масле» (обратная эмульсия), так как эмульсии типа «масло в воде» (прямая эмульсия) оказывают сильное корродирующее действие на топливную аппаратуру. Однако эмульсии легкого топлива типа «вода в масле» нестабильны.
Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении стабильности водно-топливной эмульсии обратного типа на базе легкого топлива, которая не будет обладать коррозионным действием и не предполагает каких-либо реконструкций двигателя.
Технический результат достигается способом получения эмульсионного состава дизельного топлива, включающим постепенное введение при перемешивании воды в количестве 10% мас. от массы всей эмульсии в анионное поверхностно-активное вещество, в качестве которого используется диоктилсульфосукцинат натрия в ароматическом растворителе, при массовом соотношении ПАВ в системе с водой 1:1, добавление полученной системы в дизельное топливо, взятое в количестве 80% мас. от массы всей эмульсии.
Стабильная эмульсионная композиция образуется за счет подобранного эмульгатора - диоктилсульфосукцината натрия, который имеет высокую скорость смачивания и снижает поверхностное натяжение раствора, включающего воду. Диоктилсульфосукцинат натрия используется в ароматическом растворителе, при его содержании в растворителе 60-70% об.
Ароматические растворители могут быть использованы как российских марок, например Нефрас АР-120/220, Нефрас АР-150/330 сольвенты нефтяные и др., так и зарубежного производства - Solvesso 100, 150, 200, Cyclosol и др.
В предлагаемом изобретении предпочтительно использовать анионный ПАВ диоктилсульфосукцинат натрия в ароматическом растворителе марки Lankropol АЕС 299.
Способность системы подвергаться самоэмульгированию, т.е. снижать межфазное натяжение системы за счет уменьшения поверхностной энергии на границе вода/масло, достигается за счет подбора оптимального соотношения эмульгатора к выбранному количеству легкого топлива и воды.
Сущность предлагаемого изобретения описывается следующими методиками.
Пример 1
Дистиллированную воду (10% мас. от всей эмульсии) смешивают на магнитном перемешивающем устройстве с анионным ПАВ диоктилсульфосукцинатом натрия в ароматическом растворителе (например, марки Lankropol АЕС 299) при массовом соотношении ПАВ:вода, равном 1:1, в полученную смесь при постоянном перемешивании по каплям приливают дизельное топливо (ДТ) в количестве 80% мас. от всей эмульсии.
Пример 2
На магнитной мешалке перемешивают ДТ (80% мас. от всей эмульсии). Параллельно смешивают диоктилсульфосукцинат натрия в ароматическом растворителе (например, марки Lankropol АЕС 299) с водой в количестве 9-10% мас. и 10-11% мас. (от всей эмульсии) соответственно. Намеренно готовят смесь ПАВ и воды в большем количестве, чем необходимо (т.к. необходимо учесть потери смеси при ее переносе). Постепенно добавляют систему вода-эмульгатор к ДТ, постоянно перемешивая и взвешивая вновь прибавленную к ДТ смесь.
Полученная по примеру 2 эмульсия имеет лучшую устойчивость к расслаиванию. Расслоение этой эмульсии не наступает в течение 3-4 месяцев, в то время как эмульсия, приготовленная по примеру 1, расслаивается через 2 месяца. Таким образом, более выгодным примером с точки зрения применения рассматриваемых эмульсий при эксплуатации автомобильных двигателей и энергетических установок является более устойчивая эмульсия, полученная по примеру 2.
После хранения образцов в условиях пониженной (-18°С) и повышенной (+40°С) температур, эмульсии, при нахождении в условиях комнатной температуры (+23°С) склонны к самодиспергированию.
Эмульсия, получаемая по предлагаемому способу (пример 2), обладает свойствами концентрированной эмульсии, т.е. ее вязкость увеличивается при уменьшении содержания воды (увеличения содержания топлива), так как вода образует каркас несущей ячейки, заполненной жидкостью (эмульсией). Этот каркас сообщает эмульсии определенную прочность и высокую стабильность, а прослойки топлива на границе раздела топлива с топливной аппаратурой играют роль смазки, позволяющей даже при высокой вязкости эмульсии обеспечить оптимальные режимы подачи топлива в автомобилях даже с помощью штатных топливных насосов.