Эмульгированное топливо

Эмульгированное топливо представляет собой эмульсию, состоящую из воды и горючей жидкости, масла или топлива. Эмульсии представляют собой частный пример дисперсии, содержащей непрерывную и дисперсную фазы. Наиболее часто используемым эмульсионным топливом является водно-дизельная эмульсия. ^[1] В случае эмульсий обе фазы представляют собой несмешивающиеся жидкости: масло и воду. Эмульсионное топливо может представлять собой либо микроэмульсию , либо обычную эмульсию (иногда называемую макроэмульсией , чтобы отличить ее от микроэмульсии). Существенными различиями между ними являются стабильность (микроэмульсии представляют собой термодинамически стабильные системы, тогда как макроэмульсии кинетически стабилизированы) и распределение частиц по размерам (микроэмульсии образуются спонтанно и имеют размеры от 10 до 200 нм, тогда как макроэмульсии образуются в результате процесса сдвига и имеют размеры от 100 нм до более 1 микрометра). Микроэмульсии изотропны, тогда как макроэмульсии склонны к осаждению (или образованию пенки ) и изменению размера частиц с течением времени. В обоих используются поверхностно-активные вещества (также называемые эмульгаторами), и они могут быть либо «вода в масле» (обратные эмульсии), либо «масло в воде» (обычные эмульсии), либо бинепрерывными (также называемыми множественными или сложными эмульсиями).

Приложения

В качестве топлива с непрерывной водной эмульсией (масло в воде) можно привести систему Orimulsion и битумные эмульсии. Их часто называют эмульсией с высоким содержанием внутренней фазы (HIPE), поскольку непрерывная фаза составляет около 30% состава топлива, тогда как дисперсная фаза обычно является второстепенным компонентом. Водные непрерывные эмульсии очень тяжелой нефти и битума легче перекачивать, чем исходное топливо, что потребует значительного нагрева и/или разбавления дистиллированным продуктом (керосином или легкой нефтью), чтобы облегчить обращение с ними. Водосплошные эмульсии остаточного топлива, тяжелого мазута и т. д., которые имеют теплотворную способность и используются в промышленности, также могут быть преобразованы в эмульгированные топлива, что снижает необходимость использования смазочно-охлаждающих жидкостей и снижает выбросы при горении, связанные с низкосортными видами топлива.

Примерами топлив с непрерывной масляной эмульсией (вода в масле) являются дизельное топливо (или биодизельное смешанное топливо) и водные эмульсии. Эти эмульгированные топлива были признаны в Европе ( Франция и Италия ) и был установлен стандарт CEN (CWA 15145:2004). Другие типы эмульгированного топлива содержат от 5 до 30% воды (по массе) в общей топливной эмульсии. Эмульсия воды в дизельном топливе может использоваться в качестве альтернативного топлива для обеспечения низкого уровня выбросов и высокого теплового КПД тормозов . ^[2]

Эмульсия для сжигания (E2C) или эмульсии «вода в топливе» по требованию для тяжелого топлива и дизельного топлива для судовых и стационарных котлов доступны в компании Nonox Ltd. с 2006 года. Преимущество смешивания по требованию заключается в том, что не требуются химические поверхностно-активные вещества, вода/топливо. Соотношение может быть отрегулировано в зависимости от нагрузки для достижения максимальной эффективности и предотвращения разделения при хранении. Эта проверенная система снижает выбросы сажи до 90%, NOx до 40% и обеспечивает экономию топлива, которая варьируется в зависимости от базовой эффективности нагрузки.

Также были приготовлены микроэмульсии топлив. Тип поверхностно-активных веществ и количества, необходимые для изготовления этих эмульсионных топлив, отличают их от других коммерческих эмульсионных топлив. Они рассматриваются там, где вопросы безопасности (например, предотвращение пожаров; ^[3]) или коммерческая прибыль оправдывает дополнительные затраты (например, повышение нефтеотдачи, заводнение поверхностно-активными веществами; ^[4]).

