DE2852608A1

DE2852608A1 - Verfahren zur herstellung einer thixotropen gel-brennstoff-mischung

Info

Publication number: DE2852608A1
Application number: DE19782852608
Authority: DE
Inventors: Jun William B Tarpley
Original assignee: Energy and Mineral Research Co
Current assignee: Energy and Mineral Research Co
Priority date: 1977-12-05
Filing date: 1978-12-05
Publication date: 1979-06-07
Also published as: US4157242A; JPS5490308A; FR2410671A1; GB2009781A; JPS5541719B2

Description

Patancanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

η Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

5. Dezember I978

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Energy and Minerals Research Corporation
Kennett Square, Pennsylvania / USA

Verfahren zur Herstellung einer thixotropen
Gel-Brennstoff-Mischung

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Patentanv.'älte Di pi.--1 ng. C UTt WaI I ach '._■■£-. Dipl.-Ing. Günther Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing, Rainer Feldkamp

D-8000 Müncien 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 5. Dezember 1978

Unser Zeichen: iß 455 _

Energy and Minerals Research Corporation Kennett Square, Pennsylvania / USA

Verfahren zur Herstellung einer thixotropen Gel-Brennstoff-Mischung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung stabiler thlxotroper Gel-Brennstoff-Mischungen, bei denen ein festes brennbares Material in einem flüssigen Brennstoff zusammen mit einem Geliermittel suspendiert ist, wobei wahlweise ein Aschemodlfizierer hinzugefügt ist. Diese Brennstoffmischungen sind zur Verbrennung als Brennstoffe in üblichen privaten, gewerblichen und industriellen ölbrennern bestimmt.

Vorfälle in der letzten Zelt haben die Notwendigkeit unterstrichen, die natürlichen Energievorräte zu schonen und zwar insbesondere die schwindenden Vorräte an öl. Ein Vorschlag der Behandlung des Energieproblems ,.bestand darin, mehr Kohle und feste Brennstoffe zu verwenden, bis mehr öl oder alternative Energieformen entdeckt und gewerblich entwickelt wer den können* Die Verwendung von festen Brennstoffen könnte weiterhin die Abhängigkeit vieler Länder von ausländischem

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öl verringern. Die meisten privaten, gewerblichen und industriellen Brennstoffverbraucher verfügen jedoch nicht über Ausrüstungen, die derzeit feste Brennstoffe verwenden können. Entsprechend müssen diese Ausrüstungen, die im allgemeinen Gas- oder ölofen sind, entweder ersetzt oder umgewandelt werden, damit sie feste Brennstoffe verbrennen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung stabiler thixotroper Gel-Brennstoff-Mischungen zu schaffen, die in üblichen ölofen verbrannt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die Herstellung stabiler thixotroper Gel-Brennstoff-Mis chungen, die in üblichen Arten von ölofen verbrannt werden können, wie sie beispielsweise in der Literaturs teile "Combustion of Coal-Oil Slurry in a 100 HP Firctube Boiler" von J.J. Demeter und anderen, US-Energy Research and Development Administration Publication Nr. PERC/RI-77/8 Mal 1977, beschrieben sind, wobei sich lediglich eine minimale Kostenerhöhung ergibt.-Der "Library of Congress Congressional Research Service" hat berichtet, daß die bei der Umwandlung eines gasbefeuerten Ofens oder eines ölbefeuerten Ofens in einen Ofen, der die derzeit bekannten Kohle-/Öl-Mischungen verbrennen kann, anfallenden Kosten ungefähr 1/4 der Kosten betragen würden, die bei dem Ersatz eines gasbefeuerten Ofens oder eines ölbefeueren Ofens durch einen Ofen anfallen würden, der mit festen Brennstoffen befeuert wird. Es wird angenommen, daß die Umwandlungskosten noch niedriger sind^, wenn die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Brennstoffmisdungen verwendet werden.

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Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt grundsätzlich die Absorption eines die Verbrennung fördernden Materials in einem porösen festen kohlenstoffhaltigen brennbaren Material. Dieser Bestandteil wird dann in einem flüssigen Brennstoff und einem Geliermittel suspendiert, um eine stabile thixotrope Gel-Brennstoff-Mlschung zu bilden. Die Menge an Wärmeenergie, die aus einem vorgegebenen Volumen der erfindungsgemäße hergestellten Brennstoff mischungen mit einem hohen Feststoffanteil gewonnen werden kann, dürfte beträchtlich größer sein als die Wärmemenge, die von dem gleichen Volumen an flüssigem Brennstoff gewonnen werden kann und zwar deshalb, weil das allgemein dichtere feste brennbare Material mehr Wärme liefern kann als der allgemein weniger dichte flüssige Brennstoff. Durch Verwendung des in größerem Umfang zur Verfügung stehenden festen brennbaren Materials anstelle des in geringerem Umfang zur Verfügung stehenden flüssigen Brennstoffs kann daher mehr Wärmeenergie gewonnen werden, während die Vorräte an flüssigem Brennstoff gleichzeitig geschont werden können. Zusätzlich trägt das die Verbrennung fördernde oder verbessernde Material, das₍in dem porösen festen brennbaren Material absorbiert ist, beträchtlich zur wirkungsvollen und im wesentlichen vollständigen Verbrennung der Brennstoffmischung bei.

Die aus festem brennbarem Material bestehenden Teilchen, die einen Teil der thlxotropen Gel-Brennstoff-Mischung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bilden, bleiben unbegrenzt suspendiert, so daß die Stabilltäts- und Absetzprobleme bekannter Mischungen beseitigt sind. Es ergibt sich kein Absetzen oder keine Agglomeration der aus festem brennbaren Material bestehenden Teilchen. Weiterhin besteht keine Notwendigkeit, auf die bekannte Technik des Ultrafeiri-Schleifens des festen brennbaren Materials zurückzugreifen, die bisher verwendet wurde, um eine Suspension zu erzeugen, die lediglich für ungefähr 1 Monat stabil war. Das feste brennbare Material, das bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ver wendet wird, muß lediglich in üblicher Weise zerkleinert werden, wie dies bisher mit Material durchgeführt wurde, das

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allgemein für Verbrennungszwecke bestimmt war.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten thixotropen Gel-Brennstoff-Mischungen benötigen keine komplexen Suspendierungsmittel, wie z.B. Kohleteer oder oberflächenaktive Materialien, die den Zerstäubungs- oder Atomisierungsvorgang im Ofen oder Brenner stören. Vielmehr sind die erfindungsgemäß hergestellten Brennstoffmischungen unter Verwendung von speziellen Geliermitteln hergestellt, die thixotrope Gele bilden, die bei Einspritzen in den Ofen unmittelbar aufbrechen und flüssig werden.

