Combustible emulsionado

Los combustibles emulsionados son emulsiones compuestas de agua y un líquido combustible, ya sea aceite o un combustible. Las emulsiones son un ejemplo particular de una dispersión que comprende una fase continua y una dispersa. El combustible de emulsión más comúnmente utilizado es la emulsión de agua en diesel. ^[1] En el caso de las emulsiones, ambas fases son los líquidos inmiscibles , aceite y agua. Los combustibles en emulsión pueden ser una microemulsión o una emulsión ordinaria (a veces denominada macroemulsión, para diferenciarlo de la microemulsión). Las diferencias esenciales entre los dos son la estabilidad (las microemulsiones son sistemas termodinámicamente estables, mientras que las macroemulsiones están cinéticamente estabilizadas) y la distribución del tamaño de partícula (las microemulsiones se forman espontáneamente y tienen dimensiones de 10 a 200 nm, mientras que las macroemulsiones se forman mediante un proceso de cizallamiento y tienen dimensiones). de 100 nm a más de 1 micrómetro). Las microemulsiones son isotrópicas, mientras que las macroemulsiones son propensas a sedimentarse (o cremarse ) y a cambiar el tamaño de las partículas con el tiempo. Ambos usan tensioactivos (también llamados emulsionantes) y pueden ser agua en aceite (emulsiones invertidas), aceite en agua (emulsiones regulares) o bicontinuos (también llamados emulsiones múltiples o complejas).

Aplicaciones

Los combustibles emulsionados continuos en agua (aceite en agua) se ejemplifican mediante el sistema de orimulsión y las emulsiones bituminosas . Suelen describirse como emulsiones de fase interna alta (hipe) porque la fase continua es alrededor del 30% de la composición del combustible, siendo más habitual que la fase dispersa sea el componente menor. Emulsiones continuas en agua de crudos muy pesados, el betún es más fácil de bombear que el combustible original, lo que requeriría un calentamiento considerable y / o dilución con un producto destilado (queroseno o crudo ligero) para facilitar su manipulación. Las emulsiones continuas en agua de combustible residual, fueloil pesado, etc. que tienen un poder calorífico y se utilizan en aplicaciones industriales también se pueden convertir en combustibles emulsionados, reduciendo así la necesidad de utilizarfluidos de corte y mejora de las emisiones de combustión asociadas a los combustibles inferiores.

La orimulsión ahora ha sido reemplazada por MSAR® con más de 10 años de desarrollo continuo detrás de ella.

MSAR® es un HFO sintético emulsionado de aceite en agua de baja viscosidad. Se fabrica utilizando tecnología patentada para mezclar aceites residuales pesados con pequeñas cantidades de productos químicos especializados y agua en una formulación a medida. La emulsión resultante contiene aproximadamente un 30% de agua y menos de un 1% de productos químicos. La emulsión es un líquido de baja viscosidad a temperatura ambiente, lo que facilita su manipulación y reduce los costos de calentamiento para el almacenamiento, transporte y uso en comparación con los HFO.

Además, las gotitas de hidrocarburo están pre-atomizadas dentro de la emulsión y son significativamente más pequeñas que las gotitas formadas por atomización de HFO; esto significa que cuando se utiliza, MSAR® se quema casi por completo, sin dejar prácticamente ninguna partícula de carbono en el escape y haciéndolo más respetuoso con el medio ambiente.

Los combustibles emulsionados continuos en aceite (agua en aceite) están ejemplificados por las emulsiones diésel (o combustibles mezclados con biodiésel) y agua. Estos combustibles emulsionados fueron reconocidos en Europa ( Francia e Italia ) y se estableció el estándar de taller CEN (CWA 15145: 2004). Otros tipos de combustibles que se han emulsionado contienen entre un 5 y un 30% de agua (en masa) en la emulsión de combustible total. La emulsión de combustible de agua en diesel podría usarse como combustible alternativo para bajas emisiones y alta eficiencia térmica de los frenos. ^[2]

Emulsión para combustión (E2C} o agua bajo demanda en emulsiones de combustible para HFO y diésel para calderas de transporte y estacionarias están disponibles en Nonox Ltd. desde 2006. La ventaja de mezclar bajo demanda es que no se requieren tensioactivos químicos, la relación agua / combustible puede ser ajustado a la carga para una máxima eficiencia y sin posibilidad de separación en el almacenamiento Este sistema probado reduce las emisiones de hollín hasta en un 90%, NOx en un 40% y ofrece ahorros de combustible que varían según la eficiencia de referencia de la carga.

También se han preparado microemulsiones de combustibles. El tipo de tensioactivos y las cantidades necesarias para fabricar estos combustibles en emulsión los distingue de otros combustibles en emulsión comerciales. Estos se consideran cuando los problemas de seguridad (por ejemplo, prevención de incendios; ^[3] ) o el retorno comercial justifican los costos adicionales (por ejemplo, mejora de la recuperación de petróleo, inundación de surfactante; ^[4] ).

