PL237275B1 - Modyfikator spalania paliw płynnych takich jak oleje popirolityczne, oleje z termolizy opon i oleje pozostałościowe pochodzenia rafineryjnego - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest aktywator spalania paliw, pochodzących z procesów termolizy opon, pirolizy i rafineryjnego składa się z następujących komponentów: 5 - 50% (m/m) trioctanu gliceryny, korzystnie 30% (m/m) i/lub 20 - 70% (m/m) mieszaniny 2 etyloheksanolu oraz związków wysokocząsteczkowych (> C9) produktu ubocznego z produkcji 2 etyloheksanolu, i/lub 1 - 5% (m/m) soli kwasów tłuszczowych żelaza Fe+3 i/lub manganu Mn, rozpuszczonych w oleju pochodzącego z termolizy opon, zawartość metalu 150 - 200 g/dm3, i/lub 1 - 5% tlenki żelaza zdyspergowane w kwasie oleinowym i rozpuszczalniku alifatycznym i/lub 0,1 - 0,5% (m/m) monooleinianu 1,4 sorbitanu rozpuszczonego w toluenie i/lub 01, - 0,3% korzystnie 0,2% (m/m) propoksylowany dodecylofenol jako środek zapobiegający akumulacji osadów, dyspergujący i emulgujący.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest modyfikator procesu spalania paliw płynnych takich jak oleje z termolizy opon samochodowych, oleje popirolityczne i oleje pozostałościowe pochodzenia rafineryjnego.

W procesach spalania paliw stałych i płynnych, do atmosfery emitowane są zanieczyszczenia w postaci tlenków siarki, tlenków azotu, tlenku węgla, wyższych węglowodorów aromatycznych (WWA) oraz zanieczyszczeń stałych w postaci sadzy.

Ograniczenie emisji CO, SO2, NOx, cząstek stałych (PM), wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych, benzenu jest jednym z priorytetów ochrony środowiska przed zanieczyszczeniem toksycznymi związkami chemicznymi.

Na podstawie przeglądu literaturowego można stwierdzać, że zastosowanie katalizatorów w procesie spalanie węgla i innych paliw stałych oraz ciężkich olejów opałowych jak również alternatywnych paliw płynnych umożliwia:

• Zmniejszenie emisji szkodliwych gazów do atmosfery (SO2, NOx, CO, pył, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne), • Wydłużenie pracy kotła oraz zmniejszenie kosztów związanych z remontami, • Brak osadzania się sadzy w kotłach i w przewodach kominowych, • Bardzie efektywne spalanie paliwa stałego lub płynnego, poprzez pełniejsze spalanie, • Ograniczenie korozyjności spalin.

Z opisu patentowego nr PL 201141 znany jest wielofunkcyjny modyfikator spalania paliw stałych i ciekłych, który zawiera w swoim składzie 10 do 35% wagowych bazy katalitycznej złożonej w zależności od przeznaczenia z następujących składników:

a) 3,0 do 9,5% wagowych izopropanolanu glinu,

b) 0,3 do 6,0% wagowych izopropanolanu żelaza i/lub

c) 0,1 do 3,0% wagowych izopropanolanu manganu oraz

d) 80 do 97% wagowych alkoholu alifatycznego rozpuszczonych w oleju napędowym i/lub oleju roślinnym.

Jako alkohol alifatyczny korzystnie stosuje się izopropanol -2, a jako olej roślinny przeestryfikowany olej rzepakowy.

Z opisu patentowego PL 187379 znany jest pakiet dodatków do lekkich olejów opałowych, który zawiera zmieszane ze sobą w temperaturze od 10°C do 120°C, korzystnie od 20°C do 50°C: substancję aktywną o właściwościach detergentowo-dyspergujących, w ilości od 5% (m/m) do 50% (m/m), i/lub substancję ułatwiającą zapłon oleju opałowego, w ilości od 5,0% (m/m) do 70,0% (m/m), i/lub stabilizator, w ilości 0,1% (m/m) do 5,0% (m/m), i/lub substancję poprawiającą proces spalania oleju opalowego i/lub obniżającą poziom emisji toksycznych składników spalin, w ilości od 5,0% (m/m) do 70,0% (m/m), i/lub substancje poprawiające własności smarne olejów opałowych, i/lub będące modyfikatorami tarcia, w ilości od 5,0% (m/m) do 60,0% (m/m), i/lub demulgator, w ilości od 0,1% do 5,0% (m/m), i/lub substancję o własnościach przeciwkorozyjnych, w ilości od 0,1% do 5,0% (m/m), i/lub substancje przeciwstarzeniowe, i/lub przeciwutleniające, w ilości od 0,1% do 10,0% (m/m), i/lub substancję o własnościach biobójczych, w ilości od 1,0% do 50,0% (m/m), i/lub znacznik organiczny umożliwiający identyfikację oleju opałowego, w ilości od 0,1% do 10,0% (m/m).

