JPH06116575A - 炭化水素燃料及びその添加剤 - Google Patents

炭化水素燃料及びその添加剤

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JPH06116575A
JPH06116575A JP3355313A JP35531391A JPH06116575A JP H06116575 A JPH06116575 A JP H06116575A JP 3355313 A JP3355313 A JP 3355313A JP 35531391 A JP35531391 A JP 35531391A JP H06116575 A JPH06116575 A JP H06116575A
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    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase

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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 天然のビチューメン及び残留燃料等の低比重
の粘性炭化水素から製造されるＯ／Ｗ型エマルジョンで
あって、効率よく燃焼して、不燃性粒状物と排気中の硫
黄酸化物等の大気汚染物質の放出を抑制し、さらに燃焼
機器等の腐食を効果的に防止することが出来る炭化水素
燃料を提供する。 【構成】 硫黄を含有する炭化水素と、水及び乳化剤を
混合して水中油滴型乳濁液を形成するとともに、前記乳
濁液がＫ+、Ｌｉ+、Ｃａ++、Ｂａ++、Ｍｇ++，Ｆｅ+++
及びその混合物よりなる群より選択された水溶性硫黄捕
捉添加剤を含んでおり、該添加剤の炭化水素中の硫黄に
対するモル比を０．０５０以上として、乳濁液の燃焼中
のＳＯ2放出レベルを１．５０ ｌｂ／ＭＭＢＵＴ以下
としたことを特徴とする炭化水素燃料が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液体燃料に関し、詳し
くは、低比重の粘性炭化水素から水中油滴法によって生
成される水中油滴型（Ｏ／Ｗ型）エマルジョン燃料にお
ける燃焼時の硫黄酸化物等の汚染物質、有害物質の抑制
技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、カナダ、ソビエト連邦、米国、
中国およびベネゼエラで産出される低比重の粘性炭化水
素は、粘度１０，０００乃至２００，０００ＣＰ、ＡＰ
Ｉ重量１２以下の範囲の液体である。これらの炭化水素
は、現在、機械的ポンピング、スチームインジェクショ
ンにより、或いは採掘技術により産出されている。これ
らの物質は、製造、輸送および取扱いが困難なため、ま
た多量の硫黄酸化物を放出するとともに不燃固体を含む
という好ましくない燃料特性を有するため、燃料として
あまり広く使用されていない。現在、動力装置によって
行われている硫黄酸化物の放出を減少させる商業的な方
法が２つある。その一つは、加熱炉中に注入した石灰石
を硫黄酸化物に反応させて、固体の硫黄粒子を形成し、
それを従来の微粒子制御装置によって煙道ガスから取り
除く加熱炉石灰石インジェクション法(furnace limesto
ne injection)である。この加熱炉石灰石インジェクシ
ョン法によって多量の硫黄酸化物を含む燃料を燃焼させ
るコストは、１バレルあたり２乃至３ドルであり、この
方法によって除去される硫黄酸化物の量は約５０％であ
る。動力装置から硫黄酸化物を除去するさらに効果的な
方法には、CaO+H2Oを加熱炉からの煙道ガスと混合する
煙道ガス脱硫(flue gas desulfurization)が含まれる。
この方法では、９０％の硫黄酸化物を除去することが出
来るが、１バレルの燃料を燃焼させるコストは、４乃至
５ドルである。従って、硫黄含有量の多い粘性の炭化水
素は、そのコストおよび燃焼性の点から、商業的には燃
料として使用されなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような炭化水素を燃料として使用できることが期待され
ている。
【０００４】一方、炭化水素燃料の燃焼中に発生する硫
