JP2003113385A - エマルジョン燃料油の製造方法及び製造装置 - Google Patents
エマルジョン燃料油の製造方法及び製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料油中に微細な水粒子を短時間内に均質に
分散させることができ、比較的簡単な設備で連続的にエ
マルジョン燃料油を製造することができ、貯蔵時にも長
時間エマルジョン燃料油が油水分離現象を起こすことを
予防することができるエマルジョン燃料油の製造方法及
び製造装置の提供。 【解決手段】 ＨＬＢ値３.７以下の親油性界面活性剤
とＨＬＢ値１０.３以上の親水性界面活性剤を９７〜７
５：３〜２５の比率で混合してＨＬＢ値４.０に調整し
た混合界面活性剤を乳化剤とし、乳化装置を用いて水粒
子の粒度を３０±５μｍにして燃料油に水を分散させる
ことによってエマルジョン燃料油を製造する。
分散させることができ、比較的簡単な設備で連続的にエ
マルジョン燃料油を製造することができ、貯蔵時にも長
時間エマルジョン燃料油が油水分離現象を起こすことを
予防することができるエマルジョン燃料油の製造方法及
び製造装置の提供。 【解決手段】 ＨＬＢ値３.７以下の親油性界面活性剤
とＨＬＢ値１０.３以上の親水性界面活性剤を９７〜７
５：３〜２５の比率で混合してＨＬＢ値４.０に調整し
た混合界面活性剤を乳化剤とし、乳化装置を用いて水粒
子の粒度を３０±５μｍにして燃料油に水を分散させる
ことによってエマルジョン燃料油を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エマルジョン燃料
油の製造方法及び製造装置に関し、より詳しくは、燃焼
補助装置として利用できるエマルジョン燃料油製造装置
及びその装置を用いるルジョン燃料油製造方法に関す
る。本発明において、エマルジョン燃料油(emulsion fu
el oil)とは、燃料油に一定比率の水を混合分散させて
エマルジョン状態に維持させた燃料油のことをいう。
油の製造方法及び製造装置に関し、より詳しくは、燃焼
補助装置として利用できるエマルジョン燃料油製造装置
及びその装置を用いるルジョン燃料油製造方法に関す
る。本発明において、エマルジョン燃料油(emulsion fu
el oil)とは、燃料油に一定比率の水を混合分散させて
エマルジョン状態に維持させた燃料油のことをいう。
【０００２】
【従来の技術】韓国政府では、代替エネルギーの開発、
既存エネルギーの効率改善及び環境汚染の最小化を図る
ためにいろいろの政策を行っているが、特に環境部にお
いては、大気汚染防止施設（燃焼補助装置）の性能基準
及び検査法（環境部告示第２００１−３５号）によって
エマルジョン燃料油の使用を積極的に勧めている。エマ
ルジョン燃料油は、一般燃料油とは異なり、燃焼効率が
高く、エネルギー効率及び公害防止性が非常に大きい燃
料であるが、これを燃料として用いるための運搬、保管
過程で長期間放置する場合に油水分離現象が生じるの
で、燃料としての実用化には問題がある。石油の燃焼効
率を高くし、且つ煤煙や窒素酸化物（ＮＯｘ）など燃焼
に伴う公害物質の発生量を抑えるための方法としては、
石油に水を混合して燃焼させる方法が既に提案されてい
る。石油に水を混合しても石油を燃焼させることがで
き、この際に石油の燃焼効率が一層良くなるという背景
がある。すなわち、水粒子の周りを油が取り囲んでいる
状態で油を燃焼させると、熱の伝導によって水粒子は気
化し、気化された水蒸気はそのボリュームが増大し（約
５８００倍程度）、この水蒸気が油層を拡散させて霧化
現象を起こして油の完全な燃焼に役立つ。
既存エネルギーの効率改善及び環境汚染の最小化を図る
ためにいろいろの政策を行っているが、特に環境部にお
