CS273167B2

CS273167B2 - Pretreatment of two- and multi-component mixtures for chemical reactions

Info

Publication number: CS273167B2
Application number: CS913085A
Authority: CS
Inventors: Bela Ing Korcyl; Karl Dr Ing Entzmann; Jozsef Dr Varga; Zoltan Ing Zsolyomi
Original assignee: Tatabanyai Szenbanyak
Priority date: 1985-12-11
Filing date: 1985-12-11
Publication date: 1991-03-12
Also published as: CS913085A2

Abstract

Preliminary treatment of two-component and multiple-component mixtures by disintegration, mainly of combustion mixtures containing oil and water by stress increase in one of the components by means of a shock or shocks and/or by changing pressure to a value that is higher then a shear stress characteristic for the corresponding mixture component at a temperature and a pressure during the treatment at a room temperature or in a preheated state.<IMAGE>

Description

Vynález ae týká způsobu předběžné úpravy dvou i vícesložkových směsí pro chemické reakce, zejména spalovacích směsí s obsahem oleje a vody.The present invention relates to a process for pretreating two- and multi-component chemical reaction mixtures, in particular oil and water-containing combustion mixtures.

Je známo, že heterogenní chemické reakce, zejména spalování, mohou probíhat rychleji a s vyšším účinkem, když jsou reakční složky rozprášeny a malé reakční částice se mohou vzájemně přímo dotýkat.It is known that heterogeneous chemical reactions, especially combustion, can take place more rapidly and with greater effect when the reactants are atomized and the small reaction particles can contact each other directly.

Cílem vynálezu je upravit směsi, sestávající z různých složek tak, aby alespoň jedna z těchto složek byla rozmělněna na velmi malé částice.It is an object of the invention to provide mixtures consisting of different components so that at least one of these components is comminuted into very small particles.

Je předpoklad, že způsob podle vynálezu se bude všeobecně využívat zejména v oblasti topné techniky, takže vynález lze využívat zejména z tohoto hlediska. Výrazem směs” se zde rozumí buí emulse kapalin, nebo suspense pevných částic v kapalinách.It is believed that the method of the invention will generally be used in particular in the field of heating technology, so that the invention can be used in particular from this point of view. As used herein, the term "mixture" refers to either an emulsion of liquids or a suspension of solid particles in liquids.

Při popisu vynálezu se nečiní rozdíl mezi směsmi s ohledem na stupeň disperse jednotlivých složek. Vynález se tedy týká předběžně úpravy všech směsí různých kapalin, směsí kapalin obsahujících pevnou fázi a další kapaliny atd. Proto z tohoto hlediska nezáleží na množství jedné nebo více složek, které se podílejí na chemické reakci nebo jsou mimo ni.In describing the invention, no distinction is made between the mixtures with respect to the degree of dispersion of the individual components. The invention therefore relates to the pretreatment of all mixtures of different liquids, mixtures of liquids containing solid phase and other liquids, etc. Therefore, in this respect, the amount of one or more components involved in or outside the chemical reaction does not matter.

Výrazem spalování a spalovací tepelná technika se zde rozumí nejen spalovací technologie v tradičních, například zděných pecích, ale mimo jiné i ve spalovacích motorech nebo ve spalovacích komorách plynových turbin,The term combustion and combustion thermal technology is understood here to mean not only combustion technologies in traditional, for example masonry furnaces, but also in internal combustion engines or combustion chambers of gas turbines,

Jak již bylo uvedeno, je při chemických reakcích, jaké jsou v oblasti spalovací techniky, velmi důležité, aby reakční fáze, tj. palivo ve spalovací technice, byla co nejvíce rozdrobena. To je důvodem přípravy práškového uhlí a rozprášeného oleje. Všechny známé postupy drcení a práškování dávají dosti veliké částice v palivové hmotě a tyto veliké částice mohou být spalovány pouze v relativně pomalém procesu. Všeobecně vzato, v pecích se musí používat přebytečný vzduch, aby se zajistilo dokonalé spalování paliva, protože doba spalování je relativně dlouhé a hořící částice jsou dosti veliké. Používání přebytečného vzduchu je však nevýhodné. Některými z těchto nevýhod jsou například a především ztráta tepla, odcházejícího z pece pomocí vzdušného dusíku jako fyzikální teplo v závislosti na faktoru přebytečného vzduchu. Další nevýhodou je, že ve spalinách je nízký procentní poměr dioxidu uhlíku a procentní poměr monooxidu uhlíku značně vysoký. Navíc je ještě ve spalinách také vysoký obsah Ν0_χ a síry. Ν0_χ a síra ve spalinách jsou také nežádoucí z hlediska životního prostředí a mimo to ukazují na špatnou účinnost spalování.As already mentioned, it is very important in chemical reactions, such as in the field of combustion technology, that the reaction phase, i.e. the fuel in the combustion technology, is crushed as much as possible. This is the reason for the preparation of pulverized coal and atomized oil. All known crushing and dusting processes yield quite large particles in the fuel mass, and these large particles can only be burned in a relatively slow process. In general, excess air must be used in furnaces to ensure complete combustion of the fuel, since the combustion time is relatively long and the burning particles are quite large. However, the use of excess air is disadvantageous. Some of these disadvantages are, for example, and above all, the loss of heat leaving the furnace by means of air nitrogen as physical heat depending on the excess air factor. Another disadvantage is that in the flue gas, the low percentage of carbon dioxide and the percentage of monooxide are considerably high. In addition, the flue gas also has a high content of Ν0 _χ and sulfur. Ν0 _χ and sulfur in the flue gas are also undesirable from an environmental point of view and, moreover, indicate poor combustion efficiency.

