DE3135568C2

DE3135568C2 - Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3135568C2
Application number: DE3135568A
Authority: DE
Inventors: Mitsutoshi Tottori Matsuoka
Original assignee: Individual
Current assignee: Matsuoka Mitsutoshi Tottori Jp Arakawa Takeshi
Priority date: 1980-09-11
Filing date: 1981-09-08
Publication date: 1986-11-27
Also published as: IT1146708B; KR830007128A; FR2489707A1; IT8168188A0; DE3135568A1; US4401606A; GB2084038A; GB2084038B; CA1189063A; FR2489707B1; KR870000102B1

Abstract

Es handelt sich um eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Dispersionen, beispielsweise Emulsionen oder Suspensionen, insbesondere von Heizöldispersionen. Zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Vorrichtungen, insbesondere zur Ermöglichung einer kontinuierlichen Herstellung relativ großer Mengen stabiler Dispersionen ist diese Vorrichtung (1) durch ein zylinderförmiges, geschlossenes Gehäuse (2) mit zumindest einem Flüssigkeitseinlaß (5, 7) und einem Dispersionsauslaß (6) sowie mit einer darin koaxial angeordneten, motorisch angetriebenen Drehachse (3) gekennzeichnet, die mit nach außen vorstehenden Hartdrähten (9) versehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen mit hohem Molekulargewicht, wie z. B. Schweröl, Altöl, Tier- und Pflanzenöl, bei dem

65 in einem Gehäuse einem Brennstofföl ein anderes Brennstofföl oder Wasser bis zu 30 Vol.-% zugegeben wird und beide Komponenten intensiv mittels einer mit Mischwerkzeugen ausgestatteten Welle miteinander vermischt werden. Die Erfindung bezieht sich des weiteren auf eine Vorrichtung zur Aufbereitung solcher Brennstofföle mit einem zylindrischen, geschlossenen, liegenden Gehäuse, mit mindestens einem Einlaß für die Flüssigkeiten an dem einen Ende und mit einem Auslaß für die Dispersion an dem anderen Ende des Gehäuses und mit einer koaxial im Gehäuse angeordneten, motorisch angetriebenen Welle, an der Mischwerkzeuge angebracht sind.

Aus der US-PS 38 07 703 ist eine Vorrichtung zu Herstellung von Emulsionen bekannt, aus denen dann spezifische Polymerprodukte auf Grund von Reaktionen entstehen. Diese Vorrichtung hat ein zylindrisches, geschlossenes und liegend angeordnetes Gehäuse, das in eine Vielzahl von Kammern aufgeteilt ist, durch die eine gemeinsame Welle mit Schaufelrädern in jeder Kammer geht

Ähnliche Vorrichtungen sind zur Aufbereitung von Brennstoffölen bekannt Obwohl sie in der Lage sind, stabile mifchähnliche Dispersionen mit darin dispergierten hochfeinen, Tröpfchen herzustellen, können mit diesen Vorrichtungen Dispersionen nur in kleinen Mengen bereitgestellt werden. Wird versucht. Dispersionen in großen Mengen herzustellen, so enthalten die Dispersionen relativ große Tröpfchen. Dies hat beispielsweise im Falle von Heizöl das weitere Problem zur Folge, daß die Dispersion einen schlechten Verbrennungswirkungsgrad hat.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen zu finden, mit dem kontinuierlich relativ große Mengen Brennstofföldispersionen hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die intensive Vermischung durch von der Welle ausgehende Hartdrähte bewirkt wird, die sich bis in die Nähe der Innenwandung des Gehäuses erstrecken und mit einet Umfangsgeschwindigkeit von 20 bis 50 m/s umlaufen.

Durch diese Art der Vermischung wird die Flüssigkeit sehr fein in winzige Tröpfchen zerteilt, so daß eine stabile Dispersion kontinuierlich in relativ großer Menge hergestellt werden kann. Dies hat zur Folge, daß das Brennstofföl einen wesentlich verbesserten Verbrennungswirkungsgrad hat. Dies läßt sich noch dadurch verbessern, daß der Dispersion im Gehäuse ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, in einer Menge von 1 bis 5 Vol.-%, bezogen auf die Dispersion, zugegeben wird.

Die Vorrichtung zur Aufbereitung von Brennstoffölen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge aus einer Vielzahl von quer zur Welle sich erstreckenden Hartdrähten bestehen, die über die Länge der Welle schraubenförmig angeordnet sind und sich bis in die Nähe der Innenwandung des Gehäuses erstrecken. Durch die schraubenförmige Anordnung wird der Transport des Brennstofföls durch das Gehäuse unterstützt, wobei das Brennstofföl von den Hartdrähten jeweils über den gesamten Quci scliiiiü erfaßt wird.

