IT8147799A1 - Miscele combustibile solido-olio. - Google Patents

Description

Miscele combustibile solido-olio

Riassunto

Un metodo per preparare una dispersione uniforme di un combustibile solido friabile, olio ed acqua, in cui si macina il combustibile solido in un mezzo formato sostanzialmente da una maggiore proporzione di olio ed una minore proporzione di acqua, in assenza di un disperdente od emulsionante aggiunto, l'aria essendo esclusa durante l'operazione di macinatura, il combustibile solido essendo presente nella quantit? del 15 al 55% in peso della dispersione ed essendo macinato fino a che la dimensione media di particola del combustibile solido ? ridotta ad un valore nella gamma da 1 a 15 micron.

La presente invenzione si riferisce alla produzione di dispersioni di un combustibile solido, olio ed acqua.

Sospensioni di carbone-olio sono state gi? illustrato, ad esempio, vedere la descrizione del brevetto inglese No. 975687. Mentre queste si sono comportate come fluidi quasi newtoniani, non sedimentanti negli oleodotti, esse si separano allo stato di riposo. Cos?, queste sospensioni sono adatte per l'impiego immediatamente dopo la preparazione od il passaggio negli oleodotti, ma non sono adatte ne' per il trasporto ne' per l'immagazzinamento.

La descrizione del brevetto inglese di propriet? della titolare della presente invenzione No. 1523193 descrive e rivendica un metodo per preparare una dispersione uniforme di carbone in petrolio, il quale metodo comprende il macinare il carbone in un mezzo formato sostanzialmente da olio e/o frazioni di petrolio pi? pesanti, fino a che la dimensione di particola ? ridotta ad un valore sotto 10 micron e la dispersione contiene dal 15 al 55% carbone, espresso come una percentuale ponderale della dispersione totale, e fino a che non si ha una dispersione stabile alla cessazione della macinazione.

La descrizione del brevetto inglese No. 1548402 illustra il metodo per produrre un combustibile fluido il quale comprende le fasi di miscelare carbone ad una dimensiono di grana fino a 6 millimetri con fino al 30% in peso di acqua sulla base della miscela di carbone ed acqua far passare il carbone inumidito ad un miscelatore in cui ? miscelato con idrocarturo combustibile liquido, il cartone formando non pi? del 50% in peso della miscela e facendo passare la miscela cos? formata attraverso un mulino di macinazione in cui i grani di cartone sono macinati a particole della dimensione massima di 500 micron per produrre il combustibile fluido.

Il trevetto 1548402 statilisce che ? essenziale che l'acqua ed il cartone siano miscelati prima della aggiunta del comtustitile di idrocarburo liquido per ottenere la desiderata forma del prodotto, in particolare una struttura flocculata nell'olio delle particole di carbone in cui l'acqua preferenzialmente inumidisce parte della superficie di ciascuna particola di cartone e la lega alle altre particole di cartone. Si stabilisce anche che, se il miscelamento ? effettuato in una qualsiasi altra sequenza, come ad esempio nel trevetto USA No. 1431225, si forma una omulsione di acqua nell'olio, le particole di cartone non sono inumidite dall'acqua ed il prodotto ? stabilizzato ad una ampiezza molto pi? piccola contro la sedimentazione. Secondo il brevetto No. 1548402, aggiungere acqua alla sospensione di cartone in comtustitile di idrocarburo liquido forma semplicemente una emulsione nell'idrocarburo che non aiuta la stabilit? per un lungo periodo.

Il suddetto brevetto USA No. 1431225 illustra un metodo per la preparazione di un combustibile fluido in cui un combustibile solido ? macinato ad una finezza di circa 200 maglie (76 micron) o meno. Il solido polverizzato viene quindi miscelato con un combustibile liquido, l'acqua viene aggiunta e la miscela ? agitata per provvedere una emulsione. Il brevetto USA No. 1431225 riconosce che, in alcune condizioni, vi ? la tendenza, da parte dell'emulsione, a diverire instabile e separarsi nei suoi costituenti, e por opporsi a ci? , pu? essere aggiunto un agente stabilizzatore, come ad esempio un sapone.