Weiterhin neigen die erfindungsgemäßen thlxotropen Gel-Brennstoff mischungen, die unter Verwendung der Im folgenden noch ausführlicher beschriebenen teilchenförmigen Gellermittel hergestellt werden, wesentlich weniger zu einer Zunahme der Diinnflüssigkeit bei steigender Temperatur als bekannte Mischungen. Die thixotrope Gelierung ergibt Gele, die den Vorteil einer feststoffartigen Unbewegllchkelt ähnlich wie Fett während der Speicherung und beim Transport aufweisen, wobei diese Mischungen jedoch die Fähigkeit aufweisen-, durch Scherwirkung dünnflüssiger zu werden und eine Viskosität anzunehmen, die der Viskosität des unmodiflzierten flüssigen Brennstoffs angenähert ist. wenn die Brennstoffmischung gepumpt oder zerstäubt wird. Daher können die erfindungsgemäßen thlxotropen Gel-Brennstoffmischungen unter Verwendung üblicher Ausrüstungen und Verfahren für flüssige Brennstoffe wie z.B. Heizöl transportiert, geliefert und verwendet werden.

Es wurden in der Vergangenheit viele Versuche gemacht, eine stabile Suspension oder einen Schlamm aus festem brennbarem Material In einem flüssigen brennbaren Material herzustellen, doch hatten alle diese Versuche wenig Erfolg. Die Probleme der Stabilität, des Transports, der Speicherung, der Handhabung und der Verwendung wurden bisher nicht gelöst. Die erfindungsge-

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mäße Brennstoffmischung beseitigt diese Probleme und unterscheidet sich wesentlich von bekannten Mischungen unter Einschluß der Mischungen, die in den im folgenden erläuterten Patentschriften beschrieben sind, die als nächstkommender Stand der Technik angesehen werden:

Die US-Patentschrift 2 938 779 beschreibt einen Düsenbrennstoff, der drei Bestandteile aufweist: einen flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoff, Teilchen aus einem brennbaren Feststoff, der aus der Klasse ausgewählt fet, die aus Aluminium, Magnesium und Kohlenstoff besteht und einen Kohlenruß mit hohem StrukturIndex. Es 1st in dieser Patentschrift beschrieben, daß diese Düsenbrennstoff-Mischungen allgemein eine halbflüssige öder gel-artige Struktur aufweisen, bei der die Teilchen des brennbaren Feststoffes gleichförmig mit Hilfe des Strukturrußes über den gesamten flüssigen Kohlenwasserstoffbestandteil suspendiert sind. Es 1st weiterhin angegeben, daß diese Brennstoffe eine ausgeprägte strukturelle Stabilität und Gleichförmigkeit Über einen weiten Bereich von Temperaturen aufweisen und daß sie Strömungseigenschaften aufweisen, die ihren Transport mit Hilfe von Pumpen, Leitungen usw. ermöglichen. In|dieser Patentschrift findet sich jedoch kein Hinwels darauf,daß,die Gele thixotrop sind und weiterhin gibt dieses Patent keinen Hinweis auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger thixotroper Gel-Brennstoff-Mischungen.

Weiterhin vermag diese Patentschrift keinen Hinweis darauf zu geben, daß diese Düsenbrennstoffmischungen mit üblichen ölbrennern verwendet werden können. Eine Brennstoffmischung, die als Düsenbrennstoff geeignet 1st, kann jedoch für die Verwendung für Heizzwecke und für andere gewerbliche und industrielle Zwecke nicht geeignet sein. Weiterhin können die Kohlerußarten, die in diesem Patent.beschrieben werden, nicht Mquiva'lent zu den Kohlerußarten sein, die bei den erfindungs-

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gemäßen Brennstoff mischungen verwendet werden. Daher können unterschiedliche Strukturen der Kohlerußarten zu unterschiedlichen Eigenschaften der Mischungen führen, die diesen Kohleruß enthalten.

Die US-Patentschrift 3 414 443 beschreibt brennbare Mischungen, die für Notsignale und Notfeuer geeignet sind. Diese Mischungen weisen JO bis 75 Volumenprozente von fein verteilten festen Brennstoffen mit einer Verbrennungswärme von mehr als 9,0 Kcal/ml auf, wobei diese festen Brennstoffe gleichförmig in einem gelierten schmelzbaren festen Brennstoff angeordnet sind. Die festen Brennstoffe schließen fein verteilt te Metallpulver, wie z.B. Bor, Aluminium, Zirkon, Magnesium, Lithium und Metallhydride ein. Die schmelzbaren festenBrennstoffe schließen Paraffinwachs oder Lithiummetall ein, wobei diese Brennstoffe im flüssigen Zustand geliert sind. Einige der in diesem Patent beschriebenen Geliermittel können zum Gelleren der erfindungsgemäßen Brennstoffmischungen verwendet werden. Es 1st verständlich, daß die entzündbaren oder brennbaren Mischungen, die in diesem Patent beschrieben sind, nicht zur Verbrennung in ölbrennern geeignet sind. Auf Grund der schmelzbaren festen Brennstoffe in diesen bekannten Mischungen würden sich Probleme bezüglich des Transportes, der Aufbewahrung und Speicherung, der Lieferung und Verwendung ergeben. Dieses Patent beschreibt jedoch nicht das Verfahren zur Herstellung der Gel-Mischung.

Die US-Patentschrift 35 620 698 beschreibt ein mit partieller Oxydation arbeitendes Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas aus einem thixotropen Schlamm. Dieser Schlamm weist ungefähr 10 bis 75 Gewichtsprozente von teilchenförmigen festen kohlenstoffhaltigen Brennstoffen in Wasser oder in einem flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoff auf, der ungefähr 2 bis 10 Gewichtsprozente an Ruß enthält, der beispielsweise durch partielle Oxydation von Rohöl hergestellt wird. Die partielle Oxydation der Schlämme wird unter Verwendung eines

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kreisringförmigen Brenners erreicht, bei dem ein oxydierendes Gas oder eine Mischung von oxydierendem Gas und Dampf auf einen eine relativ niedrige Geschwindigkeit aufweisenden Strom des Schlamms auftrifft, wodurch dieser zerstäubt wird und die zerstäubten Teilchen In Gas umgewandelt werden, um Synthesegas zu bilden.

Das Beispiel 1 dieses Patentes beschreibt, daß die festen Teilchen mit dem flüssigen Brennstoff gemischt werden, bevor der Ruß hinzugefügt wird und das Beispiel 2 beschreibt anscheinend die Mischung aller drei Bestandteile gleichzeitig. Diesem Patentjist kein Hinweis darauf zu entnehmen, daß ein die Verbrennung förderndes Material in einem porösen festen Brennstoff absorbiert wird.

