DE2938532C2

DE2938532C2 - Brennstoffgemisch

Info

Publication number: DE2938532C2
Application number: DE19792938532
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Kyoto Kobayashi; Hiroshi Kamakura Kanagawa Niimi; Tomio Jyoyo Kyoto Nobe; Tetsuo Oomuta Fukuoka Wada
Original assignee: Mitsui Coke Co Ltd; Mitsui Miike Machinery Co Ltd
Current assignee: Mitsui Coke Co Ltd; Mitsui Miike Machinery Co Ltd
Priority date: 1979-09-24
Filing date: 1979-09-24
Publication date: 1982-09-16
Also published as: DE2938532A1

Description

Die Erfindung betrifft Brennstoffgemische.

Aus Derwent-Ref. 55 787 A/31 ist eine Kohle-in-öl-Suspension (nachfolgend mit COM bezeichnet) bekannt, wobei diese Mischung durch das Einmischen von Kohle in einen flüssigen Brennstoff, z. B. Brennstofföl, hergestellt wird. Diese Suspension enthält ein mit zwei Polyoxiäthylenmolekülen susbstituiertes aliphatisches kmin zur Verbesserung der Stabilität und der Fließfähigkeit der Suspension. So ist es z. B. möglich, die Kohle-in-öl-Suspension als Kraftstoff bei Wasserdampfkraftwerken zu verwenden. Diese Suspensionen haben jedoch den Nachteil, daß das spezifische Gewicht der Kohle sich von dem des Brennstofföls unterscheidet (etwa 1,3 bis 1,5 gegenüber etwa 0,9) und es daher dazu kommt, daß die in der Kohle-in-öl-Suspension enthaltene Kohle sich innerhalb kurzer Zeit absetzt und zusammenbackt, und zwar auch dann, wenn die Kohle einen Durchmesser von weniger als 0,074 mm aufweist Das Absetzen und Zusammenbacken der Kohle führt zu einer Auftrennung der Kohle-in-öl-Suspension während der Lagerung und des Transports und zur Verstopfung der Rohrleitungen, so daß der Brennstoffbetrieb der Kraftwerke gestört wird. Aus diesen Gründen sind die Kohle-in-Ol-Suspensionen nur in sehr beschränktem Maße einsetzbar.

Die US-PS 41 56 594 betrifft ein thixotropes Brennstoffgel aus einem kohlenstoffhaltigen Material und einem flüssigen Brennstoff, das 1 bis 10Gew.-% eines verbrennbaren Gelierungsmittels enthält, das der Stabilisierung des Gels dient Als Gelierungsmittel werden z. B. verwendet natürliche und synthetische Kautschuke und Harze, Castorölpolymerverbindungen und andere, kompliziert aufgebaute Polymere und Copolymere.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kohle-in-öl-Suspensionszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, in der die Kohle eine verringerte Neigung zum Absetzen und zum Zusammenbacken aufweist.

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffgemisch, das aus 100 Gew.-Teilen einer Kohlebrennstoffmischung aus 20 bis 60 Gew.-Teilen Kohle und 80 bis 40 Gew.-Teilen eines flössigen Brennstoffs, 0,02 bis 1,0 Gew.-Teilen Dibenzylidensorbit, Ditaluylidensorbit, Triberwylidensorbit und/oder Tritoliiylidensorbil pro 100 Gew.-Teile

der flüssigen Kohlebrennstoffmischung als Additiv und

gegebenenfalls I bis 10 Gew.-Teilen Wasser pro

100 Gew.-Teile der flüssigen Kohlebrennstoffmischung

besteht

Die erfindungsgemäßen Kohle-in-öl-Dispersionen

ίο weisen eine verbesserte Stabilität während der Lagerung und des Transports auf, da derartige COM-Mischungen eine verringerte Neigung zu einer schichtförmigen Auftrennung besitzen und ohne jede Schwierigkeit durch Rohrleitungen geführt werden können.

