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procédé pour contr6ler la formation et les émissions d'oxyde de soufre lors de la combustion d'une huile combustible sous forme d'une émulsion d'hydrocarbure dans de l'eau.
FONDEMENT DE L'INVENTION
La presente invention concerne un procédé pour la préparation de combustibles liquides et, plus particulibrement, un procédé qui permet de convertir un combustible à haute teneur en soufre en énergie par combustionavec une réduction substantielle des émissions d'oxyde de soufre.
Les hydrocarbures visqueux à faible densité trouvés au Canada, en Union Soviétique, aux Etats Unis d'Arnér1que, en Chine et au Venezuela sont normalement liquides et ont des viscosités de 10. 000 à 200. 000 centipoises ainsi que des densités API inférieures ä 12.
Ces hydrocarbures sont couramment obtenus par pompage mécanique, injection de vapeur ou par des techniques d'exploitation minière. L'usage largement répandu de ces matières en tant que combustibles est exclu pour un certain nombre de raisons, notamment la difficulté de production, de transport et de traitement de la matière, et surtout à cause des caractéristiques de combustion défavorables comprenant des missions importantes d'oxyde de soufre et de solides non-brûlés. Jusqu'à ce jour, il y a deux procédés industriels utilisés par les stations d'énergie pour réduire les émissions d'oxyde de soufre.
Le premier procédé est l'injection de pierre ä chaux dans
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le'four au cours de laquelle la pierre ä chaux injectée dans le foyer réagit avec les oxydes de soufre pour former des particules de sulfate solides qui sont éliminées du gaz effluent par des dispositifs conventionnels de contrôle des particules. Les coûts de combustion d'un combustible spécifique à haute teneur en soufre par le procédé d'injection de pierre ä chaux se situent entre deux à trois dollars par baril, et la quantité d'oxyde de soufre éliminée par le procédé avoisine 50 %. Un procédé plus efficace pour l'élimination des oxydes de soufre dans les stations d'énergie comprend la désulfuration du gaz effluent dans lequel CaO + H20 sont mélangés au gaz effluent ä partir du foyer.
Dans ce procédé, 90 % des oxydes de soufre sont éliminés; cependant, les coûts de combustion d'un combustible en utilisant ce procédé sont compris entre quatre et cinq dollars par baril. Eu égard aux considérations qui precedent, les hydrocarbures visqueux ä haute teneur en soufre n'ont pas été utilisés avec succès ä l'échelle industrielle en tant que combus- tibles ä cause des colts élevés associés ä leur combustion.
Bien entendu, il serait hautement souhaitable de pouvoir utiliser les hydrocarbures du type décrit ci-dessus en tant que combustible.
Par conséquent, un objet principal de la présente invention est de fournir un procédé pour la production d'une huile combustible à partir de bitumes et
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d'huiles résiduaires.
Un objet particulier de la présente invention est de fournir un combustible liquide ä partir de bitumes naturels et d'huiles résiduaires par formation d'une émulsion huile-dans-eau.
Un autre objet de la présente invention est de
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fournir une émulsion huile-dans-eau pour emploi comme combustible liquide ayant des caractéristiques permettant d'optimaliser le processus de combustion.
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Un autre objet encore de la présente invention est de fournir des conditions de combustion optimales pour la combustion d'une émulsion huile-dans-eau de bitumes naturels et de combustibles résiduaires, afin d'obtenir un excellent rendement de combustion, une faible teneur en particules solides non-brûlées et de faibles émissions d'oxyde de soufre.
D'autres objets et avantages de la présente invention apparaîtront ci-après.
RESUME DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de combustion d'une huile combustible sous forme d'une emulsion huile-dans-eau et, plus particulièrement, un procédé permettant de contrer la formation et les emissions d'oxyde de soufre en brûlant un hydrocarbure contenant du soufre sous forme d'une émulsion huile-danseau.
La pratique actuelle connatt le procédé qui consiste à former des emulsions huile-dans-eau ä partir de bitumes naturels ou d'huiles résiduaires afin de faciliter la production et/ou le transport de ces hydrocarbures visqueux. Des procédais typiques sont décrits
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dans les brevets des E. U. A. no. 3. 380. 531, 3. 467. 195, 3. 519. 006, 3. 943. 954, 4. 099. 537, 4. 108. 193, 4. 239. 052 et.
4. 570. 656. De plus, la technique anterieure enseigne que les émulsions huile-dans-eau formées à partir de bitumes naturels et/ou d'huiles résiduaires peuvent etre utilisees comme huiles combustibles. Voir par exemple les brevets des E. U. A. no. 4. 144. 015, 4. 378. 230 et 4. 618. 348.
La présente invention concerne un procédé pour le contre de la formation et des émissions d'oxyde de soufre lors de la combustion d'une huile combustible préparée sous forme d'une émulsion dans de l'eau d'un hydrocarbure contenant du soufre, soit un bitume naturel ou soit une huile combustible résiduaire Suivant la
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présente invention, un hydrocarbure et de l'eau sont melanges avec un émulsifiant pour former une émulsion hydrocarbure-dans-eau. La teneur en eau utilisée, qui généralement dépend du type de l'hydrocarbure (lourd ou leger), est généralement de 5 ä 40 % en volume. Si l'émulsion doit etre utilisée en tant qu'huile combustible, la teneur en eau est de préférence inférieure 30 % en volume.
L'agent émulsifiant, qui est choisi parmi les agents connus, est de préférence présent en une quantité comprise entre 0, 1 et 5, 0 % en poids, sur base du poids total de l'emulsion huile-dans-eau.
L'emulsion peut etre préparée de la manière décrite dans n'importe lequel des brevets concernés indiqués ci-dessus.
Suivant la présente invention, un additif qui fixe le soufre et empêche la formation et l'émission d'oxydes de soufre durant la combustion de l'emulsion hydrocarbure-dans-eau est ajoute à l'emulsion avant sa combustion. Les additifs préférés à utiliser dans le procédé de la présente invention sont solubles dans l'eau et sont choisis parmi le groupe conssitant en Na K+, Li+, Ca++, Ba++, Mg++, Fe+++ et leurs mélanges.
