本申请是以下申请的分案申请：申请日：2014年12月23日；申请号：2014800843513(pct/cn2014/094571)；发明名称：“包含经焙烧的木材颗粒的浆料悬浮液”。
本发明涉及旨在用作液体可燃物的包含含碳材料颗粒的浆料悬浮液领域。
背景技术：
为了减少污染环境的来自燃料燃烧的硫的排放并且符合关于燃料消耗的法规，炼油厂提供了可获得的由柴油的精炼的重质燃料构成的低硫含量燃料。然而，由于昂贵的工艺，这些燃料替代物通常与较不精炼的那些相比更昂贵。
另外，由于归因于天然储量下降的预期原油短缺，比以往更迫切的是找到一些有效的替代物来减少化石基能源的部分。
进一步精炼燃料的一些替代方案在于用生物燃料替换化石基可燃物，这种开发通常目的在于设计新的催化过程以将固体生物质转化为液体燃料。然而，这种破坏性方法通常因由生物质制成生物燃料或制造生物燃料的竞争性价格而受到损害。
最近提出了一些其他替代方案来增加燃料组合物中的可再生燃料部分。例如，其中将煤分散到水中的基于煤/水浆料(cws)的技术提供了与现有液体锅炉相容的液体燃料。
然而，煤/水浆料的缺点是水对于燃烧是惰性的，并且因此降低了水性煤或生物煤悬浮液的总热值。
可以探索的另一个替代方案是使用经焙烧的生物质来用于具有成本竞争性特点地生产可再生能源，并且考虑到与白色未经焙烧的生物质相比为高能量密度材料而主要用于运输。
这种“热处理的生物质”提供了有意义的特性，诸如低硫含量、低氮含量、和优异的燃烧特性。
此外，如与未经焙烧的、白色的生物质相比，经焙烧的生物质是惰性材料，并且由于在焙烧过程中氧的损失，该材料获得疏水特性。
在本领域中仍然存在对于提供产生低硫排放的液体可燃配制品的需要，其中化石基能源仅占减少的部分。
更特别地，因为含碳材料提供良好的燃烧特性，在本领域中仍然存在在液体载体中提供包含所述含碳材料的悬浮液的需要，所述悬浮液均匀且稳定地分散。
此外，在本领域中仍然对于提供与现有系统(诸如发动机和锅炉)相容的液体可燃配制品的需要。
技术实现要素：
本发明的第一方面涉及一种浆料悬浮液，该浆料悬浮液包含：
(a)具有包括在0.1μm与200μm之间的平均直径d50的含碳材料颗粒；
(b)非离子表面活性剂；
(c)水相；以及
(d)有机相。(rev1)
本发明的另一方面涉及一种用于制备根据本发明的浆料悬浮液的方法，该方法包括以下步骤：
i.至少混合成分(b)、(c)和(d)以形成乳液；
ii.将成分(a)与步骤i.中获得的乳液混合以形成浆料悬浮液。(rev16)
本发明的另一方面涉及一种用于发电的方法，该方法包括燃烧根据本发明的浆料悬浮液。(rev18)
本发明的还另一方面涉及非离子表面活性剂用来稳定化包含具有包括在0.1μm与200μm之间的平均直径d50的含碳材料颗粒的乳液的用途。(rev19)
具体实施方式
诸位发明人出人意料地发现，可以将含碳材料颗粒加入到乳液中、特别是水包油乳液中，以获得可以进一步用作用于燃烧的液体生物燃料的稳定且均匀分散的浆料悬浮液。
乳液、特别是水包油乳液通过非离子表面活性剂的存在来稳定化。
浆料悬浮液
因此，本发明的第一方面涉及一种浆料悬浮液，该浆料悬浮液包含：
(a)具有包括在0.1μm与200μm之间的平均直径d50的含碳材料颗粒；
(b)非离子表面活性剂；
(c)水相；以及
(d)有机相。(rev1)
在本发明的范围内，术语“悬浮液”是指包含以具有大于胶体尺寸的颗粒分散在包含水相、有机相和非离子表面活性剂的液相中的含碳材料颗粒(即固体材料)的体系。
在某些实施例中，术语“悬浮液”是指包含在其中分散有含碳材料颗粒的乳液(即液相)的体系(乳液态)。
在某些实施例中，术语“悬浮液”是指在其中水性液相和有机液相是分开的相并且不形成乳液的体系；含碳材料颗粒被分散在这些液相中(非乳液状态)。
在本发明的范围内，术语“约”是指可以从所提及的值变化从+/-10％的值。
含碳材料颗粒
在本发明的范围内，术语“含碳材料”是指含有大量碳的材料。
对于本发明有用的含碳材料颗粒的含碳量典型地基于含碳材料颗粒的总重量超过30wt.％；它经常是超过40wt.％。基于含碳材料颗粒的总重量，它优选超过45wt.％、更优选超过50wt.％。在另一方面，基于含碳材料颗粒的总重量，它典型地是高达90wt.％、并且经常高达80wt.％。基于含碳材料颗粒的总重量，它可以是高达70wt.％或者甚至高达60wt.％。对于本发明有用的含碳材料颗粒的含碳量的某些有用的范围是基于含碳材料颗粒的总重量的从约40wt.％至约80wt.％、或从约45wt.％至约75wt.％。含碳材料颗粒的含碳量可以通过本领域技术人员已知的任何方法来确定。例如，它可以通过以下步骤来确定：在烘箱中在100℃下干燥含碳材料颗粒12h(以去除水和其他挥发物)，然后将干燥的颗粒保持在干燥器中(以避免水分吸收)，然后在燃烧炉中在能够将含碳材料颗粒的基本上全部(当不是时，全部)含碳量转化为二氧化碳的条件下燃烧含碳材料颗粒，然后通过红外检测(通过经由燃烧形成的co2)定量c含量。