Według opisu patentowego WO 95/04119, US 5593464 i opisu patentowego PL 179365 kompozycja dodatku do ciekłych paliw węglowodorowych, posiadająca zdolność zmniejszenia emisji cząstek stałych, gdy paliwo jest spalane i/lub do zmniejszenia emisji niespalonych węglowodorów, zawiera jeden lub więcej rozpuszczalnych w oleju, stanowiących zasadę Lewis'a, kompleksów metaloorganicznych o wzorze M(R)m nl, w którym:

M oznacza kation metalu alkalicznego, metalu ziem alkalicznych lub metalu ziem rzadkich o wartościowości m, przy czym nie wszystkie kationy metalu (M) w związku kompleksowym muszą być koniecznie jednakowe;

R oznacza resztę organicznego związku RH, gdzie R oznacza grupę organiczną zawierającą czynny atom wodoru H, który może być zastępowany metalem M i jest przyłączony do atomu O, S, N lub C w grupie R, przy czym ta grupa R zawiera przyłączającą elektron grupę sąsiadującą lub położoną w pobliżu atomu O, S, N lub C utrzymującego czynny atom H i znajdującą się na pozycji pozwalającej na wytworzenie wiązania koordynacyjnego, z kationem metalu M, lecz nie obejmującej czynnego atomu(ów) wodoru stanowiącego(cych) część grupy karboksylowej (COOH): n oznacza liczbę dodatnią

PL 237 275 B1 określającą liczbę cząsteczek ligandów tworzących wiązanie koordynacyjne z kationem metalu, lecz która może oznaczać zero w przypadku, gdy M jest kationem metalu ziem rzadkich:

L oznacza organiczny ligand donorowy (zasadę Lewis'a).

Kompozycja tego znanego metaloorganicznego dodatku w roztworze cieczy nośnikowej jest mieszalna we wszystkich proporcjach z paliwem węglowodorowym.

Z opisu patentowego DE 3044907 znane są sole żelaza lub manganu i alifatycznych kwasów karboksylowych o 3 do 10 atomach węgla w łańcuchu alifatycznym jako dodatki poprawiające proces spalania olejów opałowych lub napędowych.

Z opisu patentowego PL 192181 znany jest sposób otrzymywania karboksylanów żelaza (III) jako dodatku przeciwdymnego i poprawiającego spalanie.

Znane z opisu patentowego EP 0 078 249 olejorozpuszczalne lub dyspergowane w paliwach płynnych związki chemiczne metali grup przejściowych i/lub metali ziem alkalicznych wraz z inhibitorami polimeryzacji i utleniania węglowodorów, są odporne na rozkład w wysokiej temperaturze (do 300°C).

Kompozycja wymienionych dodatków poprawia spalanie paliw zasilających urządzenia grzewcze i obniża emisję cząstek stałych w emitowanych gazach spalinowych.

Celem wynalazku było opracowanie modyfikatora spalania wszelkiego rodzaju paliw płynnych, który pełni rolę katalizatora ograniczającego osadzania sadzy i substancji smolistych, zapewnia ich dopalanie oraz obniża emisję niepożądanych substancji jak tlenek węgla, tlenki azotu, dwutlenek siarki, pyłu i wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że składniki modyfikatora poprzez specyficzny ich dobór ilościowy pozwalają na prowadzeniu procesu spalania w kotłach w sposób obniżający emisję CO, NOx, SO2, pyłu oraz bardzo szkodliwych wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Modyfikator procesu spalania paliw płynnych, zawiera 5-50% (m/m) trioctanu gliceryny, korzystnie 30% (m/m) i /lub 20-70% (m/m) mieszaniny 2 etyloheksanolu oraz związków wysokocząsteczkowych (>C9) produktu ubocznego z produkcji 2 etyloheksanolu, i/lub 1-5% (m/m) soli kwasów tłuszczowych żelaza Fe+³ i/ lub manganu Mn, rozpuszczonych w oleju pochodzącego z termolizy opon, zawartość metalu 150200 g/dm³, i/lub 1-5% tlenki żelaza zdyspergowane w kwasie oleinowym i rozpuszczalniku alifatycznym i/lub 0,1-0,5% (m/m) monooleinianu 1,4 sorbitanu rozpuszczonego w toluenie i/lub 01, -0,3% (m/m) propoksylowany dodecylofenol jako środek zapobiegający akumulacji osadów, dyspergujący i emulgujący.

Monooleinian 1,4 sorbitanu posiada następujące-własności fizykochemiczne:

• Temperatura wrzenia, °C - ca220 • Gęstość w temperaturze 60°C, g/ml - ca0,97 • Ciepło właściwe, KJ/(kg x K) - ca2,6 • Wartość opałowa, MJ/kg - ca37 • Temperatura zapłonu, °C - ca256 • Masa cząsteczkowa, g/mol - ca429

Dozowanie modyfikatora wg patentu do oleju w ilości 0,2%-0,4% (m/m), korzystnie 0,3% (m/m) następuje poprzez dodanie do autocysterny poprzez dozownik lub bezpośrednie dodanie z opakowania bezpośrednio do autocysterny przed napełnieniem olejem u producenta.