Теория

Основными преимуществами использования эмульгированного топлива вместо самого топлива являются экологические и экономические выгоды. Добавление воды в дизельный процесс снижает температуру сгорания и снижает выбросы NO _x . ^[5] В статье сравниваются впрыск воды и эмульгированное топливо в дизельных двигателях (судовых и стационарных), а также обсуждаются выбросы и связанные с этим механизмы. В нем делается вывод, что эмульгированное топливо исключительно эффективно снижает выбросы NO _x и твердых частиц. ^[6] В другой статье изучалось влияние EGR и эмульсионного топлива. ^[7]

См. также

Эмульсии – смесь двух или более несмешивающихся жидкостей.
Эмульсионная дисперсия - термопласты или эластомеры, суспендированные в жидком состоянии с помощью эмульгаторов.
Микроэмульсия
Миниэмульсия - особый тип эмульсии.
Эмульсия Пикеринга - Тип эмульсии
Эмульсия вода в воде

Ссылки

^ Джалани, Амит; Шарма, Дилип; Сони, Шьям Лал; Шарма, Пушпендра Кумар; Шарма, Сумит (6 января 2019 г.). «Комплексный обзор водоэмульгированного дизельного топлива: химический состав, характеристики двигателя и выбросы выхлопных газов». Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 26 (5): 4570–4587. дои : 10.1007/s11356-018-3958-y . ПМИД 30612375 . S2CID 58543105 .
^ Джалани, Амит; Шарма, Дилип; Сони, Шьям Лал; Шарма, Пушпендра Кумар (22 сентября 2019 г.). «Влияние технологических параметров на производительность и выбросы дизельного двигателя с воспламенением от сжатия, работающего на водной эмульсии». Источники энергии, Часть A: Восстановление, использование и воздействие на окружающую среду : 1–13. дои : 10.1080/15567036.2019.1669739 . S2CID 203940130 .
^ Архивировано в Ghostarchive и Wayback Machine : Огнестойкое топливо для вооруженных сил в SwRI . Ютуб .
^ http://files.sc.akzonobel.com/bulletins/Enhanced%20Oil%20Recovery-Tech-bulletin.pdf ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
^ Кэнфилд, Калифорния (1999). Влияние сгорания дизель-водяной эмульсии на _{NO x} выбросы в дизельных двигателях (дипломная работа). Система государственных университетов Флориды.
^ В. Адди Маевски (2002). «Вода при сгорании дизельного топлива» .
^ Бертола, А.; Ли, Р.; Булухос, К. (2003). «Влияние водно-дизельной эмульсии и системы рециркуляции отработавших газов на сгорание и выбросы выхлопных газов тяжелых дизельных двигателей с двойным впрыском, оснащенных системой впрыска Common-Rail». Технический документ SAE . дои : 10.4271/2003-01-3146 . JSTOR 44742443 . 2003-01-3146.

«Экспериментальное исследование мощности, крутящего момента и шума дизельного двигателя с использованием водно-дизельных эмульсий», Мохаммад Реза Сейфи и др. http://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.10.122

Внешние ссылки

Сердюк, Василий (2008). «В поисках топлива будущего: В ближайшем будущем привычные виды моторного топлива будут заменены водотопливными эмульсиями» . Нефть России . №3. Лукойл . OCLC 74330613 .

[1] Джалани, Амит; Шарма, Дилип; Сони, Шьям Лал; Шарма, Пушпендра Кумар; Шарма, Сумит (6 января 2019 г.). «Комплексный обзор водоэмульгированного дизельного топлива: химический состав, характеристики двигателя и выбросы выхлопных газов». Наука об окружающей среде и исследования загрязнения . 26 (5): 4570–4587. дои : 10.1007/s11356-018-3958-y . ПМИД 30612375 . S2CID 58543105 .

[2] Джалани, Амит; Шарма, Дилип; Сони, Шьям Лал; Шарма, Пушпендра Кумар (22 сентября 2019 г.). «Влияние технологических параметров на производительность и выбросы дизельного двигателя с воспламенением от сжатия, работающего на водной эмульсии». Источники энергии, Часть A: Восстановление, использование и воздействие на окружающую среду : 1–13. дои : 10.1080/15567036.2019.1669739 . S2CID 203940130 .

[3] Архивировано в Ghostarchive и Wayback Machine : Огнестойкое топливо для вооруженных сил в SwRI . Ютуб .

[4] ttp://files.sc.akzonobel.com/bulletins/Enhanced%20Oil%20Recovery-Tech-bulletin.pdf ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}

[5] Кэнфилд, Калифорния (1999). Влияние сгорания дизель-водяной эмульсии на _{NO x} выбросы в дизельных двигателях (дипломная работа). Система государственных университетов Флориды.

[6] В. Адди Маевски (2002). «Вода при сгорании дизельного топлива» .

[7] Бертола, А.; Ли, Р.; Булухос, К. (2003). «Влияние водно-дизельной эмульсии и системы рециркуляции отработавших газов на сгорание и выбросы выхлопных газов тяжелых дизельных двигателей с двойным впрыском, оснащенных системой впрыска Common-Rail». Технический документ SAE . дои : 10.4271/2003-01-3146 . JSTOR 44742443 . 2003-01-3146.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]