L'additif est ajoute ä l'emulsion en une quantité exprimée en rapport molaire entre l'additif et le soufre présent dans l'hydrocarbure telle que l'on obtienne des émissions de 502 par combustion de l'émulsion inférieures ou égales ä 1,5 lb/MMBTU (2,7 kg/Gcal). On a trouvé qu'afin d'obtenir les taux d'emissions desires, l'additif doit être présent en un rapport molaire de l'additif au soufre supérieur ou égal ä 0, 050, de préférence 0, 100, dans l'émulsion hydrocarbure-dans-eau. Bien que la teneur de l'additif pour obtenir le résultat désiré dépende de l'additif particulier ou de la combinaison des additifs employés, on a trouve qu'un rapport molaire de l'additif au soufre d'au moins 0, 050 est nécessaire.
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L'emulsion préparée comme ci-dessus est ensuite brûlée sous les conditions suivantes : température du combustible de 15, 5 ä 80 C, de preference de 20 ä 600C ; rapport vapeur/combustible (poids/poids) de 0, 05 ä 0, 5, de preference de 0, 05 ä 0, 4 ; rapport air/
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combustible (poids/poids) de 0, 05 ä 0, 4, de preference de 0, 05 ä 0, 3 ; et pression de vapeur (bar) de 1, 5 à 6, de preference de 2 à 4, ou pression d'air (bar) de 2 ä 7, de preference de 2 à 4.
Suivant la présente invention, on a trouvé que lorsque l'émulsion huile-dans-eau produite selon le procédé de la présente invention était conditionnée suivant la présente invention et était brûlée sous des conditions opératoires contrôlées, il en résultait un rendement de combustion de 99, 9 %, une faible teneur en solides particulaires et des émissions d'oxyde de soufre compatibles avec celles obtenues lors de la combustion du fuel oil nO 6 traditionnel. De plus, la quantité de soufre éliminée est supérieure à 90 %.
DESCRIPTION DETAILLEE
Suivant la présente invention, le procédé de la présente invention est destiné à la préparation et à la combustion d'un combustible provenant de bitumes d'origine naturelle ou de produits d'huile combustible résiduaire. Un des combustibles pour lequel le procédé est approprié est un pétrole brut de bitume ayant une teneur élevée en soufre, tels que les bruts que l'on trouve spécifiquement dans la Ceinture de l'Orénoque au Venezuela. Le bitume ou le pétrole résiduaire possède les propriétés chimiques et physiques suivantes : C de
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78, 2 ä 85, 5 % en poids ; H de 9, 0 ä 10, 8 % en poids ; 0 de 0, 2 à 1, 3 % en poids ; N de 0, 50 a 0, 70 % en poids ;
S de 2 ä 4, 5 % en poids ; cendres de 0, 05 ä 0, 33 % en poids ; vanadium de 50 ä 1. 000 ppm ; nickel de 20 ä 500 ppm ; fer de 5 à 60 ppm ; sodium de 30 ä 200 ppm ; densite de 1, 0 à
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12, 0 OAPI ; viscositä ä 500C de 1. 000 à 5. 100. 000 centistokesj viscosité à 990C de 40 ä 16. 000 centistokes ; PCI de 8. 340. ä 10. 564 kcal/kg et asphaltènes de 9, 0 à 15, 0 % en poids. Suivant la présente invention, un mélange comprenant de l'eau et un additif émulsifiant est mélangé avec un hydrocarbure visqueux ou une huile combustible résiduaire de façon à former une emulsion huile-dans-eau. Une caractéristique fondamentale de la présente invention est que les propriétés de l'émulsion huile-dans-eau sont telles qu'elles optimalisent la combustion de l'emulsion huile-dans-eau.
L'emulsion huile-dans-eau doit être caractérisée par une teneur en eau comprise entre environ 5 ä 40 % en volume, de préférence entre environ 15 ä 35 % en volume. Suivant la présente invention, un additif qui fixe le soufre et empêche la formation et l'émission d'oxydes de soufre durant la combustion de l'hydrocarbure dans l'émulsion aqueuse est ajouté ä l'émulsion avant sa combustion.
Les additifs préférés à utiliser dans le procédé de la présente invention sont solubles dans l'eau et sont choisis parmi le groupe consistant en Na+, K+, Li+, Ca++, Ba++, Mg++, Fe+++ et leurs mé1anges. La quantité d'additif à ajouter ä l'émulsion est en un rapport molaire de l'additif au soufre dans l'hydrocarbure tel que les émissions de S02 obtenues par combustion de l'émulsion soient inférieures ou égales à 2, 7 kg/Gcal.
On a trouvé qu'afin d'obtenir le niveau d'émissions désiré l'additif doit être présent en un rapport molaire de l'additif au soufre supérieur ou égal ä 0, 050, de préférence 0, 100, dans l'hydrocarbure en émulsion aqueuse. Bien que le taux de l'additif pour obtenir le résultat désiré dépende de l'additif particulier ou de la combinaison d'additifs utilisés, on a trouvé qu'il est nécessaire d'employer un rapport molaire de l'additif au soufre d'au moins 0, 050.
Comme indique précédemment, l'eau contient
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aussi un additif émulsifiant. L'émulsifiant est ajoute de fagon ä obtenir une quantité comprise entre environ 0, 1 et 5, 0 %. en poids, de préférence entre environ 0, 1 et 1, 0 % en poids, sur base du poids total de l'émulsion huile-dans-eau produite. Suivant la présente invention, l'additif émulsifiant est choisi parmi le groupe consistant en tensio-actifs anioniques, tensio-actifs non ioniques, tensio-actifs cationiques, mélanges de tensioactifs anioniques et non ioniques, et mélanges de tensio-actifs cationiques et non ioniques.
Les tensioactifs non ioniques pouvant être utilisés dans le procédé sont choisis parmi le groupe consistant en alkyl phénols éthoxylés, alcools ethoxylés, esters de sorbitanne ethoxyles et leurs melanges. Les tensio-actifs cationiques appropriés sont choisis parmi le groupe consistant en hydrochlorures de diamines grasses, imidazolines, amines éthoxylées, amido-amines, composés d'ammonium quaternaire et leurs mélanges, tandis que les tensio-actifs anioniques appropriés sont choisis parmi le groupe consistant en acides sulfoniques, carboxyliques ä longue chaine et leurs melanges. Un tensio-actif préféré est un tensio-actif non ionique ayant un équilibre hydrophile/lipophile superieur à 13,
par exemple le nonylphenol oxyalkylé avec 20 unites d'oxyde d'éthylène.