在一个实施例中，该含碳材料颗粒选自下组，该组包含植物生物质、煤、焦炭、石墨、炭、生物煤及其混合物。(rev3)
根据本发明，植物生物质包含木质纤维素纤维，并且可以由易于提供合适的生物质的任何植物、木材和作物提供。
植物诸如芒属、柳枝稷、大麻；木材，诸如杨树、竹子、桉树、油棕榈树、柳树、松树、橡树、树胶、山杨、山毛榉、椰子树和云杉；以及作物，诸如玉米、高粱、甘蔗和甜菜适合于实施本发明。
在某些实施例中，植物生物质选自下组，该组包含植物或其一部分，例如叶、茎、根，包括作物或其一部分；木材，木片或木屑；稻草；树皮；草；林业剩余物；农业剩余物，诸如玉米棒、玉米秸、玉米秆、麦秸、竹草、藤蔓(vineshoot)、甘蔗渣、高粱渣、杏仁壳、向日葵籽壳及其混合物。
在某些实施例中，植物生物质经受处理以去除其含水量，这种处理是干热处理、蒸汽爆破、真空蒸发、水热碳化、或从现有技术已知的任何合适的处理。
干热处理法可以包括在低于200℃至500℃的最高温度的温度下处理起始生物质持续从几分钟至几小时的时间段。
在某些实施例中，干热处理由在范围从约280℃至约320℃的温度内进行的焙烧持续范围从1min至15min、优选从2min至8min的时间段组成。
在某些优选的实施例中，植物生物质是经焙烧的植物生物质、优选是经焙烧的木材颗粒。(权利要求4)
在某些实施例中，含碳材料是煤，诸如无烟煤、半无烟煤、木炭、溶剂精炼煤、中等和高挥发性烟煤、次烟煤和褐煤。
在某些实施例中，含碳材料是焦炭，诸如石油焦、高温焦炭、铸用焦炭、低温焦炭、中温焦炭、沥青焦炭、或者通过碳化煤、沥青、石油残渣、和某些其他含碳材料获得的任何产物。
在一些实施例中，煤和石油焦的混合物可以在本发明中使用。
当提到“含碳材料颗粒”时，人们可以理解所述颗粒具有低的含水量或是无水的。通过“低含水量”，人们可以理解如与起始材料的重量相比高达按重量计20％的含水量。因此，按重量计最高达20％的水包括如与起始材料的重量相比按重量计0％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％和20％的含水量。
在本发明的范围内，表述“含碳材料颗粒”是指固态的含碳材料的颗粒。
本发明所包含的含碳材料颗粒是在使用碾磨机对含碳材料进行精细的湿式或干式碾磨之后获得的。当进行湿式碾磨时，可以将含碳材料颗粒进一步处理以经历旨在将其含水量降低到最大20％的干热处理。相反地，当进行干式碾磨时，根据本发明的含碳材料颗粒具有如与起始材料的重量相比按重量计最大20％的含水量。
在某些实施例中，这些含碳材料颗粒提供如下尺寸分布：
-d10是包括在1与50μm之间，并且
-d90是包括在50与500μm之间。(rev5)
在本发明的范围内，颗粒的尺寸可以通过从现有技术中已知的任何合适的平均值来测量。
在优选的实施例中，颗粒的尺寸分布是鉴于在iso13320:2009(e)中规定的原则和基本规则，通过干分散的激光衍射的平均值测量的。
实际上，使用helosh1302激光衍射传感器(sympatec，德国)进行分析。选择检测器焦距，使得其通带覆盖有待分析的含碳材料颗粒的尺寸范围。例如，当分析研磨的经焙烧的生物质时，r4检测器(0.5μm至350μm)特别好地适合。
使用干燥分散单元(rodos，德国新帕泰克)将含碳材料颗粒在压力下分散在干燥氮气流中。
实验上寻求最佳操作条件以获得良好的颗粒分散体，而不会在喷射器中破碎。在实践中，当分析呈碾磨的经焙烧的生物质形式的含碳材料颗粒时，氮气压力是约100kpa(1巴)并且低压(depression)代表约4kpa(40毫巴)。
含碳材料颗粒使用振动槽进料。调节进料速率以获得在2％与10％之间的光学浓度。在实践中，含有有待分析的含碳材料颗粒的样品的总质量是在从约1g至约10g的范围，优选约5g。
使用windox5软件(德国新帕泰克)获取并且分析激光衍射数据。
在一个实施例中，含碳材料颗粒代表按重量计在5％与50％之间的该悬浮液的总重量。(rev6)
