DK152925B - Additiv til flydende braendstof - Google Patents

Description

o

DK 152925B

Opfindelsen angår et additiv til flydende brændstof, såsom fuelolie, gasolie og dieselolie indbefattet motordiesel.

Man har i en årrække arbejdet på at finde frem til egnede 5 midler, der ved tilsætning til flydende brændstof forbedrer forbrændingen, nedsætter korrosionsskader og formindsker ophobning af urenheder i systemet.

Der er da også gennem mange år blevet solgt og forbrugt be-10 tydelige mængder additiver til flydende brændstof, men de opnåede effekter har desværre ikke været tilfredsstillende.

Der er dog opnået en vis sod- og oliekoksreducerende virkning med visse metaller.

15

Med henblik på at reducere svovlsyredannelsen og dermed korrosionen er det fordelagtigt at arbejde med et meget lille luftoverskud. En yderligere grund til at stræbe efter at forbrændingen af olier sker med et meget lavt luftoverskud er, at virkningsgraden derved forbedres i væsentligt omfang. Uhel- 20 digvis medfører et lavt luftoverskud dannelse af sod og olie-koks i store mængder.

Formålet med opfindelsen er at tilvejebringe et nyt og bedre additiv end de hidtil kendte, og som med økonomisk gevinst 25 for brugerne forbedrer forbrændingen og dermed virkningsgraden, reducerer ophobning og afsætning af urenheder i forbrændingssystemet, reducerer miljøskadelige udslip samt reducerer korrosionsskader forårsaget af sure bestanddele, såsom svovlsyre.

30

Dette opnås ved hjælp af et additiv til flydende brændstof ifølge opfindelsen, der er ejendommelig ved, at det indeholder: 1) mangansalte af alifatiske syrer, 35 2) højtkogende tjæreolie og 3) naphthalen

DK 152925B

O

2 4) j ernnaphthenat, 5) ferrichlorid og 6) calciumsalte af alifatiske syrer.

5 Som eksempler på anvendelige mangansalte kan nævnes mangansalte af forgrenede alifatiske syrer med 8-9 carbonatomer, såsom Mangan Siccatol® fra Akzo Chemie, indeholdende ca.

10% Mn, 61 - 67% ikke flygtigt materiale samt 35% mineralsk terpentin eller "Nuodex® Dryer Mangan".

10

Som et eksempel på et egnet jernnaphthenatpræparat kan nævnes "Nuodex® Dryer Jern".

Eksempler på egnede højtkogende tjæreolier kan være sådanne, 15 der indeholder polyaromatiske hydrocarboner, såsom antrar-cenolie. Ved opvarmning af antracenolie destillerer 40% i temperaturintervallet 330-400°C. Antracenolies flammepunkt er 180°C i lukket kop.

20

Som eksempler på egnede calciumsalte af alifatiske syrer kan nævnes calciumsalte af forgrenede alifatiske syrer med 8 - 9 carbonatomer, såsom Calcium Siccatol® fra Akzo Chemie, indeholdende ca. 5% Ca, 47 - 52% ikke flygtige bestanddele og mineralsk terpentin som resten eller "Nuodex®Dryer Calcium".

25

Et additiv ifølge opfindelsen kan fremstilles af de ovennævnte 3 obligatoriske bestanddele ved,at man separat opvarmer tjæreolien, til den er flydende,og under fortsat opvarmning tilsætter naphthalenen til dannelse af en homogen flydende blanding, som derpå blandes med mangansaltpræparatet.

Et additiv ifølge opfindelse med alle de 6 bestanddele fremstilles ved at forene en under omrøring fremstillet blanding af calciumsaltpræparatet, mangansaltpræparatet og jernnaphthenat-35 præparatet med en særskilt fremstillet smelteblanding af tjæreolie, ferrichlorid og naphthalen.

Inden markedsføring af produkterne tilsættes sædvanligvis nnf rnl antn ‘Frsv harTrarl orvna on cfahi 1 Hl anrli nrr ri or- 1 o-h-Η or* o 3

O

DK 152925B

Blandingsforholdet af de indgående bestanddele ligger normalt inden for følgende intervaller for de anvendte præparater med indhold af de specificerede aktive bestanddele: 5 1) præparat indeholdende mangansalte af alifatiske syrer 10-100 1 2) højtkogende tjæreolie 1-3 1 3) naphthalen 5-15 kg 4) jernnaphthenatpræparat 0-90 1 5) ferrichlorid 0-5 kg 10 6) præparat indeholdende calciumsalte af alifatiske syrer 0-80 1

Beregnet på indholdet af de aktive bestanddele i brændstoffet antages det, at blandingsforholdet er som følger, idet det må understreges, at beregningerne er behæftet med usikkerhed 15 og kun må betragtes som illustrerende.