Les tensio-actifs anioniques préférés sont choisis parmi le groupe consistant en sulfonate d'alkylaryle, sulfate d'alkylaryle et leurs mélanges.
On a trouvé que la teneur en additif captant le soufre dans l'émulsion huile-dans-eau a un effet important sur ses caractéristiques de combustion, particulierement sur les émissions d'oxyde de soufre. On pense que, du fait du haut rapport interfacial surface/ volume entre le bitume et l'eau, les additifs réagissent avec les composés de soufre présents dans le combustible pour produire des sulfures tels que sulfure de sodium, sulfure de potassium, sulfure de magnésium, sulfure de
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calcium, etc. Durant la combustion, ces sulfures sont oxydes en sulfates, fixant ainsi le soufre aux cendres de combustion. et par conséquent, empêchant le soufre de se répandre dans l'atmosphère en même temps que les gaz de combustion.
La quantité d'additif requise dépend (1) de la quantité de soufre dans l'hydrocarbure et (2) de l'additif specifique utilise.
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Une fois que 1'émulsion huile-dans-eau est conditionnée, elle est prete pour la combustion. On peut employer n'importe quel bruleur ä injection d'huile conventionnel, tel qu'un brûleur ä mélange interne ou d'autres atomiseurs Jumelés pour fluide. 11 est pree- rable d'effectuer l'atomisation en utilisant la vapeur ou l'air dans les conditions opératoires suivantes :
température du combustible de 15, 5 à 80DC, de préférence de 15, 5 à 600C ; rapport vapeur/combustible (poids/poids) de 0,05 à 0,5, de préférence de 0, 05 à 0, 4 ; rapport air/ combustible (poids/poids) de 0, 05 ä 0, 4, de préférence de 0, 05 ä 0, 3 ; et pression de vapeur de 1, 5 à 6 bars, de préférence de 2 ä 4 bars, ou pression d'air de 2 ä 7 bars, de préférence de 2 ä 4 bars. Dans ces conditions, on assure une atomisation excellente et une combustion efficace ainsi qu'une bonne stabilité de la flamme.
Les. avantages de la présente invention apparaitront clairement ä la lecture des exemples suivants.
EXEMPLE I
Afin de démontrer l'effet de l'additif de la présente invention sur les caractéristiques de combustion des émulsions huile-dans-eau de la présente invention, on a préparé sept émulsions de bitume dans de l'eau possédant les caractéristiques de composition reprises dans le Tableau I ci-dessous.
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TABLEAU I CARACTERISTIQUES DU COMBUSTIBLE
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<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 1 <SEP> NO <SEP> 2 <SEP> Na <SEP> 3 <SEP> NO <SEP> 4 <SEP> NO <SEP> 5 <SEP> NO <SEP> 6
<tb> Additif/soufre
<tb> (rapport <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 011 <SEP> 0,019 <SEP> 0,027 <SEP> 0, <SEP> 036 <SEP> 0, <SEP> 097 <SEP> 0, <SEP> 035
<tb> Na <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4
<tb> K <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7
<tb> Li <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4
<tb> Mg <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 2,
<SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5
<tb> PCI <SEP> (BTU/livre) <SEP> 13. <SEP> 337 <SEP> 13. <SEP> 277 <SEP> 13. <SEP> 158 <SEP> 13. <SEP> 041 <SEP> 12. <SEP> 926 <SEP> 12. <SEP> 900 <SEP> 12. <SEP> 900
<tb> (kcal/kg) <SEP> 7. <SEP> 415 <SEP> 7. <SEP> 382 <SEP> 7. <SEP> 316 <SEP> 7. <SEP> 251 <SEP> 7. <SEP> 187 <SEP> 7. <SEP> 172 <SEP> 7.
<SEP> 172
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> de <SEP> bitume <SEP> 78, <SEP> 0 <SEP> 77, <SEP> 9 <SEP> 77, <SEP> 7 <SEP> 77, <SEP> 5 <SEP> 77, <SEP> 3 <SEP> 70 <SEP> 70
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> d'eau <SEP> 22, <SEP> 0 <SEP> 22, <SEP> 1 <SEP> 22, <SEP> 3 <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP> 22, <SEP> 7 <SEP> 30 <SEP> 30
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> de <SEP> soufre <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 7
<tb>
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Les tests de combustion ont été effectués dans les conditions opératoires indiquées dans le Tableau II.
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TABLEAU II CONDITIONS OPERATOIRES
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<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 1 <SEP> NO <SEP> 2 <SEP> NO <SEP> 3 <SEP> NO <SEP> 4 <SEP> NO <SEP> 5 <SEP> NO <SEP> 6
<tb> Debit <SEP> d'alimentation
<tb> (livres/h) <SEP> 59, <SEP> 9 <SEP> 60, <SEP> 0 <SEP> 60, <SEP> 1 <SEP> 60, <SEP> 3 <SEP> 60, <SEP> 4 <SEP> 63, <SEP> 7 <SEP> 63, <SEP> 7
<tb> (kg/h) <SEP> 27, <SEP> 2 <SEP> 27,2 <SEP> 27,3 <SEP> 27,4 <SEP> 27,4 <SEP> 28,9 <SEP> 28,9
<tb> Apport <SEP> thermique
<tb> (MMBTU/h) <SEP> 0,82 <SEP> 0,82 <SEP> 0,82 <SEP> 0,82 <SEP> 0,82 <SEP> 0,82 <SEP> 0,82
<tb> (Gcal/h) <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0, <SEP> 21
<tb> Température <SEP> du
<tb> combustible <SEP> ( C)
<SEP> 68 <SEP> 68 <SEP> 68 <SEP> 68 <SEP> 68 <SEP> 68 <SEP> 67
<tb> Rapport
<tb> vapeur/combustible
<tb> (poids/poids) <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30
<tb> Pression <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur
<tb> (bars) <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4
<tb> Dimension <SEP> moyenne <SEP> des
<tb> gouttelettes <SEP> (pm) <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14
<tb>
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Les caractéristiques de combustion sont résumées dans le Tableau III ci-dessous.