P r z y k ł a d 1

Składniki aktywatora dodajemy do zbiornika o pojemności 2000 dcm³, podgrzewamy do temperatury 40-50°C i mieszamy mieszadłem 3-4 godzin.

Aktywator w ilości 1000 dm³ zawiera:

• 400 dm³ trioctanu gliceryny, • 563 dm³ mieszaniny 2 etyloheksanolu oraz związków wysokocząsteczkowych (>C9) produktu ubocznego z produkcji 2 etyloheksanolu, • 30 dm³ soli kwasów tłuszczowych żelaza Fe+³ rozpuszczonych w oleju pochodzącego z termo- lizy opon, • 4 dm³ monooleinianu 1,4 sorbitanu rozpuszczonego w toluenie, • 3 dm³ propoksylowany dodecylofenol.

PL 237 275 B1

P r z y k ł a d 2

Składniki modyfikatora dodajemy do zbiornika o pojemności 2000 dcm³, podgrzewamy do temperatury 40-50°C i mieszamy mieszadłem 3-4 godzin.

Modyfikator w ilości 1000 dm³ zawiera:

• 300 dm³ trioctanu gliceryny, • 663 dm³ mieszaniny 2 etyloheksanolu oraz związków wysokocząsteczkowych (>C9) produktu ubocznego z produkcji 2 etyloheksanolu, • 31 dm³ soli kwasów tłuszczowych żelaza Fe+³ rozpuszczonych w oleju pochodzącego z termo- lizy opon, • 3 dm³ monooleinianu 1,4 sorbitanu rozpuszczonego w toluenie, • 3 dm³ propoksylowany dodecylofenol.

P r z y k ł a d 3

Składniki modyfikatora dodajemy do zbiornika o pojemności 2000 dcm³, podgrzewamy do temperatury 40-50°C i mieszamy mieszadłem 3-4 godzin.

Modyfikator w ilości 1000 dm³ zawiera:

• 300 dm³ trioctanu gliceryny, • 664 dm³ mieszaniny 2 etyloheksanolu oraz związków wysokocząsteczkowych (>C9) produktu ubocznego z produkcji 2 etyloheksanolu, • 31 dm³ tlenki żelaza zdyspergowane w kwasie oleinowym i rozpuszczalniku alifatycznym, • 2 dm³ monooleinianu 1,4 sorbitanu rozpuszczonego w toluenie, • 3 dm³ propoksylowany dodecylofenol.

Modyfikator wg wynalazku ma zastosowanie przy spalaniu takich paliw płynnych, jak oleje pochodzące z termolizy opon samochodowych, oleje popirolityczne, oleje pozostałościowe z procesów rafineryjnych.

Wymienione paliwa charakteryzują się obecnością związków smolistych oraz trudno palnych ciężkich parafin. Spalanie tych paliw bez uprzedniego ich przygotowania powoduje znaczne przekroczenia emisji do otoczenia, głównie benzopirenu i pyłu. Uszlachetnianie omawianych paliw przez dodanie aktywatora w znacznym stopniu poprawia proces ich spalania, umożliwia wyraźnie ograniczenie ilości powstającego popiołu i ogranicza emisję SO2 o 15% i NOx o 10%, zwiększenie sprawności kotła o 9% oraz ograniczenie ilości powstających osadów w komorze spalania. Omawiane próby rozpoznawcze przeprowadzono na palniku i w kotle olejowego nośnika ciepła firmy Weishaupt o mocy 400 KW.

Claims (3)

1. Modyfikator procesu spalania paliw płynnych takich jak oleje pochodzące z termolizy opon samochodowych, gum, oleju popirolitycznego, oleju pozostałościowego pochodzenia rafineryjnego, znamienny tym, że zawiera 5-50% (m/m) trioctanu gliceryny, korzystnie 30% (m/m) i/lub 20-70% (m/m) mieszaniny 2 etyloheksanolu oraz związków wysokocząsteczkowych (>C9) produktu ubocznego z produkcji 2 etytoheksanolu, i/lub 1-5% (m/m) soli kwasów tłuszczowych żelaza Fe+³ i/lub manganu Mn, rozpuszczonych w oleju pochodzącego z termolizy opon, zawartość metalu 150-200 g/dm³, i/lub 1-5% tlenki żelaza zdyspergowane w kwasie oleinowym i rozpuszczalniku alifatycznym i/lub 0,1-0,5% (m/m) monooleinianu 1,4 sorbitanu rozpuszczonego w toluenie i/lub 01, -0,3% (m/m) propoksylowany dodecylofenol jako środek zapobiegający akumulacji osadów, dyspergujący i emulgujący.

2. Modyfikator według zastrz. 1, znamienny tym, że jako emulgatora i inhibitora korozji zawiera 0,1-0,5% (m/m) monooleinianu 1,4 sorbitanu rozpuszczonego w toluenie.

3. Modyfikator według zastrz. 1, znamienny tym, że jako dodatku zapobiegającemu akumulacji osadów w komorze spalania, dyspergujący i emulgujący zawiera 0,1-0,3% korzystnie 0,2% (m/m) propoksylowany dodecylofenol.