NO841900L

NO841900L - OIL AND WATER MIXTURE AND PROCEDURE FOR AA CAUSE OF BURNING.

Info

Publication number: NO841900L
Application number: NO841900A
Authority: NO
Inventors: Banyat Kalyanamitr
Original assignee: Banyat Kalyanamitr
Priority date: 1983-11-07
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1985-05-08
Also published as: AU2754384A; DK226084D0; DK226084A; EP0147506A1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører anvendelse av olje somThe present invention relates to the use of oil which

et brensel og fremgangsmåte for å understøtte den full-stendige forbrenning av en blanding av olje og vann, a fuel and method for supporting the complete combustion of a mixture of oil and water,

spesielt en blanding av tungolje og vann.especially a mixture of heavy oil and water.

Tungolje har lenge blitt anvendt som et brensel for mange industrielle anvendelser. Tungolje er anvendt som et brensel ved den industrielle fremstilling av glass og stål og ved frembringelse av kommersiell elektrisk kraft. Tungolje blir også anvendt som et brensel for fremstilling Heavy oil has long been used as a fuel for many industrial applications. Heavy oil is used as a fuel in the industrial manufacture of glass and steel and in the production of commercial electric power. Heavy oil is also used as a fuel for manufacturing

av matolje og ved produksjon av sukker, så vel som andre industrielle prosesser. of cooking oil and in the production of sugar, as well as other industrial processes.

Når tungolje finfordeles i et forbrenningskammer for antennelse som et brensel, blir ofte samtidig en mengde vann også finfordelt i forbrenningskammeret. Formålet med å brenne en slik blanding av brenselolje' og vann er å maksimalisere det termiske utbyttet fra forbrenningen av brenselolje og derved minske forbruket av brenselolje. When heavy oil is finely divided in a combustion chamber for ignition as a fuel, often at the same time a quantity of water is also finely divided in the combustion chamber. The purpose of burning such a mixture of fuel oil and water is to maximize the thermal yield from the combustion of fuel oil and thereby reduce the consumption of fuel oil.

Herfor ble anvendelsen av en blanding av tungolje og vannFor this reason, a mixture of heavy oil and water was used

som et brensel utført ved å innføre oljen og vannet ias a fuel made by introducing the oil and water into it

et forbrenningskammer gjennom adskilte ledninger. Oljen og vann ble finfordelt gjennom adskilte dyser og blandet sammen inne i forbrenningskammeret i et bestemt forhold. a combustion chamber through separate lines. The oil and water were finely divided through separate nozzles and mixed together inside the combustion chamber in a specific ratio.

Ved denne tidligere teknikk forefinnes imidlertid etIn this prior art, however, there is a

flertall problemer. Ved den konvensjonelle anvendelse avplural problems. By the conventional application of

en blanding av olje og vann som et brensel er forbrenningen ufullstendig og mengde brensel blir ikke minsket slik som ment. Dysen gjennom hvilken brenseloljen innføres i forbrenningskammeret forringes dessuten hurtig. Når ut- a mixture of oil and water as a fuel, the combustion is incomplete and the amount of fuel is not reduced as intended. The nozzle through which the fuel oil is introduced into the combustion chamber also deteriorates quickly. When out-

satt for forbrenning av olje og vann ved konvensjonell forbrenningsteknikk blir dysens åpning forstørret og slutter set for the combustion of oil and water by conventional combustion technology, the nozzle opening is enlarged and closes

å gi en tåke med tilstrekkelig finhet.to give a mist of sufficient fineness.

Den konvensjonelle forbrenning av en blanding av tungoljeThe conventional combustion of a mixture of heavy oil

og vann er dessuten ledsaget av produksjon av store mengderand water, moreover, is accompanied by the production of large quantities

av skadelige forurensinger. Usedvanlige store mengder av sot, svoveldioksyd og nitrogenoksyder blir fremstilt. of harmful pollutants. Unusually large amounts of soot, sulfur dioxide and nitrogen oxides are produced.

Foreliggende oppfinnelse vedrører både en fremgangsmåte for å øke forbrenningsgraden av en blanding av olje og vann og anvendelse av blandingen av denne fremgangsmåte. Oppfinnelsen er spesielt anvendelig for en blanding av tungolje og vann. Oppfinnelsen erkarakterisert vedanvendelsen av en katalysator som tjener som et emulgeringsmiddel som muliggjør fremstillingen av en blanding egnet for fullstendig og effektiv forbrenning når innført i et forbrenningskammer . The present invention relates to both a method for increasing the combustion rate of a mixture of oil and water and the use of the mixture of this method. The invention is particularly applicable to a mixture of heavy oil and water. The invention is characterized by the use of a catalyst which serves as an emulsifier which enables the preparation of a mixture suitable for complete and efficient combustion when introduced into a combustion chamber.