Die Hartdrähte bestehen zweckmäßigerweise aus Stahl. Sie stehen vorzugsweise radial nach außen vor.

Zweckmäßig ist des weiteren, an einem Ende des Gehäuses ein Zuführrohr für ein Sauerstoff enthaltendes Gas, beispielsweise Luft, vorzusehen.

Das Gehäuse sollte in einer Ausführungsform einen Durchmesser von 100 bis 200 mm, die Hartdrähte einen Durchmesser von 0,5 bis 1,2 mm und eine Länge von 20 bis 35 mm haben, wobei der Abstand zwischen den äußeren Enden der Hartdrähte und der Innenvandung des Gehäuses 1 bis 5 mm betragen soll. Speziell soll das Gehäuse einen Durchmesser von 150 bis 200 mm und die Hartdrähte einen Durchmesser von 0,5 bis 1,0 mm und eine Länge von 27 bis 33 mm haben, wobei der Abstand zwischen den äußeren Enden der Hartdrähte und der Innenwandung des Gehäuses 1 bis 3 mm betragen solL

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht Es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Dispersionen in der Seitenansicht mit teilweisem Vertikalschnitt;

F i g. 2 die Vorrichtung gemäß F i g. 1 entlang der dortigen Linie H-II in einem Vertikalschnitt und

F i g. 3 und 4 weitere Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Herstellung von Dispersionen in Seitenansichten mit teilweisen Vertikalschnitten.

Die in den F i g. 1 und 2 dargstellte Vorrichtung 1 zur Herstellung von Dispersionen weist ein geschlossenes Gehäuse 2 in Form eines mit geschlossenen Enden versehenen liegenden Hohlzylinders auf, der auf einem Grundgestell 10 horizontal getragen wird. In dem Gehäuse 2 ist eine Drehachse 3 angeordnet, die eine Vielzahl von radial nach außen vorstehenden Hartdrähten 9 aufweist. Diese bestehen aus Stahl und sind auf der Außenfläche der Drehachse 3 eine Schraubenform bildend angeordnet

Die Drehachse 3 weist an beiden Enden Wellenstümpfe 4 auf, die über Lager 11 in der Mitte der gegenüberliegenden Seitenwände des Gehäuses 2 gelagert sind. Das Gehäuse 2 hat beispielsweise einen Durchmesser von 150 mm, während der Rotor 3 einen von 80 mm hat. Die Hartdrähte 9 haben einen Durchmesser von 0,8 mm und sind 33 mm lang. Der Abstand ihrer Enden zu der Innenwandung des Gehäuses 2 beträgt 2 mm.

An der in dieser Ansicht linken Seitenwandung des Gehäuses 2 sind ein Einlaßrohr 5 für die Dispersionsmittel und ein Einlaßrohr 7 für das Dispergens angebracht, während mit der gegenüberliegenden Seitenwandung ein Auslaßrohr 6 für die Dispersion verbunden ist. Beispiele für brauchbare Dispersionsmittel sind Brennstofföle, beispielsweise Schweröl, Kerosin, Gasöl, Tier- und Pflanzenöle, Altöl, usw. Beispiele für ein Dispergens sind Wasser etc. Außerhalb des Gehäuses 2 ist ein Elektromotor 8 auf dem Grundgestell 10 montiert, dessen Antriebswelle mit dem dortigen Wellenstumpf 4 verbunden ist.

Beim Betrieb der erfindunggemäßen Vorrichtung 1 wird beispielsweise Schweröl als Dispersionsmittel über das Einlaßrohr 5 in das Gehäuse 2 eingefüllt, während als Dispergens beispielsweise Wasser über das Einlaßrohr 7 in einem Anteil von 10 bis 30%, bezogen auf das Schweröl, zugegeben wird. Wenn die Drehachse 3 im Gehäuse 2 mit einer Drehzahl von 1 600 bis 3 600 U/min angetrieben wird, bewegen sich die Hartdrähte, die zur eo Verringerung des Widerstandes in der Flüssigkeit Schlank ausgebildet S>nd_; mit einer Gfisrhwindiplceit von 20 bis 50 m/sec, wobei sie eine Hochgeschwindigkeitsscherfläche bilden und eine Kavitation im Bereich ihrer Rückseiten, bezogen auf ihre Bewegungsrichtung ver-Ursachen. Auf diese Weise wird das Wasser in hochfeine Teilchen in der Größenordnung von Mikrons zerteilt. Auch das Schweröl wird in feine Teilchen oder Tröpfchen und auch in noch kleinere Molekel zerteilt, wobei sich eine stabile, milchartige Dispersion ergibt Diese Dispersion wird fortschreitend zur Auslaßseite des Gehäuses 2 aufgrund der Rotation der aus Stahl bestehenden und in einer Schraubenform angeordneten Hartdrähte 9 befördert und entweicht dort dem Gehäuse 2 über das Auslaßrohr 6.

