DE3044907A1 - Fluessige zusatzkomponenten und mischungen - Google Patents

Description

Flüssige Zusatzkomponenten und Mischungen

Verknappung und Verteuerung von Erdöl machen es erforderlich, diesen Rohstoff optimal auszunutzen. Ein beträchtlicher Anteil des Erdöls wird zu Mitteldestillaten wie Heizöl EL umgearbeitet und zur Energieerzeugung, insbesondere zur Wärme- und Elektrizitätsgewinnung eingesetzt. Der hierbei erzielbare Wirkungsgrad hängt von der Vollständigkeit der Verbrennung des Brennstoffes ab. Daher ergreift man verschiedene Maßnahmen, die eine vollständige Verbrennung, d.h. eine Vermeidung der Rußbildung, bewirken.

Ein Weg, dieses Ziel zu erreichen, beisteht im Zusatz von Stoffen zum Heizöl, die die Verbrennung fördern.

Als die Rußbildung unterdrückende Additive sind seit langem Sulfonate und Haphthenate verschiedener Metalle bekannt (vgl. z.B. J. Vaerman im Journal of the Institue of Petroleum, Vol. 50, JJr. 487 (1964) S. 155 - 168). Insbesondere die Sulfonate fördern aber die Korrosion und tragen zur Umweltbelastung durch Schwefeldioxid-Emissionen bei.

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Auch suspendierte, anorganische Metallsalze und Metalloxide wirken stark vsrbrennungsfördemd (P. J. Agius et. al·, 8th World Pet. Congr. Proc. 5, 27-33 (19?1)). Sie haben aber ebenso» wie die in Öl wenig löslichen Metallchelate bzw. -Acetylacetonate und Ferrocen, die auch als rauch- bzw. rußunterdrückende Mittel beschrieben sind, den Nachteil, sich aus der Suspension bzw. Lösung leicht abzuscheiden. Daher werden als verbrennungsfördernde Additive gut öllösliche Stoffe bevorzugt. Darüber hinaus sollen diese Additive im Gegensatz etwa su Metallcarbonylen und !Petraethylblei nicht toxisch sein. Eine Vielzahl empfohlener Stearate, Naphthenate und Oleate unterschiedlicher Metalle hat sich bezüglich verbrennungfördernder Eigenschaften als unwirksam erwiesen (Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie, 17. Jahrgang (1964), S. 369).

Es bestand daher die Aufgabe, Additive zur Förderung der Verbrennung flüssiger Brennstoffe zu entwickeln, die die aufgezeigten Nachteile bekannter Additive nicht besitzen, d.h. vor allem gut öllöslich und ungiftig und darüber hinaus leicht und wirtschaftlich zugänglich sind.

Die Erfindung besteht in der Verwendung von Eisen- und/oder Mangansalzen aliphatischer Carbonsäuren mit 3 "bis 10 Kohlenstoffatomen als Verbrennungshilfsmittel für flüssige Brennstoffe. Unter flüssigen Brennstoffen im Sinne der vorliegenden Erfindung werden Stoffe zur Wärmeerzeugung wie Mitteldestillate des Heizöls, z.B. Heizöl EL, aber

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auch schwereres Heizöl oder Rückstände, die bei chemischen Prozessen anfallen, verstanden.

Die den erfindungsgemäß eingesetzten Salzen zugrunde liegenden Säuren können geradkettig oder verzweigt und insbesondere α-verzweigt sein. Beispiele für solche Säuren sind Buttersäure, Isobuttersäure, n-VaIeriansäure, 2-Methy!buttersäure, 3-Methy!buttersäure , 2-Ethy!buttersäure, 2,3-Dimethylbuttersäure, 2-Methylpentansäure, 2-Ethylpentansäure, 2-Ethylhexansäure, Isooetansäure, Isononansäure und Isodecansäure.

Die Metalle liegen in den Salzen als Eisen(III)- bzw. Mangan(II)-ion vor.

Die Herstellung der Salze kann in bekannter Weise IS durch Umsetzung eines in Wasser gelösten Metallsalzes, z.B. Eisennitrat oder Mangannitrat mit einer Carbonsäure der beanspruchten Molekülgröße in Gegenwart von Alkalihydroxid erfolgen. Zugabe von Carbonsäuren und Alkalihydroxid kann gleichzeitig (einstufige Arbeitsweise) oder nacheinander (zweistufige Arbeitsweise) erfolgen.

