DE2412596A1

DE2412596A1 - Verwendung von erdalkalimetallsalzen als zusatz fuer brennoel

Info

Publication number: DE2412596A1
Application number: DE19742412596
Authority: DE
Inventors: Niels Erik Dipl Ing Ringsted
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-15
Filing date: 1974-03-15
Publication date: 1974-09-26
Also published as: BE812366A; FR2221512A1; IT1011593B; JPS5029604A; DK130016B; NL7403546A; FR2221512B3; AU6664374A

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · BIPI.. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

D-8000 MÖNCHEN 81 - ARABELlASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

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Niels Erik Ringsted, Ringe/ Dänemark

Verwendung von Erdalkalimetallsalzen als Zusatz für Brennöl

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung von Erdalkalimetallsalzen als Zusatz für Brennöl.

Die Technik der ölfeuerung befindet sich heute auf einem derart hohen Stand, daß die Erzeugung eines ölbrenners möglich ist, der das öl derart rein verbrennt, daß die Auflagen der Behörden bezüglich der maximalen Teilchenemission erfüllt werden können.

Die gute Verbrennung, die einige Zeit nach der Installation des Ölbrenners normalerweise infolge der Einstellung durch

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den Fachmann erfolgt, wird jedoch allmählich verschlechtert bzw. verringert, wobei diese Verschlechterung vergleichsweise rasch dann eintritt, wenn der ölbrenner schlecht' gewartet oder nicht repariert wird.

Darüber hinaus kann es gelegentlich vorkommen, daß eine Versorgung mit einem öl erfolgt, welches aus dem einen oder anderen Grund schwieriger rein zu verbrennen ist, so daß unabhängig von der Qualität des ölbrenners eine Teilchenemission auftreten kann, die die durch die Behörden angeordnete Begrenzung überschreitet.

Es ist bekannt, daß gewisse öllösliche metallische Verbindungen, insbesondere metallische Salze, eine reduzierende Wirkung auf die Menge der Kohlenstoff- oder Rußteilchen im Rauch, der durch die Verbrennung des Öls gebildet wird, besitzen. Hierbei sind in Abhängigkeit von dem zur Rede stehenden öltypus zwei verschiedene Typen von Metallsalzen verwendet worden.

Wie in dem Bericht Nr. 7 des Jahres 1973 von Forureningsradet (dem dänischen Gremium für ^/tfniwe It₁₁₁TV^rS chmut zung) angegeben ist, kann das Brennstofföl in zwei Kategorien eingeteilt werden: Destillatöl und Rückstandsöle d.h. ein öl, das einen Rückstand enthält. Das Destillatöl stellt ein destilliertes öl dar, z.B. ein öl, das in der Raffinerie durch Kondensation der Öldämpfe aus der Destillationskolonne gebildet wird, wobei das Öl die Fähigkeit besitzt, vollständig ohne Erzeugung von Ölkoks verbrannt zu werden. Seine übliche Bezeichnung ist Brenngasöl (fuel gas oil).

Das Rückstandsöl besteht andererseits aus zwei Komponenten: Einem Destillationsrückstand und einem Destillatöl. Der Destillationsrückstand besitzt normalerweise eine sehr hohe

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Viskosität und muß zur Verwendung für Verfeuerungszwecke mit Gasöl verdünnt werden, wodurch je nach der Menge des verwendeten Gasöls ein mehr oder weniger schweres Brennöl erhalten wird.

Der Destillationsrückstand ruft einen entscheidenden Unterschied zwischen den Verbrennungseigenschaften von Gasöl und Brennöl hervor, und es hat sich somit herausgestellt, daß durch Verbrennung von Brenngasöl nur eine Rußentwicklung entsprechend der vollständigen Verdampfung der Tropfen des Destillatöls erhalten wird, ohne daß eine Koksbildung auftritt.

Andererseits besitzen die Tropfen des Brennöls eine Neigung zur Kräckung in der Flüssigkeitsphase vor der Verbrennung, wenn die Tropfen groß sind und die Verdampfung einen langen Zeitraum erfordert. Hierdurch erscheint ein Koksklümpchen, das eine lange Verbrennungszeit erfordert, weshalb die Verbrennung unvollständig ist. Die Koksbildung ist auf den Destillationsrückstand zurückzuführen, und die Verhinderung der Bildung von zumindest einem Gramm Ölkoks pro Kilogramm Öl hat sich als nahezu unmöglich herausgestellt.

Es ist bekannt, daß Träger eines Zusatzmittels in Form von Erdalkalimetallsalzen für Destillatöl eine verringerndeWirkung auf die Menge der Rußteilchen besitzen, die aus den gekrackten Dämpfen herrühren. Die Rußteilchen liegen in der Größenordnung von 0,1 /um bis 0,01/um, wobei Rußteilchen dieser Größenordnung die Brennstoffgase sehr stark verschmutzen, obwohl dies lediglich von kleinen Gewichtsmengen im Rauch herrührt.

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Im Gegensatz hierzu sind für Brennstofföle mit einem Destillatrückstand öllösliche Salze von Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink verwendet worden, da es sich herausgestellt hat, daß die Salze dieser Metalle, hierbei insbesondere von Eisen, Kobalt und Mangan, die Menge des Rußes im Brenngas um bis zu 90 fo bei einem Gehalt von 10 bis 30 ppm Metall in dem öl verringern.

Die Verringerung der Ölkoksbildung und hierdurch der Menge des ölkokses in dem Brenngas nach der Verbrennung des Brennöls hat sich je-doch mit den öllöslichen Salzen von Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink als nicht möglich erwiesen. Es hat daher den Anschein, daß die wirksamsten dieser erwähnten Metalle lediglich eine Verringerung der Menge des Ölkokses in der Größenordnung von 20 bis 30 % bewirken.