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SO.-, base-SO-emulsion ? * Reduction SOp (%) =-=-----------------x 100 502 base ** Sur base de la conversion du carbone
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<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> N <SEP> 1 <SEP> N <SEP> 2 <SEP> N <SEP> 3 <SEP> N <SEP> 4 <SEP> N <SEP> 5 <SEP> NO <SEP> 6
<tb> C02 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 13,0 <SEP> 12,9 <SEP> 13,1 <SEP> 13,0 <SEP> 13,0 <SEP> 12,9 <SEP> 13,2
<tb> CO <SEP> (ppm) <SEP> 36 <SEP> 27 <SEP> 41 <SEP> 30 <SEP> 38 <SEP> 20 <SEP> 40
<tb> O2 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 3,0 <SEP> 2,9 <SEP> 3,0 <SEP> 3,0 <SEP> 3,0 <SEP> 3,0 <SEP> 3,0
<tb> SO2 <SEP> (ppm) <SEP> 2.347 <SEP> 1775 <SEP> 1.635 <SEP> 1.516 <SEP> 1.087 <SEP> 165 <SEP> 1.120
<tb> SO <SEP> (livres/MMBTU) <SEP> 4,1 <SEP> 3,1 <SEP> 2,9 <SEP> 2,7 <SEP> 4,9 <SEP> 0,3 <SEP> 2,
0
<tb> 2 <SEP> (kg/Gcal) <SEP> 7,4 <SEP> 5,6 <SEP> 5,2 <SEP> 4,9 <SEP> 8,8 <SEP> 0,5 <SEP> 3,6
<tb> S03 <SEP> (ppm)'10 <SEP> 9 <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 5 <SEP> 5 <SEP> 5
<tb> NOx <SEP> (ppm) <SEP> 450 <SEP> 498 <SEP> 480 <SEP> 450 <SEP> 432 <SEP> 434 <SEP> 420
<tb> Réduction <SEP> SO <SEP> (%) <SEP> -- <SEP> 24,4 <SEP> 30,3 <SEP> 35,4 <SEP> 53,7 <SEP> 93,1 <SEP> 52,3
<tb> **Efficacité <SEP> de
<tb> combustion <SEP> (%) <SEP> 99,8 <SEP> 99,8 <SEP> 99,5 <SEP> 99,8 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9
<tb>
TABLEAU III CARACTERISTIQUES DE COMBUSTION
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Le Tableau III indique clairement que, si le rapport de l'additif au soufre augmente, l'efficacite de la combustion des combustibles d'hydrocarbure emulsifies s'accrolt jusqu'à 99, 9 %.
En outre, les résultats comparatifs du Tableau III montrent que les taux d'émissions du 502 et du 803 s'améliorent quand le rapport de l'additif au soufre augmente. Comme on peut le constater pour l'emulsion NO 5, l'efficacité d'élimination du SOp est supérieure ä 90 % pour un rapport de l'additif au soufre de 0, 097. De plus, les émissions d'oxyde de soufre en livres/MMBTU (kg/Gcal) sont très nettement inférieures ä la valeur 1, 50 livre/MMBTU (2, 7 kg/Gcal) obtenue lors de la combustion de l'huile combustible NO 6.
En outre, la combustion de ces emulsions huile-dans-eau optimalisées conduit ä une diminution substantielle de la formation de trioxyde de soufre et prévirent ainsi la corrosion des surfaces de transfert thermique provoquée par la condensation d'acide sulfurique (corrosion ä basse température).
De plus, la combustion de cette émulsion huile-dans-eau optimalisée conduit ä la formation de cendres ä point de fusion relevé, prévenant ainsi la corrosion des surfaces de transfert thermique par attaque du vanadium (corrosion ä température élevée). Il taut noter que l'additif primaire dans ces tests est le sodium.
En outre, la comparaison des émulsions NO 4 et NO 6, brûlées avec le meme rapport molaire de l'additif au soufre, montre que la dilution du bitume dans la phase aqueuse (de 77, 3 ä 70, 0 pourcent en volume) n'a aucun effet sur les caractéristiques de combustion tout en obtenant une reduction de SOp equivalente (53, 7 contre
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52, 3 pourcent).
EXEMPLE 11
Six emulsions huile-dans-eau supplémentaires ont été préparées en utilisant le meme bitume que dans l'Exemple I. Les caractéristiques de la composition de ces emulsions sont présentées dans le Tableau IV ci-dessous.
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TABLEAU IV CARACTERISTIQUES DU COMBUSTIBLE
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<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 7 <SEP> NO <SEP> 8 <SEP> NO <SEP> 9 <SEP> NO <SEP> 10 <SEP> NO <SEP> 11
<tb> Additif/soufre
<tb> (rapport <SEP> molaire)-0, <SEP> 014 <SEP> 0, <SEP> 027 <SEP> 0, <SEP> 035 <SEP> 0, <SEP> 044 <SEP> 0, <SEP> 036
<tb> Na <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 95,4 <SEP> 95,4 <SEP> 95,4 <SEP> 95,4 <SEP> 95,4
<tb> K <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7
<tb> Li <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4 <SEP> 1,4
<tb> Mg <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5
<tb> PCI <SEP> (BTU/livre)
<SEP> 13.083 <SEP> 12.739 <SEP> 12.429 <SEP> 12.119 <SEP> 11.826 <SEP> 12.900
<tb> (kcal/kg) <SEP> 7.274 <SEP> 7.083 <SEP> 6.911 <SEP> 6.738 <SEP> 6.575 <SEP> 7.172
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> de <SEP> bitume <SEP> 76 <SEP> 74 <SEP> 72,2 <SEP> 70,4 <SEP> 68,7 <SEP> 70
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> d'eau <SEP> 24 <SEP> 26 <SEP> 27, <SEP> 8 <SEP> 29, <SEP> 6 <SEP> 31, <SEP> 3 <SEP> 30
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> de <SEP> soufre <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 7
<tb>
<Desc/Clms Page number 16>
La combustion de ces emulsions a été effectuée dans les conditions opératoires présentées dans le Tableau V.