Die Salze können dem flüssigen Brennstoff für sich allein, gemeinsam, zusammen mit anderen Additiven in fester oder gelöster Form zugesetzt werden. Sie entfalten ihre Wirkung bereits in Konzentrationen von wenigen ppm, zweckmäßig ist es, sie^in Konzentrationen von 2 bis 200 ppm Metall, bezogen auf den flüssigen Brennstoff, zu verwenden.·

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Nach einer bevorzugten Ausfuhrtmgsfona der Erfindung werden 5 bis 100 ppm, insbesondere 5 bis 25 ppm Metall in £orm des gelösten Salzes als die Verbrennung förderndes Additiv eingesetzt; Bevorzugt; mischt man die Additive, gegebenenfalls mit weiteren Zusatzstoffen, als Konzentrat dem flüssigen Brennstoff zu· Ztir Herstellung des Konzentrats eignet sich besonders eine Mineralölfraktion (Spindelöl) von 15 bis 25 cSt/2Q°C. Es sind aber auch Lösungsmittel auf Basis aromatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Flammpunkt von über 55⁰C zur Lösung der Addit5.ve brauchbar.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung ohne sie in ihreia Ufflf ang zu beschränken.

Dem in den Beispielen verwendeten Heizöl EL können Additive wie i'ließverbesserer, Antioxidantien, Meta11-desaktivatoren, Dispergentien und Korrosionsinhibitoren zugesetzt werden.

Beispiel 1

In einem Versuchskessel gemäß DIH 4-702 mit einer Leistung von 81 kW wird Heizöl EL, das einen Zusatz von Eisen(III)-2-ettaylhexanoat, gelöst in

Spindelöl, enthält (i Seil Spindelöl / Zusatzstoff auf 4000 Teilen Heizöl EL), berechnet als ca. 10 ppm Eisen bezogen auf Heizöl, unter kontrollierten technischen Bedingungen gemSS DIH 4702 verfeuert.

Der COg-Gehalt des Eauchgases beträgt 12,1 %. Die Rauchgastemperatur weist einen Wert von 242⁰C, der Zug einen Wert von 0^2 mbar auf. Die Rußziffer des Eauchgases nach

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Bacharach gemäß DIN 51 402 verringert sich durch den Zusatzstoff im Heizöl EL im Vergleich zu der Rußziffer des Rauchgases ohne Zusatzstoff im Heizöl EL von 4,50 Skalenpunkte auf 2,50 Skalenpunkte. Die Abnahme der Rußbildung beträgt 44 %.

Beispiel 2

Der Versuch wird wie in Beispiel 1 beschrieben ausgeführt mit dem Unterschied, daß das Heizöl EL 15 ppm Eisen als Eisen(III)-2-ethylhexanoat enthält. Das Spindelöl enthält noch Korrosionsschutzadditive. Die Rußziffer des Rauchgases verringert sich durch den Zusatzstoff von 5»°0 Skalenpunkte auf 3,00 Skalenpunkte. Die Abnahme der Rußbildung beträgt 40 %.

Beispiel $

Der Versuch wird wie in Beispiel 1 beschrieben ausgeführt mit dem Unterschied, daß das Heizöl 11,25 ppm Eisen als Eisen(III)-2-ethylbutyrat enthält. Die Rußziffer des Rauchgases verringert sieh durch den Zusatzstoff von 4,00 Skalenpunkte auf 1,66 Skalenpunkte· Die Abnahme der Rußbildung beträgt 58»5 %·

Beispiel 4

Der Versuch wird wie in Beispiel 1 beschrieben ausgeführt mit dem Unterschied, daß das Heizöl 11,25 ppm Eisen als Eisen-isooctanoat enthält. Die Rußziffer des Rauchgases verringert sich durch den Zusatzstoff von 4 Skalenpunkte auf 1,53 Skalenpunkte. Die Abnahme der Rußbildung beträgt 61,8 %.

Beispiel 5

Der Versuch wird wie in Beispiel 1 beschrieben ausgeführt mit dem Unterschied, daß das Heizöl 11,25 ppm Mangan als Mangan(II)-2-ethylhexanoat enthält.

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Die Rußziffer des Eauchgases verringert sich durch den Zusatzstoff von 3,7 Skalenpunkte auf 1,4 Skalenpunkte. Die Abnahme der RußM!dung/beträgt 62,2 %.

Beispiel 6

Der Versuch wird wie in Beispiel ί heßchrieten ausgeführt mit dem Unterschied, daß daß Heizöl 5»6 PP^m Eisen als Eisen-2-ethylhexanoat und 5»6 PPia Mangan als Mangan-2-ethylhe3canoat enthält. Die Rußziffer des Rauchgases verringert sich durch den Zusatzstoff von 4 Skalenpunkte auf 2 Skalenpunkte. Die Abnahme der RußMldung beträgt 50 %.

Claims (2)

β W ·« Oberhausen 13, 06.11.1980 PLD rcht-eib - R 1899 - Ruhrchemie Aktlensesel!schaft, Oberhausen .13 und Wenzel.,^ Weidmann GmbH, Eechweiler Pat entansprüche

1. Verwendung von BlSsn- und/oder Maagansalzen aliphatischer Carbonsäuren mit 3 ^>is 10 Kohlenstoffatomen als Yerbrennungshilfsmittel für flüssige Brennstoffe.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallsalze in" einer Konzentration von 5 von 100 ppm, insbesondere 5 'biß 25 ppm Metall, bezogen auf flüssigen Brennstoff, eingesetzt werden.