Die auf diese Weise erhaltene Dispersion ist ein milchartiges Brennstofföl, in dem das Schweröl einen wesentlich verbesserten Verbrennungswirkungsgrad hat Dies beruht auf den hochfeinen Wasserteilchen, die Explosivkräfte entwickeln. Der Verbrauch an Schweröl verringert sich hierdurch um 1 bis 3% und hat desweiteren eine 20- bis 7O°/otige Reduzierung von Verunreinigungen wie Ruß, Staub und Stickstoffoxiden zur Folge, die in den Abgasen enthalten sind.

Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform für die Herstellung einer milchartigen Dispersion eines Brennstofföls aus Schweröl als Dispersionsmittel und Wasser als Dispergens ausgelegt ist kann in ähnlicher Weise eine Brennstofföldispersion beispielsweise aus 70% Schweröl und 30% ungereinigtem Altöl hergestellt werden. Das Altöl ist dann wiederverwendbar, um Energie einzusparen. Der Durchmesser des Gehäuses 2 ist dann 100 bis 250 mm, vorzugsweise 150 bis 200 mm. Die Hartdrähte 9 haben einen Durchmesser von 0,5 bis 1,2 mm, vorzugsweise 0,5 bis 1,0 mm und eine Länge von 20 bis 35 mm, vorzugsweise 27 bis 33 mm. Die äußeren Enden der Hartdrähte 9 sind dann von der Innenwadung des Gehäuses 2 1 bis 5 mm, vorzugsweise 1 bis 3 mm entfernt.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung einer Dispersion. Bei dieser Ausführungsform ist an dem Gehäuse 2 des ersten Ausführungsbeispieles ein Lufteinlaßrohr 12 befestigt, und zwar an der in dieser Ansicht linken Seitenwandung. Dieses Lufteinlaßrohr 12 ist mit einem Absperrventil 13 ausgestattet. Am einen Ende des Mantels des Gehäuses 2 ist ein Einlaßrohr 5 für Schweröl oder ein ähnliches Dispersionsmittel angeordnet. Im Mittelteil des Mantels des Gehäuses 2 befindet sich ein Einlaßrohr 7 für Wasser oder ein anderes Dispergens. Wenn Sauerstoff enthaltendes Gas, beispielsweise Luft, in das Gehäuse 2 in einer Menge von 1 bis 5 Vol.-%, bezogen auf die Flüssigkeit, eingeführt wird, wird die Belastung des Elektromotors stark verringert. Der benötigte Strom beträgt dann bei einem Elektromotor 8 von 3,7 KW ungefähr 18 A, während ohne Zufuhr von Luft der benötigte Strom 22 bis 30 A erreicht, woraus sich eine starke Reduzierung der Belastung ergibt.

Fig.4 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung einer Dispersion, bei der das schon in den F i g. 1 und 2 gezeigte Gehäuse 2 verwendet wird. Es weist ein Einlaßrohr 5 auf, das aus einem Endabschnitt des Mantels des Gehäuses 2 herausragt und für die Zufuhr von Schweröl oder einer ähnlichen Flüssigkeit gedacht und nicht für die Zuführung einer anderen Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, eingerichtet ist. Dieses Ausführungsbeispiel wird zur Reformierung von Brennstoffölen verwendet, beispielsweise Schweröl, Altöl, Tier- und Pflanzenöl etc., die ein relativ hohes Molekulargewicht haben.

Wenn über das Einlaßrohr 5 Schweröl oder ein anderes Brennstofföl in das Gehäuse 2 eingefüllt worden ist und d^nn die Drehachse 3 mit den Hartdrähten 9 mit hoher Drehzahl angetrieben wird, so bewegen sich die Hartdrähte 9 in dem Öl mit einer Geschwindigkeit von 20 bis 50 m/sec. Hierdurch treten Kavitaionserscheinun-

5 6 ν,

gen in dem öl auf, und zwar im Bereich der Rückseiten .;<

der Hartdrähte 9 in bezug auf die Bewegungsrichtung. v/.