Katalysatoren er alkyl-polyetylenglykoletér, også kjentThe catalyst is alkyl polyethylene glycols, also known

som fenolisk-EO-addukt, EO er etylenoksyd og adduktet blir fremstilt ved oxyetylering av alkylfenol. Alkylfenolglykol-eter fremstilles i henhold til den følgende ligning: as phenolic-EO adduct, EO is ethylene oxide and the adduct is produced by oxyethylation of alkylphenol. Alkylphenol glycol ether is prepared according to the following equation:

Tilsetningen av alkylpolyetylenglykoleter til en blanding av olje og vann gir en kjemisk reaksjon hvori vannatomene separeres og blandes fullstendig med molekylene i oljen uten separering. Blaning av olje og vann og innføring av katalysatoren utføres før innføringen av blandingen i forbrenningskammeret. I henhold til tidligere kjent teknikk har det vært nødvendig å innføre oljen og vannet til forbrenningskammeret gjennom adskilte ledninger og dyser. The addition of alkyl polyethylene glycol ether to a mixture of oil and water produces a chemical reaction in which the water atoms are separated and completely mixed with the molecules in the oil without separation. Mixing of oil and water and introduction of the catalyst is carried out before the introduction of the mixture into the combustion chamber. According to prior art, it has been necessary to introduce the oil and water to the combustion chamber through separate lines and nozzles.

I henhold til en utførelse av oppfinnelsen blir en vann-mengde , fortrinnsvis fra ca. 1 til ca. 30 volumdeler vann, blandet med ca. 100 volumdeler olje. Mens oppfinnelsen ikke er begrenset til anvendelsen av tungolje oppnås de gunstigste resultater når tungolje blir anvendt. I denne beskrivelse blir tungolje betraktet som en brenselolje med gradnummer 4,5 og 6. Disse angivelser tilsvarer de forskjellige spesifikasjoner som er anvendt som en kommersiell standard av United States Bureau of Standards. En analyse av hver av de forskjellige grader av brenselolje sees på side 3-5 i boken "Steam: Its Generation and Use", publisert av Babcock & Wilcox Company, New York, 1960. Oppfinnelsen er anvendelig for brenselolje av alle grader. According to one embodiment of the invention, an amount of water, preferably from approx. 1 to approx. 30 parts by volume of water, mixed with approx. 100 parts by volume of oil. While the invention is not limited to the use of heavy oil, the most favorable results are obtained when heavy oil is used. In this description, heavy oil is considered a fuel oil with grade numbers 4, 5 and 6. These designations correspond to the various specifications used as a commercial standard by the United States Bureau of Standards. An analysis of each of the different grades of fuel oil is found on pages 3-5 of the book "Steam: Its Generation and Use", published by Babcock & Wilcox Company, New York, 1960. The invention is applicable to fuel oil of all grades.

Vannmengden som blandes i oljen avhenger av typen og kvaliteten av oljen som anvendes som en del av blandingen. Oljen og vannet blir omrørt sammen i en blander for mellom ett og fem minutter. Omrøringstiden avhenger også av kvaliteten av den anvendte olje. Etterat oljen og vannet har blitt omrørt sammen blir katalysatoren, alkylpolyetylenglykoleter, tilsatt i et forhold av mellom ca. 0,1 og ca. 0,6 volumdeler. Omrøringen fortsettes i en tid mellom ca. 1 og ca. 5 minutter etterat katalysatoren har blitt tilsatt. Omrøringstiden avhenger også av typen og kvaliteten av oljen. Når katalysatoren har blitt omrørt i olje- og' vannblandingen, blir blandingen ledet gjennom en enkel brenseltilførselsledning og finfordelt gjennom en enkel dyse i et forbrenningskammer. Blandingen antennes og forbrenningen foregår mer fullstendig enn ved anvendelse av konvensjonelle olje- og vannblandinger. The amount of water mixed into the oil depends on the type and quality of the oil used as part of the mixture. The oil and water are stirred together in a blender for between one and five minutes. The stirring time also depends on the quality of the oil used. After the oil and water have been stirred together, the catalyst, alkyl polyethylene glycol ether, is added in a ratio of between approx. 0.1 and approx. 0.6 parts by volume. Stirring is continued for a time between approx. 1 and approx. 5 minutes after the catalyst has been added. The stirring time also depends on the type and quality of the oil. Once the catalyst has been stirred into the oil and water mixture, the mixture is passed through a simple fuel supply line and atomized through a simple nozzle in a combustion chamber. The mixture is ignited and the combustion takes place more completely than when using conventional oil and water mixtures.

