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Procéda pour améliorer la combustion de combustible. solide .
La présente invention se rapporte à un adjuvant chimique qu'on a trouvé efficace en quantités réduites ou infimes pour améliorer la combustion de combustibles solides carbonée ou car- bonifères tels que le charbon, le coke, le charbon de bois, le bois, la tourbe, le ooke de pétrole et les matières similaires, en rédui- sant la fumée, l'odeur, les cendres volatiles et résidus non brûlés et en accroissant la chaleur dégagée par unité de tempe. Plus spécialement, la présente invention a trait à l'utilisation de l'alcool 2-ethyl butanol pour améliorer la combustion des combus- tibles carbonés.
Le produit chimique 2-ethyl butanol, que l'on connaît aussi sous le nom d'alcool 2-ethylbutylique ou alcool hexylique
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a la formule ;
C2H5
H H
H2C - C - C - C - OH :Et H H
Il bout à 148.9 C. Son poids spécifique est de 0,8328, il a une "chaleur spécifique de 0,586 calorie par gramme, un point d'inflammation (coupelle ouverte ASTM) de 5800 et une pression de vapeur & 20 C. de 0,9 mm. On le produit industriellement en masse et on l'utilise actuellement comme dissolvant pour les gommes, les huiles, les résines, les cirest, les teintures et autres produits, comme diluant et aussi dans la synthèse des parfums, des produits pharmaceutiques et des substances aromatiques.
La présente invention dérive de la découverte basée sur la pratique et sur la constatation que le "2-ethyl butanol" ajouté en quantités réduites ou même infimes à des combustibles carbonés solides ou, dans certaine cas, à la tous de combustion donnera un résultat des plus surprenants, en ce sens qu'il y aura moins de formation de fumée, une réduction de combustion et des odeurs de roussi, des cendres volatiles non brûlées, des vapeurs sulfureuses et des résidus solides.
Le fait que de petites quantités de "2-ethyl-butanol" produisent une sensible amélioration dans la combustion des com- bustibles solides est un résultat des plus surprenants. On ne con- naît aucune explication évidente des résultats qu*on peut obtenir* De toute façon, les améliorations qu'on peut réaliser en utilisant cette substance sont franchement remarquables.
Par exemple, il a été constaté que dans certains cas d'infimes quantités de "2-ethyl- butanol* ajoutées au charbon réduiront de deux tiers les produits solides de la combustion ou les résidu tels que charbon, gomme et résine, non brûlés ; en outre,
la fumée qui normalement est
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plutôt considérable lors de la combustion du charbon est réduit en même temps que les cendres volatiles et les poussières parti** oulaires. Selon les conditions dans lesquelles a lieu la combustion les améliorations qu'on obtient en utilisant le "2-ethyl butanol" peuvent aussi apparaître comme une amélioration du dégagement dé- termina de calories par unité de temps ou bien la nature de la flattât peut être modifiée de telle lagon qu'elle dégage plus de chaleur récupérable.
La composition 2-ethyl butanol est liquide à des tempé- rature. ordinaires et elle est soluble dans une grande série de dissolvante. On peut l'ajouter à des combustibles solides, en ap- pliquant la présente invention soit en mélangeant cette composition à ceux-ci, soit en la dissolvant dans un "dispersant", un "dissol- vant" ou un "diluant". On peut utiliser un "humidifiant" de façon que le combustible solide soit traité plus uniformément. Bien que l'on ne désire pas se limiter à ce propos, on peut obtenir d'ex- cellents résultats en utilisant en général, environ 1 centimètre cube de "2-ethyl butanol" par 100 kg. de combustible solide.
Oette quantité paraît donner les meilleurs résultats pour un minimum de frais et il ne semble pas, pour le moment, que de plus fortes quen- tités donneraient des résultats proportionnellement meilleurs. On s'attend à ce que la quantité d'adjuvant utilisé varie selon le combustible auquel on l'ajoute, c'est-à-dire charbon, coke, débris végétaux, eto..... et aussi selon les conditions dans lesquelles brûle le combustible et, par conséquent, on ne désire pas se limiter à une gamme particulière de pourcentages d'additif. Le combus- tible solide peut brûler de toute façon normale, bien qu'il puisse être désirable de modifier le rapport "air/combustible" pour obtenir de meilleurs résultats.