非离子表面活性剂
在本发明的范围内，非离子表面活性剂可以选自下组，该组包含醚基非离子表面活性剂、酯基非离子表面活性剂、胺基或酰胺基非离子表面活性剂和氟表面活性剂。(rev7)
a)醚基非离子表面活性剂
在醚基非离子表面活性剂中，人们可以列举羧酸基非离子表面活性剂、醇基非离子表面活性剂、糖苷(oside)基非离子表面活性剂、脂肪醇基非离子表面活性剂和硅氧烷非离子表面活性剂的醚。
根据本发明有意义的非离子乳化剂可以由具有如下式(1)的羧酸的醚表示：
r1-o-(r2–o)y-ch2-cooh(1)，
其中r1是c8-c20烷基、c8-c20烷基苯基或c8-c20烯基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
在某些实施例中，羧酸的醚由具有式(1)的化合物表示，其中r2是c2或c3亚烷基。
特别地，羧酸基非离子表面活性剂的醚优选由聚氧亚乙基非离子表面活性剂(-(ch2-ch2-o)-)、聚氧亚丙基非离子表面活性剂(-(ch2-ch2-ch2-o)-)、聚氧亚乙基-聚氧亚丙基非离子表面活性剂表示。
聚氧亚乙基非离子表面活性剂可以包含聚氧亚乙基烷基醚、聚氧亚乙基烷基苯基醚、聚氧亚乙基聚氧亚丙基烷基醚。
在聚氧亚乙基烷基醚中，人们可以列举诸如聚氧亚乙基十六烷基醚、聚氧亚乙基月桂醚、聚氧亚乙基辛醚、聚氧亚乙基油烯基醚、聚氧亚乙基硬脂醚、聚氧亚乙基异硬脂醚的化合物。
在聚氧亚乙基烷基苯基醚中，人们可以列举诸如聚氧亚乙基辛基苯基醚、聚氧亚乙基壬基苯基醚和二烷基苯氧基聚(亚乙基氧基)乙醇的化合物。
在聚氧亚乙基聚氧亚丙基烷基醚中，人们可以列举诸如聚氧亚乙基聚氧亚丙基十六烷基醚、聚氧亚乙基聚氧亚丙基癸基十四烷基醚的化合物。
根据本发明有意义的醇基非离子表面活性剂可以由烷氧基化醇表示。
在本发明的范围内，术语“烷氧基化的”取决于氧亚烷基单元的存在，其中这些单元的总数总体上是在从2至50、优选从3至25、优选从4至12、优选从2至10、最优选从2至6、或优选从10至50、最优选从10至35的范围。
有意义的烷氧基化醇可以由具有如下通式(2)的化合物表示：
r1-o-(r2–o)y-h(2)
其中r1是c6-c30烃基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
优选地，烷氧基化醇可以由具有如下通式(3)的化合物表示：
r3-o-(r2–o)y-h(3)
其中r3是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50，或者
可替代地，烷氧基化醇具有如下式(4)：
其中r4是c4-c20烷基，特别地，r4是辛基(c8)或壬基(c9)，
类似的醇可以通过用[2,4-6-三-(叔丁基)]-苯基替换上式(4)中的
根据本发明，适合作为非离子表面活性剂的烷氧基化醇的实例是(i)从2至50摩尔的至少一种c2-c3环氧烷，诸如环氧乙烷与(ii)一摩尔的烯键式饱和或不饱和的脂肪醇，尤其选自月桂醇、肉豆蔻醇、棕榈醇、硬脂醇、油醇、亚油醇、亚麻醇、羰基合成醇及其混合物的c8-c20醇的缩合产物。
根据本发明，适合作为非离子表面活性剂的烷氧基化醇的其他实例是(i)从2至50摩尔的至少一种c2-c3环氧烷诸如环氧乙烷与一摩尔的正辛基苯酚、正壬基苯酚及其混合物的缩合产物。
烷氧基化醇可以是以商品名
糖苷基非离子表面活性剂可以包含长链烷基聚葡糖苷，其通过a)含有从约6至约25个碳原子的长链醇与b)葡萄糖或含葡萄糖的聚合物缩合而获得。实际上，这种化合物可以是烷基多糖苷和烷基多糖，诸如癸基葡糖苷、辛基葡糖苷或癸基麦芽糖苷。
在某些实施例中，醚基非离子表面活性剂是烷氧基化的酚表面活性剂。(rev8)
在某些实施例中，该烷氧基化的酚表面活性剂选自下组，该组包含烷氧基化的烷基酚、烷氧基化的烷基芳基酚、烷氧基化的硫酸化的和/或磷酸盐烷基酚以及烷氧基化的硫酸化和/或磷酸盐烷基芳基酚。(rev9)
合适的烷氧基化的酚化合物包含氧亚烷基基团，该氧亚烷基基团可以是例如氧亚乙基基团、氧亚丙基基团、或氧亚乙基/氧亚丙基基团(即，乙氧基-丙氧基化的基团)。
在烷氧基化的酚化合物中的氧亚烷基单元数，如氧亚乙基(oe)单元和/或氧亚丙基(op)单元数，通常取决于所希望的hlb(亲水/亲油平衡)是在2与100之间。更特别地，oe和/或op单元数包括在2与50之间。优选地，oe和/或op单元数包括在5与50之间。