いては、大気汚染防止施設（燃焼補助装置）の性能基準
及び検査法（環境部告示第２００１−３５号）によって
エマルジョン燃料油の使用を積極的に勧めている。エマ
ルジョン燃料油は、一般燃料油とは異なり、燃焼効率が
高く、エネルギー効率及び公害防止性が非常に大きい燃
料であるが、これを燃料として用いるための運搬、保管
過程で長期間放置する場合に油水分離現象が生じるの
で、燃料としての実用化には問題がある。石油の燃焼効
率を高くし、且つ煤煙や窒素酸化物（ＮＯｘ）など燃焼
に伴う公害物質の発生量を抑えるための方法としては、
石油に水を混合して燃焼させる方法が既に提案されてい
る。石油に水を混合しても石油を燃焼させることがで
き、この際に石油の燃焼効率が一層良くなるという背景
がある。すなわち、水粒子の周りを油が取り囲んでいる
状態で油を燃焼させると、熱の伝導によって水粒子は気
化し、気化された水蒸気はそのボリュームが増大し（約
５８００倍程度）、この水蒸気が油層を拡散させて霧化
現象を起こして油の完全な燃焼に役立つ。
【０００３】また、水（Ｈ２-Ｏ）は高温で、酸素（Ｏ
２）、水素（Ｈ２）、水酸基（ＯＨ）に遊離され、次の
ような連続的なラジカル反応(radical reaction)を起こ
して助燃剤の役割を果たすことが知られている。すなわ
ち、下記→式の反応は、複雑に行われて燃焼を促進
させる。 式：高温で水蒸気が分解して水素ラジカル（Ｈ・）が
生じ、水素ラジカル（Ｈ・）は酸素分子（Ｏ２）と化合
して酸素ラジカル（・Ｏ・）と水になる。 ２Ｈ＋Ｏ２→・Ｏ・＋Ｈ２Ｏ：連続反応 式：上記式で生じた酸素ラジカル（・Ｏ・）は、水
素分子と化合して水酸基ラジカル（・ＯＨ）と水素ラジ
カル（Ｈ・）になる。 Ｈ２＋・Ｏ・→・ＯＨ＋Ｈ・：連続反応 式：水酸基ラジカルは、水素分子と化合して水と水素
ラジカルになる。 ・ＯＨ＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋Ｈ・：連続反応 式：水蒸気（Ｈ２Ｏ）と水素が化合して水と水素ラジ
カルを生成させる。 Ｈ２Ｏ＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋２Ｈ・：連続反応
２）、水素（Ｈ２）、水酸基（ＯＨ）に遊離され、次の
ような連続的なラジカル反応(radical reaction)を起こ
して助燃剤の役割を果たすことが知られている。すなわ
ち、下記→式の反応は、複雑に行われて燃焼を促進
させる。 式：高温で水蒸気が分解して水素ラジカル（Ｈ・）が
生じ、水素ラジカル（Ｈ・）は酸素分子（Ｏ２）と化合
して酸素ラジカル（・Ｏ・）と水になる。 ２Ｈ＋Ｏ２→・Ｏ・＋Ｈ２Ｏ：連続反応 式：上記式で生じた酸素ラジカル（・Ｏ・）は、水
素分子と化合して水酸基ラジカル（・ＯＨ）と水素ラジ
カル（Ｈ・）になる。 Ｈ２＋・Ｏ・→・ＯＨ＋Ｈ・：連続反応 式：水酸基ラジカルは、水素分子と化合して水と水素
ラジカルになる。 ・ＯＨ＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋Ｈ・：連続反応 式：水蒸気（Ｈ２Ｏ）と水素が化合して水と水素ラジ
カルを生成させる。 Ｈ２Ｏ＋Ｈ２→Ｈ２Ｏ＋２Ｈ・：連続反応
【０００４】このように石油と水を混合して燃料として
使用できることが知られており、これに基づく石油の燃
焼効率増大方案に対する研究が全世界的に広く行なわ
れ、多くの技術的提案があったが、実用化技術は、未だ
活発に活用されていない。
使用できることが知られており、これに基づく石油の燃
焼効率増大方案に対する研究が全世界的に広く行なわ
れ、多くの技術的提案があったが、実用化技術は、未だ
活発に活用されていない。