Si ? ora sorprendentemente scoperto che la stabilit? di dispersioni combustibile solido-olio del tipo illustrato nel brevetto inglese 1523193 pu? essere migliorata mediante l'aggiunta di acqua, prima o durante la macinazione. In particolare, la stabilit? ? migliorata nella gamma di temperature di 60 a 100?C. Alternativamente, il tempo di macinazione richiesto per produrre una dispersione della stabilit? desiderata viene ridotto.

Cos?, secondo la presente invenzione, ? provvisto un metodo per la preparazione di una dispersione uniforme di un combustibile solido friabile, olio ed acqua, il quale metodo comprende il macinare il combustibile solido in un mezzo formato sostanzialmente da una maggiore proporzione di olio ed una minore proporzione di acqua, in assenza di disperdente od emulsionante aggiunto, l'aria essendo esclusa durante l'operazione di macinazione, il combustibile solido essendo presente in una quantit? dal 15 al 55% in peso della dispersione ed essendo macinato fino a che la dimensione di particola media del combustibile solido? ridotta ad un valore nella gamma da 1 a 15 micron.

Combustibili solidi friabili adatti includono carboni di vari gradi, carbone raffinato a solvente, carbon coke e carbone di petrolio. Il combustibile solido preferito ? un carbone bituminoso.

Preferibilmente, il combustibile solido fornito al processo di macinazione ? pre-macinato ad una dimensione di particola non maggiore di 250 micron.

Un olio adatto ? un petrolio basato sulla frazione di olio combustibile avente una viscosit? di non pi? di 6000 secondi, preferibilmente non pi? di 3500 secondi, Redwood No. 1 a 100?F (37.8?C). La viscosit? richiesta pu? essere ottenuta "tagliando?, se necessario, con, ad esempio, gasolio.

Nel caso di alcune frazioni di olio combustibile pi? pesanti, pu? essere necessario riscaldarle per renderle sufficientemente mobili per consentirne lo impiego come liquido di macinazione.

La quantit? di combustibile solido aggiunto ? preferibilmente nella gamma 30 a 45% in peso del peso totale della dispersione d? combustibile solido, olio ed acqua.

La quantit? di acqua aggiunta ? convenientemente nella gamma da 1 al 15%, preferibilmente da 5 a 10% del peso totale della dispersione di combustibile solido, olio ed acqua.

L'acqua pu? essere aggiunta all' olio prima del iniscelamento con il combustibile solido od il combustibile solido pu? essere aggiunto all'olio prima del miscelamento con acqua, o tutti e tre possono essere aggiunti simultaneamente prima della macinazione.

Il miscelamento iniziale pu? avvenire in un miscelatore a vortice ad alta velocit?.

La macinazione pu? essere effettuata in mulini a sfere commercialmente disponibili, ad esempio mulini ad agitazione, a vibrazione od a barilatura a sfere.

Quando si impiega un mulino a sfere ad agitazione od a vibrazione, il carbone ? preferibilmente pre-miscelato con l'olio prima della macinazione, ad esempio in un miscelatore a vortice ad alta velocit?. La macinazione ? preferibilmente effettuata fino a che la dimensione di particola media del combustibile solido ? ridotta ad un valore nella gamma da 2 ad 8 micron.

Il tempo di macinazione dipender? dalla natura del mulino . Tuttavia, questo tempo generalmente sar? circa la met? del tempo richiesto per produrre una dispersione di simile stabilit? quando si macina in assenza di acqua. Ad esempio, quando si impiega un mulino a sfere ad agitazione, il tempo di macinazione pu? essere ridotto da circa 6 minuti a 3 minuti.

E' necessario escludere aria durante l'operazione di macinazione. Questo pu? facilmente essere ottenuto nel caso di mulini a sfera a vibrazione e ad agitazione riempiendo completamente il mulino.

