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Heizöl
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der Prozentsatz (Vol.-%) an a-Methylnaphthalin eines solchen fx-Methylnaphthalin-Hexadecan-Gemi- sches, welches in seinem Lösungsvermögen dem geprüften Mittel entspricht. Übliche Fällungsmittel mit geringem Lösevermögen für die Gewinnung der Heizöle gemäss der Erfindung sind paraffinische Kohlenwasserstoffe mit 3 - 20 (vorzugsweise 5-20) Kohlenstoffatomen pro Molekül, wobei das praktischeste Mittel eine extrahierte Leuchtölfraktion ist, da dieses Produkt einen hohen Gehalt an normalen, bei Raumtemperatur noch flüssigen Alkanen mit einer grossen Zahl von Kohlenstoffatomen enthält. Diese normalen Alkane, vorzugsweise mit Molgewichten zwischen 150 und 250, sind höchst wirksame Fällungsmittel, noch wirksamer als die Alkane mit einer geringen Zahl von Kohlenstoffatomen.
In der folgenden Tabelle sind die Solventindices verschiedener Verbindungen angeführt :
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<tb>
<tb> Verbindung <SEP> : <SEP> Solvent-Index <SEP> ; <SEP>
<tb> α-Methylnaphthalin <SEP> 100
<tb> Toluol <SEP> 77
<tb> Cyclohexan <SEP> 47
<tb> 1-Octen <SEP> 20, <SEP> 8 <SEP>
<tb> 1-Dodecen <SEP> 19, <SEP> 0 <SEP>
<tb> n-Hexan <SEP> 18, <SEP> 2 <SEP>
<tb> n-Octan <SEP> 16, <SEP> 7 <SEP>
<tb> n-Dodecan <SEP> 10, <SEP> ä
<tb> n <SEP> - <SEP> Tetradece <SEP> 7. <SEP> 4 <SEP>
<tb> n-Hexadecan <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP>
<tb>
Andere verwendbare Fällungsmittel sind normalerweise gasförmige Kohlenwasserstoffe, wie Propan und Butan, sowie die normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffe. wie Hexan und Decan.
Die zu dem Rilckstandsheizöl zuzusetzende Menge des Fällungsmittels hängt unter anderem vom Sol- vent-IndexdesFällungsmittels, dem Fällungsindex des'Heizöls, von der Zahl und dem durchschnittlichen Durchmesser der gewünschten Teilchen sowie ausserdem von dem Zeitraum zwischen dem Vermischen des Fällungsmittels mit dem Heizöl und der Zeit der Verbrennung ab. Es ist gefunden worden. dass paraffinische Kohlenwasserstoffe mit 3 - 20 Kohlenstoffatomen pro Molekül und einem Solvent-Index zwischen 0 und 50, wenn sie zu der bevorzugten Art der Rilckstandsheizöle mit einem Fällungsindex zwischen 20 und
80 zugesetzt werden, in Mengen von 20 bis 80 Gew. -0/0. berechnet auf das Heizöl, angewendet werden können.
Die durch Verbrennen nicht-aromatischer (aliphatischer und bzw. oder cycloaliphatischer) Fällungsmittel, wie Leuchtöl, entstehende Flamme zeigt eine geringere Emission im Infrarotgebiet als eine durch Verbrennen des Rückstandsheizöls erhaltene Flamme. Wenn jedoch das Fällungsmittel und das Heizöl in solchen Mengenverhältnissen vereinigt werden, dass Teilchen in der oben beschriebenen Weise ausgefällt werden, ist die Emissionsfähigkeit der brennenden Ölmischung (im Infrarotgebiet). wesentlich höher als die mit einem der Öle allein oder mit dem Fällungsmittel allein erzielbare. Diese Erhöhung des Emissionsvermögens der Heizöle ist z. B. bei der Herstellung von Stahl von grosser wirtschaftlicher Bedeutung.
Die Zugabe des Fällungsmittels zu dem Rückstandsheizöl wird vorzugsweise unmittelbar vor der Einspritzung in den Ofen bzw. vor dem Verbrennen des Heizöles, durchgeführt. Die Zeit. die zwischen der Zugabe des Fällungsmittels zum Rückstandsheizöl und dem Einspritzen des Heizöls in den Ofen verstreicht. wird so eingestellt, dass sich eine optimale Teilchengrösse ergibt. Diese Zeit kann zwischen 1 Sekunde und 24 Stunden und vorzugsweise zwischen 30 Sekunden und 1/2 Stunde liegen. Die Erzeugung von Teilchen in einem Rückstandsheizöl gemäss dem vorliegenden Verfahren führt im wesentlichen zur Bildung kugeliger Teilchen, die beim Altem in der Heizölmischung dazu neigen, sich zu grösseren Körpern zu agglomerieren, die aber immer noch eine im wesentlichen kugelige Form beibehalten.