Das Hauptziel der erfindungsgemäßen Verfahren besteht in der Wärmeerzeugung wenn die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Brennstoffmischungen im wesentlichen vollständig bei der Verbrennung in einem üblichen ölbrenner oxydiert und verbrannt werden. Die hierbei gebildeten Verbrennungsprodukte schließen Kohlenstoffdioxyd und Wasserdampf ein und nicht Kohlenstoffmonoxyd und Wasserstoff. Die in diesem Patent beschriebenen Brennstoffmischungen werden in Gas umgewandelt, während die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Brennstoffmischungen verbrannt werden.

Die US-Patentschrift 1 390 2}2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Kohle-ölschlamms, bei dem die Kohle in dem öl pulverisiert ist, um die Brennstoffstabilltät zu fördern. Die Stabilität wird weiterhin durch die Hinzufügung von Ver .eilungsmltteln, wie z.B. Kohlederivaten oder -uestillaten oder durch die Hinzufügung von Schutzkolloiden oder Seifen, wie z.B. Kalk-Kolophonium-Selfe verbessert. Die KohleTeilchen neigen dazu, sich aus der bekannten Mischung zu trennen. Daher ist In dieser Patentschrift die Bezeichnung

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"stabil" in der Bedeutung "keine Trennung der Bestandteile In erheblichem Ausmaß und über eine annehmbare Zelt, die ausreicht, die Verwendung des Brennstoffs durch Zerstäuben als Heizöl" verwendet. Es ist daher verstandlich, daß die Stabilität dieser bekannten Brennstoffmischung mit der Stabilität der erfindungsgemäßen Brennstoffmischungen nicht vergleichbar 1st, bei denen die festen Teilchen nicht nur in erheblichem Ausmaß und über eine annehmbare Zeit suspendiert sind, sondern für viele Monate und sogar Jahre suspendierbar sind. Die Stabilisierungsmittel gemäß der US-Patentschrift 1 390 2^2 bilden weiterhin kein thixotropes Gel des Kohle-Ölschlamms.

Die US-Patentschrift 1 647 471 beschreibt eine sich nicht absetzende flüssige Suspension oder Emulsion von festem, brennbarem,, kohlenstoffhaltigem Material in einem flüssigen Brennstoff» Wahlweise veritfendbare Emulgatoren, die die Enulglerung beschleunigen schließen Seifenlösungenj, Gummilösungen oder anderes kolloidales Material ein. Um die beschriebene Ermlslon zu bilden» ist es wesentlich^ eine Schlagkreuzmühle zu verwenden, um die Mischung für ein bis zwei Stunden zu bearbeiten. Auen diese Patentschrift gibt keinen Hinweis darauf, daß die Emulsion oder Suspension thixotrop ist oder daß ein die Verbrennung förderndes Material in porösem kohlenstoffhaltigem Material absorbiert wird.

Die US-Patentschrift 2 668 757 beschreibt Dispersionen amorpher Formen aus elementarem Kohlenstoff in inerten organischen Flüssigkeiten. Die Dispersionen werden gegen ein Absetzen durch die Einfügung von Bestandteilen stabilisiert, die in situ eine Seife bilden. Es ist angegeben, daß die Seife vor, während oder nach der Hinzufügung der fein verteilten Kohlenstoffteilchen zubereitet werden kann«, Es ist damit klar, daß es für die Zwecke dieses Patentes nicht wesentlich ist, daß irgendwelche öle Verbrennung fördernden Materialien in den Kohleteliehen absorbiert werden.

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Die US-Patentschrift 3 095 33^ beschreibt einen thixotropen Gel-Brennstoff üiit einem fein verteilten unlöslichen festen Sauerstoffträger in einem nicht flüchtigen im wesentlichen stoßunempfindliehen flüssigen Brennstoff, der thlxotrope Geliermittel enthält, die mit dem nicht flüchtigen flüssigen Brennstoff kompatibel sind. Fein verteilte feste Metallpulver können der Mischung zugesetzt werden, um die Dichte zu vergrößern und die spezifische Antriebsleistung zu vergrößern, was insbesondere dann wichtig ist, wenn der Brennstoff ein Einzeltreibstoff für Raketen ist. Die festen brennbaren Materialien der erfindungsgemäßen Brennstoffmischung sind keine Metallpulver oder Sauerstoffträger sondern vielmehr kohlenstoffhaltige Materialien. Die erfindungsgemäße Brennstoffmischung ist zur Verwendung in üblichen ölbrennerη bestimmt, die Brennstoff ohne Sauersfcoffträger in der Brennstoffmischung selbst verwenden können.

Die US-Patentschrift 3 210 168 beschreibt einen stabilisierten Schlamm aus pulverisierter Kohle, der mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoff in Wasser geschichtet ist, um den Schlamm zum Pumpendurch eine Pipeline geeignet zu machen. Ein Imidazolln-Stabillsierungsrnlttel stabilisiert den Schlamm. Obwohl die pulverisierte Kohle mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff-Brennstoff überzogen ist, vermag dieses Patent keinen Hinweis darauf zu geben, daß der flüssige Kohlenwasserstoff-Brennstoff in. den Poren der pulverisierten Kohle absorbiert wird» Weiterhin findet sich in diesem Patent kein Hinwels darauf» daß diese bekannten Schlämme in ölbrennern vom üblichen Typ verbrannt werden können oder daß sie thixotrop

Die US-Patentschrift 3 359 O4o beschreibt ein Verfahren zum Transport von teilchenförmigen festen Teilchen in einer Trägerflüssigkeit mit Hilfe einer Pipeline.· Das feste teilchenförmlg<3 Materials wie z.B. Kohle wird mit Wasser gemischt, das

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an der Oberfläche der festen Teilchen adsorbiert wird. Die Peststoffe mit dem adsorbierten Wasser werden dann mit einer Kohlenwasserstoff-Trägerflüssigkeit gemischt, um einen Schlamm zu bilden, der ohne die unerwünschte Verdichtung gespeichert und aufbewahrt werden kann. Der Schlamm kann weiterhin durch eine Pipeline ohne die unerwünschte Verdichtung in der Pipeline gepumpt werden. Die festen Teilchen setzen sich jedoch ab, wenn der Schlamm zum Stillstand kommen kann.

Es ist klar, daß diese Patentschrift keinen Hinwels auf ein Veriahren zur Herstellung einer thixotropen Gel-Brennstoff-Mischung geben kann, bei der die die Verbrennung fördernden Materialien In porösem festem brennbarem Material adsorbiert sind. Die Angabe, daß Wasser auf der Oberfläche der Kohleteilchen adsorbiert wird, worauf diese mit der Kohlenwasserstoff-Trägerflüsslgkeit gemischt werden, führt im Gegenteil von der vorliegenden Erfindung fort. .Weiterhin gibt diese Patentschrift keinen Hinweis darauf, daß der bekannte Schlamm thixotrop 1st oder daß er In einem üblichen ölbrenner verbrannt werden kann. Schließlich gibt diese Patentschrift keinen Hinweis darauf, daß der Schlamm eines der Geliermittel oder Aschemodlfizierer aufweist, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden.