Es ist nunmehr gefunden worden, daß durch Zusatz von öllöslichen Erdalkalimetallsalzen zu Brennöl eine überraschend starke Verringerungswirkung der Menge des- Ölkokses erzielt wird. Daher bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung von Erdalkalimetallsalzen als Zusatzstoffe zu Brennöl, wobei die Verwendung dadurch gekennzeichnet ist, daß Erdalkalimetallsalze dem Brennöl zur Verringerung der Menge des ölkokses in Brenngas zugesetzt v/erden.

Es hat den Anschein, daß öllösliche Salze von Barium, Strontium und Kalzium bei einer geeigneten Dosierung die Menge des ölkokses auf praktisch Null verringern können, wobei bei einer in wirtschaftlicher Hinsicht geeigneten Dosierung mit einer Verringerung von 75 % gerechnet werden kann. Eine derartige Verringerung der Menge des Ölkokses wird gemäß der Erfindung bei einer Menge von 10 bis 20 ppm Barium in dem öl oder einer Menge von 20 bis 30 ppm Kalzium erzielt.

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Es hat sich darüber hinaus herausgestellt, daß die Verringerung der Menge des Ölkokses durch die Zugabe eines weiteren Zusatzes eines oder mehrerer Metallsalze von Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink erhöht werden kann, wobei diese Verbindungen normalerweise zur Verringerung der Rußmenge in dem Brenngas zugefügt werden, die durch den Zusatz der Erdalkalimetallsalze zu Brennöl nicht in erheblicher Weise verringert werden kann. Es hat sich nämlich in überraschender V/eise herausgestellt, daß die Salze von Mangan, Eisen," Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink abgesehen von dem bekannten RußVerringerungseffekt auf das Brenngas durch Zusatz zu Brennöl weiter die Wirkung besitzen, daß sie den durch die Erdalkalimetalle hervorgerufenen Effekt erhöhen bzw. verstärken. Somit ergibt sich eine synergistische Wirkung durch die Verwendung der angegebenen zwei Typen der öllöslichen Salze. Diese überraschende Wirkung kann aus der folgenden Tabelle entnommen werden, die die Ergebnisse einer Serie von Vergleichsbeispielen enthält:

Metall Konzentration Prozentuale Verringerung ppm Ruß Olkoks

Mangan 10 70 etwa 5

Kalzium 25 0 7O-8O

Mangan + 10j _JQ 85-q6

Kalzium 25J ^/υ °° ^yo

Eisen 10 85 2-5

Kalzium 25 0 7Ο-8Ο

Eisen + 10] op- oc- _Qr-

Kalzium 25) °? . °?-??

Eine Versuchsserie wurde in einer Distriktheizungsanlage mit einem 4 Gkal Wasserrohrboiler, der mit einem Drehgehäusebrenner ausgestattet war, durchgeführt.

Das in dem Versuch verwendete Brennöl besaß eine Viskosität von 1420 Redwood-Sekunden bei 38⁰C (100⁰P).

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Der Zusatz des Zusatzstoffes wurde mittels einer Diaphragmapumpe durchgeführt, die einen raschen V/echsel bzw. Veränderung von zusatzfreiem Öl zu öl mit Zusatz und umgekehrt sowie rasche Veränderungen in der Zusatzstoffkonzentration gestattete.

Die Messungen wurden in einer Vorrichtung, die nach dem Zyklonprinzip arbeitete, durchgeführt. Das Brennstoffgas, welches durch ein Proberohr gesaugt wird, erfährt hier eine Beschleunigung von 6 - 7OOO g. Teilchen, die größer als etwa 1/U (ölkoks) sind, werden abgetrennt und sinken in einen kalibrierten Aufnahmebehälter. Eine ungefähre Bestimmung der Teilchenemission ist hier möglich, wenngleich eine exakte Bestimmung durch Abwiegen des Inhalts erfolgen muß. Das aus dem Zyklon kommende Brenngas enthält Teilchen mit weniger als 1 /α (Ruß), wobei der Rußgehalt aus einer Düse auf der Saugleitung mit der üblichen Rußzahlmethodik (Bacharachs Skala) bestimmt werden kann.

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Claims

Patentansprüche

1. Verwendung von Erdalkalimetallsalzen als Zusatzstoff zu Brennöl, dadurch gekennzeichnet ,■ daß die Erdalkalimetallsalze dern Brennöl zur Verringerung des Gehalts an ölkoks in dem Brenngas zugefügt werden..

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Zusatzstoff aus einem oder mehreren- Erdalkalimetallsalzen von Barium, Strontium, Kalzium und Magnesium besteht oder diese enthält.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Zusatzstoff in einer derartigen Menge zugefügt wird, daß der Gehalt an Metall 10 bis j50 ppm, berechnet auf das öl, beträgt.

4. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η · zeichnet , daß der Zusatzstoff ein Bariumsalz darstellt und die Menge an Barium 10 bis 20 ppm beträgt.

5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstoff ein Kalziumsalz darstellt und die Menge an Kalzium 20 bis 30 ppm ausmacht.

6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Metallsalze von Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink als weiterer Zusatzstoff hinzugefügt werden.

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der weitere Zusatzstoff in einer der-

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artigen ffenge zugefügt wird, daß der Gehalt an Mangan, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer und Zink 10 bis j50 ppm, berechnet auf das öl, beträgt.

8. Verwendung naph Anspmch 6 oder 7., dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Zusatzstoff ein Mangan- und/oder Eisensalz darstellt.

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