<Desc/Clms Page number 17>
TABLEAU V CONDITIONS OPERATOIRES
EMI17.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 7 <SEP> No <SEP> 8 <SEP> NO <SEP> N <SEP> 10 <SEP> N <SEP> 11
<tb> Débit <SEP> d'alimentation
<tb> (livres/h) <SEP> 55, <SEP> 1 <SEP> 56, <SEP> 5 <SEP> 57, <SEP> 8 <SEP> 59, <SEP> 4 <SEP> 60, <SEP> 9 <SEP> 63, <SEP> 7
<tb> (kg/h) <SEP> 24, <SEP> 9 <SEP> 25,6 <SEP> 26,2 <SEP> 26,9 <SEP> 27,6 <SEP> 28,8
<tb> Apport <SEP> thermique
<tb> (MMBTU/h) <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 82
<tb> (Gcal/h) <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 21
<tb> Température <SEP> du
<tb> combustible <SEP> ( C)
<SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 68
<tb> Rapport
<tb> vapeur/combustible
<tb> (poids/poids) <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30
<tb> Pression <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur
<tb> (bars) <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4
<tb> Dimension <SEP> moyenne <SEP> des
<tb> gouttelettes <SEP> (ym) <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32
<tb>
<Desc/Clms Page number 18>
Les caractéristiques de combustion sont résumées dans le Tableau VI.
<Desc/Clms Page number 19>
TABLEAU VI CARACTERISTIQUES DE COMBUSTION
EMI19.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 7 <SEP> N <SEP> 8 <SEP> N 9 <SEP> N <SEP> 10 <SEP> N 11
<tb> C02 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 14,0 <SEP> 14,0 <SEP> 14,0 <SEP> 13,5 <SEP> 13,2 <SEP> 13,5
<tb> CO <SEP> (ppm) <SEP> 73 <SEP> 30 <SEP> 163 <SEP> 94 <SEP> 197 <SEP> 18
<tb> 02 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 3,0 <SEP> 2,7 <SEP> 2,9 <SEP> 2,9 <SEP> 3,1 <SEP> 3,0
<tb> SO2 <SEP> (ppm) <SEP> 2.133 <SEP> 1.824 <SEP> 940 <SEP> 1. <SEP> 109 <SEP> 757 <SEP> 1.
<SEP> 134
<tb> SO2 <SEP> (livres/MMBTU) <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 7 <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 7
<tb> (kg/Gcal) <SEP> 5,8 <SEP> 5,0 <SEP> 2,5 <SEP> 3,1 <SEP> 2,2 <SEP> 3,1
<tb> S03 <SEP> (ppm) <SEP> 13 <SEP> 9 <SEP> 7 <SEP> 5 <SEP> 2 <SEP> 6
<tb> NOx <SEP> (ppm) <SEP> 209 <SEP> 128 <SEP> 182 <SEP> 114 <SEP> 73 <SEP> 110
<tb> *Réduction <SEP> SO2 <SEP> (%) <SEP> -- <SEP> 14,5 <SEP> 56,0 <SEP> 48,0 <SEP> 64,5 <SEP> 51,7
<tb> **Efficacité <SEP> de
<tb> combustion <SEP> (%) <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99, <SEP> 8 <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99, <SEP> 8 <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99, <SEP> 9
<tb>
EMI19.2
UV2 oase-su,, emulsion n" *'Réduction 802 (%) = x 100 502 base ** Sur base de la conversion du carbone
<Desc/Clms Page number 20>
A nouveau, ä la lecture du Tableau VI,
il est clair qu'un accroissement du rapport de l'additif au soufre a pour résultat une amélioration de l'efficacité de la combustion et des émissions d'oxyde de soufre plus intéressantes. Il faut noter que le sodium était l'element primaire dans l'additif.
De plus, une comparaison de l'émulsion NO 11 avec l'émulsion Nu 6 de l'exemple précédent, brûlées toutes deux avec un apport thermique identique de 0, 82 MMBTU/h (0, 21 Gcal/h), montre que la différence de dimension moyenne des gouttelettes (34 contre 14,um) n'a aucun effet sur les caractéristiques de combustion tout en obtenant une réduction de 502 équivalente (51, 7 contre 52, 3 pourcent) pour une combustion avec le meme rapport molaire de l'additif au soufre.
En outre, une comparaison entre les emulsions NO 9 et NO 11 montre que la réduction de 502 ne dépend pas de l'apport thermique.
EXEMPLE III
Sept autres émulsions huile-dans-eau ont été préparées en utilisant une huile combustible résiduaire en tant qu'hydrocarbure visqueux. Les caractéristiques de la composition de ces émulsions sont présentées dans le Tableau VII ci-dessous.
<Desc/Clms Page number 21>
TABLEAU VII CARACTERISTIQUES DU COMBUSTIBLE
EMI21.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> Nu <SEP> 12 <SEP> NO <SEP> 13 <SEP> NO <SEP> 14 <SEP> NO <SEP> 15 <SEP> NO <SEP> 16 <SEP> NO <SEP> 17
<tb> Additif/soufre
<tb> (rapport <SEP> molaire)-0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> 0, <SEP> 68 <SEP> 0, <SEP> 78
<tb> Mg <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 99, <SEP> 0 <SEP> 99, <SEP> 0 <SEP> 99, <SEP> 0 <SEP> 99, <SEP> 0 <SEP> 99, <SEP> 0 <SEP> 99, <SEP> 0
<tb> Ca <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 25 <SEP> 0, <SEP> 25
<tb> Ba <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 0,25 <SEP> 0,25 <SEP> 0,25 <SEP> 0,25 <SEP> 0,25 <SEP> 0,25
<tb> Fe <SEP> (% <SEP> molaire)
<SEP> 0 <SEP> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> 0,5 <SEP> 0,5
<tb> PCI <SEP> (BTU/livre) <SEP> 13. <SEP> 086 <SEP> 12. <SEP> 553 <SEP> 12. <SEP> 223 <SEP> 12. <SEP> 223 <SEP> 11. <SEP> 706 <SEP> 11. <SEP> 189 <SEP> 10. <SEP> 845
<tb> (kcal/kg) <SEP> 7. <SEP> 275 <SEP> 6. <SEP> 979 <SEP> 6. <SEP> 796 <SEP> 6. <SEP> 796 <SEP> 6. <SEP> 509 <SEP> 6. <SEP> 221 <SEP> 6.
<SEP> 030
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> de <SEP> bitume <SEP> 76 <SEP> 73 <SEP> 71 <SEP> 74 <SEP> 68 <SEP> 65 <SEP> 63
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> d'eau <SEP> 24 <SEP> 27 <SEP> 29 <SEP> 26 <SEP> 32 <SEP> 35 <SEP> 37
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> de <SEP> soufre <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 7 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 4
<tb>
<Desc/Clms Page number 22>
Les tests de combustion ont été effectués dans les conditions opératoires suivantes.