Die US-Patentschrift 3 449 178 beschreibt thixotrope einen flüssigen Sauerstoffträger enthaltende Treibladungsmischungen, die eine Mischung aus einem speziellen Kohlenstoffruß enthalten, der flüssigen Sauerstoffträger-Treibladungsmitteln zugesetzt 1st. Dieses Gel weist eine Fließspannung von ungefähr 40 bis

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1500 Dyn pro cm auf und kann oberflächenaktive Mittel oder feste Materialien enthalten, die bei Speichertemperaturen nicht reagieren. Die Mischungen werden durch Scherbearbeitung oder UltraschalldispersIon gebildet. Diese bekannten Mischungen sind zur Verbrennung In üblichen ölbrennerη nicht gut geeIgnet.

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Andere Patente, die sich auf Kohle in ölschlämmen beziehen, die Jedoch dem erfindungsgemäßen Verfahren auf Grund der anderen Arten von Eigenschaften und Stabilisierungskomponenten sowie der abweichenden Verfahren zur Herstellung der ölschlämme ferner liegen, schließen folgende US-Patentschriften ein: ÜS-Patente 2 397 859, 2 754 267, 3 539 406, 3 613 372_S 3 617 095, 3 732 084 und 4 039 894 „

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der thixotropen Gel-Brennstoff-Mischungen umfaßt die Schritte der Absorbierung eines die Verbrennung fördernden oder verbessernden Materials In den Poren von porösen festen kohlenstoffhaltigen Teilchen und die Mischung der das die Verbrennung fördernde Material enthaltenden festen kohlenstoffhaltigen Teilchen mit einem flüssigen Brennstoff und mit einer wirksamen Menge eines Geliermittels s wobei die festen kohlenstoffhaltigen Teilchen, die das Verbrennung fördernde Material enthalten,, ungefähr 5 bis ungefähr 75 Volumenprozent der Mischung bilden.

Den nach diesen Verfahren hergestellten thixotropen Gel-Brennstoff mischungen können Aschemodifizlerer hinzugefügt werden, um die Ascheverschmutzung der Brennereinrichtungen so weit wie möglich zu verringern. Einige dieser Aschemodlflzierer heben den Schmelzpunkt der Asche so weit an, daß sie mit den Rauchgasen ausgestoßen wird. Eine weitere Art eines Aschemodiflzlerers senkt den Schmelzpunkt der Asche so weit ab„ daß «3 lese Brennstoff mischungen In Schmelzkammeröfen verwendet werden können_s in denen die Asche eine Art von Schlacke bildet _Λ die zum Boden des Ofens fließt=

Die Hauptbestandteile der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Brennstoffmischungen sind feste kohlenstoffhaltige brennbare Materialien, ein die Verbrennung förderndes Material, ein flüssiger Brennstoff und ein im wesentlichen vollständig verbrennbares Geliermittel» Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform uev Erfindung wird diesen Bestandteilen eine

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wirksame Menge eines Aschemodifizierers hinzugefügt, um den Schmelzpunkt der Asche zu modifizieren, die bei der Verbrennung der Brennstoffmischung erzeugt wird, um zu verhindern, daß diese Asche den Ofen oder eine andere Verbrennungs- oder Brennereinrichtung verschmutzt. Weiterhin weisen einige Arten von Geliermitteln weiterhin die Fähigkeit auf, als Aschemodifizierer zu wirken.

Das feste kohlenstoffhaltige brennbare Material, das in dem thixotropen Gel-Brennstoff enthalten ist, kann irgendein brennbares Material sein, das Kohlenstoff enthält und das in dem flüssigen Brennstoff unlösbar ist und in dem thixotropen Gel si'Tpendiert werden kann. Geeignete kohlenstoffhaltige Materialien schließen Kohle, Koks, Pech, Holzkohle, Teersand, Ölschiefer, Holzfasern, Papierabfälle, Kohlepapierabfälle, Bagasse, Abfälle von landwirtschaftlichen Produkten, verkohlteMateriaUen usw. ein. Das feste brennbare Material kann von Natur aus absorbierte die Verbrennung fördernde Materialien enthalten, wie z.B. Wasser in landwirtschaftlichen Abfallprodukten.

Im Hinblick auf den Verbrennungswirkungsgrad wird es bevorzugt, daß das feste kohlenstoffhaltige brennbare Material fein verteilt ist; es ist jedoch nicht erforderlich, daß die Teilchen von kolloidaler Größe sind. Tatsächlich können bei geeigneten öfen körnige oder granulierte Materialien verwendet werden. Eine geeignete Teilchengröße ist diejenige Teilchengröße, bei der ungefähr 80 Gewichtsprozent durch ein US-Prüfsleb Nr. 200 (entsprechend einer Teilchengröße von ungefähr 0,075 nun) fallen und von einem US-Prüfsleb Nr. 325 (entsprechend einer Teilchengröße von ungefähr 0,046 mm) festgehalten werden, obwohl auch kleinere Teilchen verwendet werden können.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete feste kohlenstoffhaltige brennbare Material weist ein gewisses Ausmaß an Porösität auf. Beispielsweise gibt die "West Virginia

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Geological Survey, Vol. 13" mit dem Titel "Characteristics of Mineable Coals of West Virginia (1955)" an, daß die Kohle In West Virginia allgemein eine Porosität von ungefähr 1 bis ungefähr -.7 $'aufweist und daß Kohle mit einer Porösität von 17 % abgebaut wurde. Die poröse Eigenart des festen kohlenstoffhaltigen brennbaren Materials wird mit Vorteil bei dem erflndungsgemäßen Verfahren ausgenutzt* Es wurde festgestellt, daß die Verbrennung der festen brennbaren Materialien und damit die Verbrennung der gesamten Mischung dadurch verbessert und wirkungsvoller gemacht werden kann, daß die Verbrennung fördernde Materialien in den porösen festen brennbaren Materialien absorbiert werden.