Die Grösse der ausgefällten festen Teilchen hängt von der Verweilzeit in dem Rückstandsheizöl ab, d. h. von der Zeit, die zwischen der Zugabe des Fällungsmittels zu dem Rückstandsheizöl und dem Eintreten des Heizöls in den Ofen verstreicht. Je länger die Verweilzeit ist, umso grösser sind die ausgefällten festen Teilchen. Die obere Grenze der Teilchengrösse ist die Grösse der Teilchen, welche gerade in einer bestimmten Flamme verzehrt werden, deren Länge, Temperatur, Menge ilberschüssiger Luft und lineare Geschwindigkeit bekannt sind. Für eine bestimmte Flamme und bei Kenntnis der geometrischen Verhältnisse des Ofens kann diese maximale Teilchengrösse bestimmt werden. Vorzugsweise liegt die Teilchengrösse zwischen 0. 5 Mikron und 150 Mikron.
Um eine im wesentlichen konstante Zufuhr strahlender, gefällter Teilchen durch die ganze Länge der Heizölflamme, z. B. in einem Martinofen, aufrecht zu erhalten, ist es zweckmässig. dass der Flamme Teilchen verschiedener Grösse zugeführt werden.
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Dies kann durch aufeinanderfolgendes Zusetzen mehrerer Portionen des Fällungsmittels zu dem einem
Ofen zuzuführenden Heizöl bewirkt werden, so dass im Heizöl gefällte Teilchen enthalten sind, die verschiedene Verweilzeiten haben. Die Verweilzeit der gefällten Teilchen kann auch dadurch gesteigert werden, dass man das diese Teilchen enthaltende Heizöl altern lasst. Zweckmässig sollen mindestens 10 Gew. -0/0 der gefällten Teilchen Durchmesser von weniger als 0, 5 Mikron aufweisen und mindestens
10 Gew. -0/0 der Teilchen Durchmesser von mehr als 10 Mikron. Hiedurch wird gewährleistet, dass die
Flamme zu jeder Zeit einen die Emission verbessernden Anteil an strahlenden Teilchen enthalt, selbst dann, wenn die Flamme eine Länge von etwa mehreren Zoll bis zu der Grössenordnung von etwa 10 m hat.
In grosstechnischen Anlagen, wie Stahlöfen u. dgl., werden gewöhnlich Flammen von etwa 46 bis 92 m angewendet.
Nach einer besonderen Anwendungsform des Heizöls gemäss der vorliegenden Erfindung wird dieses in einem Martinofen verwendet. Um das Flammenprofil wahrend des ganzen Stahlerzeugungsprozesses im wesentlich konstant zu halten, wird die gesamte Zufuhrmenge an Heizöl im wesentlichen während des ganzen Verlaufes des Prozesses konstant gehalten. Die Strahlung der Flamme wird jedoch durch Ausfällen eines Teiles des Rückstandsheizöl ! vor der Verbrennung grundsätzlich geandert.
Um einen hohen Produktionsausstoss zu gewährleisten ist es erwünscht, die Beschickungs- und Schmelzperioden auf eine möglichst geringe Zahl zu vermindern. Wahrend der Beschickungsperiode können, solange sowohl die Beschickung als auch die feuerfeste Ofenausmauerung noch verhältnismässig kühl sind, hohe Geschwindigkeiten für die Heizölzufuhr angewendet werden. Während der Schmelzperiode wird die Heizölzufuhrgeschwindigkeit aber durch die maximale zulassige Temperatur für das feuerfeste Material, die gewöhnlich im Bereich von 1530 bis 16500 C liegt, begrenzt. Da während dieser Periode die Temperatur der Beschickung allmählich von 1320 auf 13800 C ansteigt, bleibt nur wenig Spielraum für die Einstellung.
Ausserdem ändert sich das Flammenprofil mit jeder Änderung in der Heizölzuführungsgeschwindigkeit, weshalb es erwünscht ist, das optimale Flammenprofil für einebestimmte Heizölzufuhr festzustellen und den Heizölverbrauch konstant zu halten. Mit dem Heizöl gemäss der Erfindung kann nun die Erhitzungsgeschwindigkeit variiert werden, ohne dass die Geschwindigkeit der Heiz- ölzufuhr geändert wird, wodurch sich eine hohe Variationsmöglichkeit bei der Arbeitsweise ergibt.
Es ist gefunden worden, dass durch die Erfindung, beispielsweise hinsichtlich Arbeitszeit bei der Herstellung von Stahl, grosse wirtschaftliche Vorteile erzielt werden können. Durch das Ausfällen von 1, 5 bis 5 Gew.-% des zum Heizen eines Herdes mit offener Flamme verwendeten Heizöls, z. B. während der Beschickungs- und der Schmelzperiode, und Weglassen dieser Behandlung während der Raffinationsperiode kann beispielsweise eine Verkürzung der Zeit des gesamten Produktionsganges um 10 % erzielt werden. Die gesteigerte Flammenstrahlung scheint dabei die Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung in den Öfen nicht zu beeinträchtigen, da sich die Temperatur der Flamme praktisch nicht ändert.