适合于本发明的烷氧基化的酚化合物可以包含一个、两个、或三个直链的或支链的连接到该酚基团上的烃基，这种或这些烃基优选包含从4至50个碳原子、更优选地包含从4至12个碳原子。这种烃基优选是选自由以下各项组成的组的烃基：烷基，诸如叔丁基、丁基、或异丁基，芳基，烷基芳基，和芳基烷基，其可以包含杂原子，诸如n、o或s。烷基芳基或芳基烷基的烷基部分可以是c1-c6烷基部分。烃基可以值得注意地由苯基或苯乙基表示。
烷氧基化的酚化合物还可以包含连接到烷氧基化的链上的官能团，诸如磷酸盐(po4-m+)、硫酸盐(so4-m+)、磺酸盐(so3-m+)或羧酸盐(coo-m+)。m+可以是阳离子，包括但不限于h+、na+、nh4+、k+、或li+。
合适的盐是，例如，金属盐，诸如碱金属或碱土金属的盐，例如钠、钾、钙或镁的盐；或者具有氨或有机胺的盐，诸如吗啉，哌啶，吡咯烷，单-、双-或三-低级烷基胺，例如乙基-、二乙基-、三乙基-或二甲基-丙胺，或单-、二-或三-羟基-低级烷基胺，例如单-、二-或三-乙醇胺。
烷氧基化的酚化合物值得注意地可以是具有如下式(5)的化合物：
其中：
-r1、r2和r3，彼此独立地，是氢或直链的或支链的烃基，该烃基优选包含从4至50个碳原子、优选包含从4至12个碳原子；
-r4是包含从2至8个碳原子、优选2或3个碳原子的二价的直链或支链的亚烷基；r4可以是几种不同亚烷基的混合物；
-n是包括在2与100之间、优选包括在2与50之间的整数；
-r5是h、oh、烷氧基、磷酸盐(po4-m+)、硫酸盐(so4-m+)、磺酸盐(so3-m+)或羧酸盐(coo-m+)；m+如果存在的话是阳离子，包括但不限于h+、na+、nh4+、k+、或li+。
如在式(5)中表示的，r1、r2和r3是连接至该苯基结构上的氢或直链或支链的烃基。r1、r2和r3，彼此独立地，可以是烷基，诸如叔丁基、丁基、或异丁基，芳基，烷基芳基，或芳基烷基，可以包含杂原子，诸如n、o或s。烷基芳基或芳基烷基的烷基部分可以是c1-c6烷基部分。r1、r2和r3可以彼此独立地尤其是苯基或苯乙基。
当r5为烷氧基时，可以是例如c1-c6烷氧基，诸如-och3、-oc2h5、-oc3h7、-oc4h9、-oc5h11、或-oc6h13。
合适的烷氧基化的酚化合物可以尤其选自由以下各项组成的组：
-烷氧基化的烷基酚，其可以是例如c6-c16-烷醇，如烷氧基化的辛基酚、烷氧基化的月桂基酚和烷氧基化的壬基酚，诸如聚乙氧基化的辛基酚和聚乙氧基化的壬基酚；
-烷氧基化的烷基芳基酚，其可以是例如烷氧基化的单-、二-或三苯乙烯基酚，诸如聚乙氧基化的三苯乙烯基酚；
-烷氧基化的硫酸化和/或磷酸盐烷基酚；以及
-烷氧基化的硫酸化和/或磷酸盐烷基芳基酚，诸如乙氧基化的和/或丙氧基化的、硫酸化和/或磷酸化单-、二-或三苯乙烯基酚，乙氧基化的聚芳基酚醚磷酸盐。
用于其他用途的三苯乙烯基酚乙氧基化物例如通过美国专利号6,146,570、公开的pct专利申请号wo98/012921和wo98/045212中披露，这些专利通过援引的方式并入本申请中。
本发明的烷氧基化的酚化合物可以尤其选自由以下各项组成的组：用2个oe单元乙氧基化的壬基酚；用4个oe单元乙氧基化的壬基酚；用6个oe单元乙氧基化的壬基酚；用9个oe单元乙氧基化的壬基酚；用25个oe+op单元乙氧基-丙氧基化的壬基酚；用30个oe+op单元乙氧基-丙氧基化的壬基酚；用40个oe+op单元乙氧基-丙氧基化的壬基酚；用55个oe+op单元乙氧基-丙氧基化的壬基酚；用80个oe+op单元乙氧基-丙氧基化的壬基酚；用5个oe单元乙氧基化的二(1-苯乙基)酚；用7个oe单元乙氧基化的二(1-苯乙基)酚；用10个oe单元乙氧基化的二(1-苯乙基)酚；用8个oe单元乙氧基化的三(1-苯乙基)酚；用16个oe单元乙氧基化的三(1-苯乙基)酚；用20个oe单元乙氧基化的三(1-苯乙基)酚；用25个oe单元乙氧基化的三(1-苯乙基)酚；用40个oe单元乙氧基化的三(1-苯乙基)酚；用25个oe+op单元乙氧基-丙氧基化的三(1-苯乙基)酚；包含5个oe单元的乙氧基化并且硫酸化的二(1-苯乙基)酚；包含7个oe单元的乙氧基化并且硫酸化的二(1-苯乙基)酚；包含15个oe单元的乙氧基化并且硫酸化的二(1-苯乙基)酚；包含16个oe单元的乙氧基化并且硫酸化的二(1-苯乙基)酚；包含16个oe单元的乙氧基化并且硫酸化的三(1-苯乙基)酚；以及包含16个oe单元的乙氧基化并且磷酸化的三(1-苯乙基)酚。