Geeignete die Verbrennung fördernde Materialien schließen flüchtige brennbare Materialien wie z.B. Alkohole, niedrig siedende Petroleumfraktionen, beispielsweise Naphta-Materialien, Pentan, Butan und ähnliches ein. Diese Arten von Materialien und andere brennbare Flüssigkeiten, die einen niedrigeren Zündpunkt als das feste kohlenstoffhaltige brennbare Material aufweisen, können die Zündung und Verbrennung des festen Materials einleiten wenn dieses während der Zerstäubung In einem Ofen oder einer anderen Verbrennungsvorrichtung oder Brennereinrichtung freigesetzt wird. Zusätzlich können diese Substanzen ebenso wie Wasser In den Anfangsphasen der Zündung der festen Teilchen In dem Ofen vorteilhaft,sein, well sie sich sehr schnell ausdehnen, wenn sie der Wärme ausgesetzt werden und eine sekundäre Zerstäubung oder Mikrο-Explosionen der suspendierten thlxotropisch gelierten Flüssigkeit oder sogar der Feststoffe hervorrufen. Weiterhin können oxygenlerte Materialien, wie z.B. die Alkohole und Wasser an den Anfangsphasen der Verbrennungsreaktion teilhaben und im Sinne einer Folgerung einer sauberen Verbrennung wirken, wobei weniger Luft in der Verbrennungskammer benötigt wird.

Es ist bei dem erflndungsgemäßen Verfahren wesentlich, daß das die Verbrennung fördernde'Material in dem porösen festen

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kohlenstoffhaltigen brennbaren Material absorbiert wird, bevor die anderen Komponenten der Mischung mit dem festen kohlenstoffhaltigen brennbaren Material gemischt werden. Anderenfalls können übermäßige Mengen des Geliermittels, des Aschemodlflzlerers oder Verunreinigungen, die den Verbrennungsvorgang nicht fördern, und die die Verbrennung der Mischung behindern, in dem festen brennbaren Material absorbiert werden. Weiterhin macht es die Absorption des die Verbrennung fördernden Materials in dem porösen festen brennbaren Material allgemein leichter, die die Mischung bildenden Komponenten vor der Gelierung zu mischen.

Das die Verbrennung fördernde Material kann in dem porösen festen brennbaren Material dadurch absorbiert werden, daß dieses feste brennbare Material in dem die Verbrennung fördernden Material für mehrere Stunden bei Umgebungsdruck oder unter einem zumindest teilweisen Vakuum für eine schnellere Absorption eingeweicht oder hiermit getränkt wird. Vorzugsweise wird die das brennbare Material tränkende Mischung gerührt oder in Bewegung versetzt, um die porösen Teilchen vollständig dem die Verbrennung fördernden Material auszusetzen. Das Vakuum und das Rühren sowie Bewegen der Tränkmischung unterstützen das Einbringen des gewünschten die Verbrennung fördernden Materials anstelle irgendwelcher inerten Substanzen, Verunreinigungen oder irgendwelcher anderen Materialien in den Poren des festen brennbaren Materials, die die Verbrennung der Brennstoffmisdung behindern könnten.

Ein weiteres Verfahren, das zur Absorption der die Verbrennung fördernden Materialien in dem porösen festen brennbaren Material verwendet werden kann, besteht in der Ultraschall-Imprägnierung, bei der eine Mischung aus dem die Verbrennung förderenden Material und dem festen brennbaren Material einer Ultraschall-Kavitation ausgesetzt werden. Geeignete Vorrichtungen sowie ein Verfahren zur Benutzung dieser Vorrichtungen sind in der US-Patentschrift (US-Patentanmeldung 839 23I vom

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4. Oktober 1977) beschrieben.

Das die Verbrennung fördernde Material wird dann als in den Poren des festen brennbaren Materials als absorbiert betrachtet, wenn eine vorgegebene Menge des festen brennbaren Materials, von dem überschüssige Flüssigkeit abgelaufen ist, keine weitere Gewichtsvergrößerung aufweist. Nach der Absorption wird das das die Verbrennung fördernde Material enthaltende feste kohlenstoffhaltige Material mit einem flüssigen Brennstoff und einem Geliermittel gemischt und wahlweise Bestandteile, wie z.B. Aschemodifizierer, Katalysatoren, Sauerstoffträger usw. werden hinzugefügt, um eine thixotrope Gel-Brennstoff-Mischung zu bilden, die in üblichen Arten von ölbrennern verbrannt werden kann. Die festen, das die Verbrennung fördernde Material enthaltenden kohlenstoffhaltigen Teilchen sollten ungefähr 5 bis ungefähr 75 Volumenprozente der thixotropen Gel-Brennstoff-Mischung bilden.

Der flüssige Brennstoff, in dem das feste kohlenstoffhaltige brennbare Material suspendiert ist, muß lediglich brennbar und gelierbar sein. Vorzugsweise weist der flüssige Brennstoff einen niedrigeren Zündpunkt auf als das fest Material, um die Zündung des festen Materials einzuleiten, wenn die Brennstoffmischung in dem Ofen atomislert wird. So lange, eine Substanz die Eigenschaften aufweist, die sowohl für das die Verbrennung fördernde Material als auch für den flüssigen Brennstoff benötigt werden, kann diese Substanz beide Zwecke erfüllen. Es ist daher nicht wesentlich, daß das die Verbrennung fördernde Material ein anderes Material ist als der flüssige Brennstoff.

Geeignete flüssige Brennstoffe schließen Heizöle, Alkohole, organische Lösungsmittelabfälle, wie z.B. Benzol, Azeton, chlorierte Lösungsmittel, die im allgemeinen durch die beim Verbrennen der Gele erzeugte Wärme zersetzt werden, und andere gellerbare Abfälle von Industriellen und chemischen Verfahren,

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Gasolin, Kerosen, Naphta und ähnliches ein. Weiterhin können verschiedene Mischungen von flüssigen Brennstoffen verwendet werden.

Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Geliermittel können im wesentlichen vollständig verbrennbar sein, so daß die Bildung beträchtlich größerer Aschemengen vermieden wird, wenn die thixotropen Gel-Brennstoff-Mlschungen verbrannt werden. Der hler verwendete Ausdruck "im wesentlichen vollständig verbrennbar" bedeutet, daß lediglich ungefähr 2 Gewichtsprozente Asche nach der Verbrennung der Geliermittel zurückbleiben. Das[im wesentlichen vollständig verbrennbare Geliermittel sollte in einer Menge von ungefähr 1 bis ungefähr 10 Gewichtsprozenten vorhanden sein.

Zwei Arten von im wesentlichen vollständig verbrennbarem Kohlenstoffrußmaterialien sind als Geliermittel bei erfindungsgemäßen Brennstoffmischungen brauchbar. Eine Art wird aus Azetylengas durch kontinuierliche thermische Zersetzung gebildet und weist Kohleteilchen von kolloidaler Größe auf, die kettenförmig miteinander verbunden sind. Elektronen-Mikrophotographien zeigen, daß die Teilchen in einer kettenförmigen Struktur oder faserförmlg miteinander verbunden sind, so daß die Kasse des Kohlerußes eine dauernde dreidimensionale Struktur ist. Diese Art von Kohleruß wird im folgenden als "Azetylenruß" bezeichnet und ist beispielsweise von der Shawlnlgan Chemical Company, einer Abteilung der Gulf Oil of Canada Limited, erhältlich.

