DE2713067C2

DE2713067C2 - Dextrinhaltige Öl-Wasser-Emulsion für Brennstoffzwecke

Info

Publication number: DE2713067C2
Application number: DE19772713067
Authority: DE
Inventors: Eun Bok Seoul Rhee
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1982-06-03
Also published as: DE2713067A1

Description

Erdöl bedeutet eine der wichtigsten Energiequellen der Menschheit Eine Vielzahl von petrochemischen Produkten hat im letzten Jahrhundert die Zivilisation bereichert oder erst ermöglichL Folglich ist auch in der Zukunft mit einer verstärkten Nachfrage nach Erdöl zu rechnen.

Die geschätzte Menge an Erdöllagern in der Welt ist begrenzt und geographisch in hohem Maße ungleich verteilt Wie die Ölkrise von 1973 gezeigt hat, können die Fördermengen und die geforderten Preise vom Gutdünken der ölproduzierenden Länder abhängen. Deshalb ist es ein Hauptanliegen der Menschheit, neue Energiequellen zu erschließen. Ebenso ist jedes Mittel willkommen, durch das der Erdölverbrauch wirtschaftlicher gestaltet werden kann.

Angesichts dieser Tatbestände ist es Anliegen der Erfindung, Maßnahmen zur öleinsparung vorzuschlagen, die darin bestehen, daß dem Heizöl Wasser zugesetzt wird. Die Erfindung resultiert daraus, daß ein Emulgiermittel angegeben wird, das das Vermischen von Ol und Wasser und somit die Bereitstellung eines auf diese Weise hergestellten Brennstoffes ermöglicht. Die Grundidee hat ihren Ursprung in einer weithin zu beobachtenden Erscheinung: beispielsweise liefert pulverisierte Kohle beim Verbrennen mehr Wärme, wenn sie mit einer kleinen Menge Wasser vermischt ist, und Brennstoff wird mit Wasser versprüht, um in Schmelzöfen von Hüttenwerken und in Düsenmaschinen beim Start eines Flugzeuges wirksamer zu verbrennen.

öl und Wasser sind in ihrem ursprünglichen Zustand wegen der Unterschiede in ihrer Oberflächenspannung und ihrer Wichten nicht mischbar. Polymere Stoffe, wie Gummi arabicum, pflanzliche Gelatine oder Polyalkohol, sind als Emulgiermittel für öle und Fette allgemein bekannt Jedoch sind sie unbrauchbar für das Mischen von öl und Wasser. Zur Gewinnung einer Emulsion aus 70% öl und 30% Wasser ist auch schon mit Erfolg ein Ultraschallreaktor eingesetzt worden. Es wurde festgestellt, daß die Emulsion mehr Wärme liefert und gleichzeitig der Gehalt an Verunreinigungssubstanzen in hohem Maße herabgesetzt wird (vgl. Newsweek, 14. Juni 1974). Allerdings sind Ultraschallemulgatoren in bezug auf Installation und Betrieb ziemlich kostspielig. Außerdem läßt die erhaltene Emulsion in bezug auf Stabilität und Beständigkeit viel zu wünschen übrig.

Hauptaufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Öl-Wasser-Emulsion für Brennstoffzwecke, die bei minimalen Kosten und mit einer einfachen und wirtschaftlichen Emulgiervorrichtung herstellbar ist und höchste Stabilität und Beständigkeit aufweist

Da die anspruchsgemäße Emulsion als Brennstoff verwendet wird, muß eine ausreichende Beziehung zwischen Brennstoffetsparnis und wirksamer Verbrennung in Rechnung gesetzt werden. Der optimale Anteil an Wasser kann viel kleiner sein als der von öl, weil, wie allgemein gut bekannt ist, die Oberflächenspannung von ölen nicht nur größer ist als die von Wasser, sondern ihre Wichte auch kleiner ist als die von Wasser, so daß sich das Wasser aus einem öl-Wasser-Gemisch nach unten absetzt Deshalb muß bei dem Emulgierverfahren zur Schaffung der anspruchsgemäßen Emulsion das Wasser in feine Teilchen zerteilt werden, die gleichmä ßig in dem öl dispergiert werden, so daß eine Emulsion vom Wasser-in-Öl-Typ erhalten wird. Als Emulgiervorrichtung können ein einfacher Mischer oder eine Kolloidmühle verwendet werden. Die Teilchen der fertigen Emulsion vom Wasser-in-Öl-Typ müssen von