Beispiel : Durch Zusetzen von 40 Gew.-Teilen eines extrahierten Leuchtöls (mit einem Solventindex von etwa 30) zu 60 Gew.-Teilen der beiden Heizöle mit den folgenden angegebenen Eigenschaften wurde eine Heizölmischung hergestellt.
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<tb>
<tb>
Heizöl <SEP> A <SEP> : <SEP> Heizöl <SEP> B <SEP> : <SEP>
<tb> Unvermischter <SEP> thermischer <SEP> Rückstand, <SEP> % <SEP> 57 <SEP> 89, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Schmierölextrakt, <SEP> % <SEP> 18 <SEP> 0
<tb> Thermisch <SEP> gespaltenes <SEP> Druckdestillat, <SEP> ja <SEP> 25 <SEP> 11, <SEP> 0 <SEP>
<tb> Spez.
<SEP> Gewicht, <SEP> API <SEP> 12, <SEP> 2 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Flammpunkt <SEP> nach <SEP> Pensky-Martens, <SEP> <SEP> C <SEP> 103 <SEP> 90 <SEP>
<tb> Viskosität <SEP> SSF <SEP> bei <SEP> 500 <SEP> C <SEP> 27, <SEP> 5 <SEP> 164
<tb> Fliesspunkt, <SEP> 0 <SEP> C-23-4
<tb> Schwefel, <SEP> % <SEP> 0, <SEP> 93 <SEP> 0, <SEP> 89 <SEP>
<tb> Fällungsindex <SEP> 48 <SEP> 48
<tb>
Wenn diese Mischungen aus Leuchtöl und Heizölen nach einer Teilchenbildungsperiode von 1 bis 10 Minuten verbrannt wurden und die Flamme mit Hilfe eines Infrarot-Spektrometers auf Strahlung untersucht wurde, zeigt sich, dass die Verbrennung der Gemische, welche die entstandenen gefällten Teilchen enthielten, eine wesentlich grössere Intensität in einem brauchbaren Strahlungsbereich (1 - 3, 5 Mikron) ergab,
als sie durch Verbrennen der nicht-modifizierten Heizöle erzielt werden konnte.
Dies war auch der Fall, wenn man das die Fällungsflüssigkeit enthaltende Gemisch und die entstandenen Teilchen während 24 Stunden altern liess.
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Das nach Edeleanu extrahierte Leuchtöl, welches bei diesem Versuch verwendet wurde, hatte die folgenden Eigenschaften :
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<tb>
<tb> Spez. <SEP> Gewicht, <SEP> API <SEP> 42, <SEP> 5 <SEP>
<tb> Solvent-Index <SEP> 30
<tb> Aromaten, <SEP> % <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP>
<tb> Siedebereich <SEP> 196 <SEP> - <SEP> 258 <SEP>
<tb> Flammpunkt, <SEP> Pensky-Martens, <SEP> C <SEP> 68
<tb>
Wenn die die Fällflüssigkeit enthaltenden Mischungen etwa 1 Minute gealtert worden sind. können sie mit Vorteil unter Anwendung von 6. 32 kg/cm2 Luftdruck zum Versprühen der gesamten Heizölzufuhr beim Erhitzen eines offenen Stahlofens verwendet werden.
Die gesamte zur Erhitzung einer Stahlcharge von etwa 76 t erforderliche Heizölzufuhr, einschliesslich des Rückstandsheizöls und der Fällflüssigkeit, beträgt etwa 18, 4 l/Minute. Parallelversuche in dem gleichen Stahlofen mit offenem Herd zei-
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Es wurden verschiedene Mengen des oben beschriebenen Leuchtöls und des Heizöls A vermischt, um die Menge des in Form von Teilchen gefällten Öls zu bestimmen. In der nachstehenden Aufstellung sind die Ergebnisse zusammengefasst :
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<tb>
<tb> Vol.-% <SEP> Heizöl <SEP> A: <SEP> Vol.-% <SEP> Leuchtöl <SEP> : <SEP> Vol.-% <SEP> Heizöl <SEP> A
<tb> gefällt <SEP> :
<tb> 65 <SEP> 35 <SEP> 4,3
<tb> 60 <SEP> 40 <SEP> 8,3
<tb> 55 <SEP> 45 <SEP> 9,5
<tb> 50 <SEP> 50 <SEP> 9,6
<tb>
PATENTANSPRÜCHE :
1. Heizöl auf der Basis eines Rückstandsheizöles, gekennzeichnet durch das Vorliegen von Komponenten mit einem Molgewicht über 1000 als Suspension fester Teilchen in dem Ausgangsöl und den Gehalt an einem Fällungsmittel.