黄酸化物、窒素酸化物等の汚染物質、有害物質を除去す
る技術に関しては、例えば、特開昭５５ー９０５８８号
公報の記載によれば、炭化水素燃料を燃焼した場合、燃
料中の硫黄含有量が２．３〜３％で、バナジウム含有量
が３００〜５００ｐｐｍである場合には、かなりの汚損
が生じることが知られている。バナジウムの酸化物は、
比較的その融点が低く、このためこれらの酸化物から生
じる灰は、高熱燃焼ガス中に混ざって運ばれる間にプラ
スチック状態となることが多く、この灰が燃焼装置の部
品の低温金属面に固着する。このようにして生じた堆積
物は、その金属面を絶縁して熱交換を妨げ、その外部金
属部品面の温度を上昇させる。さらに、バナジウムの酸
化物が金属に対して高い腐食作用を持つことも明かにな
っている。例えば、五酸化バナジウムと硫酸ナトリウム
とは次のように反応する。
【０００５】 6V2O5 + NaSO4 →SO3 + Na2O ・ V2O4 ・ 5Ｖ2O5
【０００６】この反応において生成されるNa2O ・V2O4
・5V2O5は非常に腐食性が強く、燃焼機器を腐食する。
また、バナジウムとナトリウムの反応によって生じるNa
2・2V2O5を有していることが知られており、これらのバ
ナジウムとナトリウムの反応生成物による燃焼機器の金
属腐食はバナジウムアタックとして知られている。ま
た、特開昭５７ー６１０８７号公報においても乳濁液中
に過剰なＮａが存在すると、炭化水素がバナジウムを含
有している場合には、バナジウムアタック等により燃焼
装置に腐食を生じるおそれがあることが論じられてい
る。従って、乳濁液中には、Ｎａを含有せず、またはバ
ナジウムとの化合物の金属腐食を生じない範囲でＮａが
存在することが望ましい。
【０００７】この反面、Ｎａは、従来より硫黄の捕捉性
能が高いことで知られており、乳濁液中に一定量含有す
ることで、燃焼中の排気ガス中の硫黄酸化物の排出量を
著しく低減出来ることが期待される。従って、燃焼ガス
中の硫黄酸化物の捕捉性能を得ながら、燃焼装置におけ
る腐食を避ける意味で、Ｎａの量は一定量以下に制限す
るか、若しくはＮａを含まないことが望ましい。
【０００８】また、Ｎａやバナジウム及び硫黄による燃
焼装置の腐食を防止するために、例えばＭｇ、Ｃａ、Ａ
ｌ、Ｚｎ等の化合物を添加して防食作用を得るようにし
たものは、例えば特開昭５８ー４５２８２号公報等にお
いて論じられているように周知である。さらに、特公昭
５６ー１５７５８号公報において論じられているよう
に、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅは硫黄との反応性が良いため硫黄
酸化物や窒素酸化物の発生を抑制する作用をもたらすこ
とが知られている。また、例えば特公昭５６ー１５５７
８号公報に示されているように、Ｂａには媒煙の抑制効
果が期待でき、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅは硫黄との反応性が良
く硫黄酸化物、窒素酸化物の発生を抑制する効果が期待
でき、Ｃａにはさらに燃焼促進による窒素酸化物の抑制
効果があることが知られており、これらより選択される
一乃至複数の成分をＮａ及びＦｅとともに水溶性添加剤
の形成に用いることにより一層の排気中の硫黄酸化物及
び窒素酸化物の除去効果が期待出来るものである。従っ
て、これらの成分を乳濁液中に含むことで、燃焼中にお
けるＮａとバナジウムの化合物の生成を抑制しながら、
硫黄酸化物及び窒素酸化物の発生を抑制することが出来
る。
【０００９】例えば特開昭６２ー１６７３９２号公報や
特開昭５３ー１２５４１０号公報には燃料油に鉄塩、鉄
酸化物または水酸化物を添加することによって、燃焼中
に触媒作用によって窒素酸化物の還元作用を促進する等
によって、燃焼排気ガス中の窒素酸化物を低減する効果
があることが知られている。従って、乳濁液中にＦｅを
含有することにより、窒素酸化物の発生を抑制する効果
がある。
【００１０】さらに、例えば特開昭５３ー１２５４１０
号公報に記載されているように水の添加によって窒素酸
化物の低減効果があることは知られている。しかしなが
ら、従来は炭化水素に水溶性添加剤とともに添加する水
の含有量は、含水量の増加に伴って粘度の上昇、燃焼性
の悪化等の問題を生じるため、多量に添加することは好
ましくないとされており、従来の技術における燃焼中の
乳濁液に含有する水の量は１０％を越えることは好まし