L'adjuvant qui a été découvert pour améliorer la combus- tion est avantageusement utilisé avec divers combustibles carbonés* ? En ce qui concerne la teneur en carbone du charbon, par exempt!', peut classifier les charbons comme suit t @
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EMI4.1
Anthracite.................... 86 - 96% 7,5 M Bitumeux faiblement à moyennement volatile.......... 069 . 8cç 8.0 . 8.8 Bitumeux fortement volatil 46 69% 6.1 - 003 SOU8-bitumeux................. 46 - 60% 4 6 - 7*2 Lignite....................... 46 - 60% 3,1 ## 4.6
Une analyse poussée du charbon montre la présence d'éléments autres que le carbone, tels que hydrogène, oxygène, azote et soufre qui affectent les propriétés de combustion.
Le terme "coke" est couramment employé pour désigner le résidu solide de la distillation sèche du charbon, bien qu'il implique ausei les produits solides de la distillation sèche d'autres types de matières carbonées telles que poix, pétrole, etc....
Comme exemple-type des améliorations des caractéris- tiques de combustion qu'on peut obtenir en utilisant le "2-ethyl butanol", on fit un essai de contrôle en chargeant d'anthracite un four ouvert ordinaire. Lorsque la zone ou l'aire de combustion fut au rouge ardent, on ajouta à la charge plusieurs pelletées d'anthracite. Le Charbon ajouté prit environ 1/2 heure pour s'enflammer complètement. Lors de la combustion du charbon une quantité considérable de gaz de houille et de vapeurs sulfureuses s'échappa à l'état non brûlé, par la cheminée. Il resta beaucoup de cendres solides et de résines semi-solides.
Dans les mêmes conditions de four que celles qu'on avait lors de l'essai de contrôle, on ajouté 3 gouttes de "2-ethyl butanol" à chaque pelletée de charbon avant d'en charger le four.
Le charbon ainsi ajouté commença à .'enflammer dans les 10 minute; environ* On nota une absence quasi complète de gaz de houille et d'odeu sulfureuse. À la fin de l'essai, il ne resta presque pas de charbon ou de coke non brûlé, et la quantité totale de cendres était .adulte d'environ 70%. En outre, le poids spécifique de
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la cendre qui resta était d'environ 70% plus faible que celui de la cendre produite lors de l'essai de contrôle.
Un autre exemple du coke humidifié au moyen de l'adjuvant découvert fut chargé dans un haut-fourneau où l'on était en train d'élaborer de la fonte. Le coke ainsi traité brûla plus complètement dans le fourneau et on en eut la preuve en constatant, dans la fonte produite, une teneur en carbone qui était d'environ 60% plus faible que celle de la fonte obtenue hors d'un haut-fourneau où la coke n'avait pas été traité par* le "2-ethyl-butanol". La quantité d'adjuvant uti- lisée à cet effet était d'environ 1 cm3 par 100 kg de coke.
Pour un autre essai, du "2-ethyl-butanol" fut ajouté à une petite quantité de déchets végétaux que l'on brûla ensuite dans un incinérateur. L'odeur "amineuse" accompagnant habituel- lement l'incinération de matières végétales, ainsi que l'odeur de H28 qui normalement se Manifeste, ne se décelèrent d'aucune façon lorsqu'on utilisa le "2-ethyl-batancl". Ici encore, on ajoute environ 1 cm3par 100 kg de déchets végétaux. L'odeur de "roussi" qui d'habitude accompagne la combustion de certains types d'étoffes est quasi éliminée si l'étoffe est traitée au moyen de cet adjuvant.
Outre les effets qui précèdent, on a aussi trouvé que l'addition de "2-ethyl butanol" à des combustibles carbonés solides présente la propriété particulière d'apparemment réduire le "bruit" do combustion. Lors d'un essai, le bruit de combus- tion accompagnant normalement la combustion du charbon et du coke fut "grosso modo" réduit de moitié.
Comme déjà mentionné ci-dessus, on n'est pao à même d'expliquer les résultats des plus surprenants qu'on obtient en ajoutant cet adjuvant aux combustibles, conformément à la présente invention.