1) mangansalte af alifatiske syrer (beregnet som Mn) 0,008-0,08 kg/ton brændstof 2) højtkogende tjæreolie 0,009-0,09 kg/ton brændstof 20 3) naphthalen 0,04 -0,12 kg/ton brændstof 4) jernnaphthenatpræparat (regnet som

Pe-indhold ) 0-0,05 kg/ton brændstof 5) ferrichlorid 0-0,04 kg/ton brændstof 6) calciumsalte af alifatiske syrer (reg-25 net som Ca-indhold) 0-0,03 kg/ton brændstof

Ved forbrænding af fuelolie anvendes normalt en blanding af alle 6 bestanddele.

30

Ved forbrænding af gasolie anvendes normalt et additiv uden indhold af komponent 6)

Ved forbrænding af dieselolie og ved tilsætning til motor-35 dieselolie anvendes normalt et additiv uden indhold af komponent 6). Der kan dog være tilfælde, hvor tilsætning af en mindre mængde calciumsalte af alifatiske syrer må foretrækkes, idet man herved opnår en løsning af belægninger herunder hårde belægninger i hele maskineriet.

DK 152925Β ' .· ;· 4 Ο

Additivet ifølge opfindelsen antages at virke på den måde, at det nedsætter brændstoffets overfladespænding, hvilket bevirker, at der opnås en bedre forstøvning og derved en bedre drift med færre driftstop.

5

Det menes,at årsagen til soddannelse ved forbrænding af flydende brændstof er, at de forstøvede brændstofdråber er for store.

De kan således ikke nå at forbrænde fuldstændigt og går i delvis uforbrændt tilstand gennem kedelen og sætter sig i 10 rør og på øvrige hedeflader i form af sod. Oliekoks dannes ligeledes på grund af for store brændstofdråber, idet olien i disse dråber når at blive varmet op til en temperatur, hvor de kan forkokse, før dråben bliver udbrændt. De dannede oliekokspartikler kan ikke brænde under de herskende forhold og 15 medføres derfor i røggassen. Ved anvendelse af additivet ifølge opfindelsen opnås der en finere forstøvning af brændstoffet, hvorved man sikrer sig en langt mere fuldstændig forbrænding end den, der kan opnås, når brændstoffet forbrændes i form af større dråber. Ved forstøvning af finere dråber sikres 20 den fuldstændige forbrænding ved, at der lettere holdes en høj temperatur overalt i de dannede minidråber. Man undgår således den lavere temperatur, som vil findes i centrum af større dråber under forbrænding af sådanne. Den fuldstændige forbrænding sikrer, at der ikke går uforbrændte urenheder gennem systemet, og man sikrer sig således mod såvel belægninger som skadelige udslip. Den effektive forstøvning af brændstoffet gør det muligt at køre med reduceret lufttilførsel uden derved at forhindre den fuldstændige forbrænding. Med den reducerede lufttilførsel opnås et forøget C0o-indhold i røg-30 4 gassen, hvilket kendetegner optimal forbrænding og virkningsgrad.

Ved anvendelse af additivet ifølge opfindelsen til fuelolie tilsættes der sædvanligvis én liter petroleumholdigt additiv 35 til én ton fuelolie. Ved en sådan tilsætning kan man nedsætte den temperatur, man normalt forvarmer olie til før forbrændingen. En sådan forvarmning sker oftest ved elektrisk opvarmning og er dyr. Alene den herved opnåede energibesparelse er så stor, at omkostningerne til additivet dækkes heraf.

5

O

DK 152925B

I visse tilfælde kan det være ønskeligt at undgå nedsættelse af foropvarmningstemperaturen, idet man så i stedet opnår en mere fuldstændig forbrænding med deraf følgende "bedre resultater på kedelen".