Cílem vynálezu bylo rozdrtit alespoň jednu složku směsi, například paliva, na mnohem menší částice než bylo možné známými způsoby drcení a práškování.The object of the invention was to crush at least one component of the mixture, for example fuel, into much smaller particles than was possible with known crushing and dusting methods.

Iři způsobu podle vynálezu se směs podrobuje nárazům v tak vysoké rychlosti a/nebo periodickým změnám tlaku v tak velkém rozsahu, že se zvýší napětí zejména u jedné ze složek směsi na hodnotu vyšší než je smykové napětí charakteristické pro příslušnou složku směsi při teplotě a tlaku během zpracování. Smykové napětí je stanoveno podle vzorce pro Nevit on ské kapaliny. Po tomto zvýšení napětí se složka rozpráší na částice téměř molekulární velikosti. Když se do peoe přivádí tak silně rozprášené médium, probíhá spalování mimořádně rychle a mimoto celý proces spalování se může podle potřeby regulovat.Even with the method of the invention, the composition is subjected to impacts at such a high velocity and / or periodic pressure variations to such an extent that the stress in particular of one of the components of the mixture increases to a value greater than the shear stress characteristic of the respective component of the mixture at temperature and pressure during treatment. The shear stress is determined according to the formula for Nevitonic fluids. After this increase in stress, the component is sprayed into particles of almost molecular size. When such a heavily atomized medium is supplied to the furnace, the combustion proceeds extremely quickly and, moreover, the entire combustion process can be controlled as required.

V zásadě může celý proces podle vynálezu probíhat při teplotě místnosti. Nicméně je někdy vhodné, například při rozprašování vysoce viskozního oleje, použít vyšších teplot, aby byl rozpad účinnější. V takových případech se pracuje při teplotách nižších než je teplota varu směsi, výhodně při 80 až 90 °C. V takových případech se zahřívání může provádět ještě před začátkem postupu podle vynálezu, popřípadě se může teplo zavádět do směsi během procesu, až se dosáhne požadované teploty.In principle, the entire process according to the invention can take place at room temperature. However, it is sometimes advisable, for example when spraying a highly viscous oil, to use higher temperatures to make disintegration more efficient. In such cases, the reaction is carried out at temperatures below the boiling point of the mixture, preferably at 80 to 90 ° C. In such cases, the heating may be carried out before the process of the invention is started, or heat may be introduced into the mixture during the process until the desired temperature is reached.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že se směs vystaví nárazu nebo nárazům o vysoké rychlosti a/nebo periodické změně tlaku při teplotě místnosti nebo po předehřátí.The principle of the process according to the invention consists in subjecting the mixture to impact or impacts at high speed and / or periodic pressure changes at room temperature or after preheating.

S výhodou se směs může zahřívat i při zpracování.Preferably, the mixture can also be heated during processing.

Výhodné je postupovat způsobem podle vynálezu tak, aby napětí alespoň v jedné složce směsi bylo vyšší než smykové napětí charakteristické pro příslušnou složku směsi ve stavu, který je určen danou teplotou a daným tlakem směsi.It is preferred to proceed according to the invention in such a way that the stress in at least one component of the mixture is higher than the shear stress characteristic of the respective component of the mixture in a state determined by a given temperature and a given pressure of the mixture.

Způsob podle vynálezu se s výhodou provádí v dezintegrátoru. Praktické řešení je v tom, že směs, která je určena k předběžné úpravě, prochází mezi dvěma konickými válci, opatřenými navzájem se otáčejícími ozubenými soukolími.The process according to the invention is preferably carried out in a disintegrator. A practical solution is that the mixture to be pretreated passes between two conical cylinders provided with rotating gears.

Po zavedení směsi, předběžně upravené způsobem podle vynálezu, do pece, probíhají spalovací procesy mimořádně rychle, protože téměř všechny molekuly paliva přicházejí do styku s kyslíkem a tak jsou ihned splňovány všechny podmínky, nutné pro reakci spalování.After the introduction of the mixture pretreated by the process according to the invention into the furnace, the combustion processes proceed extremely fast, since almost all the fuel molecules come into contact with oxygen and thus immediately meet all the conditions necessary for the combustion reaction.