实际上，根据本发明的烷氧基化的酚表面活性剂可以选自：
-三苯乙烯基苯酚的乙氧基化物，诸如可商购产品
-醇的乙氧基化物，诸如可商购产品
-烷基酚的乙氧基化物，诸如可商购产品
在实践中，硅氧烷表面活性剂包括在一个或多个侧链、一个末端、两个末端及其组合上改性的聚二甲基硅氧烷。作为改性的实例，该聚二甲基硅氧烷可以被聚醚基团改性，诸如聚氧亚乙基基团或聚氧亚乙基聚氧亚丙基基团。
b)酯基非离子表面活性剂
在感兴趣的酯基非离子乳化剂中，人们可以列举烷氧基化的油和脂肪。这些化合物包括羊毛脂(lanolin)(羊毛脂(woolfat))或蓖麻油的乙氧基化和/或丙氧基化的衍生物。羊毛脂是含有高分子量醇和脂肪酸的酯和聚酯的混合物的蜡的通用名称。蓖麻油是脂肪酸的甘油三酯的混合物。
酯基非离子乳化剂的其他实例可以由烷氧基化的酸表示，诸如由单酯和二酯表示的化合物。
有意义的单酯可以由具有如下通式(6)的化合物表示：
其中r1是c6-c30烃基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
优选地，单酯可以由具有如下通式(7)的化合物表示：
其中r3是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
烷氧基化的酸单酯的实例是从2至50摩尔(特别是从4至16摩尔)的环氧烷(诸如环氧乙烷)与一摩尔的饱和或不饱和脂肪酸的缩合产物，该饱和或不饱和脂肪酸选自月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸。
其实例是
有意义的二酯可以由具有如下通式(8)的化合物表示：
其中r1和r3独立地是c6-c30烃基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。优选地，感兴趣的二酯可以由具有如下通式(9)的化合物表示：
其中r4和r5独立地是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
有意义的酯基非离子乳化剂的其他实例可以由烷氧基化二醇诸如烷氧基化乙二醇酯和烷氧基化丙二醇酯表示。
烷氧基化乙二醇酯可以由具有如下通式(10)的化合物表示：
其中r1是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
烷氧基化丙二醇酯可以由具有如下通式(11)的化合物表示：
其中r1是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
甘油单酯的烷氧基化酯，甘油二酯的二烷氧基化酯和甘油三酯的三烷氧基化酯也可以是有意义的化合物，所述酯是甘油或其衍生物之一与包含从8至20个碳原子并且包含共计从6至60个氧亚烷基单元的羧酸的反应产物。
在非限制性的酯基非离子表面活性剂中，人们可以列举聚氧亚乙基烷基酯、聚氧亚乙基甘油脂肪酸酯、聚氧亚乙基蓖麻油、氢化蓖麻油、聚氧亚乙基山梨糖醇脂肪酸酯、聚乙二醇脂肪酸酯、脂肪酸单甘油酯、聚甘油脂肪酸酯、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧亚乙基脱水山梨醇脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、聚乙二醇脂肪酸酯、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧亚乙基脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧亚乙基山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧亚乙基甘油脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯、聚氧亚乙基蓖麻油、聚氧亚乙基固化蓖麻油、聚氧亚乙基固化蓖麻油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、聚氧亚烷基化脂肪酸酯、氧亚烷基化的烷基多糖苷、烷基葡糖苷酯。
特别是在聚氧亚乙基甘油脂肪酸酯中，人们可以列举聚氧亚乙基氢化蓖麻油、聚氧亚乙基蓖麻油、聚氧亚乙基甘油单硬脂酸酯、聚氧亚乙基甘油单油酸酯、以及聚氧亚乙基甘油单异硬脂酸酯。
在聚氧亚乙基脱水山梨醇脂肪酸酯中，人们可以列举聚氧亚乙基脱水山梨醇单硬脂酸酯和聚氧亚乙基脱水山梨醇单油酸酯。