5

Anvendelsen af additivet ifølge opfindelsen i anlæg til forbrænding af fuelolie giver en reduktion af dannelsen af sod, oliekoks, slagger og svovlsyre. Derved sikres mod dannelse af varmeisolerende belægninger i kedelen, således at man sikrer 10 sig en god virkningsgrad. Desuden nedsættes korrosionsskaderne på røggassiden, og eventuelt tilstedeværende vand emulgeres i olien. Der opnås således alt i alt en ren og tør kedel med længere levetid, og anlægget bliver mere stabilt i drift og kræver mindre vedligeholdelse.

15

Ved tilsætning af additivet ifølge opfindelsen til gasolie anvendes ligeledes ca. 1 liter petroleumholdigt additiv pr. ton olie. Additivet forhindrer udskillelse af paraffin, holder tanke, rør og filtre rene, emulgerer eventuelt i olien tilstede- 20 værende vand eller ved kondensation dannet vand, og beskytter mod korrosion. Additivet giver en frostsikring ned til -18°C.

Der sikres en forbedret forstøvning og dermed fuldstændigere forbrænding, hvorved man forhindrer aflejring af sod og koks.

Ved anvendelse i dieselmotorer nedsætter den renere forbrænding 25 brændstofforbruget og slitagen.

Additivet ifølge opfindelsen er også velegnet til at blive sat til dieselolie, der anvendes i såvel stationære som mobile dieselmotorer, f.eks. skibsmotorer. Sædvanligvis tilsættes 30 1 liter petroleumholdigt additiv pr. ton dieselolie’. Additivet forhindrer udskillelse af paraffin, giver en renere motor og gør det lettere at starte. Additivet giver en frostsikring ned til -18°C. Tanke, rør og filtre holdes rene. Additivet emulgerer eventuelt i dieselolien værende vand samt vand, 35 der dannes ved kondensation. Desuden sikres mod korrosion i tanke, rør, pumper og ventiler. Der opnås en forbedret forstøvning med deraf følgende fuldstændigere forbrænding, hvilket betyder, at sod- og koksaflejringer forhindres. Herved opnås

O

6

DK 152925B

Opfindelsen belyses nærmere ved hjælp af de efterfølgende eksempler samt forsøg.

Eksempel 1 5

Fremstilling af additiv til fuelolie.

40 1 (ca. 36,8 kg) Calcium Siccatol® (indeholdende ca. 1,825 (R) kg Ca), 20 1 (ca. 20 kg) Mangan Siccatol^ (indeholdende ca.

10 2 kg Mn) og 20 1 (ca. 24 kg) af jernnaphthenatpræparatet "Nuo- dex® Dryer Jern" forenes under omrøring med en separat fremstillet smelteblanding af 2 1 (ca. 2,32 kg) "antracenolie" (40% koger fra 330 til 400°C), 1 kg ferrichlorid og 12 kg naphtalen. Den resulterende blanding afkøles og blandes med 15 20 1 petroleum. 1 liter af denne blanding doseres som additiv til 1 ton brændstof. Produktdata for dette additivprodukt er: densitet: 0,96 udseende: brunlig væske 20 o

Flammepunkt; 58 C lagerholdbarhed: ubegrænset

Eksempel 2 25

Fremstilling af additiv til gasolie.

40 1 (ca. 40 kg) Mangan Siccatol® (indeholdende ca. 4 kg

Mn) og 40 1 (ca. 48 kg) af jernnaphthenatpræparatet "Nuodex®

Dryer Jern" forenes under omrøring med en separat fremstillet smelteblanding af 2 1 (2,32 kg) "antracenolie" (40% koger fra 330 til 400°C), 1 kg ferrichlorid og 12 kg naphtalen.

Den resulterende blanding afkøles og blandes med 20 liter petroleum. 1 liter af denne blanding doseres som additiv til 1 ton brændstof. Produktdata for dette additivprodukt er: 35 densitet: 0,90 udseende: brunlig væske Flammepunkt 55°C lagerholdbarhed: ubegrænset

O

7

DK 152925B

Eksempel 3

Fremstilling af additiv til dieselolie.

5 70 1 (ca. 70 kg) Mangan Siccatol® (indeholdende ca. 7 kg

Mn) og 10 1 (ca. 12 kg) af jernnaphthenatpræparatet "Nuodex ® Dryer Jern” forenes under omrøring med en separat fremstillet smelteblanding af 2 1 (2,32 kg) "antracenolie” (40% koger fra 330 til 400°C), 1 kg ferrichlorid og 12 kg naphtalen.