Příklady provedení vynálezu,Examples of the invention,

Příklad 1Example 1

V dezintegrátoru se připravila emulze skládající se z vody v objemové koncentraci 8 až 10 % a z tak zvané maryn motorové nafty v objemové koncentraci 90 až 92 %. Směs těchto dvou složek prošla dezintegrátorem. Údaje testů z takto připravené emulze dokázaly, že lodní diesel motor, pracující s takovouto emulzí, nevykazoval ve svém výkonu žádné ztráty ve srovnání s lehkou motorovou naftou, používanou k tomuto účelu. Dále u směsi upravené způsobem podle vynálezu dochází při provozu k úspoře paliva v hmotnostní koncentraci 4,5 až 6,0 % a z hlediska současných nákladů na palivo k úspoře nákladů 8 až 10 %. Motory, pracující s emulzí připravenou způsobem podle vynálezu, byly čistší, zejména se snížila emise NO .An emulsion was prepared in the disintegrator consisting of water in a volume concentration of 8 to 10% and a so-called maryn diesel in a volume concentration of 90 to 92%. The mixture of the two components was passed through a disintegrator. Test data from the emulsion thus prepared showed that the marine diesel engine operating with such emulsion showed no loss in performance compared to the light diesel fuel used for this purpose. Furthermore, the fuel treated in the process according to the invention results in fuel savings of 4.5 to 6.0% by weight and, in terms of current fuel costs, savings of 8 to 10%. The emulsion engines prepared by the process of the invention were cleaner, in particular the NO emission was reduced.

Směs procházela dezintegrátorem rychlostí 250 až 300 m.a , ala tato rychloet může být obecně mezi 150 až 300 m.a^-·''.The mixture passed through a disintegrator rate of 250 to 300 mA, this ala rychloet may generally be between 150 to 300 mA ^- · '.

Příklad 2Example 2

V dezintegrátoru se připraví suspenze obsahující uhlí, olej, známý stabilizátor a vodu z následujících složek:In the disintegrant, a suspension comprising coal, oil, a known stabilizer and water is prepared from the following components:

voda; 15 % hmot., průměr jejich kapiček: 4 až 30 olaj: 44,4 %hmot., jeho chemické složení:water; 15% by weight, diameter of their droplets: 4 to 30 oils: 44.4% by weight, its chemical composition:

% C, 0,3 % 0, 0,2 % N, 10,8 % H, další 1,7 %.% C, 0.3% O, 0.2% N, 10.8% H, another 1.7%.

Jeho kalorimetrická hodnota 40,78 MJ.kg·¹· stabilizátor: 0,6 % hmot,, výrobek produkovaný pod značkou DUVETA 1/S maáarskou firmou Dunai Koolajipari Vállalat; obsahuje 25 % polyethylenglykolpolyalkynylsukcinátu, 60 % ropného sulfonátu a 15 % lecitinu uhlí: do 100 % hmot., velikosti částic 80 ^mIts calorimetric value is 40.78 MJ.kg · ¹ · stabilizer: 0.6% by weight, product produced under the DUVETA 1 / S brand by the Danish firm Dunai Koolajipari Vállalat; Contains 25% polyethylene glycol polyalkynyl succinate, 60% petroleum sulfonate and 15% lecithin coal: up to 100% by weight, particle size 80 µm

Směs těchto složek prochází rychlostí 170 m.s”^· desintegrátorem. Takto získaná suspenze má viskozitu 500 mPa.s měřenou při 60 °C na Brookfieldově viskozimetru a kalorickou hodnotu 24,72 MJ.kg“·¹·.The mixture of these components passes through the disintegrator at a rate of 170 msec. The suspension thus obtained has a viscosity of 500 mPa · s measured at 60 ° C on a Brookfield viscometer and a calorific value of 24.72 MJ.kg -1 · ¹ ·.

Příklad 3Example 3

V dezintegrátoru se připraví emulze z následujících složek:An emulsion is prepared in the disintegrant from the following components:

voda: 10 % hmot., průměr jejich kapiček 4 až 30 olej: 90 % hmot., jeho složení a kalorická hodnota jsou stejné jako v příkladu 2.water: 10% by weight, droplet diameter 4 to 30 oil: 90% by weight, its composition and calorific value are the same as in Example 2.

Směs těchto složek prochází rychlostí 220 m.a”^ desintegrátorem. Takto získanáThe mixture of these components is passed through a disintegrator at a speed of 220 m @ -1. Thus obtained

emulze může být použita jako palivo mající kalorickou hodnotu 34,27 MJ.kg”·¹·.the emulsion can be used as a fuel having a calorific value of 34.27 MJ.kg ”· ¹ ·.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Process for pretreating two- or multi-component mixtures by disintegration, in particular oil-water combustion mixtures, characterized in that at room temperature or in a preheated state at a temperature below the boiling point of the mixture, preferably at 80 to 90 ° C, in particular, it increases the stress of one of the components of the mixture by impact or impact, or by changing the pressure to a value higher than the shear stress characteristic of the respective component of the mixture at temperature and pressure during processing.

2. The process according to claim 1, wherein the mixture is heated during processing.