くないとされていた。
【００１１】これらの従来技術の現状に鑑みて、本発明
は、ビチューメン(bitumen)および残留燃料油から可燃
性の燃料を製造する方法を提供することを第一の目的と
する。特に、本発明は、乳濁液に油（Ｏ／Ｗ型またはＷ
／Ｏ型エマルジョン燃料）を形成することによって、天
然のビチューメン及び残留燃料等の低比重の粘性炭化水
素から製造される液体燃料を提供することを目的とす
る。また、本発明は、燃料に最適な液体燃料として使用
する乳濁液中の油（Ｏ／Ｗ型またはＷ／Ｏ型エマルジョ
ン燃料）を提供することを目的とする。さらに、天然の
ビチューメン及び残留燃料のＯ／Ｗ型エマルジョンであ
って、効率よく燃焼して、不燃性粒状物と排気中の硫黄
酸化物等の大気汚染物質の放出を抑制し、さらに燃焼機
器等の腐食を効果的に防止することが出来る炭化水素燃
料を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】天然のビチューメンある
いは残留油からＯ／Ｗ型またはＷ／Ｏ型エマルジョン燃
料を形成して、これらの粘性の炭化水素の産出及び／ま
たは搬送を容易とすることが従来より提案されている。
例えば、こうした方法は、アメリカ特許第３，３８０，
５３１号、第３，４６７，１９５号、第３，５１９，０
０６号、第３，９４３，９５４号、第４，０９９，５３
７号、第４，１０８，１９３号、第４，２３９，０５２
号及び４，５７０，６５６号に記載されている。また、
アメリカ特許第４，１４４，０１５号、第４，３７８，
２３０号及び第４，６１８，３４８号により、天然のビ
チューメン及び／または残留油から形成したＯ／Ｗ型ま
たはＷ／Ｏ型エマルジョン燃料として使用できることが
知られている。
【００１３】本発明の第一の構成によれば、硫黄を含有
する炭化水素と、水及び乳化剤を混合して水中油滴型乳
濁液を形成するとともに、前記乳濁液がＮａ+、Ｋ+、Ｌ
ｉ+、Ｃａ++、Ｂａ++、Ｍｇ++、Ｆｅ+++及びその混合物
よりなる群より選択された水溶性硫黄捕捉添加剤を含ん
でおり、該添加剤の炭化水素中の硫黄に対するモル比を
０．０５０以上として、乳濁液の燃焼中のＳＯ2放出レ
ベルを１．５０ ｌｂ／ＭＭＢＵＴ以下としたことを特
徴とする炭化水素燃料が提供される。
【００１４】また、本発明の第二の構成によれば、硫黄
を含有する炭化水素と、水及び乳化剤を混合して水中油
滴型乳濁液を形成するとともに、前記乳濁液がＫ+、Ｌ
ｉ+、Ｃａ++、Ｂａ++、Ｍｇ++、Ｆｅ+++及びその混合物
よりなる群より選択された水溶性硫黄捕捉添加剤を含ん
でおり、該添加剤の炭化水素中の硫黄に対するモル比を
０．０５０以上として、乳濁液の燃焼中のＳＯ2放出レ
ベルを１．５０ ｌｂ／ＭＭＢＵＴ以下としたことを特
徴とする炭化水素燃料が提供される。
【００１５】上記の本発明の第一及び第二の構成によれ
ば、硫黄分を多く含有するビチューメン原油、残留燃料
油等の低比重の粘性炭化水素を高効率で燃焼することが
可能となり、しかも硫黄酸化物を効果的に除去すること
が出来るものとなる。
【００１６】また、従来技術における炭化水素燃料中の
汚染物質及び有害物質の除去技術における問題点を勘案
して、発明者等は、さらに、水溶性添加剤中の成分比を
調整することにより５〜４０％、好ましくは１５〜３５
％以下と比較的多量な水を添加することにより、特に低
比重、低粘度の炭化水素において９９．８％以上と高い
燃焼効率を維持しつつ優れた有害物質の除去性能を達成
することが出来るとの知見を得た。
【００１７】そこで本発明の第三の構成によれば、低比
重の粘性炭化水素に少なくとも３０重量％の水と乳化剤
を混合して形成される水中油滴型乳濁液の燃焼中におけ
る硫黄酸化物及び窒素酸化物の生成を抑制するための添
加剤であって、Ｋ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆｅ中の
少なくとも二つの材料の混合物で形成され、該混合物が
少なくとも主成分としてＭｇ及びＣａの一方を含むとと
もにＫ、Ｌｉ、Ｂａ及びＦｅより選択される一つの成分
を含んでいることを特徴とする炭化水素燃料の添加剤が
提供される。
【００１８】また、本発明の第四の構成によれば、低比
重の粘性炭化水素に少なくとも３０重量％の水と乳化剤
を混合して形成される水中油滴型乳濁液の燃焼中におけ