is kolloidaler Größenordnung sein, um angesichts der allmählichen Änderungen der Temperatur und der Beständigkeit über einen beachtlichen Zeitraum die Stabilität zu gewährleisten. Zu diesem Zweck erfordert die Erfindung ein Emulgiermittel, das höchst wirksam die Emulgierung von öl mit Wasser gestattet

Als Ergebnis von zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt daß Dextrin ein für die Anforderungen der Erfindung höchst wirksames Emulgiermittel ist Dextrin ist in kaltem Wasser leicht löslich und hat einen hohen

Dispersionsgrad. Außerdem hat Dextrin eine niedrige Viskosität hohe Fließfähigkeit starke Adhäsion und

niedrigen Gelbildungsgrad, so daß es für die Zwecke der

Erfindung ideal ist. Der gemäß einer Ausführungsform der Erfindung

angegebene emulgierte Brennstoff wird durch Zusetzen von 2 bis 15 Gewichtsteilen Dextrin zu 1000 Gewichtsteilen eines öl-Wärme-Gemisches (30 :70) und Behandeln dieses Gemisches in einer Emulgiervorrichtung hergestellt Wenn in diesem Fall der Gehalt an Dextrin weniger als ²Λοοο Gewichtsteile des öl-Wasser-Gemisches beträgt wird die Stabilität der erhaltenen Emulsion merklich herabgesetzt; wenn andererseits mehr als ¹⁵/iooo Gewichtsteile des öl-Wasser-Gemisches vorhanden sind, wird der Dispersionsgrad des Dextrins entsprechend herabgesetzt und seine Fließfähigkeit wird schlechter. Gleichzeitig leidet im letzteren Fall die Emulsion durch ausgefällte Stoffe, und so können die Brenneröffnungen nicht mehr passiert werden, weil durch diese Fällungsprodukte die Öffnungen verstopft werden. Deshalb hat sich herausgestellt daß die geeignete Menge an zuzusetzendem Dextrin zu dem Gemisch aus Wasser und öl zwischen ²Λοοο und ¹⁵/iooo Gewichtsteilen, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, betragen sollte. Eine Fmulsion vom

Wasser-in-Öl-Typ mit einem solchen Dextringehalt kann seinen vorteilhaften Zustand über mindestens 15 Monate beibehalten. Als dagegen anstelle von Dextrin Stärke bei verschiedenen Zusatzanteilen verwendet wurde, war es unmöglich, eine Emulsion von

Wasser in öl zu erhalten.

Wie vorstehend erwähnt, hat sich bei dem erfindungsgemäßen Gemisch ein Anteil von 30 Teilen Wasser zu 70 Teilen öl als brauchbar erwiesen. Wenn jedoch die Zusammensetzung geändert wird, so daß mehr als

30 Teile Wasser und weniger als 70 Teile öl vorhanden sind, nimmt der Heizwert des Brennstoffes beträchtlich ab. Wenn schließlich die Zusammensetzung 50: SO erreicht, ist überhaupt keine Verbrennung mehr möglich. Folglich ist festzuhalten, daß das günstigste

_b5 Verhältnis von Wasser zu öl so ist daß 30 Teile oder weniger Wasser auf 70 Teile oder mehr öl vorhanden sind. Man muß jedoch festhalten, daß das Mischungsverhältnis in Abhängigkeit von der verwendeten ölart.

insbesondere davon, ob Schwer- oder Leichtöl eingesetzt wird, mehr oder weniger schwanken kann.

Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt, der erfindungsgemäß zu berücksichtigen ist, liegt darin, daß festgestellt wurde, daß der Ausstoß an toxischen Verunreinigungen beim Verbrennen der erfindungsgemäßen Emulsion,

beispielsweise einer Emulsion aus Wasser in Bunker-C-Öl, beträchtlich vermindert werden kann. Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich der Verunreinigungen aus einer Emulsion nach der Erfindung mit denen von Bunker-C-Öl allein, wenn diese unter den folgenden Bedingungen verbrannt werden:

Vergleich der erzeugten Verunreinigungen*):

100% Bunker-C-Öl)**	Cö	Emulsion von	28% Wasser	in 72% Bunker-C-Öl
Wasser- SO₂		Wasser	SO₂	CO
menge (t)	menge (t)

1,00 553,6 ppm 500 ppm

1,25 568,2 ppm 530 ppm

1,50 568,2 ppm

Anmerkungen:

*) = Bei diesem Versuch wurde ein 1-t-Brenner vewendet. ·*) = Bunker-C-Öl aus Kuwait-Rohöl.

0,80
1,00
1,50

206,9 ppm
305,5 ppm
384,4 ppm

120 ppm 145 ppm

25 verbrannt Die Einbringtemperatur der zu untersuchenden Brennstoffe betrug 80 bis 90⁰C, während die Temperatur des eingebrachten Wassers 15° C betrug. Es wurden zwei Durchläufe mit Emulsionen aus jeweils 30,4% Wasser und 69,6% Bunker-C-Öl (Kuwait-Rohöl) Einbringen von Bunker-C-Öl bzw. von Bunker-C-Öl- 30 durchgeführt, wobei 1000 Teile des Öl-Wasser-Gemi-Wasser-Emulsion in den Boiler wurde die Temperatur in sches 5 Teile Dextrin enthielten. Die Ergebnisse sind in dessen Innerem auf 800 bis 1000⁰C gebracht. Zu diesem der folgenden Tabelle zusammengestellt:
Zweck wurde länger als 1 Stunde lang Dieselöl

Beispiel

Die Brennstoffausnutzung wurde von Bunker-C-Öl einerseits und erfindungsgemäßer Bunker-C-Öl-Wasser-Emulsion in einem 1-t-Boiler untersucht. Vor dem

Tabelle Bunker-C-Öl Erfindungsgemäße Emulsion Durchlauf 1 Durchlauf 2

Brennstoffverbrauch	92,5 I (100)	153,3 I (166)	141,7 1 (153)
Bunker-C-Öl-Verbrauch ohne Wasser	92,5 1 (100)	107 1 (116)	99 1 (107)
Gebildeter Dampf	1140 1 (100)	1477 1 (130)	1381 1 (121)
Bunker-C-Öl-Verbrauch pro Liter gebildeten Dampfes	0,08 (100)	0,07 (87,5)	0,07 (87,5)
Gebildeter Dampf pro Liter Bunker-C-Öl	12,3 1 (100)	13,8 1 (112)	13,9 1 (113)
Thermischer Wirkungsgrad*)	44,84% (100)	52,81% (118)	53,44% (119)
Gesamtwärmeindex des Dampfes	100,0	80,43	81,39
Netto-Bunker-C-Öl- Wärmeindex-Äquivalent	100,0	114,9	116,27
Brennstoffausnutzung	-	um 15% verbessert	um 16% verbessert

*) Der thermische Wirkungsgrad des Brennstoffes wurde errechnet aus der Vcrhrennungswärme des Brennstoffs, der fühlbaren Wärme (Eigenwärme) von Brennstoff, Luft und eingebrachtem Wasser, der Gesamtv/ärme von Dampf und Abgas und der Abwärme.

Anmerkung: Die Zahlen in Klammern bedeuten den Prozentsatz von Menge an emulgiertem Heizöl zu Bunker-C-Öl.

Claims

Patentansprüche:

1. Dextrinhaltige Öl-Wasser-Emulsion für Brennstoffzwecke bestehend aus weniger als 50% Wasser und mehr als 50% öl sowie 2 bis 15 Gewichtsteilen Dextrin pro 1000 Gewichtsteile des öl-Wasser-Gemisches.

2. Emulsion nach Anspruch 1 aus 30 oder weniger Gewichtsteilen Wasser und aus 70 oder mehr Gewichtsteilen ÖL