10

Den resulterende blanding afkøles og blandes med 20 liter petroleum. 1 liter af denne blanding doseres som additiv til 1 ton brændstof. Produktdata for dette additivprodukt er: densitet: 0,85 udseende: brunlig væske

15 O

flammepunkt: 55 C

lagerholdbarhed: ubegrænset

Den overraskende gunstige effekt, der opnås med;additiver ifølge opfindelsen, godtgøres af følgende forsøg: 20

Forsøg 1

Ved forsøgene sammenlignedes en fuelolie med 1 liter af det petroleumsholdige additiv, som fremstillet i eksempel 1, pr. ton fuelolie og fuelolie uden additiv.

Kedelen kørtes med 80% belastning, og der blev på intet tidspunkt under forsøgene foretaget kedeljustering.

30

Der blev foretaget to forsøg uden additiv (forsøg a og forsøg b) og to forsøg med additiv (forsøg c og forsøg d). De opnåede resultater fremgår af den efterfølgende tabel 1.

35

O

8

DK 152925B

Tabel 1 uden med additiv additiv 5 Forsøg ab cd Røggastemperatur °C 209 209 211 211 C02-indhold % 13,90 14,03 13,80 13,85

Indfyret oliemængde kg/h 211,6 211,6 211,6 211,6 10 Faststofkoncentration i røggas pr. kg olie g/kg 4,57 4,54 1,52 1,56 SC>2-koncentration i røggas mg/m^n,t 3960 4000 3930 3950

Sodtal (Bacharach) 55 22 15 Dosering 0/00 0 0 1 1

Forsøg 2

Ved et tilsvarende forsøg som forsøg 1, men under anvendelse 20 af et additiv med 20 liter Calcium Siccatol ®, og idet der tilsattes 50 liter petroleum, opnåedes de i tabel 2 viste resultater.

« 25 Tabel 2 uden additiv med additiv

Forsøg e f 30 Røggastemperatur °C 210 210 CC^-indhold % 13,9 13,9

Indfyret oliemængde kg/h 210 210

Faststofkoncentration i røggas pr. kg olie g/kg 4,6 1,5 35 SC>2-koncentration i røggas mg/m^n,t 3900 3600

Sodtal (Bacharach) 5 2

Additiv dosering 0/00 0 2

O

DK 152925B

9

Som det fremgår af tabel 1 og tabel 2 er der opnået væsentlige reduktioner i fas tstof emissionen,, som sammen med reduktionen • i sodtallet bevirker en bedre driftsøkonomi på kedelanlægget. Resultaterne er opnået uden justering af brænderen, idet det 5 alene har været hensigten at vise additivets effekt til emissionsreduktion.

Da emissionen under additivdosering er lavere end Miljøstyrelsens vejledende grænseværdi på 2,5 g/kg olie, kan der ved 10 efterregulering af brænderen opnås bedre driftsøkonomi (højere CC^-procent) under normale daglig drift.

Som nævnt blev der under forsøgene ikke foretaget kedeljusteringer, og det ses, at de opnåede CC^-tal i det væsentlige 15 er uændrede. Ved passende kedel justering kan CC^-mdholdet optimeres.

Forsøg 3 20

Tre forskellige fuelolieanlæg blev afprøvet uden tilsætning af additiv af nogen art. C02-indholdet i røggassen måltes til ca. 12,5% og sodtallet (Bacharach) til ca. 5.

De samme anlæg afprøvedes med tilsætning af 8% vand. Resultat-25 erne var her: CC^-indhold 13,5%. Sodtal 3-4.

Ved tilsætning af additiv ifølge eksempel 1 (1 liter petroleums- holdigt additiv pr. ton olie) opnåedes følgende værdier: CG2~ indhold på 14,5% og sodtal på 2-3.

30

Det skal bemærkes at der ikke blev foretaget justeringer ved de tre forsøg.

Det er kendt teknik at forøge CC>2-indholdet ved at indemulgere vand i flydende brændstof. Det ses, at additivet ifølge opfindelsen har en endnu bedre forøgende virkning på C02~indholdet.

Ved at undgå anvendelsen af vand nedsættes risikoen for kalkaf-

O

10

DK 152925B

En yderligere fordel ved anvendelse af additivet ifølge opfindelsen er at man undgår dyre emulgeringsanlæg, således som det kendes ved tilsætning af vand, idet additivet blot kan hældes i tanken eller doseres på anden simpel måde.