<Desc/Clms Page number 23>
TABLEAU VIII CONDITIONS OPERATOIRES
EMI23.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> No <SEP> 12 <SEP> NO <SEP> 13 <SEP> NO <SEP> 14 <SEP> NO <SEP> 15 <SEP> NO <SEP> 16 <SEP> NO <SEP> 17
<tb> Debit <SEP> d'alimentation
<tb> (livres/h) <SEP> 55,1 <SEP> 57,2 <SEP> 59,2 <SEP> 59,2 <SEP> 62 <SEP> 64,7 <SEP> 66
<tb> (kg/h) <SEP> 25, <SEP> 0 <SEP> 25, <SEP> 9 <SEP> 26, <SEP> 8 <SEP> 26, <SEP> 8 <SEP> 28, <SEP> 1 <SEP> 29, <SEP> 3 <SEP> 29, <SEP> 9
<tb> Apport <SEP> thermique
<tb> (MMBTU/h) <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75
<tb> (Gcal/h) <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0, <SEP> 19 <SEP> 0,
<SEP> 19
<tb> Température <SEP> du
<tb> combustible <SEP> (OC) <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65
<tb> Rapport
<tb> vapeur/combustible
<tb> (poids/poids) <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30
<tb> Pression <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur
<tb> (bars) <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 4
<tb> Dimension <SEP> moyenne <SEP> des
<tb> gouttelettes <SEP> (pm) <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32 <SEP> 32
<tb>
<Desc/Clms Page number 24>
Les caractéristiques de combustion sont résumées dans le Tableau IX ci-dessous.
<Desc/Clms Page number 25>
TABLEAU IX
EMI25.1
9 CARACTERISTIQUES DE COMBUSTION
EMI25.2
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 12 <SEP> NO <SEP> 13 <SEP> NO <SEP> 14 <SEP> NO <SEP> 15 <SEP> NO <SEP> 16 <SEP> NO <SEP> 17
<tb> C02 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 13,5 <SEP> 13,4 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 13,5 <SEP> 14 <SEP> 13,2
<tb> CO <SEP> (ppm) <SEP> 61 <SEP> 30 <SEP> 60 <SEP> 18 <SEP> 10 <SEP> 13 <SEP> 10
<tb> 02 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 2, <SEP> 6 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 3
<tb> SO2 <SEP> (ppm) <SEP> 2. <SEP> 357 <SEP> 1. <SEP> 650 <SEP> 1. <SEP> 367 <SEP> 1.
<SEP> 250 <SEP> 940 <SEP> 500 <SEP> 167
<tb> S02 <SEP> (livres/MMBTU) <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 1 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 3
<tb> (kg/Gcal) <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 5
<tb> S03 <SEP> (ppm) <SEP> 18 <SEP> 16 <SEP> 9 <SEP> 8 <SEP> 7 <SEP> 6 <SEP> nul
<tb> NOx <SEP> (ppm) <SEP> 500 <SEP> 510 <SEP> 400 <SEP> 430 <SEP> 360 <SEP> 240 <SEP> 218
<tb> *Réduction <SEP> SO <SEP> (%) <SEP> -- <SEP> 3,0 <SEP> 42,0 <SEP> 47,0 <SEP> 60,0 <SEP> 79,0 <SEP> 93,0
<tb> **Efficacité <SEP> de
<tb> combustion <SEP> (%) <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99, <SEP> 9 <SEP> 99,
<SEP> 8
<tb>
EMI25.3
SOpbase-SOp emulsion N" SO2 base 502 base ** Sur base de-la conversion du carbone
<Desc/Clms Page number 26>
Le Tableau IX montre ä nouveau clairement, comme les Tableaux III et VI, que si le rapport de l'additif au soufre augmente, l'efficacité de la combustion des combustibles hydrocarbures emulsifies s'améliore.
De plus, le Tableau IX indique clairement que les niveaux des émissions d'oxyde de soufre diminuent quand le rapport de l'additif au soufre augmente. A nouveau, les émulsions 16 et 17 permettent de constater que les émissions d'oxyde de soufre obtenues sont inférieures à celles atteintes lors de la combustion de l'huile combustible NO 6. 11 faut remarquer que le magnésium était l'élément primaire dans l'additif.
EXEMPLE IV
Six autres émulsions huile-dans-eau ont été préparées en utilisant l'huile combustible NO 6 ä haute teneur en soufre comme composant hydrocarbure. Les caractéristiques de composition de ces emulsions sont présentées dans le Tableau X ci-dessous.
<Desc/Clms Page number 27>
TABLEAU X CARACTERISTIQUES DU COMBUSTIBLE
EMI27.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 18 <SEP> NO <SEP> 19 <SEP> NO <SEP> 20 <SEP> NO <SEP> 21 <SEP> NO <SEP> 22
<tb> Additif/soufre
<tb> (rapport <SEP> molaire)-0, <SEP> 007 <SEP> 0, <SEP> 019 <SEP> 0, <SEP> 032 <SEP> 0, <SEP> 045 <SEP> 0, <SEP> 15
<tb> Na <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4
<tb> K <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7
<tb> Li <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4
<tb> Mg <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2,
<SEP> 5
<tb> PCI <SEP> (BTU/livre) <SEP> 13. <SEP> 215 <SEP> 13. <SEP> 215 <SEP> 13. <SEP> 215 <SEP> 13. <SEP> 215 <SEP> 13. <SEP> 215 <SEP> 12. <SEP> 686
<tb> (kcal/kg) <SEP> 7. <SEP> 348 <SEP> 7. <SEP> 348 <SEP> 7. <SEP> 348 <SEP> 7. <SEP> 348 <SEP> 7. <SEP> 348 <SEP> 7. <SEP> 053
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> de <SEP> combustible <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 72
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> d'eau <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 28
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> de <SEP> soufre <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 9 <SEP> 1, <SEP> 9
<tb>
<Desc/Clms Page number 28>
Les tests de combustion ont été effectués dans les conditions opératoires présentées dans le Tableau XI.