Alkylpolyetylenglykol-eteren virker som en katalysator i henhold til oppfinnelsens prinsipp. Det vil si alkyl-polyetylen-glykol-eteren separerer vannatomene til en avstand av ca. 1^,um og gir en vann- og oljeemulsjon uten separering. Under blanding tilføres vannet og oljen ved en temperatur av mellom ca. 20 og 60°C. The alkyl polyethylene glycol ether acts as a catalyst according to the principle of the invention. That is, the alkyl-polyethylene-glycol ether separates the water atoms to a distance of approx. 1^,um and gives a water and oil emulsion without separation. During mixing, the water and oil are added at a temperature of between approx. 20 and 60°C.

01je-og vannblandingen i henhold til oppfinnelsen brenner langt mer fullstendig enn olje og vann blandet i de samme forhold uten katalysatoren ifølge oppfinnelsen. Som et The oil and water mixture according to the invention burns far more completely than oil and water mixed in the same proportions without the catalyst according to the invention. Like a

resultat vil mengden av brenselolje som forbrukes for å fremstille en bestemt varmemengde ved industrielle anlegg reduseres med mellom ca. 1 og 30%. Denne besparelse blir oppnådd da olje som blir forbrent, oksyderes langt mer fullstendig enn hva tilfellet har blitt med olje- og vannblandinger. As a result, the amount of fuel oil consumed to produce a certain amount of heat at industrial plants will be reduced by between approx. 1 and 30%. This saving is achieved because oil that is burned is oxidized far more completely than has been the case with oil and water mixtures.

Da forbrenningen blir langt mere fullstendig, blir deAs the combustion becomes far more complete, they become

dannede mengder av skadelig forurensninger redusert betydelig. Sotinnholdet i forbrenningsproduktene blir redusert med Formed amounts of harmful pollutants reduced significantly. The soot content in the combustion products is reduced by

ca. 80%. Det er også en 80% minskning av nitrogenoksyder (NO ) og av svoveldioksyd (S00). Forbrenningen av olje- about. 80%. There is also an 80% reduction in nitrogen oxides (NO ) and sulfur dioxide (S00). The combustion of oil

og vannblandingen i nærvær av katalysatoren ifølge oppfinnelsen gir langt mindre skade på dysen i forbrenningskammeret sammenlignet med tidligere kjent teknikk.ved forbrenning av en blanding av tungolje og vann. Blandingen i henhold til oppfinnelsen reduserer kostnadene ved vedlike-hold og forlenger brukstiden til dampkjeler og ovner. and the water mixture in the presence of the catalyst according to the invention causes far less damage to the nozzle in the combustion chamber compared to previously known technology when burning a mixture of heavy oil and water. The mixture according to the invention reduces maintenance costs and extends the service life of steam boilers and ovens.

Katalysatormengden innen området på mellom ca. 0,1 ogThe amount of catalyst within the range of between approx. 0.1 and

ca. 0,6 volumdeler avhenger av kvaliteten av den anvendte olje. Katalysatoren tjener som et emulgeringsmiddel som gir omtrent de egnede overflatekjemiske reaksjoner av olje- og vannblandingen og danner en stabil emulsjon med partikkeldiametre på ca. 1^um. Skjønt fra mellom ca. about. 0.6 parts by volume depends on the quality of the oil used. The catalyst serves as an emulsifier which provides approximately the suitable surface chemical reactions of the oil and water mixture and forms a stable emulsion with particle diameters of approx. 1^um. Although from between approx.

1 til ca. 30 deler vann kan blandes med oljen og emul-1 to approx. 30 parts water can be mixed with the oil and emul-

geres i oljen av katalysatoren, oppnås den største olje-besparelse når mellom ca. 20 og ca. 30 deler vann blandes med ca. 100 deler tungolje. Besparelsene av olje med en slik blanding er mellom ca. 20 og 30%. is generated in the oil by the catalyst, the greatest oil saving is achieved when between approx. 20 and approx. 30 parts water is mixed with approx. 100 parts heavy oil. The savings in oil with such a mixture is between approx. 20 and 30%.