る硫黄酸化物及び窒素酸化物の生成を抑制するための添
加剤であって、Ｋ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆｅ中の
少なくとも二つの材料の混合物で形成され、該混合物が
少なくとも主成分としてＭｇ及びＣａの一方を含むとと
もにＫ、Ｌｉ、Ｂａ及びＦｅより選択される一つの成分
を含んでおり、前記主成分の炭化水素中の硫黄分に対す
るモル比が０．０５０以上と成るように添加されること
を特徴とする炭化水素燃料の添加剤が提供される。
【００１９】本発明は、以上のように各成分の特性をよ
り効果的に利用して、例えばオリノコベルトにおいて産
出されるビチューメン原油のように低比重、低粘度で且
つ不燃性固体や硫黄分を多量に含有するため燃料用とし
ての使用に適さないと考えられている低質のビチューメ
ン原油や残留油の燃焼性を向上するとともに、有害排気
成分を効果的に除去出来るようにしたものである。
【００２０】特に、上記した本発明の構成は、Ｃ： ７
８．２〜８５．５重量％；Ｈ：９．０〜１０．８重量
％；Ｏ：０．２〜１．３重量％；Ｎ：０．５０〜０．７
０重量％；Ｓ：２〜４．５重量％；灰分：０．０５〜
０．３３重量％；バナジウム：５０〜１０００ｐｐｍ；
ニッケル：２０〜５００ｐｐｍ；鉄：５〜６０ｐｐｍ；
ナトリウム：３０〜２００ｐｐｍ；ＡＰＩ重力１．０〜
１２．０、１２２゜Ｆの粘度１，０００〜５，１００，
１００（ＣＳＴ）、２１０゜Ｆの粘度４０〜１６，００
０（ＣＳＴ）、ＬＨＶ１５，０００〜１９，０００（Ｂ
ＴＵ／ｌｂ）、アスファルテン９．０〜１５．０重量％
の化学的及び物理的特性を有するビチューメン原油への
適用に適している。
【００２１】
【実施例】以下に、本発明により天然のビチューメンあ
るいは残留燃料油のような産出物から燃料を製造し、そ
れを燃焼する方法について説明する。この方法に適した
燃料のひとつは、ベネズエラのオリノコベルト(Orinoco
Belt)において産出するビチューメン原油等の多量な硫
黄を含有する。例えば、Ｃ：７８．２〜８５．５重量
％、Ｈ：９．０〜１０．８重量％、Ｏ：０．２〜１．３
重量％、Ｎ：０．５０〜０．７０重量％、Ｓ：２〜４．
５重量％、灰分：０．０５〜０．３３重量％、バナジウ
ム：５０〜１０００ｐｐｍ、ニッケル：２０〜５００ｐ
ｐｍ、鉄：５〜６０ｐｐｍ、ナトリウム：３０〜２００
ｐｐｍ、ＡＰＩ重力１．０〜１２．０、１２２゜Ｆの粘
度１，０００〜５，１００，１００（ＣＳＴ）、２１０
゜Ｆの粘度４０〜１６，０００（ＣＳＴ）、ＬＨＶ１
５，０００〜１９，０００（ＢＴＵ／ｌｂ）、アスファ
ルテン９．０〜１５．０重量％の化学的及び物理的特性
を有するビチューメン原油である。
【００２２】本発明によれば、水と乳化添加剤の混合物
を、粘性の炭化水素あるいは残留燃料油に混合する水中
油滴型（Ｏ／Ｗ型）エマルジョン法により、乳濁液中の
油（Ｏ／Ｗ型エマルジョン）を形成する。本発明の重要
な特徴は乳濁液中の油が、その燃焼に最適であるという
ことである。また、乳濁液中の油の特徴は、その水の含
有量が約５〜４０体積％、好ましくは１５〜３５体積％
であることである。本発明によれば、乳濁液中の炭化水
素を燃焼する前に、その燃焼中に硫黄を捕獲して硫黄酸
化物の形成及び放出を妨げる添加剤が乳濁液に加えられ
る。本発明の方法に使用するのに好ましい添加剤は、水
に可溶で、二価及び／又は三価のＫ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂ
ａ、Ｍｇ、Ｆｅの混合物から選択することが出来る。添
加剤は、乳濁液を燃焼した場合に、硫黄酸化物、特にＳ
Ｏ2の放出量が１．５０ ｌｂ／ＭＭＢＴＵ以下となる
ように、前記炭化水素中の添加剤／硫黄モル比を決定し
て、乳濁液に加えられる。所望の乳濁液を得るために、
乳濁液中の炭化水素中に、添加剤／硫黄モル比０．０５
０以上、好ましくは０．１００以上の添加剤が存在しな
ければならないことが判明した。所望の結果を得るため
の添加剤の量は、特定の添加剤の組み合わせに依存する
が、少なくとも添加剤／硫黄モル比は０．０５０以上で
なければならない。
【００２３】上記のように、乳濁液には乳化剤も含まれ
る。この乳化剤は、製造された乳濁液中の油の全重量に
対して０．１〜５．０重量％、好ましくは０．１〜１．
０重量％になるように加えられる。本発明によれば、乳