【０００５】上記実用化されない理由は、石油と水の混
合比率が特定の範囲以内でなければならず、且つこの混
合物を燃焼段階まで油水分離が起こらない安定なエマル
ジョン状態に維持させなければならず、エマルジョン燃
料油の製造装置又はこれを用いる設備が実用的でなけれ
ばならないが、これを技術的に解決することができない
からである。その他にも、燃料と水を乳化させる際、燃
料油はその種類によって水との乳化に要求される固有の
ＨＬＢ(Hydrophilic-Lypophilic Balance)値をもってお
り、乳化剤のＨＬＢ値を適用する燃料油固有のＨＬＢ値
と正確に一致させなければ、長期間乳化状態を維持する
有用なエマルジョン燃料油を製造することができない
が、従来の方法では技術的にこれを正確に合わせること
ができなかった。これはエマルジョン燃料油が実用化で
きない理由の一つである。
合比率が特定の範囲以内でなければならず、且つこの混
合物を燃焼段階まで油水分離が起こらない安定なエマル
ジョン状態に維持させなければならず、エマルジョン燃
料油の製造装置又はこれを用いる設備が実用的でなけれ
ばならないが、これを技術的に解決することができない
からである。その他にも、燃料と水を乳化させる際、燃
料油はその種類によって水との乳化に要求される固有の
ＨＬＢ(Hydrophilic-Lypophilic Balance)値をもってお
り、乳化剤のＨＬＢ値を適用する燃料油固有のＨＬＢ値
と正確に一致させなければ、長期間乳化状態を維持する
有用なエマルジョン燃料油を製造することができない
が、従来の方法では技術的にこれを正確に合わせること
ができなかった。これはエマルジョン燃料油が実用化で
きない理由の一つである。
【０００６】すなわち、燃料は、一般に運搬保管段階を
経て実際使用段階に至るまで長時間を要するものであ
る。ところが、石油と水は、短時間はエマルジョン状態
に維持させることができるが、相容性がなく、この過程
で油水分離が起こり、油水分離された混合物では前記の
効果を期待することができない。
経て実際使用段階に至るまで長時間を要するものであ
る。ところが、石油と水は、短時間はエマルジョン状態
に維持させることができるが、相容性がなく、この過程
で油水分離が起こり、油水分離された混合物では前記の
効果を期待することができない。
【０００７】従来のエマルジョン燃料油を製造する方法
として、ＨＬＢ値３〜４の界面活性剤、水及びポリビニ
ールアルコールから組成した非イオン性界面活性剤、中
質油及び廃油を一定の比率で混合撹拌して水を微細粒子
中に分散させ、廃油を原料としてエマルジョン燃料を製
造する方法（韓国特許公報公告第９５−１４０７号及び
公告第９６−１３６１２号）が提案された。また、ＨＬ
Ｂ値４〜５の界面活性剤と水を混合して乳化添加剤を作
った後、軽油又は重油、水及び前記乳化添加剤を一定の
比率で混合し、その後、水粒子を０.５〜５μｍ程度の
微細粒子に破砕してエマルジョン燃料油を製造する方法
（韓国特許公報公開第９９−６４７５３号）も提案され
たことがある。
として、ＨＬＢ値３〜４の界面活性剤、水及びポリビニ
ールアルコールから組成した非イオン性界面活性剤、中
質油及び廃油を一定の比率で混合撹拌して水を微細粒子
中に分散させ、廃油を原料としてエマルジョン燃料を製
造する方法（韓国特許公報公告第９５−１４０７号及び
公告第９６−１３６１２号）が提案された。また、ＨＬ
Ｂ値４〜５の界面活性剤と水を混合して乳化添加剤を作
った後、軽油又は重油、水及び前記乳化添加剤を一定の
比率で混合し、その後、水粒子を０.５〜５μｍ程度の
微細粒子に破砕してエマルジョン燃料油を製造する方法
（韓国特許公報公開第９９−６４７５３号）も提案され
たことがある。
【０００８】これらの方法は、燃料油、水及び乳化剤を