Der daraus resultierende hohe Druck und die Hitze bre- %

chen die Komponenten des Brennstofföles in kleine Mo- ?

lekel und hochfeine Teilchen auf bzw. dispergieren sie, 5 »

während die Temperatur des Öls sich um 20 bis 40° C f;'^J

erhöht. Aus diesem Grunde wird das Brennstofföl weni- ,·■■}

ger viskos und geeigneter für die Zerstäubung in der f:|

Brennstoffkammer eines Kessels und zur Vermischung %

mit Luft. Das Öl wird auf diese Weise wieder mit hoher io ■/!

Wirksamkeit zünd- und verbrennungswillig. |:·

Wenn beispielsweise Schweröl (Kesselöl) mit der |'

Vorrichtung 1 nach dieser Erfindung mit hoher Dreh- 1^:

zahl behandelt und dann in die Verbrennungskammer f,

eines Kessels geleitet wird, so verbrennt das öl mit 15 Jj;

hoher Wirksamkeit, wobei eine Verbesserung von 6,1 % ||

des Kesselwirkungsgrades und eine Verminderung von |^:

7,1% des Brennstoffölverbrauches erzielt wird. Auf- $

grund dessen hat das Schweröl die Fähigkeit erhalten, ||

fast vollständig ohne Erzeugung von Kohlenstoffmon- 20 |

oxid und mit reduzierten Stickstoffoxid-Emissionen zu §

verbrennen, um Verschmutzungen zu vermeiden. Auf- f

grund der verbesserten Verbrennungswirksamkeit ist |

das Brennstofföl, wenn es mit der Vorrichtung 1 nach ^;;i der vorliegenden Erfindung behandelt worden ist, direkt 25
verwendbar, ohne daß eine Vorheizung, die ansonsten

erforderlich wäre, notwendig ist. ;i

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufbereitung von Brennstoffölen mit hohem Molekulargewicht, wie z. B. Schweröl, Altöl, Tier- und Pflanzenöl, bei dem in einem Gehäuse einem Brennstofföl ein anderes Brennstofföl oder Wasser bis zu 30 Vol.-% zugegeben wird und beide Komponenten intensiv mittels einer mit Mischwerkzeugen ausgestatteten Welle miteinander vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die intensive Vermischung durch von der Welle (4) ausgehende Hartdrähte (9) bewirkt wird, die sich bis in die Nähe der Innenwandung des Gehäuses (2) erstrecken und mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 20—50 m/s umlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersion im Gehäuse (2) ein sauerttoffhaltiges Gas, insbesondere Luft, in einer Menge von 1 —5 Vol.-%, bezogen auf die Dispersion, zugegeben wird

3. Vorrichtung zur Aufbereitung von Brennstoffölen mit hohem Molekulargewicht, wie z. B. Schweröl, Altöl, Tier- und Pflanzenöl, nach Anspruch 1 mit einem zylindrischen, geschlossenen, liegenden Gehäuse, mit mindestens einem Einlaß für die Flüssigkeiten an dem einen Ende und mit einem Auslaß für die Dispersion an dem anderen Ende des Gehäuses, und mit einer koaxial im Gehäuse angeordneten motorisch angetriebenen Welle, an der Mischwerkzeuge angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischwerkzeuge aus einer Vielzahl von quer zur Welle (4) sich erstreckenden Hartdrähten (9) bestehen, die über die Länge der Welle (4) schraubenförmig angeordnet sind und sich bis in die Nähe der Innenwandung des Gehäuses (2) erstrecken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartdrähte (9) aus Stahl bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartdrähte (9) radial nach außen vorstehen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Gehäuses (2) mit einem Zuführrohr (12) für ein Sauerstoff enthaltendes Gas, beispielsweise Luft, verbunden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen Durchmesser von 100 bis 200 mm und daß die Hartdrähte (9) einen Durchmesser von 0,5 bis 1,2 mm und eine Länge von 20 bis 35 mm haben und daß der Abstand zwischen den äußeren Enden der Hartdrähte (9) und der Innenwandung des Gehäuses (5) 1 bis 5 mm beträgt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) einen Durchmesser von 150 bis 200 mm und daß die Hartdrähte (9) einen Durchmesser von 0,5 bis 1,0 mm und eine Länge von 27 bis 33 mm haben und daß der Abstand zwischen den äußeren Enden der Hartdrähte (9) und der Innenwandung des Gehäuses (2) 1 bis 3 mm beträgt.