化剤は陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、陽イ
オン界面活性剤、陰イオン界面活性剤と非イオン界面活
性剤の混合物及び陽イオン界面活性剤と非イオン界面活
性剤の混合物から選択することが出来る。この方法に適
した非イオン界面活性剤は、エトキシル基を有するアル
キルフェノール（エトキシレートアルキルフェノール(e
thoxylated alkyl phenols)）、エトキシル基を有する
アルコール（エトキシレートアルコール(ethoxylated a
lcohols)）、エトキシ基を有するソルビタンエステル
（エトキシレートソルビタンエステル(ethoxylated sor
bitan esters)）及びこれらの混合物から選択される。
また、陽イオン界面活性剤は、好ましくは脂肪ジアミン
のヒドロクロリド、イミダゾリン、エトキシアミン(eth
oxylated amine)、アミドアミン、第四アンモニウム化
合物及びこれらの混合剤から選択することが出来る。さ
らに、陰イオン界面活性剤は、好ましくは長鎖カルボン
酸、長鎖スルホン酸及びこれらの混合物から選択するこ
とが出来る。界面活性剤は、２０のエチレンオキシドで
オキシアル化したノニルフェノールのような親水性親油
性バランスが１３以上の非イオン界面活性剤であること
が望ましい。陰イオン界面活性剤は、アルキルアリール
スルホン酸塩、アルキルアリール硫酸塩、又はこれらの
混合物であることが望ましい。
【００２４】乳濁液中の油内の硫黄を捕捉する添加剤の
含有量は、その燃焼特性、特に硫黄酸化物の放出量に大
きく影響することが判明した。体積に対するビチューメ
ンと水の界面の比率が大きいために、添加剤が燃料中に
存在する硫黄化合物と反応して、硫化ナトリウム、硫化
カリウム、硫化マグネシウム、硫化カルシウム等のよう
な硫化物を生成すると考えられる。燃焼中に、これらの
硫化物が酸化されて硫黄塩となり、その結果、硫黄が燃
焼灰分に固定され、燃焼ガスの一部として大気中に放出
されるのを防ぐことが出来る。必要とされる添加剤の量
は、炭化水素中の硫黄の量（１）及び使用される特定の
添加剤の量（２）に応じて変化する。
【００２５】乳濁液中の油（Ｏ／Ｗ型エマルジョン燃
料）は、調整後すぐに使用することが出来る。密閉式混
合バーナー(internal mixing burner)、あるいは双流式
流体アトマイザー(twin fluid atomizer)のような従来
のオイルガンバーナーを使用することが出来る。磁気又
は空気を使用するアトマイゼイション(atomization)
は、燃料温度６０〜１７６゜Ｆ、好ましくは６０〜１４
０゜Ｆ、蒸気／燃料比０．０５〜０．５、好ましくは
０．０５〜０．４（ｗｔ／ｗｔ）、空気／燃料比０．０
５〜０．４、好ましくは０．０５〜０．３、及び蒸気圧
１．５〜６、好ましくは２〜４（ＢＡＲ）、あるいは空
気圧２〜７、好ましくは２〜４（ＢＡＲ）の操作条件下
で行うことが好ましい。これらの条件下で効果的な燃焼
が得られ、アトマイゼイション及び火炎安定性にも優れ
ていた。
【００２６】以下に、例を挙げて、本発明の利点を説明
する。
【００２７】例１ 本発明のＯ／Ｗ型エマルジョン燃料の燃焼特性における
本発明の添加剤の作用を説明するために、以下の表１の
組成を有する７つの乳濁液中のビチューメン（ビチュー
メンのＯ／Ｗ型エマルジョン）を用意した。
【００２８】
【表１】
【００２９】上記の各乳濁液に関して、以下の表２操作
条件で燃焼試験を行った。
【００３０】
【表２】
【００３１】燃焼試験の結果得られた燃焼特性の概要を
以下の表３に示す。
【００３２】
【表３】
【００３３】表３から明かなように、硫黄に対する添加
物の比率の増加とともに、乳化した炭化水素燃料の燃焼
効率は、９９．９％になる。また、表３の比較データ
は、硫黄に対する添加剤の比率が増加するとＳＯ2及び
ＳＯ3の放出量が少なくなることを示している。乳濁液
Ｎｏ．５を見ると、硫黄に対する添加剤の比率が、０．
９７の時にＳＯ2の除去効率は９０％以上であることが
わかる。また、硫黄酸化物の放出は、Ｎｏ．６の燃料油
を燃焼した場合に得られる１．５ＬＢ／ＭＭＢＴＵに較
べてかなり少なくなっている。さらに、前記の最適なＯ
／Ｗ型エマルジョン燃料は、実質的に三酸化硫黄の形成
を減少させ、濃硫酸による伝熱表面の腐食（低温腐食）