一定の比率で混合して混合物を作った後、特殊に設計さ
れた撹拌器付きタンク内で、前記混合物を撹拌させ、燃
料油中に含有されている水を微細粒子に粉砕して乳化分
散させ、水が分散されている状態で燃料として用いるよ
うにする方法である。
一定の比率で混合して混合物を作った後、特殊に設計さ
れた撹拌器付きタンク内で、前記混合物を撹拌させ、燃
料油中に含有されている水を微細粒子に粉砕して乳化分
散させ、水が分散されている状態で燃料として用いるよ
うにする方法である。
【０００９】前記韓国特許公告第９５−１４０７号及び
第９６−１３６１２号は、一つのタンク内で乳化させる
回分式方法であり、連続製造が不可能であるという問題
がある。前記韓国公開特許第９９−６４３５３号は、連
続式方法ではあるが、薬品予熱貯蔵槽、水予熱貯蔵槽、
油加温槽などの多数のタンク設備を備えなければなら
ず、撹拌槽も一次撹拌槽で前記混合物が混合されるよう
にし、２次撹拌槽で水粉砕作業を行って３次撹拌槽で
水、燃料油及び乳化剤を乳化させる多段階から構成され
ており、過大な設備投資を要するという問題がある。ま
た、乳化剤を用いて水を燃料油中に微粒子状態で分散さ
せるとしても、前記方法で製造される乳化油は長期間乳
化状態を維持することができないため、産業への適用に
は限界がある。前記韓国特許公報公告第９５−１４０７
号及び公告第９６−１３６１２号に記載の方法は、貯蔵
タンクなど過大な付帯設備、設置及び保管施設のための
大きい面積の用地が必要となり、実際産業現場への適用
には多くの制約が伴う。本発明者は付帯設備と用地を大
幅軽減することができ、エマルジョン燃料油を貯蔵、保
管の過程なしに直接燃料として使用することが可能なエ
マルジョン燃料油の製造装置を開発するに至った。
第９６−１３６１２号は、一つのタンク内で乳化させる
回分式方法であり、連続製造が不可能であるという問題
がある。前記韓国公開特許第９９−６４３５３号は、連
続式方法ではあるが、薬品予熱貯蔵槽、水予熱貯蔵槽、
油加温槽などの多数のタンク設備を備えなければなら
ず、撹拌槽も一次撹拌槽で前記混合物が混合されるよう
にし、２次撹拌槽で水粉砕作業を行って３次撹拌槽で
水、燃料油及び乳化剤を乳化させる多段階から構成され
ており、過大な設備投資を要するという問題がある。ま
た、乳化剤を用いて水を燃料油中に微粒子状態で分散さ
せるとしても、前記方法で製造される乳化油は長期間乳
化状態を維持することができないため、産業への適用に
は限界がある。前記韓国特許公報公告第９５−１４０７
号及び公告第９６−１３６１２号に記載の方法は、貯蔵
タンクなど過大な付帯設備、設置及び保管施設のための
大きい面積の用地が必要となり、実際産業現場への適用
には多くの制約が伴う。本発明者は付帯設備と用地を大
幅軽減することができ、エマルジョン燃料油を貯蔵、保
管の過程なしに直接燃料として使用することが可能なエ
マルジョン燃料油の製造装置を開発するに至った。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、燃料
油、水及び乳化剤からなるエマルジョン燃料油を製造す
る方法に際して、燃料油中に微細な水粒子を短時間内に
均質に分散させることができ、比較的簡単な設備で連続
的にエマルジョン燃料油を製造することができる方法の
提供にある。また、エマルジョン燃料を製造し次第、燃
料として供給できるようにする上、燃料油と水がＷ／Ｏ
型(water in oil type)エマルジョンを形成する際に、
正確なＨＬＢ値を合わせることにより、貯蔵時にも長時
間エマルジョン燃料油が油水分離現象を起こすことを予
防することが可能なエマルジョン燃料油製造装置を提供
することにある。
油、水及び乳化剤からなるエマルジョン燃料油を製造す