Mens det er tilstrekkelig kun å blande noen få minutterWhile only mixing for a few minutes is sufficient

for å fremstille den nødvendige emulsjon i henhold til oppfinnelsen, er det ikke nødvendig straks å brenne olje- in order to produce the necessary emulsion according to the invention, it is not necessary to immediately burn oil-

og vannblandingen. Det fenoliske-EO-addukt emulgerer oljen og vannet på en stabil måte slik at oljen og vannet emulgeres permanent og vil ikke separere under lagring. and the water mixture. The phenolic-EO adduct stably emulsifies the oil and water so that the oil and water are permanently emulsified and will not separate during storage.

Det katalytiske emulgeringsmiddel er det fenoliske-EO addukt fremstilt ved omsetning av etylenoksyd og en alkylfenol. Nonylfenol er typisk det fremherskende grunnmateriale The catalytic emulsifier is the phenolic-EO adduct produced by reacting ethylene oxide and an alkylphenol. Nonylphenol is typically the predominant base material

i kommersielt tilgjengelig alkylfenol, skjønt oktylfenol og dodecylfenol også noen ganger kan være tilstede. Alkylpolyetylenglykoleter er en polyoksyetylenalkylfenol. Utgangsmaterialene og fremstillingen av polyoksyetylen-alkylfenoler er beskrevet i kapittel 3 med "Polyoxyetylen Alkylphenols" av CR. Enyeart i boken Nonionic Surfactants, Ed. Martin J. Schick, vol.2, London 1967. in commercially available alkylphenol, although octylphenol and dodecylphenol may also sometimes be present. Alkyl polyethylene glycol ether is a polyoxyethylene alkyl phenol. The starting materials and the production of polyoxyethylene alkylphenols are described in chapter 3 with "Polyoxyethylene Alkylphenols" by CR. Enyeart in the book Nonionic Surfactants, Ed. Martin J. Schick, vol.2, London 1967.

Polyoksyetylenalkylfenoler har blitt utbredt anvendt ved tekstilbearbeiding hvor deres fukteegenskaper og vaske-middelegenskaper er meget riktig. De er også egnet ved fremstilling av syntetiske fibre på grunn av deres anti-statiske, emulgerende og smørende egenskaper. Hovedfor-bruket av polyoksyetylen-alkylfenoler er imidlertid husholdningsvaskemidler og kommersielle vaskemidler. Vann-oppløselige alkylfenolderivater blir også anvendt ved bearbeiding av metaller hvor rust og glødeskall fjernes ved sluttbehandlingen av stål. De blir også anvendt for landbruksformål ved fremstilling av emulgerbare konsen-trater av insekticider og herbicider. De høyere addukter som inneholder 20 til 100 mol etylenoksyd, blir anvendt ved emulsjonspolymerisasjon av vinylacetat og akrylater. Emulsjons gulvpolisher ble fremstilt både fra naturlige Polyoxyethylene alkylphenols have been widely used in textile processing where their wetting properties and detergent properties are very good. They are also suitable in the manufacture of synthetic fibers due to their anti-static, emulsifying and lubricating properties. However, the main use of polyoxyethylene alkylphenols is household detergents and commercial detergents. Water-soluble alkylphenol derivatives are also used in the processing of metals where rust and scale are removed during the final treatment of steel. They are also used for agricultural purposes in the production of emulsifiable concentrates of insecticides and herbicides. The higher adducts containing 20 to 100 mol of ethylene oxide are used in the emulsion polymerization of vinyl acetate and acrylates. Emulsion floor polishes were produced both from natural

og syntetiske vokser med de høyere addukter.and synthetic waxes with the higher adducts.

Andre industrier som forbruker vesentlige mengder av disse addukter, f.eks. i petroleum-industrien for boring og råoljeemulsjonsbrytning. I papirindustrien for harpiks-kontroll i masse, fUtrensning og re-fukting av papir-håndklær. I kosmetikkindustri som emulgeringsmidler. Dessuten anvendes de i lær-industri, fett-industri og Other industries that consume significant quantities of these adducts, e.g. in the petroleum industry for drilling and crude oil emulsion breaking. In the paper industry for resin control in pulp, cleaning and re-moistening of paper towels. In the cosmetics industry as emulsifiers. They are also used in the leather industry, fat industry and

som midler for å kontrollere støv i kull-, mineral-,og keramiske industrier og som fukte og skum-hjelpemidler ved bekjempelse av branner. Mengder av polyoksyetylen- as agents for controlling dust in the coal, mineral and ceramic industries and as wetting and foaming aids in fighting fires. Amounts of polyoxyethylene