を防ぐことが出来る。また、前記の最適なエマルジョン
燃料を燃焼すると、高融点の灰分が形成され、バナジウ
ムによる伝熱腐食（高温腐食）を防ぐことが出来る。こ
れらの試験で使用した主な添加剤はナトリウムである。
【００３４】また、硫黄に対する添加剤のモル比が同じ
乳濁液Ｎｏ．４及びＮｏ．６を比較すると、水相中のビ
チューメンの希釈度（７７．３〜７０．０体積％）は、
燃焼特性に影響を与えず、同様なＳＯ2還元（５３．７
％に対して５２．３％）を示している。
【００３５】例２ 例１と同じビチューメンを使用して、さらに６つのＯ／
Ｗ型エマルジョン燃料を調整した。これらのエマルジョ
ン燃料の組成を以下の表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】これらのエマルジョンに関して、以下の表
５の操作条件で、燃焼試験を行った。
【００３８】
【表５】
【００３９】この燃焼試験において得られたエマルジョ
ンの燃焼特性の概要を以下の表６に示す。
【００４０】
【表６】
【００４１】表６から明かなように、硫黄に対する添加
剤の比率が増加すると、燃焼効率及び硫黄酸化物の放出
が改善されることがわかる。この添加在中の主な元素は
ナトリウムであった。
【００４２】また、いずれも同一の熱入力(thermal Inp
ut)（０．８２ＭＭＢＴＵ／Ｈ）を示す例１のエマルジ
ョンＮｏ．１、ＮＯ．６及びＮＯ．１１を比較すると、
平均粒径の相違（３４μｍに対して１４μｍ）は燃焼特
性に影響を与えず、硫黄に対する添加剤のモル比を同一
にして燃焼させると同様の量のＳＯ2（５１．７％に対
して５２．３％）を捕捉出来ることを示している。
【００４３】さらに、乳濁液ＮＯ．９とＮＯ．１１を比
較すると、ＳＯ2の捕捉は熱入力に依存しないことが判
る。
【００４４】例３ 粘性の炭化水素として残留燃料油を使用して、さらに７
つのＯ／Ｗ型エマルジョン燃料を調整した。これらのエ
マルジョンの組成を以下の表７に示す。
【００４５】
【表７】
【００４６】これらのエマルジョンに関する燃焼試験の
操作条件を以下の表８に示す。
【００４７】
【表８】
【００４８】燃焼試験の結果得られた、エマルジョンの
燃焼特性の概要を以下の表９に示す。
【００４９】
【表９】
【００５０】上記の表３及び表６の場合と同様に、表９
より明かなように、硫黄に対する添加剤の比率が増加す
ると乳化した炭化水素燃料の燃焼特性が良くなることが
わかる。また、表９から明らかなように、硫黄に対する
添加剤の比率が増加すると硫黄酸化物の放出量が減少す
ることがわかる。さらに、上記のＮｏ．１５乃至Ｎｏ．
１７の乳濁液においては、硫黄酸化物と窒素酸化物の双
方が大幅に減少しており、特にＮｏ．１６及びＮｏ．１
７の乳濁液においては、窒素酸化物が５０％以上除去さ
れていることがわかる。さらに、これらのＮｏ．１５乃
至Ｎｏ．１７の乳濁液においては、バナジウムと化合し
て生成されるNa2O ・V2O4・5V2O5等の非常に腐食性が強
に副生成物を生成するＮａを含んでいないため、燃焼機
器を腐食等も有効に防止することが出来るものとなる。
【００５１】例４ 炭化水素成分として多量の硫黄を含むＮＯ．６燃料油を
使用して、さらに６つのＯ／Ｗ型エマルジョン燃料を調
整した。これらの乳濁液の組成を以下の表１０に示す。
【００５２】
【表１０】
【００５３】この表１０のエマルジョン燃料に関して、
以下の表１１に示す操作条件で燃焼試験を行った。
【００５４】
【表１１】
【００５５】表１１のエマルジョン燃料に関する燃焼試
験の結果として得られた燃焼特性の概要を以下の表１２
に示す。
【００５６】
【表１２】
【００５７】例１乃至例３の場合と同様に、表１２は、
これらのエマルジョン燃料を燃料として燃焼させた場合
における本発明の添加剤の硫黄表出量に対する作用を示
している。この添加在中の主な元素はナトリウムであっ
た。
【００５８】例５ 最後に、エマルジョンの炭化水素成分として多量の硫黄
を含むバナジウムガス油を使用して、７つのＯ／Ｗ型エ
マルジョン燃料を調整した。これらのエマルジョン燃料
の組成を以下の表１３に示す。
【００５９】
【表１３】
【００６０】表１３のエマルジョン燃料の燃焼試験は、
以下の表１４に示す操作条件で行われた。
【００６１】
【表１４】
【００６２】これら表１３のエマルジョン燃料に関して
行った燃焼試験の結果として得られた燃焼特性の概要を