る方法に際して、燃料油中に微細な水粒子を短時間内に
均質に分散させることができ、比較的簡単な設備で連続
的にエマルジョン燃料油を製造することができる方法の
提供にある。また、エマルジョン燃料を製造し次第、燃
料として供給できるようにする上、燃料油と水がＷ／Ｏ
型(water in oil type)エマルジョンを形成する際に、
正確なＨＬＢ値を合わせることにより、貯蔵時にも長時
間エマルジョン燃料油が油水分離現象を起こすことを予
防することが可能なエマルジョン燃料油製造装置を提供
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では、燃料油、
水、乳化剤から組成された混合物中の水を微細な状態に
分散させてエマルジョン燃料油を製造する方法におい
て、ＨＬＢ値３.７以下の親油性界面活性剤とＨＬＢ値
１０.３以上の親水性界面活性剤を９７〜７５：３〜２
５の比率で混合し、ＨＬＢ値４.０に調整した混合界面
活性剤を乳化剤とし、乳化装置を用いて水粒子の粒度を
３０±５μｍにし、燃料油に水を分散させるエマルジョ
ン燃料油を製造することである。
水、乳化剤から組成された混合物中の水を微細な状態に
分散させてエマルジョン燃料油を製造する方法におい
て、ＨＬＢ値３.７以下の親油性界面活性剤とＨＬＢ値
１０.３以上の親水性界面活性剤を９７〜７５：３〜２
５の比率で混合し、ＨＬＢ値４.０に調整した混合界面
活性剤を乳化剤とし、乳化装置を用いて水粒子の粒度を
３０±５μｍにし、燃料油に水を分散させるエマルジョ
ン燃料油を製造することである。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明は、水と燃料油を乳化させ
て製造されるエマルジョン燃料油の製造方法とその製造
装置に関する。なお、本発明に適用可能な燃料油には、
軽油(Diesel oil)、重油などがある。また、本発明で
は、エマルジョン燃料油中に分散される水の粒度を３０
±５μｍにすることを特徴とする。さらに、本発明の他
の特徴は、従来の回分式方法又は貯蔵槽を用いる方法に
おいて油水分離を抑えるために安定剤として用いられる
ペクチン又はＰＶＡの使用を排除することにある。
て製造されるエマルジョン燃料油の製造方法とその製造
装置に関する。なお、本発明に適用可能な燃料油には、
軽油(Diesel oil)、重油などがある。また、本発明で
は、エマルジョン燃料油中に分散される水の粒度を３０
±５μｍにすることを特徴とする。さらに、本発明の他
の特徴は、従来の回分式方法又は貯蔵槽を用いる方法に
おいて油水分離を抑えるために安定剤として用いられる
ペクチン又はＰＶＡの使用を排除することにある。
【００１３】本発明の方法では、連続式に製造される
上、乳化され次第燃焼バーナーへの供給ができるにする
ことにより、貯蔵又は運搬時に時間経過に伴って発生し
得る油水分離現象を懸念する必要がなくなる。燃料油を
水と乳化させる際、全ての燃料油は、水との乳化に要求
される固有のＨＬＢを有する。エマルジョンの形態がＯ
／Ｗ型(oil in water type)の場合とＷ／Ｏ型(water in
oil type)の場合の燃料油に要求されるＨＬＢは次のと
おりである。
上、乳化され次第燃焼バーナーへの供給ができるにする
ことにより、貯蔵又は運搬時に時間経過に伴って発生し
得る油水分離現象を懸念する必要がなくなる。燃料油を
水と乳化させる際、全ての燃料油は、水との乳化に要求
される固有のＨＬＢを有する。エマルジョンの形態がＯ
／Ｗ型(oil in water type)の場合とＷ／Ｏ型(water in
oil type)の場合の燃料油に要求されるＨＬＢは次のと
おりである。
【００１４】