Eine weitere Art von Kohleruß, die für die erfindungsgemäße Brennstoff mischung geeignet ist, weist eine saubere Mlkrooberflache und ein hohes Ausmaß an Oberfläche auf, wobei die Oberfläche bei Teilchen von weniger als 25 Mikron gemäß einer Messung durch ein Elektronenmikroskop intern ist und ein Verhältnis der durch Stickstoffabsorptionsmessung bestimmten BET-Oberfläche zur Elektronenmikroskopoberfläche von 2 1/2

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bis 6 aufweist, während die Oberfläche bei größeren Teilchen extern ist und wobei dieses Material eine dauernde netzförmige Kettenformation aufweist, die nach der Verdunstung mit Hilfe des Verfahrens von Ladd, Rubber Age, Vol. 67, Juni 19^5, Seite im Elektronenmikroskop beobachtbar ist. Diese Art von Kohleruß ist beispielsweise von Columbian Chemicals Division, Cities Service Co., Cabot Corporation und Degussa erhältlich.

Andere geeignete im wesentlichen vollständig verbrennbare Gellermittel schließen Hydroxypropylzellulose, Polyvlnylsulfonat, Methylzellulose und andere natürliche

und synthetische Gummiarten und Harze, chemisch modifizierte Rizinusöle der Art, wie sie von der Firma N.L. Industries, Inc. unter dem Warenzeichen "Thixcin R" erhältlich sind, Butylgumml, paratertiäre Butylstyrolpolymere, amin-reagierte Carboxypolymethylenharze. MethyIvinyl-Äther-MaIeln-AnhydrId-Kopolymere und ähnliches ein.

Bezüglich der natürlichen und dynthetischen Ze Hu lose-Gummiarten ermöglicht die Hydration dieser Geliermittel mit einer kleinen Menge von Wasser und eine folgende Vernetzung zur Bildung weicher Bindungen die Bildung von Gelen in nicht wässrigen Systemen.

Die Funktion des Geliermittels besteht darin, die festen Teilchen in der Mischung daran zu hindern, einander zu berühren, so daß sie nicht aneinander haften, wie beispielsweise durch Sinterwirkung oder durch die Van der WaaIs-Anziehung.

Die erfindungsgemäßen thixotropen Gel-Brennstoffmlschungen weisen eine reversible Pseudoplastlzltät auf. Das heißt, daß unter Bedingungen mit relativ kurzer Relaxationszeit der Fließspannungswert dieser Brennstoffmischungen es ermöglicht, daß diese Brennstoffmischungen ihre Geleigenschaften oder ihre gelartige

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Form beibehalten können wenn sie nur geringen oder keinen äußeren Kräften ausgesetzt sind. Wenn diese Brennstoffmischungen jedoch solchen äußeren Kräften ausgesetzt werden, wie sie beim Pumpen der Brennstoffmischungen zur Zuführung an einen Vorratstank auftreten oder wie sie bei der Strömung durch die kleinen Öffnungenauftreten, die typisch für Einspritzdüsen bei üblichen ölbrennern und anderen Verbrennungsausrüstungen sind, so weisen diese Brennstoffmischungen eine flüssige Form auf. Die erfindungsgemäßen Brennstoffmischungen nehmen Ihre Gelstruktur oder ihre gelartige Struktur fast unmittelbar nach dem Ende der Strömungskräfte wieder an.

Die Fließspannung stellt die Kraft dar, die erforderlich 1st, damit sich das "Gel verflüssigt und zu strömen beginnt. Die Fließspannung, bei der die thixotropen Gel-Brennstoffmlschungen flüssig werden, kann in einfacher Welse durch Ändern der Mengen der Bertandteile der Mischungen geändert werden. Es 1st erforderlich, daß diese Fließspannung ausreichend hoch ist, damit die auf ein suspendiertes Teilchen wirkende Schwerkraft nicht dazu führt, daß das Teilchen das Gel unter diesem Teilchen verflüssigt, so daß sich das Teilchen absetzt. Um eine geeignete Beweglichkeit und Transportfähigkeit der thixotropen Gel-Brennstof!'mischungen zu erzielen, die es ermöglicht, daß diese Brennstoffmischungen mit Hilfe üblicher Ausrüstungen gepumpt werden können und Vorrats- und Transporttanks so vollständig wie möglich entleert werden können, ist es andererseits wünschenswert, daß die Fließspannung so niedrig wie möglich gehalten wird. Die Fließspannung sollte so eingestellt werden, daß die selbsttragende Höhe des Gels sehr niedrig ist und in der Größenordnung von höchstens einigen Zentimetern liegt, so daß die Tanks im wesentlichen vollständig geleert werden können, ohne daß spezielle mechanische Relnlgungs- oder Ablaßelnrlchtungen erforderlich sind. Geeignete Fließspannungswerte liegen bei ungefähr 20 bis ungefähr 300 Dyn pro cm².

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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung schließt eine wirksame Menge elnt.s Aschemodifizlerers in einer thixotropen Gel-Brennstoff-Mischung in "der vorstehend beschriebenen Weise ein. Der Aschemodiflzierer ist stabil in dem gesamten thlxotropen Gel suspendiert. Der Aschemodiflzierer modifiziert den Schmelzpunkt der Asche, die beim Verbrennen der Brennstoffmischung erzeugt wird, um eine Verschmutzung des Ofens oder einer anderen Brennereinrichtung durch die Asche so weit wie möglich zu verringern oder zu verhindern.

Die Aschemodiflzlerer sollten in einer Menge zugefügt werden, die vom Gewicht her äquivalent zum Aschegehalt des festen "kohlenstoffhaltigen brennbaren Materials und des flüssigen Brennstoffs in der Mischung 1st. Wenn beispielsweise der resultierende Aschegehalt der Kohle und des Heizöls in einer erfindungsgemäßen Mischung ungefähr 5 bis 10 % beträgt, so sollten ungefähr 5 bis 10% der Asehe-Modifikationszusätze der Mischung beigegeben werden. Vorzugsweise haben die Aschemodiflzlerer eine Teilchengröße, die kleiner ist als es der US .-Prüfslebgröße Nr. IOC (Teilchengröße etwa 0,15 mm) entspricht.