Quando si impiega un mulino a sfere ?, naturalmente, desiderabile impiegare sfere realizzate con un materiale che non reagisca con il solido e che non usuri, in modo indebito, sia se stesso, sia la superficie interna del mulino durante la macinazione. I mulini a sfere normalmente contengono sfere di acciaio o di vetro, e queste sono adatte per lo scopo attuale.

Le dispersioni generalmente saranno preparate, usate ed immagazzinate a temperatura elevata e, in queste condizioni, saranno pi? stabili delle sispersioni corrispondenti preparate in assenza di acqua.

Esse sono adatte per l'impiego in altoforni, forni da cemento e caldaie industriali, marine e per riscaldamento.

La stabilit? della dispersione combustibile solido-olio-acqua ? una funzione di tre importanti variabili - il metodo di macinazione, la dimensione finale di particola e la concentrazione di solido in olio- esaltata da una quarta - la presenza di acqua durante la macinazione. Se tutte e quattro sono scelte correttamente, allora la dispersione ? di stabilit? migliorata a temperature elevate ed a temperatura ambiente.

A temperatura ambiente, la dispersione ? sotto forma di un gel tixotropico, debole, in cui un reticolo fisica ? formato dalle particole solide che interagiscono con l?olio rinforzate dai legami di acqua fra particole solide. Essa ? una struttura uniforme da cui le particole solide non possono separarsi in quanto esse formano una sua parte.

Questo ? dissimile dalle procedenti dispersioni combustibile solido-olio-acqua che sono state dispersioni di particole di carbone bagnate in acqua sospese in olio o dispersioni di particole di carbone sospese in una emulsione di olio ed acqua.

A temperatura elevata, sebbene la struttura simile a gel sia meno evidente, si verificano le stesse interazioni per conferire una stabilit? esaltata.

Se le particole solide non sono macinate nello olio in assenza di aria, le particole solide si ossidano ed interagiscono sfavorevolmente. Se la dimensione della particola solida ? troppo grande, le forze saranno insufficienti a conferire stabilit?. La concentrazione delle particole solide ? anche critica. Se essa ? troppo bassa, la dispersione sar? instabile. Se troppo alta, la dispersione diverr? troppo solida per il pompaggio. L'acqua migliora la stabilit? mediante un meccanismo complesso, probabilmente comportante dei ponti fra le particole solide .

L' invenzione ? illustrata con ri ferimento agli esempi che seguono .

Esempio 1

L 'olio combustibile era un olio combustibile di sorgente mi sta con una vi sco sit? di 3500 Redwood No .

1 secondi a 37. 8? C. Esso aveva le seguenti propriet?:

Il carbone era un carbone bituminoso proveniente dal campo di carbone Durham di Rank 501 con le seguen ti analisi di dimensione di particola finale ed iniziale (base essiccata ad aria):

L'olio combustibile (3.42 kg.) venne riscaldato a 35?C ed il carbone polverizzato (2.1 kg.) venne aggiunto con agitazione continua in un miscelatore a vortice. Alla miscela risultante si aggiunse acqna (0,48 kg.) ed un ulteriore miscelamento venne continuato fino a che la miscela raggiunse 54?C. La sospensione risultante contenente 35% in peso carbone, 8% in peso acqua e 57% in peso olio combustibile, venne pompata alla velocit? di 480 ml/min dando un tempo di permanenza nominale di 1.5 minuti, ad un mulino a sfere agitato venduto sotto il nome di Dyno Mill Type KD Pilot dalla Willy Bachofen Maschinenfabrik, Basilea, Svizzera. La camera di macinazione del mulino, un cilindro montato orizzontalmente del volume di 1.4 litri, conteneva sfere di acciaio di 2 millimetri (nominalmente 5 kg.). Le sfere vennero agitate da dischi agitatori montati su un albero orizzontale che scorreva parallelo all'asse del cilindro. La velocit? dell'albero venne stabilita in 3350 giri al minuto per dare una velocit? periferica del disco di 14 metri/secondo. Il prodotto venne raccolto quando usciva dal mulino. La dimensione di particola media del carbone era 5.7 micron, come misurata mediante la tecnica del microscopio ottico.