<Desc/Clms Page number 29>
TABLEAU XI CONDITIONS OPERATOIRES
EMI29.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 18 <SEP> NO <SEP> 19 <SEP> ? <SEP> 20 <SEP> No <SEP> 21 <SEP> NO <SEP> 22
<tb> Debit <SEP> d'alimentation
<tb> (livres/h) <SEP> 54, <SEP> 5 <SEP> 54, <SEP> 5 <SEP> 54, <SEP> 5 <SEP> 54, <SEP> 5 <SEP> 54, <SEP> 5 <SEP> 56, <SEP> 8
<tb> (kg/h) <SEP> 24, <SEP> 7 <SEP> 24, <SEP> 7 <SEP> 24, <SEP> 7 <SEP> 24, <SEP> 7 <SEP> 24, <SEP> 7 <SEP> 25, <SEP> 7
<tb> Apport <SEP> thermique
<tb> (MMBTU/h) <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75
<tb> (Gcal/h) <SEP> 0,19 <SEP> 0,19 <SEP> 0,19 <SEP> 0,19 <SEP> 0,19 <SEP> 0,19
<tb> Température <SEP> du
<tb> combustible <SEP> (OC)
<SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65 <SEP> 65
<tb> Rapport
<tb> vapeur/combustible
<tb> (poids/poids) <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30 <SEP> 0, <SEP> 30
<tb> Pression <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur
<tb> (bars) <SEP> 2,4 <SEP> 2,4 <SEP> 2,4 <SEP> 2,4 <SEP> 2,4 <SEP> 2,4
<tb> Dimension <SEP> moyenne <SEP> des
<tb> gouttelettes <SEP> (m) <SEP> 34 <SEP> 34 <SEP> 34 <SEP> 34 <SEP> 34 <SEP> 34
<tb>
<Desc/Clms Page number 30>
Les caractéristiques de combustion de ces émulsions sont résumées dans le Tableau XII.
<Desc/Clms Page number 31>
TABLEAU XII CARACTERISTIQUES DE COMBUSTION
EMI31.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> Nu <SEP> 18 <SEP> NO <SEP> 19 <SEP> NO <SEP> 20 <SEP> NO <SEP> 21 <SEP> NO <SEP> 22
<tb> C02 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 14, <SEP> 3 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP> 14, <SEP> 1 <SEP> 14, <SEP> 2 <SEP> 14, <SEP> 0 <SEP> 13, <SEP> 9
<tb> CO <SEP> (ppm) <SEP> 10 <SEP> 12 <SEP> 8 <SEP> 14 <SEP> 10 <SEP> 8
<tb> O2 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 2,9 <SEP> 2,9 <SEP> 3 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 3
<tb> SO2 <SEP> (ppm) <SEP> 1. <SEP> 730 <SEP> 1. <SEP> 522 <SEP> 1. <SEP> 384 <SEP> 1.
<SEP> 176 <SEP> 858 <SEP> 62
<tb> SO <SEP> (livres/MMBTU) <SEP> 2,5 <SEP> 2,2 <SEP> 2,0 <SEP> 1,7 <SEP> 1,2 <SEP> 0,1
<tb> (kg/Gcal) <SEP> 4,5 <SEP> 4,0 <SEP> 3,6 <SEP> 3,1 <SEP> 2,2 <SEP> 0,2
<tb> SO3 <SEP> (ppm) <SEP> 12 <SEP> 14 <SEP> 8 <SEP> 8 <SEP> 9 <SEP> nul
<tb> NOx <SEP> (ppm) <SEP> 210 <SEP> 212 <SEP> 209 <SEP> 215 <SEP> 214 <SEP> 223
<tb> *Reduction <SEP> S02 <SEP> (%) <SEP> -- <SEP> 12,0 <SEP> 20,0 <SEP> 32,0 <SEP> 50,4 <SEP> 96,4
<tb> **Efficacité <SEP> de
<tb> combustion <SEP> (%) <SEP> 99,8 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9
<tb>
EMI31.2
502 base - 502 érnulsion NO * Réduction 502 (%) =-=--------=---------x 100 SOp base ** Sur base de la conversion du carbone
<Desc/Clms Page number 32>
A nouveau, comme dans le cas des Exemples 1-111,
le Tableau XII démontre clairement l'effet des additifs de la présente invention sur les émissions de soufre lorsque ces emulsions sont brûlées en tant que combustible. 11 faut remarquer que le sodium était
EMI32.1
l'element primaire dans l'additif.
EXEMPLE v
Finalement, sept emulsions huile-dans-eau ont été préparées en utilisant du gazole sous vide ä haute teneur en soufre en tant que composant hydrocarbure de l'emulsion. Les caractéristiques de composition des émulsions sont présentées dans le Tableau XIII ci-dessous.
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TABLEAU XIII CARACTERISTIQUES DU COMBUSTIBLE
EMI33.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 23 <SEP> NO <SEP> 24 <SEP> Nu <SEP> 25 <SEP> Ne <SEP> 26 <SEP> NO <SEP> 27 <SEP> NO. <SEP> 28
<tb> Additif/soufre
<tb> (rapport <SEP> molaire)-0, <SEP> 005 <SEP> 0, <SEP> 012 <SEP> 0, <SEP> 015 <SEP> 0, <SEP> 50 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 18
<tb> Na <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4 <SEP> 95, <SEP> 4
<tb> K <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 0, <SEP> 7
<tb> Li <SEP> (.
<SEP> % <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4 <SEP> 1, <SEP> 4
<tb> Mg <SEP> (% <SEP> molaire) <SEP> 0 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 2, <SEP> 5
<tb> PCI <SEP> (BTU/livre) <SEP> 13.320 <SEP> 13.320 <SEP> 13.320 <SEP> 13.320 <SEP> 13.320 <SEP> 13.320 <SEP> 12.619
<tb> (kcal/kg) <SEP> 7. <SEP> 401 <SEP> 7. <SEP> 401 <SEP> 7. <SEP> 401 <SEP> 7. <SEP> 401 <SEP> 7. <SEP> 401 <SEP> 7. <SEP> 401 <SEP> 7.