在聚氧亚乙基山梨糖醇脂肪酸酯中，人们可以列举聚氧亚乙基山梨糖醇单月桂酸酯。
在聚乙二醇脂肪酸酯中，人们可以列举聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇单油酸酯和聚乙二醇单月桂酸酯。
c)胺基或酰胺基非离子表面活性剂
胺基非离子表面活性剂的实例可以是具有如下通式(11)的氧化胺表面活性剂：
其中箭头是半极性键(n+-o-)的常规表示；并且，r1、r2、和r3可以是脂肪族、芳香族、杂环、脂环族或其组合。实际上，r1为c8至c24的烷基；r2和r3是c1至c3的烷基或羟烷基或其混合物；r2和r3可以例如通过氧或氮原子彼此连接以形成环状结构。
在某些实施例中，r1选自下组，该组包含辛基、癸基、十二烷基、异十二烷基、椰子油和牛油烷基二-(低级烷基)基团。
实际上，这些化合物称为辛基二甲基氧化胺、壬基二甲基氧化胺、癸基二甲基氧化胺、十一烷基二甲基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、异十二烷基二甲基氧化胺、十三烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十五烷基二甲基氧化胺、十六烷基二甲基氧化胺、十七烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、十二烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丙基氧化胺、十六烷基二丙基氧化胺、十四烷基二丁基氧化胺、十八烷基二丁基氧化胺、双(2-羟乙基)十二烷基氧化胺、双(2-羟乙基)-3-十二烷基氧基-1-羟丙基氧化胺、二甲基-(2-羟基十二烷基)氧化胺、3,6,9-三(十八烷基)二甲基氧化胺和3-十二烷基氧基-2-羟丙基二-(2-羟乙基)氧化胺。
根据本发明有意义的胺基非离子乳化剂的其他实例可以由烷氧基化胺表示，诸如二烷氧基化伯胺和单烷氧基化仲胺。
有意义的二烷氧基化伯胺可以由具有如下的式(12)的化合物表示：
其中r1是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2和r3独立地是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y和y’的范围独立地是从2至50；
单烷氧基化叔胺可以由具有如下通式(13)的化合物表示：
其中r1和r3独立地是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
在酰胺基非离子表面活性剂中，人们可以列举醛缩二酰胺(aldobionamide)、脂肪酸烷醇酰胺、聚氧亚乙基烷基酰胺、聚氧亚乙基脂肪酸酰胺。
在一些实施例中，烷醇酰胺表面活性剂包括但不限于椰油酰胺dea、月桂基二乙醇酰胺、月桂酰胺dea、椰油酰胺dea、月桂酰胺dea。
根据本发明感兴趣的酰胺基非离子乳化剂的其他实例可以由烷氧基化烷醇酰胺表示，诸如烷氧基化单烷醇胺和二烷氧基化二烷醇胺。
烷氧基化单烷醇酰胺可以由具有如下的式(14)的化合物表示：
其中r1是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y的范围是从2至50。
二烷氧基化二烷醇酰胺可以由具有如下的式(15)的化合物表示：
其中r1是c8-c20烷基或c8-c20烯基，r2和r3独立地是c2-c10亚烷基，例如-ch2-ch2-、-ch2-ch2-ch2-或其混合物，并且y和y’的范围彼此独立地是从2至50。
d)氟表面活性剂
总体上，氟表面活性剂可以通过在分子中氟的含量来表征，这可能是由部分或完全氟化的环氧烷与非氟化的环氧烷的共聚产生的，或者通过含氟反应物与聚(环氧烷)的反应产生，从而为端基提供氟含量。
在第一种情况下，低聚物或聚合物除了氧亚烷基基团之外还包含一定量的具有一个或多个氟原子的相应基团，即在作为环氧烷烃的环氧乙烷的情况下，这些化合物包含-(ch2-ch2-o)-单元和-(ch2-axa-ch2-bxb-o)-单元，其中x表示氟，并且a或b中的至少一个表示至少为1的整数。
在某些情况下，氟表面活性剂可以由具有如下通式(16)的化合物表示：
f(cf2-cf2)x-ch2-ch2-o-(ch2-ch2-o)y-r(16)