is Weiterhin wurde festgestellt, daß das erfindungsgemäße

COM-Gemisch verbesserte Viskositätseigenschaften

aufweist, wenn man dem Gemisch eine bestimmte

Menge Wasser hinzusetzt Die Kohle wird in Form fein verteiler Teilchen,

üblicherweise mit einem Durchmesser von weniger als 0,15 mm, vorzugsweise 0,10 bis 0,056 mm verwendet Der flüssige Brennstoff ist nicht auf besondere Brennstoffe beschränkt; es können z. B. Brennstoffe verwendet werden, die aus Erdöl, Kohle und anderen Materialien hergestellt worden sind. Aufgrund der leichten Handbarkeit sind z. B. A Brennstofföl, B Brennstofföl und C Brennstoff gemäß JIS K2205 (Japanese Industrial Standards) und ähnliche Brennstofföle geeignet wobei das C-Brennstofföl bevorzugt

eingesetzt wird.

Die Sorbitderivate werden vorzugsweise zu etwa 0,04 bis 0,5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen COM verwendet Vorzugsweise werden steigende Mengen des Additivs mit steigenden Kohleanteilen in der COM verwendet. Bei Verwendung von weniger als 0,02 Gew.-Teilen des Additivs kommt es beim COM-Gemisch zu einer schichtförmigen Auftrennung und bei Verwendung von mehr als 1 Gew.-Teii des Additivs weist das COM-Gemisch eine zu geringe Fließfähigkeit auf.

Wenn zusätzlich Wasser mit wenigstens einem der speziellen Sorbitderivate verwendet wird, beträgt die Menge des zugesetzten Wassers und des Wassers, das in der Kohle enthalten ist, üblicherweise etwa 1 bis 10 Gew.-Teile, vorzugsweise etwa 2 bis 4 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile COM. Bei Verwendung von weniger als 1 Gew.-Teil Wasser weist das Gemisch keine sehr guten Viskositätseigenschaften auf, während das Gemisch bei Verwendung von mehr als 10 Gew.-Teilen Wasser eine zu große Verringerung hinsichtlich des

so Heizwertes erfährt

Das erfindungsgemäße COM-Gemisch kann nach verschiedenen Verfahren hergestellt werden, z. B. durch Lösen der vorgeschriebenen Menge wenigstens eines Sorbitderivats in einem flüssigen Brennstoff bei einer Temperatur von 120 bis 160° C und einer gleichförmigen Dispergierung einer vorgegebenen Menge der fein verteilten Kohle in der Lösung, wobei die Lösung auf 120 bis 160° C gehalten wird oder auf Raumtemperatur herabgekühlt wird. Wenn zusätzlich Wasser verwendet wird, wird das Gemisch z. B. so hergestellt, daß man das spezielle Sorbitderivat in dem flüssigen Brennstoff bei etwa 120 bis 160⁹C löst und gleichförmig fein verteilte Kohle in der Lösung vermischt und außerdem das Wasser zu der so erhaltenen Mischung hinzugibt. Das Gemisch kann aber auch so hergestellt werden, daß man fein verteilte Kohle, die die vorgeschriebene Menge an Wasser enthalt zu der Mischung des flüssigen Brennstoffs und des Sorbitderivats bei einer Tempera-

tür von etwa 100 bis HO⁰C hinzumischt, und die Bestandteile gleichmäßig verrührt Die Art der Zugabe der einzelnen Bestandteile ist nicht beschränkt, sie kann auch in anderer Weise vorgenommen werden.

Das erfmdiingsgemäße Gemisch, enthaltend COM » und wenigstens eine der speziellen Sorbitderivate, besitzt eine statische Viskosität V₆ bis 70° C von etwa 2 bis 10 Pas, eine Viskosität unter Scherbeanspruchung V₆O bei 70⁰C von etwa 0,6 bis 4 Pas und einen Thixotropieindex VW'eo von etwa 2 bis 4. Das ι ο erfindungsgemäße COM-Gemisch weist eine sehr zufriedenstellende Fließfähigkeit auf, obwohl diese Eigenschaften mit dem Verhältnis Kohle flüssiger Brennstoff, der Teilchengröße der Kohle, der Art des flüssigen Brennstoffs, der Menge des Sorbitderivats r> variieren.