【００１５】エマルジョン燃料油は、Ｗ／Ｏ型のエマル
ジョンなので、ＨＬＢを４.０に合わせると、重油又は
中質油の要求するＨＬＢに合わせることができる。乳化
剤を区分する基準は、各乳化剤のもつＨＬＢ値である。
ＨＬＢ値が低いほど、油に近くなる特性を示し（これを
親油性乳化剤という）、ＨＬＢの値が高いほど、水に近
くなる特性を示す（これを親水性乳化剤という）。
ジョンなので、ＨＬＢを４.０に合わせると、重油又は
中質油の要求するＨＬＢに合わせることができる。乳化
剤を区分する基準は、各乳化剤のもつＨＬＢ値である。
ＨＬＢ値が低いほど、油に近くなる特性を示し（これを
親油性乳化剤という）、ＨＬＢの値が高いほど、水に近
くなる特性を示す（これを親水性乳化剤という）。
【００１６】次に、本発明でエマルジョン燃料油を製造
する方法を簡略に説明する。Ｗ／Ｏ型エマルジョンを形
成させる際に軽油及びバンカー重油の乳化に用いられる
界面活性剤は、親油性界面活性剤と親水性界面活性剤を
一定の比率で混合して製造することができる。Ｗ／Ｏ型
乳化燃料油の組成において、中質油、重油、軽油に要求
される固有のＨＬＢ値が４.０なので、この値に合わせ
るために親油性活性剤のＨＬＢ値が必ず３.７以下のも
のを採用しなければならない。たとえば、ソルビタント
リオレートＨＬＢ＝１.６、ソルビタンセスキオレート
ＨＬＢ＝３.７、ソルビタントリステアレートＨＬＢ＝
２.４を選択しなければならない。ここでオレイン酸か
ら誘導されて作られた非イオン系界面活性剤のセスキオ
レートを親油基として使用し（ＨＬＢ＝３.７）、親水
基のポリオキシエチレンと縮合されたソルビタンセスキ
オレート（ＨＬＢ＝１５）を９５：５（重量比）で混合
して界面活性剤のＨＬＢ値を４.０に合わせた。
する方法を簡略に説明する。Ｗ／Ｏ型エマルジョンを形
成させる際に軽油及びバンカー重油の乳化に用いられる
界面活性剤は、親油性界面活性剤と親水性界面活性剤を
一定の比率で混合して製造することができる。Ｗ／Ｏ型
乳化燃料油の組成において、中質油、重油、軽油に要求
される固有のＨＬＢ値が４.０なので、この値に合わせ
るために親油性活性剤のＨＬＢ値が必ず３.７以下のも
のを採用しなければならない。たとえば、ソルビタント
リオレートＨＬＢ＝１.６、ソルビタンセスキオレート
ＨＬＢ＝３.７、ソルビタントリステアレートＨＬＢ＝
２.４を選択しなければならない。ここでオレイン酸か
ら誘導されて作られた非イオン系界面活性剤のセスキオ
レートを親油基として使用し（ＨＬＢ＝３.７）、親水
基のポリオキシエチレンと縮合されたソルビタンセスキ
オレート（ＨＬＢ＝１５）を９５：５（重量比）で混合
して界面活性剤のＨＬＢ値を４.０に合わせた。
【００１７】下記表１は、親油性界面活性剤と親水性界
面活性剤を一定の比率で混合して正確なＨＬＢ４.０の
値を有する混合界面活性剤が得られる例を示すものであ
る。
面活性剤を一定の比率で混合して正確なＨＬＢ４.０の
値を有する混合界面活性剤が得られる例を示すものであ
る。
【表１】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
【００１８】
【実施例】１０Ｋｇの中質油（medium oil-軽油、重油
を含む）に１.０ｋｇの水を混合し、前記表１に例示し
たＨＬＢ値を４.０に正確に合わせた１１０ｇの混合界
面活性剤を添加して混合物を製造する。この際、混合界
面活性剤の添加量は軽油（又は重油）と水を混合した重
量の０.１重量％内外が適当である。前記混合物を図１
に示した引込管３を介して本発明の乳化装置(Emulsifyi
ng Device)内に投入させる。本発明の乳化装置は、燃料
油中の水粒子を粉砕するための設備を備えたもので、外