<SEP> 013
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> de <SEP> combustible <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 75 <SEP> 71
<tb> % <SEP> en <SEP> volume
<tb> d'eau <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 25 <SEP> 29
<tb> % <SEP> en <SEP> poids
<tb> de <SEP> soufre <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1,
<SEP> 7
<tb>
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La combustion de ces émulsions a été effectuée dans les conditions opératoires présentées dans le Tableau XIV
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TABLEAU XIV CONDITIONS OPERATOIRES
EMI35.1
<tb>
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 23 <SEP> NO <SEP> 24 <SEP> NO <SEP> 25 <SEP> NO <SEP> 26 <SEP> No <SEP> 27 <SEP> NO <SEP> 28
<tb> Débit <SEP> d'alimentation
<tb> (livres/h) <SEP> 54 <SEP> 54 <SEP> 54 <SEP> 54 <SEP> 54 <SEP> 54 <SEP> 57
<tb> (kg/h) <SEP> 24,5 <SEP> 24,5 <SEP> 24,5 <SEP> 24,5 <SEP> 24,5 <SEP> 24,5 <SEP> 25,8
<tb> Apport <SEP> thermique
<tb> (MMBTU/h) <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75 <SEP> 0, <SEP> 75
<tb> (Gcal/h) <SEP> 0,19 <SEP> 0,
19 <SEP> 0,19 <SEP> 0,19 <SEP> 0,19 <SEP> 0,19 <SEP> 0,19
<tb> Température <SEP> du
<tb> combustible <SEP> (oye) <SEP> 65 <SEP> 64, <SEP> 5 <SEP> 25 <SEP> 26 <SEP> 64 <SEP> 64 <SEP> 65
<tb> Rapport
<tb> vapeur/combustible
<tb> (poids/poids) <SEP> 0,15 <SEP> 0,15 <SEP> 0,15 <SEP> 0,15 <SEP> 0,15 <SEP> 0,15 <SEP> 0,05
<tb> Pression <SEP> de <SEP> la <SEP> vapeur
<tb> (bars) <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP> 1, <SEP> 5
<tb> Dimension <SEP> moyenne <SEP> des
<tb> gouttelettes <SEP> (pm) <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14 <SEP> 14
<tb>
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Les caractéristiques de la combustion sont résumées dans le Tableau XV ci-dessous.
<Desc/Clms Page number 37>
TABLEAU XV
EMI37.1
<tb>
<tb> CARACTERISTIQUES <SEP> DE <SEP> COMBUSTION
<tb> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION <SEP> EMULSION
<tb> DE <SEP> BASE <SEP> NO <SEP> 23 <SEP> NO <SEP> 24 <SEP> NO <SEP> 25 <SEP> NO <SEP> 26 <SEP> NO <SEP> 27 <SEP> No <SEP> 28
<tb> C02 <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 6 <SEP> 13, <SEP> 4 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 5 <SEP> 13, <SEP> 6 <SEP> 13, <SEP> 6
<tb> CO <SEP> (ppm) <SEP> 10 <SEP> 10 <SEP> 15 <SEP> 10 <SEP> 12 <SEP> 20 <SEP> 10
<tb> Op <SEP> (% <SEP> en <SEP> volume) <SEP> 2,9 <SEP> 2,8 <SEP> 2,9 <SEP> 3,0 <SEP> 2,8 <SEP> 2,7 <SEP> 2,8
<tb> SO2 <SEP> (ppm) <SEP> 880 <SEP> 832 <SEP> 770 <SEP> 704 <SEP> 458 <SEP> 92 <SEP> 28
<tb> SO2 <SEP> (livres <SEP> /MMBTU) <SEP> 1,2 <SEP> 1,2 <SEP> 1,1 <SEP> 1,0 <SEP> 0,6 <SEP> 0,1 <SEP> 0,04
<tb> (kg/Gcal) <SEP> 2,
<SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 0 <SEP> 1, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 07
<tb> SO3 <SEP> (ppm) <SEP> 10 <SEP> 8 <SEP> 6 <SEP> 6 <SEP> 3 <SEP> 2 <SEP> 2
<tb> NOx <SEP> (ppm) <SEP> 230 <SEP> 210 <SEP> 200 <SEP> 210 <SEP> 200 <SEP> 200 <SEP> 180
<tb> *Reduction <SEP> S02 <SEP> (%) <SEP> -- <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 12,5 <SEP> 20,0 <SEP> 43,5 <SEP> 89,6 <SEP> 96,8
<tb> **Efficacité <SEP> de
<tb> combustion <SEP> (%) <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9 <SEP> 99,9
<tb>
EMI37.2
SOp base-SOp emulsion ? * Réduction 802 (%) = 2 x 100 SO ? base ** Sur base de la conversion du carbone
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Une fois de plus, l'effet des additifs sur les émissions d'oxyde de soufre est clairement démontré.
Quand le rapport de l'additif au soufre augmente, l'efficacité de la combustion des huiles d'hydrocarbure emulsi- fiées s'améliore jusqu'à 99, 9 %. Les taux d'émission du 802 et du 803 s'améliorent quand le rapport de l'additif au soufre augmente. Comme on peut le constater pour les émulsions numéro 25,26, 27 et 28, l'efficacité de l'elimination du 802 s'accroc quand le rapport de l'additif au soufre augmente. De plus, les émissions d'oxyde de soufre en livres/MMBTU (kg/Gcal) pour les émulsions 25-28 sont egales ou inférieures à celles obtenues lors de la combustion de l'huile combustible NO 6.
EXEMPLE VI
Le composant principal de la cendre produite lors de la combustion de ces combustibles emulsifies, telles que les émulsions NO 15, NO 16 et NI 17, est le 3 MgO.V2O5 (orthovanadate de magnésium) dont le point de fusion est de 1. 190oC. L'orthovanadate de magnésium est un inhibiteur de corrosion bien connu de l'attaque du vanadium dans les systemes de combustion.
Par consequent, les cendres provenant des émulsions brûlées en utilisant les additifs consistant en Elements choisis parmi le groupe comprenant Ca++, Ba, Mg et Fe ou leurs mélanges, et les cendres provenant des émulsions brûlées en utilisant les additifs consistant en éléments choisis parmi le groupe comprenant Na+, K+, Li+ et Mg++, où Mg++ est l'élément essentiel, induiront une combustion exempte de corrosion aux températures élevées. Cette corrosion aux températures élevées est normalement provoquée, dans une combustion d'un hydrocarbure liquide, par les composés de vanadium à bas point de fusion.
L'invention peut être appliquée sous d'autres formes ou être effectuée selon d'autres manières sans
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pour cela se départir de son esprit ou de ses caractéristiques essentielles. Par conséquent, la présente application doit être- considérée à tous points de vue a titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif ; le cadre de l'invention est défini par. les revendications en annexe et il est entendu qu'il englobe toutes les modifications entrant dans la signification et le domaine d'equivalence.