5

Ved anvendelse af additivet ifølge opfindelsen undgår man de ellers hyppige rensninger. Det er så at sige unødvendigt at rense, og hvis man endelig finder det ønskeligt, er det tilstrækkeligt at foretage rensningen, når anlægget alligevel 10 er standset af andre årsager.

Ved de gennemførte forsøg var kedelerne renere efter brug af additivet ifølge opfindelsen end ved forsøgenes start.

15 Forsøg 4

Et konventionelt gasolieanlæg arbejdede tidligere med et CC^-indhold i røggassen på ca. 13% og et sodtal på 1-2.

20

Efter anvendelse af additivet ifølge eksempel 2 (1 liter pr. ton gasolie) arbejdede anlægget med et CC^-indhold på ca.

14,5% og et sodtal på 0-1.

Ved det første besøg af skorstensfejer efter at man var begyndt 25 at bruge additivet ifølge opfindelsen bemærkede denne, der ikke havde kendskab til at man var begyndt at bruge additivet, at skorstenen overraskende var helt tør, og at det kun var en meget lille mængde faste stoffer, der skulles fjernes forneden i skorstenen.

30

Man kunne endvidere konstatere, at kedelen nu, i modsætning til før anvendelsen af additiv, arbejdede støjsvagt og lugtfrit.

35

Forsøg 5

En ældre dieseldrevet lastbil havde tidligere startproblemer, og sædvanligvis havde bilen en -osende udstødning.

11

DK 152925B

o

Efter tilsætning af 1 liter af additivet ifølge eksempel 3 pr. ton dieselolie kunne man efter ca. 8 timers kørsel konstatere, at der ikke længere var startproblemer og ingen osende udstødning. Desuden kunne det tydeligt mærkes,at bilen trak bedre.

10 15 20 25 30 35

Claims (10)

1. Additiv til flydende brændstof, kendetegnet ved, 5 at det indeholder en kombination af 1. mangansalte af alifatiske syrer, f 2. højtkogende tjæreolie, og 3. naphthalen 10 i blanding med 0, 1 eller flere af følgende yderligere bestanddele 4. j ernnaphthenat, 15 * 5) ferrichlorid, og 6. calciumsalte af alifatiske syrer.

2. Additiv ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som bestanddel 1) anvendes mangansalte af forgrenede alifatiske 20 syrer med 8-9 carbonatomer, og som bestanddel 2) anvendes en højtkogende tjæreoliekvalitet, der indeholder polyaromatiske hydrocarboner, og hvoraf 35-50%, fortrinsvis ca. 40% destillerer ved temperaturer op til 400°C. 25

3. Additiv ifølge krav 1 eller 2, til fuelolie, kendetegnet ved, at at det indeholder alle de 6 bestanddele.

4. Additiv ifølge krav 1 eller 2, til gasolie, kendetegnet ved, at det indeholder en kombination af bestand- 30 delene 1) - 5).

5. Additiv ifølge krav 1 eller 2 til dieselolie, kendetegnet ved, at det indeholder en kombination af bestanddelene 1) - 5). 35

6. Additiv ifølge krav 1 eller 2 til dieselolie, kendetegnet ved, at det indeholder alle de 6 bestanddele. DK 152925B O

7. Additiv ifølge krav 1, 2, 3 eller 6, kendetegnet ved, at det som bestanddel 6) indeholder calciumsalte af forgrenede alifatiske syrer med 8-9 carbonatomer.

8. Additiv ifølge krav 1, kendetegnet ved, at de aktive bestanddele indgår i sådanne mængder at der efter tilsætning til brændstoffet vil være et indhold pr. ton brændstof på 10 0,008-0,08 kg af bestanddel 1) beregnet som Mn, 0,009-0,09 kg af bestanddel 2), 0,04-0,12 kg af bestanddel 3), 15 0-0,05 kg af bestanddel 4) beregnet som Fe-indhold, 0-0,04 kg af bestanddel 5), og 20 0-0,03 kg af bestanddel 6) beregnet som Ca-indhold.

9. Additiv ifølge krav 1-8, kendetegnet ved, at det som bestanddel 1) indeholder Mangan Siccatol ®. 25

10. Additiv ifølge krav 1-3, 6-8 eller 9, kendetegnet ved, at det som bestanddel 4) indeholder "Nuodex® Dryer Jern" og/eller som bestanddel 6) indeholder Calcium Siccatol®. 30 35