Eine Art des Aschemodifizierers bewirkt eine Vergrößerung des Schmelzpunktes der geschmolzenen Asche in dem Verbrennungsbereich, so daß die dauernde Abscheidung der· Asche als viskose Flüssigkeit oder als Feststoff auf den Wänden des Ofens und auf den Wärmetauscheroberflachen verhindert wird. Die modifizierte Asche ist dann in der Form eines trockenen Staubes, der zusammen mit den in dem Ofen erzeugten Rauchgasen ausgestoßen wird und abströmt, übliche Gaswäscher und ähnliche Ausrüstungen können zur Entfernung der Asche aus den Rauchgasen verwendet werden. Geeignete Zusätze, die den Schmelzpunkt erhöhen, schließen Slllka-Alumlnlumoxyd bzw.. Tonerde, Titandioxyd, Zlrkondloxyd, Magnesiumoxyd, Kalziumoxyd oder chemische Verbindungen, die diese Oxyde bei Verbrennung ergeben, Dolomit-* Kaolin- und AttapuIgit-Lehmarten ein.

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3.H

Die srflndungsgemäßen Mischungen können In Schmelzkammeröfen verbrannt werden, bei denen die Asche als Flüssigkeit abgelassen wird. Bei Verwendung von Schmelzkammeröfen kann es wünschenswert sein, Aschemodlflzlerer hinzuzufügen, die die Viskosität und den Schmelzpunkt der Asche erniedrigen, so daß sie in den Bodenteil des Ofens abtropft, von wo aus sie entfernt wird, so daß die Asche keine dauernden Abscheidungen auf den Wänden und den Wärmetauscheroberflächen des Ofens bildet. Lehmarten mit einem erheblichen Natrium- oder Plaliumanteil sind zur Absenkung des Schmelzpunktes der Asche zur Verhinderung der Verschmutzung des Ofens brauchbar. Beispiele geeigneter Verbindungen und Mischungen schließen Bentonite von Wyoming und Algerien und Hectorlt ein, bei denen ein relativ hoher Natrium- oder Kaliumgehalt festgestellt wurde.

Verschiedene Arten von Substanzen können sowohl als Gellermittel, das ein thixotropes Gel bilden kann sowie als Aschemodlf Iz lerer wirken, der den Schmerzpunkt der Asche modlfi-'ziert, die beim Verbrennen der erfindungsgemäßen Brennstoffmischungen in einem Ofen erzeugt wird, so daß eine Verschmutzung des Ofens durch Asche so weit wie möglich verringert oder verhindert wird. Diese sowohl ein Gelierungsmlttel als auch einen Aschemodiflzierer darstellenden Mittel sind In der deutschen

Patentschrift ....(deutsche Patentanmeldung vom

gleichen Anmeldetag, unser Aktenzeichen 16 457) des gleichen Anmelders beschrieben, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird. Kurz gesagt schließen diese' gelierenden und die Asche modifizierenden Mittel metallo-organische Verbindungen, fein verteilte anorganische Verbindungen und Lehmarten der Art ein, wie sie In dieser letztgenannten Patentschrift beschrieben sind. Diese ein Geliermittel und gleichzeitig einen Aschemodiflzierer darstellenden Mittel können bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden.

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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten thixotropen Gel-BrennstOff-Mischungen werden durch kräftiges Rühren oder In-Bewegung-Versetzen einer Mischung der kohlenstoffhaltigen, das absorbierte die Verbrennung fördernde Material enthaltenden Teilchen, des flüssigen Brennstoffs/ des Geliermittels und irgendwelcher wahlweiser Bestandteile hergestellt, die die Mischung nicht in nachteiliger Welse beeinflussen. Dies kann in vielen Fällen durch Scherbearbeitung unter Verwendung üblicher Ausrüstungen durchgeführt weiden, doch kann mit besonderem Vorteil eine Ultraschall-Dispersion verwendet werden, insbesondere dann, wenn es erwünscht ist, die Herstellungszeit zu verkürzen und die Benetzung und Einsumpfung der Trägerr flüssigkeit und der teilchenförmigen Feststoffe zu verbessern. Nachdem das die Verbrennung verbessernde oder verstärkende Material in dem porösen kohlenstoffhaltigen Material absorbiert ist, ist die Reihenfolge der Hinzufügung der Bestandteile Im allgemeinen nicht kritisch, solange eine innige Mischung erzielt wird. In.manchen Fällen 1st es leichter, die thixotropen Gele durch Mischen des Gellerungsmittels mit einer kleinen Menge des flüssigen Brennstoffs zuzubereiten, bevor der Rest des flüssigen Brennstoffes und die anderen Bestandteile hinzugefügt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von speziellen Ausführungsbeispielen noch näher erläutert, die jedoch keine Beschränkung darstellen?

Beispiel 1

Koks mit einer Teilchengröße von 80 $ weniger als der US-Prüfslebgröße Nr, 200 entspricht (entspricht einer Teilchengröße von ungefähr 0,075 mm) und mit einer Porösität von 15 % wird mit Äthylalkohol gesättigt und wird Über Nacht unter intermittierendem Rühren getränkt. Der Koks mit dem absorbierten Äthylalkohol wird mit einem thixotropen Gel aus Heizöl Nr. 6 und BENTONE 38. .gemischt, wozu das Gellermittel mit dem He Iz-

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öl unter Verwendung eines Mischverfahrens mit hoher Scherung hergestellt wird. Die resultierende Mischung enthält 25 % Koks, 2,7 % Äthylalkohol, 69 % Heizöl Nr. 6 und 2,3 % BENTONE 38. Die Mischung brennt auf Grund der blitzartigen Verdampfung des Äthylalkohols bei Einspritzen in den Ofen sehr gut. Die Mischung ist thixotrop und weist eine Pließspannung von unge-

p
fähr 20 Dyn pro cm auf.

Beispiel 2

Kohle, die auf eine Teilchengröße pulverisiert wurde, die ungefähr 80 % kleiner ist als es der US-Prüfsiebgröße 200 entspricht (US-Prüfsieb Nr. 200 entspricht einer Teilchengröße von ungefähr 0,075 mm) und die eine Porösität von ungefähr 7 % aufweist, wird durch Tränken mit Methanol gesättigt, wobei ein Teilvakuum erzeugt wird, bis die Blasenbildung endet. Das Vakuum wird dann aufgehoben. Dieser Vorgang wird in periodischen Intervallen wiederholt, bis keine weitere Blasenbildung auftritt. Die Kohle läßt man dann abtropfen und die Kohle mit dem absorbierten Methanol wird mit einem thixotropen Gel gemischt, das durch Mischen eines Heizöls nr. 2 mit pyrogenem Silika oder Kieselerde unter hoher Scherkraft gebildet wird. Die resultierende Mischung weist 45 % Kohle, 2,2 % Methanol, 51,8 Heizöl und 1 % pyrogenes Silika (alles Gewichtsprozente) auf.