Recientemente, el Dr. Amit Jhalani del Instituto Nacional de Tecnología de Malaviya de Jaipur ha dado a conocer un nuevo combustible de emulsión como combustible de emulsión GMD (gomutra-in-diesel) . ^[5] Este combustible ha sido sintetizado mezclando orina de vaca (gomutra) en el diesel. Con el uso de este combustible, se ha descubierto que las emisiones de escape diesel se reducen drásticamente junto con el aumento en la eficiencia del motor. ^[6]

Teoría

Las principales ventajas de utilizar combustibles emulsionados en lugar del combustible en sí son los beneficios ambientales y económicos. La adición de agua al proceso de diesel disminuye las temperaturas de combustión y reduce las emisiones de NO _x . ^[7] Un artículo compara la inyección de agua y los combustibles emulsionados en motores diesel (motores marinos y estacionarios) y analiza las emisiones y los mecanismos involucrados. Concluye que los combustibles emulsionados son singularmente efectivos para reducir simultáneamente las emisiones de NO _x y PM. ^[8] Otro artículo ha examinado los efectos de la EGR y los combustibles de emulsión. ^[9]

Ver también

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Referencias

^ Jhalani, Amit; Sharma, Dilip; Soni, Shyam Lal; Sharma, Pushpendra Kumar; Sharma, Sumit (6 de enero de 2019). "Una revisión completa sobre el combustible diesel emulsionado en agua: química, rendimiento del motor y emisiones de escape". Investigación en Ciencias Ambientales y Contaminación . 26 (5): 4570–4587. doi : 10.1007 / s11356-018-3958-y . PMID 30612375 . S2CID 58543105 .
^ Jhalani, Amit; Sharma, Dilip; Soni, Shyam Lal; Sharma, Pushpendra Kumar (22 de septiembre de 2019). "Efectos de los parámetros del proceso sobre el rendimiento y las emisiones de un motor de encendido por compresión alimentado con diesel emulsionado en agua". Fuentes de energía, Parte A: Recuperación, utilización y efectos ambientales : 1–13. doi : 10.1080 / 15567036.2019.1669739 . S2CID 203940130 .
^ https://www.youtube.com/watch?v=3F8edPltVc8
^ http://files.sc.akzonobel.com/bulletins/Enhanced%20Oil%20Recovery-Tech-bulletin.pdf ^{[ enlace muerto permanente ]}
^ Jhalani, Amit; Sharma, Dilip; Soni, Shyamlal; Sharma, Pushpendra Kumar; Singh, Digambar (2021). "Evaluación de la viabilidad de un combustible diesel emulsionado de orina de vaca recién preparado para la aplicación del motor de CI" . Combustible . 288 : 119713. doi : 10.1016 / j.fuel.2020.119713 . S2CID 229400709 .
^ "गोमूत्र का कमाल: प्रदूषण नियंत्रण के साथ होगी डीजल की बचत" (Papel E). Rajasthan Patrika. 27 de noviembre de 2020 . Consultado el 27 de noviembre de 2020 .
^ Canfield, CA (1999). Efectos de la combustión de emulsión de agua y diesel en las emisiones de NO x de motores diesel (tesis de maestría). Sistema Universitario Estatal de Florida.
^ W. Addy Majewski (2002). "Agua en combustión diesel" .
^ Bertola, A .; Li, R .; Boulouchos, K. (2003). "Influencia de las emulsiones de agua en diesel y EGR en las emisiones de combustión y escape de motores DI-diesel de servicio pesado equipados con sistema de inyector Common-Rail". Documento técnico SAE . doi : 10.4271 / 2003-01-3146 . JSTOR 44742443 . 2003-01-3146.

'Investigación experimental de la potencia, el par y la emisión de ruido de un motor diésel utilizando emulsiones agua-diésel', Mohammad Reza Seifi et al. http://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.10.122

enlaces externos

Serdyuk, Vasily (2008). "En busca del combustible del futuro: en un futuro próximo, los tipos habituales de combustible de motor serán sustituidos por emulsiones agua-combustible" . Petróleo de Rusia . No. 3. Lukoil . OCLC 74330613 .

[1] Jhalani, Amit; Sharma, Dilip; Soni, Shyam Lal; Sharma, Pushpendra Kumar; Sharma, Sumit (6 de enero de 2019). "Una revisión completa sobre el combustible diesel emulsionado en agua: química, rendimiento del motor y emisiones de escape". Investigación en Ciencias Ambientales y Contaminación . 26 (5): 4570–4587. doi : 10.1007 / s11356-018-3958-y . PMID 30612375 . S2CID 58543105 .

[2] Jhalani, Amit; Sharma, Dilip; Soni, Shyam Lal; Sharma, Pushpendra Kumar (22 de septiembre de 2019). "Efectos de los parámetros del proceso sobre el rendimiento y las emisiones de un motor de encendido por compresión alimentado con diesel emulsionado en agua". Fuentes de energía, Parte A: Recuperación, utilización y efectos ambientales : 1–13. doi : 10.1080 / 15567036.2019.1669739 . S2CID 203940130 .

[3] ttps://www.youtube.com/watch?v=3F8edPltVc8

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

[5] Jhalani, Amit; Sharma, Dilip; Soni, Shyamlal; Sharma, Pushpendra Kumar; Singh, Digambar (2021). "Evaluación de la viabilidad de un combustible diesel emulsionado de orina de vaca recién preparado para la aplicación del motor de CI" . Combustible . 288 : 119713. doi : 10.1016 / j.fuel.2020.119713 . S2CID 229400709 .

[6] "गोमूत्र का कमाल: प्रदूषण नियंत्रण के साथ होगी डीजल की बचत" (Papel E). Rajasthan Patrika. 27 de noviembre de 2020 . Consultado el 27 de noviembre de 2020 .

[7] Canfield, CA (1999). Efectos de la combustión de emulsión de agua y diesel en las emisiones de NO x de motores diesel (tesis de maestría). Sistema Universitario Estatal de Florida.

[8] W. Addy Majewski (2002). "Agua en combustión diesel" .

[9] Bertola, A .; Li, R .; Boulouchos, K. (2003). "Influencia de las emulsiones de agua en diesel y EGR en las emisiones de combustión y escape de motores DI-diesel de servicio pesado equipados con sistema de inyector Common-Rail". Documento técnico SAE . doi : 10.4271 / 2003-01-3146 . JSTOR 44742443 . 2003-01-3146.

[1]