縁部に棒状翼を備えた棒状回転子６と円形の網状スクリ
ーンを備えた回転子５とからなる。中心部がモータ１の
回転軸２と結合されている棒状回転子６は、周縁部に棒
状翼７を備えたものである。棒状回転子６の棒状翼７
は、乳化器の内面と対向する部分は乳化器の内部曲面と
平行面をなすように曲面からなっている。棒状翼と棒状
翼との間には凹部が設けられている。回転子の棒状翼の
数は、円形の網状スクリーンの大きさによって異なる
が、１０〜２０個程度が適当である。中心部がモータ１
の回転軸２と結合されている網目を有するスクリーン回
転子５は円筒形になっており、スクリーンの内部は図２
に示すように空所である。網目は、円形又は四角形又は
いろいろの形態に形成させることができ、３０〜５０メ
ッシュ程度の大きさが適当である。このように構成され
た乳化装置内に引込管３を介して引き込まれた混合物
は、モータによって回転している回転子５及び６とぶつ
かることになる。この回転子の回転速度は、３０００〜
３５００ｒｐｍ程度が適当である。勿論、棒状回転子６
の回転速度とスクリーン回転子５の回転速度は、同一で
ある。また、引込管３を介して引き込まれた混合物は、
棒状回転子６とスクリーン回転子５を介して排出管４に
排出されるように構成させる。棒状回転子６にぶつかっ
た混合物は、再びスクリーン回転子とぶつかる。棒状回
転子６によって粉砕された水粒子は、流れる速度によっ
てスクリーン回転子の円筒形の内部に移送される。そし
て、スクリーン回転子のスクリーンによって、再び粉砕
される。この際、スクリーン回転子の円筒内に移送され
た混合物は、回転しているスクリーン回転子の遠心力に
よってスクリーンを介して内部から外部に排出され、こ
のような過程でスクリーンの網目によって水粒子は均一
に粉砕される。このような粉砕過程を５〜１０秒間行う
と、水粒子の粒度が、３０±５μｍに粉砕されながら、
軽油（重油）中で乳化状態を維持しながら分散される。
を含む）に１.０ｋｇの水を混合し、前記表１に例示し
たＨＬＢ値を４.０に正確に合わせた１１０ｇの混合界
面活性剤を添加して混合物を製造する。この際、混合界
面活性剤の添加量は軽油（又は重油）と水を混合した重
量の０.１重量％内外が適当である。前記混合物を図１
に示した引込管３を介して本発明の乳化装置(Emulsifyi
ng Device)内に投入させる。本発明の乳化装置は、燃料
油中の水粒子を粉砕するための設備を備えたもので、外
縁部に棒状翼を備えた棒状回転子６と円形の網状スクリ
ーンを備えた回転子５とからなる。中心部がモータ１の
回転軸２と結合されている棒状回転子６は、周縁部に棒
状翼７を備えたものである。棒状回転子６の棒状翼７
は、乳化器の内面と対向する部分は乳化器の内部曲面と
平行面をなすように曲面からなっている。棒状翼と棒状
翼との間には凹部が設けられている。回転子の棒状翼の
数は、円形の網状スクリーンの大きさによって異なる
が、１０〜２０個程度が適当である。中心部がモータ１
の回転軸２と結合されている網目を有するスクリーン回
転子５は円筒形になっており、スクリーンの内部は図２
に示すように空所である。網目は、円形又は四角形又は
いろいろの形態に形成させることができ、３０〜５０メ
ッシュ程度の大きさが適当である。このように構成され
た乳化装置内に引込管３を介して引き込まれた混合物
は、モータによって回転している回転子５及び６とぶつ
かることになる。この回転子の回転速度は、３０００〜
３５００ｒｐｍ程度が適当である。勿論、棒状回転子６
の回転速度とスクリーン回転子５の回転速度は、同一で
ある。また、引込管３を介して引き込まれた混合物は、
棒状回転子６とスクリーン回転子５を介して排出管４に
排出されるように構成させる。棒状回転子６にぶつかっ