Il semble que l'amélioration ne soit pas due à la combustion de l'adjuvant même car, vu les quantités réduites
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en lesquelles on l'ajoute, la chaleur dégagée par sa combustion est à peine suffisante pour donner les améliorations que l'on remarque en réalité. On pense que l'adjuvant produit une espèce d'effet catalytique sur le processus d'oxydation accompagnant la combustion, mais on ne comprend pas le mécanisme de cette catalyse, si catalyse vraiment il y a. Cependant, on ne désire pas être limité par une théorie quelconque à ce sujet.
La méthode selon laquelle on ajoute le "2-ethyl butanol' au combustible n'est pas absolue. Comme indiqué antérieurement, on peut le dissoudre ou le mélanger à un "diluant", ou bien on peut le mélanger à un "humidifiant" pour obtenir une humidifi- cation plus complète du combustible. En général, en éparpillant bien l'adjuvant à la surface de la matière à brûler, on améliore les résultats à obtenir. On souligne ici qu'en général l'adju- vant est remarquablement efficace, même en quantités infimes.
Ou a aussi constaté que le "2-ethyl butanol" peut être utilisé en l'introduisant dans l'atmosphère de combustion ; par exemple en faisant passer l'air au-dessus ou à travers le "2-ethyl butanol", ce par quoi la tension d'évaporation du liquide l'amène à entrer en solution gazeuse avec l'air, avant la combustion du combustible.
On a aussi trouvé que l'amélioration de la combustion qui se réalise par l'utilisation du "2-ethyl butanol", confor- mément à la présente invention, peut être accrue si le "2-sthyl butanol" est mélangé avec de la "2,4-pentanedione" ou "acetyl- acétone" CH3COCH2OCCH3. La "2,4-pentanedione" est utilisée le plus avantageusement dans la proportion d'environ 0,25 à 50% du poids de "2-ethyl butanol", la proportion d'environ @ 1/4 % étant la meilleure.
Le mélange de "Sethyl butanol" avec la "2,4-pentanedione" est ajouté de préférence au combustible solide, par exemple au coke, au charbon, au coke de pétrole ou au bois, etc.... dans la proportion d'environ 1 à 2 cm3 pour
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100 kg de combustible, main ces trois valeurs ne sont pas limitative a.
Ce mélange est particulièrement efficace pour élimi- ner ou pour réduire l'odeur de roussi. Dans un essai où l'on exposa 6 manteaux de pluie à une atmosphère "roussissante", et où ils furent légèrement carbonisés ou roussis, un traite- ment ultérieur de 3 manteaux par, pour chacun d'eux, environ 3 gouttes du mélange "2-ethyl butanol" et "2,4-pentanedione" enleva l'odeur de "roussi", tandis que l'odeur subsistait sur les manteaux qui n'avaient pas été traités de cette façon,
Dans un autre essai, des pneus en caoutchouc en ignition furent éteints au moyen de CO2, ce qui donna une dense vapaur d'eau accompagnée d'une forte odeur de roussi.
Dans un essai similaire maisséparé, lorsque le feu s'éteignit sous l'action de C02 et d'eau contenant l'adjuvant composé de "2-ethyl butanol" et de "2,4-pentanedione", la fumée et l'odeur de roussi disparurent en 3 secondes. On peut obtenir des résultats semblables pour éliminer l'odeur de roussi, là où la matière brûlée comprend du charbon, du papier, du charbon de bois, du bois et des matières végétales.
Lorsque le "2-ethyl-butanol" avec ou sans addition de "2,4-pentanedione" est injecté dans le courant effluent d'air ou de fumée d'une zone de combustion ou d'un four, la fumée et l'odeur désagréable sont fortement réduites de, par exemple, 70% environ, ce qui réduit sensiblement la pollution de l'air et améliore la combustion.
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Proceeded to improve fuel combustion. solid.
The present invention relates to a chemical adjuvant which has been found to be effective in small or minute amounts for improving the combustion of solid carbonaceous or carbonaceous fuels such as coal, coke, charcoal, wood, peat. , petroleum ooke and the like, by reducing smoke, odor, volatile ash and unburned residue and increasing heat output per unit of temp. More specifically, the present invention relates to the use of 2-ethyl butanol alcohol to improve the combustion of carbonaceous fuels.
