Изготовление высокостабильных эмульсий и суспензий

В 2005-2006 гг. наше предприятие выполняло заказ по разработке технологий и изготовлению оборудования для работы с НСЖ. Одно из направлений требовало разработки технологий и оборудования для разрушения особо стойких «застарелых» эмульсий. К такому сырью относится некондиционная «ловушечная нефть» и нефтешламы. Вода в этих эмульсиях связана с углеводородами на молекулярном уровне, и её объёмное содержание может достигать 60%. Традиционные технологии не позволяют эффективно разрушать эти эмульсии, так как необходима значительная концентрация энергии – до 500 кВт/м2. Созданное нами оборудование – вихревые теплогенераторы ВТГ – позволяет достигать мощности кавитационного воздействия до 700 кВт/м2. После такой обработки с этой эмульсией прекрасно справляются традиционные технологии.

Но более объёмной и перспективной стала работа по отработке технологий и изготовлению оборудования для получения стойких, однородных многокомпонентных смесей и мелкодисперсных топливных эмульсий заданных параметров, эмульсий на основе нефти и её производных (мазут, дизельное топливо, печное топливо).

В процессе работы с топливными эмульсиями особое внимание уделялось таким показателям, как:

1. Объёмно-весовое количество воды (5%, 10%, 15%, но не более 20% от общего объёма).
2. Стойкость эмульсии к термической обработке (максимальный нагрев +110°С).
3. «Живучесть» – способность к длительному хранению в ёмкости при температуре +15°+18° без видимого расслоения.
4. Размеры полученных при обработке глобул воды (минимальный возможный размер 3 мкм, максимально допустимый – 15 мкм).
5. Средние энергозатраты на получение 1 м3 эмульсии.

Полученные результаты:

1. Оптимальное объёмно-весовое количество воды: 7-15%.
2. Стойкость к термообработке: + 60°+80°.
3. «Живучесть»: от 10 суток до 6 месяцев.
4. Средний размер глобул: 6-10 мкм.
5. Средние энергозатраты на получение 1 м3 эмульсии (солярка, печное топливо): 0,5-0,8 кВт.
6. Средние энергозатраты на получение 1 м3 эмульсии (нефть, мазут М100): 4,5-1,8 кВт.

Следует отметить, что на качество эмульсии влияет качество сырья, т. к. в нефти и её производных всегда присутствуют как естественные эмульгаторы, так и остаточное количество эмульгаторов, растворённых в нефти на станциях подготовки.

Нефтеперерабатывающая промышленность:

• нефтеводные и мазутоводные эмульсии для использования в виде топлива в теплоэнергетике (водотопливная эмульсия позволяет снизить расход топлива в котлах и печах до 21%);
• бензиновые, дизельные и керосиновые эмульсии для использования в двигателях внутреннего сгорания на водном, автомобильном и железнодорожном транспорте, что даёт экономию топлива от 15% до 25%, а также позволяет создать многотопливные эмульсии и принципиально новые двигатели на их основе;
• бескрекинговая переработка сырой нефти;
• эмульгирование нефти с повышенным содержанием парафинсодержащих фракций с целью предотвращения налипания парафина на стенки трубопровода при её транспортировке;
• переработка и утилизация нефтешлаков и других углеродосодержащих отходов.

Машиностроение:

В машиностроении эмульсии применяются чаще всего в виде смазывающе-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые используются на металлорежущем оборудовании для охлаждения рабочих органов: фрез, свёрл, резцов и т. п. От качества СОЖ напрямую зависит качество обработки поверхности, а также срок службы режущего инструмента. Смазывающе-охлаждающие жидкости представляют собой эмульсии, созданные из различных концентратов и воды, приготовляемые, как правило, непосредственно на предприятии. Такие масла и смазки с повышенными фрикционными, антикоррозийными характеристиками, можно получить с помощью вихревых теплогенераторов ВТГ.

Аналогичным образом получаются эмульсии для строительных производств, например, эмульсии для смазки форм бетонных изделий. По нормативам их «живучесть» составляет 12-14 часов. Эмульсии, полученные с помощью ВТГ, «живут» до трёх месяцев.