其中r为h或烷氧基，并且x和y具有在从1至50范围内、优选在从1至30范围内的值并且特别优选x和y高达20。
具有高达2000、优选高达1500并且甚至更优选高达1000的重均分子量的这种类型的产物是特别有意义的。x与y(x/y)的比率不受特定限制，并且可以在宽范围内选择。许多这种类型的氟表面活性剂是从杜邦公司(dupont)以商品名
另一组氟表面活性剂包括具有六个或更少基团cf2的短链分子，并且在一端用氟封端，并且结合到如从杜邦公司以商品名
在某些实施例中，该非离子表面活性剂代表按重量计从0.1％至5％的悬浮液的总重量。(rev10)
在某些实施例中，该非离子表面活性剂具有包括在约10与约14之间的hlb、优选约12的hlb。(rev11)
具有范围从约10至约14的hlb的非离子表面活性剂是亲水的，即容易分散在水相中。水相
在一个具体实施例中，该水相由水组成。
在某些实施例中，该水相包含水和至少一种亲水添加剂。
合适的亲水添加剂可以包括但不限于具有2至8个碳原子的单醇，诸如乙醇和异丙醇，以及多元醇，诸如甘油、二醇类、戊二醇、丙二醇、丁二醇、异戊二醇和聚乙二醇诸如peg-8。
在某些实施例中，该至少一种亲水添加剂可以代表按重量计从0.01％至10％、优选从0.1％至1％的该悬浮液的总重量。
如与煤/水浆料(cws)相比，该悬浮液中含有的较低量的水相减少了相对于燃烧是惰性的材料(即水)的量。
在某些实施例中，该水相代表按重量计在10％至30％之间的该悬浮液的总重量。(rev12)
有机相
在某些实施例中，该有机相选自下组，该组包含化石基液体或其衍生物、生物质基液体、合成有机液体或其衍生物、及其混合物。(rev13)
在某些实施例中，该化石基液体是石油基液体或其衍生物。(rev14)
在某些实施例中，根据本发明的化石基液体可以是原油石油和例如由炼油厂从其过程产生的原油石油衍生物产物。作为来自炼油厂的产物的实例，人们可以列举柴油燃料、燃料油、炉燃料油(ffo)、汽油、重质燃料油(hfo)、中等燃料油(ifo)、喷气燃料、船用柴油(mdo)、船用燃料油(mfo)、船用汽油(mgo)、海军特级燃料油(nsfo)及其混合物。
在某些实施例中，根据本发明的生物质基液体可以是藻类生物燃料、生物乙醇、生物柴油、生物燃料汽油、生物甲醇、椰子油、绿色柴油、棕榈油、植物油及其混合物。
在某些实施例中，适用于本发明的生物柴油可以包括棕榈油，即马来西亚生物柴油或lof生物柴油，后者已经在在此的实例中使用。所述马来西亚液体生物柴油组合物包含衍生自棕榈硬脂精的生物柴油组合物，衍生自棕榈油甲酯的生物柴油组合物以及衍生自废弃烹调油的生物柴油组合物。
在某些实施例中，该有机相包含值得注意地由生物质和/或化石试剂获得的合成燃料。
在本发明的范围内，该有机相可以包含脂肪烃，例如像己烷、庚烷、辛烷或壬烷；惰性脂环族烃，诸如环己烷、环戊烷或环庚烷；芳香烃，诸如苯、甲苯、乙苯、二甲苯、或液体环烷烃；醇诸如丁醇、乙醇、甲醇或丙醇；以及其混合物。
如与煤/水浆料(cws)相比，该悬浮液中含有的有机相的存在增加了易于燃烧的材料的量。因此，根据本发明的浆料悬浮液提供优异的燃烧特性，特别是良好的总热值。
在某个实施例中，该有机相代表按重量计在50％与75％之间的该悬浮液的总重量。(rev15)
乳液
在本发明的一个方面，该浆料悬浮液可以呈乳液的形式，即水包油(o/w)乳液或油包水(w/o)乳液。
可以根据现有技术中已知的常识来制备乳液。在实践中，乳液的制备可以包括分别制备均相水相和均相有机相。
在某些实施例中，将具有范围从约10至约14的hlb的非离子表面活性剂分散在水相中。
在这个阶段，可以通过在搅拌下将有机相引入连续水相中来制备直接的水包油(o/w)乳液。因此获得直接的o/w乳液，并且表示分散在连续水相中的不连续的有机相。
相反地，通过经由搅拌将水相引入有机相中获得油包水(w/o)乳液。在该方法结束时，反相w/o乳液因此由分散在连续有机相中的不连续水相表示。也可以使用其他已知的具体的制备方法。
在某些实施例中，所述悬浮液是水包油乳液。(rev2)
在某些实施例中，该水相与该有机相的重量比率是在从1/7.5的比率至1/1.65的比率、优选从1/4的比率至1/2的比率的范围内。
在某些实施例中，当将该非离子表面活性剂混合在该水相中时，该非离子表面活性剂与该水相的重量比率是在从1/100的比率至1/7的比率、优选1/25的比率至1/8的比率的范围内。
这些比率特别适用于提供稳定的乳液，并且有效且均匀地将含碳材料颗粒分散在水相中。