La dispersione carbone- olio combustibile - acqua non mostr? segni di deposito di carbone dopo 6 settimane di immagazzinamento a temperatura ambiente. Essa non present? segni d? instabilit? dopo riposo per 24 ore a 100?C.

Per un confronto venne preparata una dispersione di cartone-olio combustibile contenente 35% in peso carbone in olio combustibile esattamente nelle stesse condizioni di macinazione di cui sopra. Questo campione non mostr? di nuovo segni di deposito dopo 6 settimane di immagazzinamento a temperatura ambiente, ma mostr? una considerevole instabilit? dopo 24 ore a 100?C con la formazione di uno strato di fanghi. Esso non conteneva acqua aggiunta. La dimensione di particola media del carbone era 5.1 micron.

Per ottenere un prodotto di stabilit? paragonabile, si richiese un tempo di permanenza di circa 3.5 minuti nel mulino. La dimensione di particola media del carbone era stata ridotta a 4.1 micron.

Questo illustra come la presenza di acqua riduca il tempo di macinazione e cos? i requisiti di energia.

Esempio 2

L ' olio combustibile era un olio combust?bile di sorgente mi sta con una viscosit? di 3500 Redwood No . 1 secondi a 100?F (37.8?C) . Il carbone era prelevato da una partita dif ferente del carbone Durham impiegato nell ' esempio 1 . I dettagli analitici del carbone e dell ' olio combustibile erano simili a quelli usati nell ' esempio 1 .

Si aggiunse acqua ( 0.48 kg . ) all 'olio combusti

Claims (13)

R I V E N D I C A Z I O N I

1. Un metodo per la preparazione di una dispersione uniforme di un combustibile solido friabile, olio ed acqua, il quale metodo comprende il macinare il combustibile solido in un mezzo formato sostanzialmente da una maggiore proporzione di olio ed una minore proporzione di acqua, in assenza di disperdente od emulsionante aggiunto, l'aria essendo esclusa durante l'operazione di macinazione, il combustibile solido essendo presente in una quantit? da 15 a 55% in peso della dispersione ed essendo macinato fino a che la dimensione media di particola del combustibile solido ? ridotta ad un valore nella gamma da 1 a 15 micron.

2. Un metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la dimensione di particola media del combustibile solido ? ridotta ad un valore nolia gamma da 2 ad 8 micron.

3. Metodo secondo una o l'altra delle precedenti rivendicazioni in cui la dispersione contiene 30 a 45% in peso di combustibile solido.

4. Un metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la dispersione contiene da 1 a 15% in peso di acqua.

5. Un metodo secondo la rivendicazione 4, in cui la dispersione contiene da 5 a 10% in peso di acqua.

6. Un metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il combustibile solido friabile ? carbone, carbone raffinato a solvente, carbon coke, o carbone di petrolio.

7. Un metodo secondo la rivendicazione 6, in cui il combustibile solido friabile ? carbone bituminoso.

8. Un metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il combustibile soli-, do ? pre-macinato ad una dimensione di particola non maggiore di 250 micron prima della macinazione nel mezzo di olio.

9. Un metodo secondo un qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'olio ? una frazione di olio combustibile di petrolio, avente una viscosit? di non pi? di 6000 secondi Redwood No. 1 a

37.8?C.

10. Un metodo secondo la rivendicazione 9, in cui l'olio ? una frazione di olio combustibile di petrolio avente una viscosit? di non pi? di 3000 secondi Redwood No. 1 a 37.8?C.

11. Un metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il carbone ? aggiunto all'olio prima del miscolamento con acqua.

12. Un metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10, in cui l'acqua ? aggiunta all'olio prima del miscelamento con il carbone.

13. Un metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la macinazione viene effettuata in un mulino a sfere.