以下の表１５に示す。
【００６３】
【表１５】
【００６４】この場合も、硫黄酸化物の放出における添
加剤の作用が明確に現れている。硫黄に対する添加剤の
比率の増加とともに、乳化した炭化水素燃料の燃焼効率
は、９９．９％になる。硫黄に対する添加剤の比率が増
加するとＳＯ2及びＳＯ3放出量は少なくなる。エマルジ
ョン燃料Ｎｏ．２５，２６，２７及び２８から明かなよ
うに、硫黄に対する添加剤の比率が増加するとＳＯ2の
除去率も向上する。また、エマルジョン燃料ＮＯ．２５
乃至２８に関して、ｌｂ／ＭＭＢＴＵにおける硫黄放出
量は、Ｎｏ．６燃料油を燃焼した場合に得られる量より
も少ない。
【００６５】例６ エマルジョン燃料Ｎｏ．１５，１６及び１７のように乳
化した燃料を燃焼して得られた灰分の主な主成分は、融
点２１７４゜Ｆの3MgO・V2O5（オルトナバジウム酸マグ
ネシウム）であった。周知のように、オルトナバジウム
酸マグネシウムは、燃焼系のバナジウムによる腐食を防
止する。従って、二価または三価のＣａ、Ｂａ、Ｍｇ、
Ｆｅ及びこれらの混合物から選択される元素からなる添
加剤を使用して燃焼したエマルジョン燃料からの灰分と
Ｎａ、Ｋ、Ｌｉ及びＭｇ（主にＭｇ）から選択された元
素からなる添加剤を使用して燃焼した乳濁液からの灰分
は、高温腐食のない燃焼を行うことが出来る。このよう
な高温腐食は、通常液体炭化水素の年長中にバナジウム
低融点化合物によって引き起こされる。
【００６６】
【発明の効果】上述したように、本発明によって製造
し、燃焼条件を調整して燃焼させたＯ／Ｗ型エマルジョ
ンは、燃焼効率が９９．９％であり、固体の微粒子含有
量及び硫黄酸化物の放出量が少なく、Ｎｏ．６のエマル
ジョン燃料を燃焼した場合に得られた結果と同様の結果
を示すことが出来る。また、本発明によれば、９０％以
上の硫黄を除去することが出来る。
【００６７】また、上記の例３及び例６の構成によれ
ば、乳濁液の成分を調整して炭化水素に含有する成分と
添加剤に含有する成分との燃焼中の化学反応によって生
じる灰分はMgSO4、3MgO・V2、3MgO・V2O5、MgO等の非腐食
性化合物のみとなり、Ｎａとバナジウム化合物を含む灰
分は生成されないので、燃焼機器の腐食を効果的に防止
することが出来る。
【００６８】即ち、上述したように、炭化水素燃料を燃
焼した場合、燃料中の硫黄含有量が２．３〜３％で、バ
ナジウム含有量が３００〜５００ｐｐｍである場合に
は、かなりの汚損が生じることが知られており、バナジ
ウムの酸化物は、比較的その融点が低く、このためこれ
らの酸化物から生じる灰は、高熱燃焼ガス中に混ざって
運ばれる間にプラスチック状態となることが多く、この
灰が燃焼装置の部品の低温金属面に固着し、このように
して生じた堆積物は、その金属面を絶縁して熱交換を妨
げ、その外部金属部品面の温度を上昇させ、さらに、バ
ナジウムの酸化物が金属に対して高い腐食作用を持つこ
とも明かになっている。例えば、五酸化バナジウムと硫
酸ナトリウムとは次のように反応して、非常に腐食性が
強く、燃焼機器を腐食するNa2O・V2O4・5V2O5を生成する
ことが知られているが、本発明の例３及び例６おいては
こうした問題を未然に防止することが出来る。
【００６９】 6V2O5 + NaSO4 →SO3 +Na2O ・ V2O4 ・ 5V2O5
【００７０】これは、添加剤中のＭｇ、Ｃａ等の化合物
を添加して防食作用、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅは硫黄との反応
性の良さによってもたらされる硫黄酸化物や窒素酸化物
の発生する抑制作用、及び鉄の燃焼中に触媒作用によっ
て窒素酸化物の還元作用、さらには、１５〜３５体積％
と多量の水を乳濁液中に含有することによる窒素酸化物
の低減効果が相乗的に作用して好ましい結果を生み出し
ているものと考えられる。
【００７１】従って、本発明によれば、ベネズエラのオ
リノコベルトにおいて産出するビチューメン原油等の多
量な硫黄を含有するビチューメン原油のように従来燃料
としての使用に難のあった低質原油を、且つ高燃焼効率
で、しかも燃焼中の硫黄酸化物、窒素酸化物等の排出を
低レベルに抑制して、燃料として有効に使用できるよう