一种或多种额外的成分
本发明的悬浮液还可以包含一种或多种额外的成分，诸如本领域已知的常规成分。这些成分的非限制性实例可以是保湿剂、润湿剂、流变添加剂、碱、腐蚀抑制剂、泡沫抑制剂、稳定剂和杀生物防腐剂。
当存在于悬浮液中时，所述额外的成分代表按重量计从0.001％至5％、优选从0.01％至1％的该悬浮液的总重量。
方法
在另一方面，本发明涉及一种用于制备根据本发明的浆料悬浮液的方法，该方法包括以下步骤：
i.至少混合成分(b)、(c)和(d)以形成乳液；
ii.将成分(a)与步骤i.中获得的乳液混合以形成浆料悬浮液。(rev16)
在某些实施例中，所述乳液是水包油乳液。(rev17)
在某些实施例中，用于制备根据本发明的浆料悬浮液的所述方法包括以下步骤：
i1.至少混合该非离子表面活性剂(b)和该水相(c)；
i2.将该有机相(d)混合到步骤i1.中获得的混合物中以形成水包油乳液；
iii.将含碳材料颗粒(a)与步骤i2.中获得的水包油乳液混合以形成浆料悬浮液。
在这些实施例中，将该非离子表面活性剂优选在形成乳液之前加入到水相中，因为具有从约10至约14的范围的hlb的非离子表面活性剂容易分散在水相中。
此外，观察到非离子表面活性剂的存在促进了含碳材料颗粒在水相中的分散。
在某些实施例中，获得如以上描述的水包油乳液，并且将这些含碳材料颗粒分散在有机相液滴之间的连续水相中。
不希望受理论的束缚，在水包油(o/w)乳液的情况下，非离子表面活性剂的亲油部分可以有利地形成与含碳材料颗粒的疏水表面的相互作用，而非离子表面活性剂的亲水部分将使得连续水相中的分散变得容易。因此，这些含碳材料颗粒被均匀地分散到连续的水相中，并且它们在乳液中的沉淀显著延迟。
此外，这些含碳材料颗粒分散在有机相的液滴之间，这会产生表面张力，该表面张力将有机相的液滴保持均匀地分散到连续水相中
由于这些原因，这些含碳材料颗粒可以表现得如同表面活性剂，因为它们保持液滴均匀分散到连续水相中，并且有机相的聚结显著延迟。
在另一方面，本发明涉及一种用于发电的方法，该方法包括燃烧根据本发明的浆料悬浮液(rev18)。
用途
在另一方面，本发明还涉及非离子表面活性剂用来稳定包含具有包括在0.1μm与200μm之间的平均直径d50的含碳材料颗粒的乳液的用途。(rev19)
在某些实施例中，所述乳液是水包油乳液。(rev20)
诸位发明人已经观察到，根据本发明的悬浮液能够形成稳定的乳液(例如水包油乳液)持续至少2周的时间段。
然而，在较长时间段之后，呈乳液形式的悬浮液可能返回到非乳液悬浮液的状态，即在水相和有机相的沉降和/或分离已经发生之后的状态。可以以形成持续至少2周的另一个时间段的稳定乳液的方式进一步操作悬浮液。
根据本发明的稳定乳液可以有利地用于已经可得的内燃机中，或者只需稍微改变这些现有发动机。
实例
实例1：经焙烧的木材颗粒的制备
经焙烧的木片通过焙烧获得，并且小片具有厘米尺寸的平均尺寸。根据干式碾磨方案研磨经焙烧的木片，以得到具有300μm至1mm的平均尺寸的颗粒。呈粉末形式的这些颗粒随后通过使用具有以下特征的retschzm200干研磨机进行干燥研磨：栅格120μm、速度18000rpm、25℃、氮气吹扫、在10min内每批80g。在研磨过程结束时，颗粒显示出用新帕泰克激光衍射传感器测量的如下粒径分布：d10＝6μm；d50＝23μm；d90＝60μm。
实例2：包含水/柴油/经焙烧的木材颗粒的浆料悬浮液
通过首先混合20％wt的水、63％的柴油(shellv-powerdieselcas号：68334-30-5)和2％wt的
然后加入15％wt的根据实例1的经焙烧的木材颗粒(25μm)，并且与该第一混合物混合以获得稳定的分散体。用位于连续相中经焙烧的木材颗粒获得水包油(o/w)乳液。可以观察到，经焙烧的木材颗粒被捕获在连续相中的液滴之间，这防止它们沉降。同时，经焙烧的木材颗粒看起来充当乳化剂，从而防止这些液滴的聚结。
通过每天一次目视检查每个样品来确定直到乳液不稳定的天数。乳液基浆料被称为不稳定，如果：
-聚结导致在浆料顶部形成油层。
-乳油化(creaming)导致相分离，从而在容器底部形成木材和水层。
-沉淀导致在容器底部的固体层。
在这种情况下，用15％的经焙烧的木材、20％的水和2％的soprophorbsu，乳液长期保持稳定。说明性地，所述浆料乳液在两周或更长时间的储存时间段后保持稳定。
因此，用非离子表面活性剂稳定的由经焙烧的木材、水和柴油制成的乳液的配制品是可行的。