Ditciuylidensorbit und Dibenzylidensorbit sind besonders wirkungsvoll für die Verhinderung des Absetzens des Gemisches geeignet, wobei sie jedoch eine Erhöhung der Viskosität und eine Verringerung der i« Fließfähigkeit des Gemisches während der Lagerung verursachen. So iüArt die Erhöhung der Viskosität bei einem bestimmten Geschwindigkeitsgefälle dazu, daß das erfindungsgemäße Gemisch thixotrop ist In diesen Fällen kann das Gemisch unter Druck gehalten oder gerührt werden, um die gewünschte Fließfähigkeit aufrechtzuerhalten.

Das erfindungsgemäße Gemisch, das COM und wenigstens eine der speziellen Sorbitderivate und zusätzlich Wasser enthält, weist eine statische Viskosität m V₆ bei 70°C von etwa 1,5 bis 10 Pa s und eine Viskosität unter Scherbelastung V₆₀ bei 70⁰C von etwa 0,5 bis 5,0 Pa s und einen Ttiixotropieindex von etwa 2 bis 5 auf, wobei das Gemisch eine gute Fließfähigkeit besitzt

Das erfindungsgemäOe CCM-Gemisch weist eine r> hohe Stabilität für eine lange Zeit au' und zwar selbst dann, wenn es z. B. bei etwa 50 bis 70°C für einen Monat gelagert wird, wobei sich das erfindungsgemäße Gemisch im wesentlichen nicht in Schichten auftrennt und so stabil bleibt, wie es kurz nach der Herstellung war. Das Gemisch ist sehr gut fließfähig. Da die Additive keine Schwermetalle oder Heteroatome außer Kohlenstoffatomen, Sauerstoffatomen und Wasserstoffatomen enthalten, werden bei der Verbrennung des Gemisches weder Asche noch korrosive Gase aufgrund des Additivszusatzes erzeugt, so daß die Verbrennungsanlage für das erfindungsgemäße Gemisch njcht mit besonderen Schutzvorrichtungen ausgerüstet zu werden braucht

Der Anmeldungsgegenstand wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert in denen das Benzylidensorbit mit A, das Ditoluylidensorbit mit B, das Tritoluylidensorbit mit C und das Tribenzylidensorbit mit D bezeichnet ist Die in den Beispielen angegebenen Teile und Prozentangaben beziehen sich auf Gewichtsteile bzw. Gewichtsprozente.

Beispiele 1 bis 4

75 g C-Brsnnstofföl wurden in ein hohes Becherglas gegeben und dqnn wurde in dem Öl das Additiv A bei einer vorgegebenen Temperatur gemischt Es wurden 25 g fein verteilter Kohle mit einem Durchmesser von weniger als 0,074 n:m zu der Lösung hinzugegeben, und bei einer hohen Geschwindigkeit für 30 Minuten mittels eines Mischers dispergiert, während die Mischung auf Raumtemperatur abgekühlt wurde. Das gleiche Verfahren wie oben angegeben wurde wiederholt, unter Verwendung der Additive B bis D.

In der Tabelle 1 sind die Mischungsbedingungen für die Herstellung der Gemische gemäß den Beispielen 1 bis 4 zusammengefaßt. In der Tabelle 1 sind auch die Eigenschaften dieser Gemische enthalten. Tabelle 1 zeigt außerdem die Eigenschaften einer Vergleichsmischung, die hergestellt worden ist aus 75 g C-Brennstofföl und 25 g fein verteilter Kohle.

Tabelle 1

	(Vergleichs-	Beispiel	0,1	2	0,i	3	0.1	4	0,1
	niischung)	I	130	B	130	C	130	D	160
Additiv	_	A	U	1.2	3.0	3,1
Additiv-Menge (Gew.-Teile)	-
Lösungstemperatur (⁰C)	' -
*V₆(PaS))**	1,0	25	25	25	25
Stabilität)**		26	25	25	25
nach 7 Tagen		nicht	nicht	nicht	nicht
obere Schicht, %	18	gut	gut	leicht	leicht
untere Schicht, %	39			verringert	verringert
Zusammenbacken	nicht
Fließfähigkeit	gut	23	23	24	25
		28	29	26	25
nach 30 Tagen		nicht	nicht	nicht	nicht
obere Schicht, %	2	gut	gut	leicht	leicht
untere Schicht, %	60			verringert	verringert
Zusammenbacken	ja
Fließfähigkeit	nicht

*) Gemessen mit einem B-Typ viskosimeter bei 6 Upm.