alkylfenoler blir også brukt som mellomprodukter ved fremstilling av sulfater, fosfater og desinfiserende jodoforer. Polyoksyetylen-alkylfenoler har imidlertid ikke før inn-givelse av denne patentsøknad blitt anvendt som emulgeringsmidler i olje- og vannblandinger for å understøtte om- alkylphenols are also used as intermediates in the production of sulphates, phosphates and disinfecting iodophors. Polyoxyethylene alkylphenols have not, however, been used as emulsifiers in oil and water mixtures to support re-

fanget av forbrenning av slike blandinger.trapped by combustion of such mixtures.

EksempelExample

Katalysatoren som anvendes ifølge oppfinnelsen, dannesThe catalyst used according to the invention is formed

fra reaksjonen mellom alkylfenol og etylenoksyd ifølge ligningen: from the reaction between alkylphenol and ethylene oxide according to the equation:

Katalysatoren er alkyl-polyetylenglykol-eter, populært kjent som det fenoliske-EO-addukt hvori EO er etylenoksyd. The catalyst is alkyl polyethylene glycol ether, popularly known as the phenolic-EO adduct where the EO is ethylene oxide.

Omtrent 25 deler vann blir omrørt sammen med omtrentAbout 25 parts water is stirred together with approx

en hundredel av nummer 6 brenselolje i en blander i ca.one hundredth of number 6 fuel oil in a blender for approx.

4 minutter. Omtrent 0,5 volumdeler alkyl-polyetylen-glykol-eter blir deretter tilsatt til olje og vannblandingen og omrøringen blir fortsatt i ca. 4 minutter. Blandingen blir deretter tvunget gjennom en brenselledning og gjennom en dyse som en dusj i et et brenseloljeforbrenningskammer. Blandingen blir deretter antent og brent. Forbrennings-varmen som kan anvendes for hvilket som helst industrielt formål, ekspempler på slike anvendelser er ovenfor omtalt. 4 minutes. About 0.5 parts by volume of alkyl polyethylene glycol ether is then added to the oil and water mixture and stirring is continued for about 4 minutes. The mixture is then forced through a fuel line and through a nozzle as a shower into a fuel oil combustion chamber. The mixture is then ignited and burned. The heat of combustion which can be used for any industrial purpose, examples of such applications are discussed above.

De trekk som er beskrevet i denne beskrivelse og/eller iThe features described in this description and/or in

de følgende patentkrav, både adskilt og i hvilke1, som helst kombinasjoner av disse, er viktig for utførelsen av oppfinnelsen i de forskjellige utførelsesformer. the following patent claims, both separately and in any combination thereof, are important for the performance of the invention in the various embodiments.

Claims

1. Method for increasing the combustion of a mixture of fuel oil and water, characterized in that alkyl polyethylene glycol ether is added to the mixture.

2. Method according to claim 1, characterized by adding from 0.1 to 0.6 parts by volume of the alkyl polyethylene glycol ether to a mixture of from one to 30 parts by volume of water in approx.

100 parts by volume of fuel oil.

3. Method according to claims 1 or 2, characterized in that the fuel oil is a heavy oil with at least number 4.

4. Method according to claim 3, characterized by stirring the water and the oil together for at least one minute at a temperature in the range of 20 - 60°C before adding the alkyl polyethylene glycol ether to it.

5. Method according to claim 4, characterized in that the water and the oil are stirred between 1-5 minutes before adding said parts of the alkyl polyethylene glycol ether.

6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the mixture of water, oil and alkyl polyethylene glycol ether is finely distributed in a combustion chamber.

7. Method according to claim 6, characterized in that the water, the fuel oil and the alkyl polyethylene glycol ether are stirred for at least 1 minute before the mixture is finely distributed in a combustion chamber.

8. Method according to claim 7, characterized in that the water, the fuel oil and the alkyl polyethylene glycol ether are stirred between 1 and 5 minutes before finely distributing the mixture in a combustion chamber.

9. Fuel mixture consisting of 100 parts by volume of fuel oil, from approx. 1 to approx. 30 parts by volume of water and from approx. 0.1 to approx. 0.6 parts by volume of alkyl polyethylene glycol ether.

10. Fuel mixture according to claim 9, characterized in that the fuel oil is a heavy oil with at least number 4.

11. Fuel mixture according to claim 9 or 10, characterized in that it consists of from 20 to 30 parts by volume of water.