The chemical 2-ethyl butanol, also known as 2-ethylbutyl alcohol or hexyl alcohol
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has the formula;
C2H5
H H
H2C - C - C - C - OH: And H H
It boils at 148.9 C. Its specific gravity is 0.8328, it has a "specific heat of 0.586 calories per gram, a flash point (ASTM open cup) of 5800, and a vapor pressure & 20 C. of 0. , 9 mm. It is produced industrially in mass and is currently used as a solvent for gums, oils, resins, waxes, dyes and other products, as a diluent and also in the synthesis of perfumes, pharmaceutical products. and aromatic substances.
The present invention derives from the finding based on practice and on the finding that "2-ethyl butanol" added in reduced or even minute amounts to solid carbonaceous fuels or, in some cases, to all combustion will give a result of the same. more surprising, in that there will be less smoke formation, reduced combustion and scorched odors, unburned volatile ash, sulphurous vapors and solid residues.
The most surprising result is that small amounts of "2-ethyl-butanol" produce a marked improvement in the combustion of solid fuels. No obvious explanation is known of the results that can be obtained. Anyway, the improvements that can be made using this substance are frankly remarkable.
For example, it has been found that in some cases minute amounts of "2-ethyl-butanol * added to the charcoal will reduce the solid combustion products or residues such as charcoal, gum and resin, unburned by two-thirds; in addition,
the smoke that normally is
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rather considerable when burning coal is reduced along with the volatile ash and dust party ** auxiliary. Depending on the conditions under which the combustion takes place the improvements obtained by using "2-ethyl butanol" may also appear to be an improvement in the definite release of calories per unit time or the nature of the flatter may be. modified in such a lagoon that it releases more recoverable heat.
The 2-ethyl butanol composition is liquid at temperatures. ordinary and it is soluble in a large series of solvents. It can be added to solid fuels by applying the present invention either by mixing this composition therewith or by dissolving it in a "dispersant", "solvent" or "diluent". A "humidifier" can be used so that the solid fuel is treated more evenly. Although it is not desired to be limited in this regard, excellent results can be obtained using in general about 1 cubic centimeter of "2-ethyl butanol" per 100 kg. solid fuel.
This amount appears to give the best results at minimum expense, and it does not appear, at the moment, that higher amounts would give proportionately better results. The amount of adjuvant used is expected to vary depending on the fuel to which it is added i.e. coal, coke, plant debris, eto ..... and also depending on the conditions under which burns fuel and, therefore, it is not desired to be limited to a particular range of additive percentages. Solid fuel can burn any normal way, although it may be desirable to change the "air / fuel" ratio for better results.
The adjuvant which has been discovered to improve combustion is advantageously used with various carbonaceous fuels *? With regard to the carbon content of the coal, by exempt! ', Can classify the coals as follows t @
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EMI4.1
Anthracite .................... 86 - 96% 7.5 M Bituminous slightly to moderately volatile .......... 069. 8cç 8.0. 8.8 Highly volatile bituminous 46 69% 6.1 - 003 SOU8-bituminous ................. 46 - 60% 4 6 - 7 * 2 Lignite ......... .............. 46 - 60% 3,1 ## 4.6
Extensive analysis of coal shows the presence of elements other than carbon, such as hydrogen, oxygen, nitrogen and sulfur which affect the combustion properties.
The term "coke" is commonly used to denote the solid residue from the dry distillation of coal, although it also implies the solid products of the dry distillation of other types of carbonaceous material such as pitch, petroleum, etc. .
As a typical example of the improvements in combustion characteristics which can be obtained by using "2-ethyl butanol", a control test was made by charging an ordinary open furnace with anthracite. When the area or area of combustion was red hot, several shovelfuls of anthracite were added to the charge. The added charcoal took about 1/2 hour to fully ignite. During the combustion of the coal a considerable quantity of coal gas and sulphurous vapors escaped in an unburned state, through the chimney. There remained a lot of solid ash and semi-solid resins.
Under the same oven conditions as in the control test, 3 drops of "2-ethyl butanol" were added to each shovelful of charcoal before loading the oven.
The charcoal thus added began to ignite within 10 minutes; approximately * An almost complete absence of coal gas and sulphurous odor was noted. At the end of the test, hardly any unburned coal or coke remained, and the total amount of ash was about 70% adult. In addition, the specific gravity of
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the ash that remained was about 70% lower than that of the ash produced in the control test.