**) Das Gemisch wurde für 7 oder 30 Tage in einem Behälter stehengelassen und dann in eine obere Hälfte und eine unlere Hälfte gemiiü einer oberen Schicht und einer unteren Schicht aufgetrennt. Das BrennstofTöl jeder dsr Schichten wurde mittels Tetrachlorkohlenstoff extrahiert und der Kohlerückstand wurde getrocknet und ausgewogen, um den Kohlegehalt in 'k pro Schicht zu errechnen.

Beispiele 5 bis 8 *

Es wurden COM-Gemische unter den in der Tabelle 2 angegebenen Bedingungen hergestellt, wobei ein Additiv, 50 g C-Brennstofföl und 50 g fein verteilte Kohle mit einem Durehmesser von weniger als 0,074 mm für jedes Gemisch verwendet wurde. In der Tabelle 2 sind ebenfalls die Eigenschaften einer Vergleichsmischung enthalten, die durch Vermischen von 50 g eines C-Brennstofföls und 50 g feinverteilier Kohle erhalten wurde.

Tabelle 2

(Vergleichsmischung)

Beispiel 5

Additiv	-	9	A	0,2
Additiv-Menge (Gew.-reile)	-	130
Lösungstemperatur (°C)	-	4.1
VJPa s)*)	3,0
Stabilität**)
nach 7 Tagen		48
obere Schichl, %	33	51
untere Schicht, %	69	nicht
Zusammenbacken	nicht	gut
Fließfähigkeit	verringert
nach 30 Tagen		45
obere Schicht, %	2	55
untere Schicht, %	80	nicht
Zusammenbacken	ja	gut
Fließfähigkeit	nicht	wenn es eine
) Das Gemisch behalt* seine RieUHihigkcil bei. ;mch
Beispiel

B	0,4	C	0,3	D	0,3
130	160	160
5,0	9,8	10,3
50	49	50
50	50	50
nicht	nichi	nicht
leicht	leicht	leicht
verringert	verringert	verringert
50	50	50
50	50	51
nicht	nicht	nicht
leicht	nicht*)	nicht*)
verringert

1 g (0,05 Gew.-Teile) Dibenzylidensorbit wurden zu 940 g (48 Gew.-Teile) eines C-Brennstofföls bei einer Temperatur von !4O⁰C hinzugegeben und in dem Öl gelöst. Anschließend wurden 1000 g (52 Gew.-Teile) fein verteilter Kohle mit einem Durchmesser von weniger als 0,07 j mm gleichförmig in der Losung dispergiert. und 60 g (3 Gew.-Teile) Wasser zu der Mischung bei 90" C hinzugefügt.

Das OOM-Gemisch wurde in einen Meßzylinder (5.3 cm Durchmesser, 21 cm Höhe und 500 ml Volumen) gegossen, und dann wurde der Meßzylinder in einem Thermostaten bei 60⁰C gelagert. Nach 30 Tagen wurde das Gemisch hinsichtlich der Auftrennung in Schichten. Viskosität. Thixotropic Glasstabpenetrationsgeschwindigkeit und Fließfähigkeit untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengefaßt.

Brennstofföl. Die Eigenschaften dieser Vergleichsmischung sind in der Tabelle 4 enthalten.

Vergleichsbeispiel 2

Es wurde ein COM-Gemisch in de- gleichen Weise wie in Beispiel 10 beschrieben hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß Dibenzylidensorbit nicht verwendet wurde und dafür 4 Teile Wasser hinzugefügt wurden. Die Eigenschaften dieser Mischung sind in Tabelle 4 enthalten.

Vergleichsbeispiel 3

Es wurde ein COM-Gemisch nach dem in Beispiel 9 beschriebenen Verfahren hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß kein Wasser hinzugesetzt wurde. Die Figenschaften dieses Gemisches sind in Tabelle ·· enthalten.