Beispiel 3

Kohle mit einer Porösität von ungefähr 7 % wird mit Wasser gemischt und dr^ch eine Ultraschall-Naßmahlvorrichtung derart

hindurchgeleitet, die Inder US-Patentschrift

(US-Patentanmeldung 839 231) beschrieben ist. Bei diesem Verfahren wird die Kohle auf eine derartige Größe zerkleinert, daß ungefähr 80 % der Kohle durch ein US-Prüfsieb Nr. 200 (US-Prüfsieb Nr. 200 entspricht einer Teilchengröße von ungefähr 0,075 mm) hindurchgehen würden, wobei der Wassergehalt, der In die Kohleporen absorbiert wurde, ungefähr 5 % betrug.

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Die Kohle mit dem absorbierten Wasser wird in einem thixotropen Gel suspendiert, das 40 % Kohle mit Wasser und 58 Gewichtsprozente Heizöl Nr. 2 mit zwei Gewichtsprozenten THIXCIN R enthält. Die Mischung ist stabil, weist eine Fließ-

spannung von ungefähr 20 Dyn pro cm auf und zeigt bei Einspritzen in den Ofen die charakteristischen Eigenschaften von Wasser-Kohle-Öl-Emulsionen, nämlich eine verbesserte

wo—

Verbrennung·-bei nur wenig überschüssige Luft für die Verbrennung benötigt wird und die Emission von Stickoxyden abgesenkt 1st.

Beispiel 4

Kohle mit einer Porösität von 5 % wird bei erhöhten Temperaturen getrocknet bis sie wasserfrei 1st und In ein geschlossenes Gefäß gebracht. In dem Gefäß wird ein Vakuum erzeugt, bis die Kohle luftfrei ist. Dann wird Pentan in Berührung mit der Kohle destilliert, sodaß die Dämpfe in die Poren eindringen und kondensieren können. Während sie noch gekühlt ist, läßt man die Kohle abtropfen und dlspersiert sie in ein thixotropes Gel, das eine endgültige Zusammensetzung von 40 Gewichtsprozenten Kohle mit Pentan aufweist und 58 Gewichtsprozente an Heizöl Nr. 2 und 2 Gewichtsprozente von THIXCIN R umfaßt und durch Mischen bei hoher Scherkraft zubereitet wird. Die resultierende Mischung ist stabil, setzt sich nicht ab und die Diffusion des Pentans ist auf Grund der Tatsache beträchtlich verringert, daß es in Berührung mit dem gelierten Heizöl steht. Wenn entsprechend die Mischung in einen Brenner injiziert wird, ergibt sich eine schlagartige Verdampfung des Pentans und eine verbesserte Zerstäubung.

Weitere Beispiele von Mischungen, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden können, sind in

.den deutschen Patentschriften (deutsche Patent-

anmeldung Nr , unsere Anmeldung vom gleichen Anmeldetag mit dem Aktenzeichen 16 455) sowie der deutschen Patent-

909823/0873 ./.

schrift (deutsche Patentanmeldung ,

unsere Anmeldung vom gleichen Anmeldetag mit unserem Aktenzeichen 16 457) der gleichen Anmelderin beschrieben, wobei auf diese Patentschriften ausdrücklich Bezug genommen wird.

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Claims

Patanianwr.lte D ί pi.-1 ng. C u rt WaI I ach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 Müncien 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 5. Dezember I978

Unser Zeichen: 16 456 - Fk/Ne

Pa t enta η Sprüche :

1J Verfahren zur Herstellung einer thixotropen Gel-Brenn-"^y stoff-Mischung, g ek e η η ζ e 1 c h η e t durch die folgenden Schritte:

(a) Absorbieren eines die Verbrennung fördernden Materials in den Poren von porösen festen kohlenstoffhaltigen Teilchen, und

(b) Mischen der festen kohlenstoffhaltigen Teilchen, die das die Verbrennung fördernde Material enthalten, mit einem flüssigen Brennstoff und einer wirksamen Menge eines Geliermittels, wobei die festen kohlenstoffhaltigen Teilchen, die das die Verbrennung fördernde Material enthalten, ungefähr 5 bis ungefähr 75 Volumenprozente der Mischung bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß der Schritt (a) des Absorbierens das Eintauchen und Tränken der festen kohlenstoffhaltigen Teilchen in das die Verbrennung fördernde Material unter zumindest einem teilweisen Vakuum.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t , daß der Schritt (a) der Absorbierung das Unterwerfen einer Mischung des die Verbrennung fördernden Ma-

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terials und der festen kohlenstoffhaltigen Teilchen unter eine Ultraschall-Kavitation einschließt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) des Mischens durch Scherbearbeitung einer Mischung der festen, das die Verbrennung fördernde Material enthaltenden kohlenstoffhaltigen Teilchen, des flüssigen Brennstoffes und des Geliermittels durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt (b) des Mischens durch Ultraschall-Rühren einer Mischung der festen, das die Verbrennung fördernde Material enthaltenden kohlenstoffhaltigen Teilchen, des flüssigen Brennstoffes und des Geliermittels durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die festen kohlenstoffhaltigen Teilchen Kohleteilchen mit einer Teilchengröße zwischen 0,046 und 0,075 mm (zwischen US-Prüfsiebgröße 525 und 200) sind, wobei ungefähr 80 Gewichtsprozent der Teilchen eine Teilchengröße von weniger als 0,075 mm aufweisen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze lehne t ,daß das die Verbrennung fördernde Material einen niedrigeren Zündpunkt als die festen kohlenstoffhaltigen Teilchen aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t, daß das die Verbrennung fördernde Material aus der Gruppe ausgewählt Ist, die aus niedrig siedenden Petroleumfraktionen, Alkoholen und

Mischungen davon besteht.

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9· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Verbrennung fördernde Material ein Material ist, das sich schnell ausdehnt, wenn es Wärme ausgesetzt wird, so daß eine Sekundärζerstäubung hervorgerufen wird, und daß das Material aus der Gruppe ausgewählt ist, die niedrig siedende Petroleumfraktionen, Alkohole, Wasser und mischbare Mischungen hiervon einschließt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichne t , daß der flüssige Brennstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Heizölen, Alkoholen und organischen LösungsmJifcelabfällen besteht.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e η nz e lehnet , daß die Brennstoffmischung eine Fließspannung von ungefähr 20 bis ungefähr 500 Dyn

2
pro cm aufweist.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine wirksame Menge eines Aschemodlflzlerers der Mischung im Schritt (b) hinzugefügt wird .
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Geliermittel ebenfalls ein Aschemodifizlerer ist, der den Schmelzpunkt der Asche modifiziert, die bei der Verbrennung der Brennstoffmischung erzeugt wird, um eine Ascheverschmutzung der Brennereinrichtung weitestgehend zu verringern.

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