Another example of coke moistened with the discovered adjuvant was charged into a blast furnace where pig iron was being made. The coke thus treated burned more completely in the furnace and we had proof of this by noting, in the cast iron produced, a carbon content which was about 60% lower than that of the cast iron obtained outside a blast furnace. where the coke had not been treated with * "2-ethyl-butanol". The amount of adjuvant used for this purpose was about 1 cc per 100 kg of coke.
For another test, "2-ethyl-butanol" was added to a small amount of vegetable waste which was then burned in an incinerator. The "amine" odor usually accompanying the incineration of plant material, as well as the H28 odor which normally manifests itself, was not in any way detected when "2-ethyl-batancl" was used. Here again, about 1 cm3 per 100 kg of plant waste is added. The "scorched" odor which usually accompanies the burning of certain types of fabrics is almost eliminated if the fabric is treated with this adjuvant.
In addition to the foregoing effects, it has also been found that the addition of "2-ethyl butanol" to solid carbonaceous fuels has the particular property of apparently reducing the "noise" of combustion. In one test, the combustion noise normally accompanying the combustion of coal and coke was "roughly" halved.
As already mentioned above, it is not possible to explain the most surprising results obtained by adding this adjuvant to the fuels, in accordance with the present invention.
It seems that the improvement is not due to the combustion of the adjuvant itself because, given the reduced quantities
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in which it is added, the heat given off by its combustion is hardly sufficient to give the improvements which one notices in reality. It is believed that the adjuvant produces some kind of catalytic effect on the oxidation process accompanying combustion, but the mechanism of this catalysis is not understood, if it really is catalysis. However, one does not wish to be limited by any theory on this subject.
The method of adding "2-ethyl butanol 'to the fuel is not absolute. As previously stated, it can be dissolved or mixed with a" diluent ", or it can be mixed with a" humidifier "to to obtain a more complete humidification of the fuel. In general, by dispersing the admixture well on the surface of the material to be burned, the results to be obtained are improved. It is emphasized here that in general the adjuvant is remarkably effective even in minute quantities.
Or also found that "2-ethyl butanol" can be used by introducing it to the combustion atmosphere; for example by passing air over or through "2-ethyl butanol" whereby the evaporating voltage of the liquid causes it to enter into gaseous solution with air, prior to combustion of the fuel .
It has also been found that the improvement in combustion which is achieved by the use of "2-ethyl butanol" in accordance with the present invention can be enhanced if "2-ethyl butanol" is mixed with "2,4-pentanedione" or "acetylacetone" CH3COCH2OCCH3. Most preferably, "2,4-pentanedione" is used in the amount of about 0.25 to 50% by weight of "2-ethyl butanol", with about 1/4% being best.
The mixture of "Sethyl butanol" with "2,4-pentanedione" is preferably added to solid fuel, for example to coke, coal, petroleum coke or wood, etc. in the proportion of approximately 1 to 2 cm3 for
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100 kg of fuel, but these three values are not restrictive a.
This mixture is particularly effective in eliminating or reducing the scorched odor. In a test where 6 coats of rain were exposed to a "scorching" atmosphere, and where they were lightly charred or scorched, a subsequent treatment of 3 coats with, for each of them, about 3 drops of the mixture " 2-ethyl butanol "and" 2,4-pentanedione "removed the" scorched "odor, while the odor lingered on coats that had not been treated this way,
In another test, igniting rubber tires were extinguished with CO2, resulting in a dense water vapor with a strong scorched odor.
In a similar but separate test, when the fire was extinguished by the action of CO2 and water containing the adjuvant consisting of "2-ethyl butanol" and "2,4-pentanedione", the smoke and odor scorched disappeared in 3 seconds. Similar results can be obtained for eliminating the scorched odor, where the burnt material includes charcoal, paper, charcoal, wood and vegetable matter.
When "2-ethyl-butanol" with or without the addition of "2,4-pentanedione" is injected into the effluent stream of air or smoke from a combustion zone or furnace, the smoke and unpleasant odor are greatly reduced by, for example, about 70%, which significantly reduces air pollution and improves combustion.