Beispiele 10 bis 17

Es wurden COM-Gemische gemäß dem Verfanren von Beispiel 9 hergestellt mit Ausnahme, daß die speziellen Sorbitderivate und Wasser in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen verwendet .»uiJc. Die Eigenschaften dieser Gemische sind in "Libelle 4 zusammen gefaßt,

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde ein COM-Gemisch hergestellt unter Verwendung von 1000 g fein verteilter Kohle mit einem Durchmesser von weniger als 0.074 mm und 9<0 l· Vsrgleichsbeispiel4

Es wurde ein COM-Gemisch nach dem in Beispiel ! 1 beschriebener Verfahren hergestellt jedoch mit der Ausnahme, daß 1.5 Gew.-Teile Dibenzyiidensorbit vollendet wurden. Die Eigenschaften dieses Gemisch;;., sind in Tabelle 4 enthalten.

Vergleichhbeispiel 5

Es wurde ein COM-Gemisch nach dem in Beispiel 10 beschriebenen Verfahren hergestellt jedoch mit der Ausnahme, dafl 0,01 Gew.-Teile Dibenzyliderisorl: t verwendet winden. Die Eigenschaften dieses Gemisches ,,r.'¹ in T a e ti IL 4 enthalten.

Tabelle 3

	l.agerungs-	Beispiel	Additiv	miniere	0	Kiew-Teile)	(	I)	Vi	Wasser	Penclralions/eil*)	nach
	lempenilur	9	Λ		0	I)			V'		(Sek I	30 Tagen
	CT)	10		53			0	0		3	nach der
		Il	0.05	53	1.5	0	0	0		4	Herstel
		12	0.05	50	0.01	0	0	0		4	lung	21
		13	0.05	54		0	0	0	3.1	7		20
	60	14	0	50	.'() Tagen	0.1	0	0	3.2	2	Il	16
	60	15	0.3	51		0	0	η	3.2		12	23
	50	16	0	52		0.08	0	Il	3.2		12	15
	60	17	().()(>	55		0	I	0	4.3	5	7	30
	70	0	55	uniere	0	(I	0.8	3.5	4	10	20
	60	0			0			3.4		10	50
	60	Vcrglcichsmischung		53		0	0	2.0	0	7	45
	50	I	65	54	0	0	0	2.1	4	8
	50	2	64	50	0	ίϊ	V		0	9
		1	59	54	/\ Kt	0	0		4		OO
		4	50	50	0	0	(I	-	4		OO
	60	5	63	51	0			_		0.4	42
Tabelle 4	70		52				2.3	fließfähigkeit	0.4	100
	60	[Eigenschaften nach	56			3.8		4	OO
	60	Kohlekon/enlration	57	Viskosität	[Pas)	_		80
	60	der Schicht (\)		bei 70⁰C				0.4
					v;„
		obere	67	\;
Beispiel			65		12	gut
9		45	60	3"	12	gut
IO		45	50	38	12	gut
11		50	64	38	12	gut
12		41	38	18	gut
13		50	78	19	gut
14		47	67	12	gut
15		46	41	14	leicht verringert
16		38	28	15	leicht verringert
17		40	32
Vergleichs-
beispiel				-	keine
1		8	-	_	keine
2		8	_	6	leicht verringert
3		30	14	40	keine
4		50	150		keine
		15	_

* ι [ )ic /eil. die ein Glasstab von einem Durchmesser von 5 mm und einem Gewicht von 20 g benötigt, um durch das Gemisch vertikal hin-

iliirrh/uvk;inclcrn

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffgemisch, bestehend aus

100 Gew.-Teilen einer KohJebrennstoffmischung aus 20 bis 60 Gew.-Teilen Kohle und 80 bis 40 Gew.-Teilen eines flüssigen Brennstoffs, 0,02 bis 1,0 Gew.-Teüen Dibenzylidensorbit, Ditoluylidensorbit, Tribenzylidensorbit und/oder Tritoluylidensorbit pro 100 Gew.-Teile der flüssigen Kohlebrennstoffmischung als Additiv und gegebenenfalls 1 bis 10 Gew.-Teilen Wasser pro 100 Gew.-Teile der flüssigen Kohlebrennstoffmischung.

2. Brennstoffgemisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive in einer Menge von 0,04 bis 0,5 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile der flüssigen Kohlebrennstoffmischung vorliegen.

3. Brennstoffgemisch nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in einer Menge von 2 bis 4 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile der flüssigen Kohlebrennstoffmischung vorliegt