にする効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｌ 10/04 (72)発明者 イウラー ジメネ ベネズエラ，カラカス，エイピーティーオ ー．67，レス．タマリンド，ユーアールビ ー．ラ アラメ ダ（番地なし) (72)発明者 イグナチオ レイリッセ ベネズエラ，エイピーティーオー．１，エ ディフ．サン ルイス，カルレ １，カル レテラ パンアメリカーナ，ケーエム. 13，ユーアールビー．ピコット（番地な し) (72)発明者 ジョセ サラザール ベネズエラ，サン アントニオ デ ロス アルトス，エディフ．カステルラナ １ −ビー，レス．テレボル カントリー（番 地なし) (72)発明者 ヘルシリオ リバス ベネズエラ，カラカス，ロス チャグアラ モス，エイピーティーオー．73，レス．マ ラ，パセオ ロス イルストレス（番地な し)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 硫黄を含有する炭化水素と、水及び乳化
    剤を混合して水中油滴型乳濁液を形成するとともに、前
    記乳濁液がＮａ+、Ｋ+、Ｌｉ+、Ｃａ++、Ｂａ++、Ｍｇ
    ++、Ｆｅ+++及びその混合物よりなる群より選択された
    水溶性硫黄捕捉添加剤を含んでおり、該添加剤の炭化水
    素中の硫黄に対するモル比を０．０５０以上として、乳
    濁液の燃焼中のＳＯ2放出レベルを１．５０ ｌｂ／Ｍ
    ＭＢＵＴ以下としたことを特徴とする炭化水素燃料。
  2. 【請求項２】 硫黄を含有する炭化水素と、水及び乳化
    剤を混合して水中油滴型乳濁液を形成するとともに、前
    記乳濁液がＫ+、Ｌｉ+、Ｃａ++、Ｂａ++、Ｍｇ++、Ｆｅ
    +++及びその混合物よりなる群より選択された水溶性硫
    黄捕捉添加剤を含んでおり、該添加剤の炭化水素中の硫
    黄に対するモル比を０．０５０以上として、乳濁液の燃
    焼中のＳＯ2放出レベルを１．５０ ｌｂ／ＭＭＢＵＴ
    以下としたことを特徴とする炭化水素燃料。
  3. 【請求項３】 前記炭化水素は、 Ｃ： ７８．２ 〜 ８５．５重量％ Ｈ： ９．０ 〜 １０．８重量％ Ｏ： ０．２ 〜 １．３重量％ Ｎ： ０．５０ 〜 ０．７０重量％ Ｓ： ２ 〜 ４．５重量％ 灰分： ０．０５ 〜 ０．３３重量％ バナジウム： ５０ 〜 １０００ｐｐｍ ニッケル： ２０ 〜 ５００ｐｐｍ 鉄： ５ 〜 ６０ｐｐｍ ナトリウム： ３０ 〜 ２００ｐｐｍ ＡＰＩ重力１．０〜１２．０、１２２゜Ｆの粘度１，０
    ００〜５，１００，１００（ＣＳＴ）、２１０゜Ｆの粘
    度４０〜１６，０００（ＣＳＴ）、ＬＨＶ１５，０００
    〜１９，０００（ＢＴＵ／ｌｂ）、アスファルテン９．
    ０〜１５．０重量％の化学的及び物理的特性を有するビ
    チューメン原油である請求項１または２に記載の炭化水
    素燃料。
  4. 【請求項４】 低比重の粘性炭化水素に少なくとも３０
    重量％の水と乳化剤を混合して形成される水中油滴型乳
    濁液の燃焼中における硫黄酸化物及び窒素酸化物の生成
    を抑制するための添加剤であって、 Ｋ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆｅ中の少なくとも二つ
    の材料の混合物で形成され、該混合物が少なくとも主成
    分としてＭｇ及びＣａの一方を含むとともにＫ、Ｌｉ、
    Ｂａ及びＦｅより選択される一つの成分を含んでいるこ
    とを特徴とする炭化水素燃料の添加剤。
  5. 【請求項５】 低比重の粘性炭化水素に少なくとも３０
    重量％の水と乳化剤を混合して形成される水中油滴型乳
    濁液の燃焼中における硫黄酸化物及び窒素酸化物の生成
    を抑制するための添加剤であって、 Ｋ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆｅ中の少なくとも二つ
    の材料の混合物で形成され、該混合物が少なくとも主成
    分としてＭｇ及びＣａの一方を含むとともにＫ、Ｌｉ、
    Ｂａ及びＦｅより選択される一つの成分を含んでおり、
    前記主成分の炭化水素中の硫黄分に対するモル比が０．
    ０５０以上と成るように添加されることを特徴とする炭
    化水素燃料の添加剤。
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