た混合物は、再びスクリーン回転子とぶつかる。棒状回
転子６によって粉砕された水粒子は、流れる速度によっ
てスクリーン回転子の円筒形の内部に移送される。そし
て、スクリーン回転子のスクリーンによって、再び粉砕
される。この際、スクリーン回転子の円筒内に移送され
た混合物は、回転しているスクリーン回転子の遠心力に
よってスクリーンを介して内部から外部に排出され、こ
のような過程でスクリーンの網目によって水粒子は均一
に粉砕される。このような粉砕過程を５〜１０秒間行う
と、水粒子の粒度が、３０±５μｍに粉砕されながら、
軽油（重油）中で乳化状態を維持しながら分散される。
【００１９】本発明のエマルジョン燃料油製造装置は、
設備が簡単であって、燃焼補助装置として燃焼装置と連
結して使用することができる。すなわち、燃料タンクと
燃焼装置との間に連結するインライン方式(inline typ
e)で使用すると、燃料油が乳化され次第燃焼器に供給さ
れるので、長時間放置に伴う油水分離現象を防止するこ
とができ、既存の燃焼設備の交替又は補完なしに使用す
ることができ、貯蔵設備や攪拌設備などの付帯設備も不
要となる。
設備が簡単であって、燃焼補助装置として燃焼装置と連
結して使用することができる。すなわち、燃料タンクと
燃焼装置との間に連結するインライン方式(inline typ
e)で使用すると、燃料油が乳化され次第燃焼器に供給さ
れるので、長時間放置に伴う油水分離現象を防止するこ
とができ、既存の燃焼設備の交替又は補完なしに使用す
ることができ、貯蔵設備や攪拌設備などの付帯設備も不
要となる。
【００２０】従来では、油と水の乳化作用で生成された
乳化燃料油の貯蔵又は輸送途中の油水分離を防ぐため
に、親水性界面活性剤と親油性界面活性剤を６０：４０
の比にしてＨ、Ｌ、Ｂを１２値に合わせ、Ｗ／Ｏ／Ｗ型
に乳化させて貯蔵安定剤としてペクチン又はＰＶＡを微
量使用した。また、撹拌槽も断続式(Batch type)であっ
たため、貯蔵には適するが、燃焼装置と直接連結して使
用することができなかった。
乳化燃料油の貯蔵又は輸送途中の油水分離を防ぐため
に、親水性界面活性剤と親油性界面活性剤を６０：４０
の比にしてＨ、Ｌ、Ｂを１２値に合わせ、Ｗ／Ｏ／Ｗ型
に乳化させて貯蔵安定剤としてペクチン又はＰＶＡを微
量使用した。また、撹拌槽も断続式(Batch type)であっ
たため、貯蔵には適するが、燃焼装置と直接連結して使
用することができなかった。
【００２１】これに対し、本発明は、連続した供給と連
続した需要に応えるように設計され、施設変更又は改修
することなく、バーナーに投入される直前で乳化させて
直ちにバーナーに投入されるようにし、水の極小微粒子
の粒度を３０±５μｍにして乳化油中に均一な大きさで
均等に内包されている際、最も大きい効率を発生させる
ことを確認した。すなわち、撹拌手段は回分式において
連続性撹拌方式(inlinemixing type)が現実性がある。
また、水の極小微粒子を３０±５μｍに形成させること
が本発明の核心事項の一つである。
続した需要に応えるように設計され、施設変更又は改修
することなく、バーナーに投入される直前で乳化させて
直ちにバーナーに投入されるようにし、水の極小微粒子
の粒度を３０±５μｍにして乳化油中に均一な大きさで
均等に内包されている際、最も大きい効率を発生させる
ことを確認した。すなわち、撹拌手段は回分式において
連続性撹拌方式(inlinemixing type)が現実性がある。
また、水の極小微粒子を３０±５μｍに形成させること
が本発明の核心事項の一つである。
【００２２】重油は、炭素数が２０個以上構成されてお
り、燃焼過程でメタンＣＨ４、エタンＣ２Ｈ６、プロパ
ンＣ３Ｈ８、ブタンＣ４Ｈ１０などに分解されて気体化
されながら燃焼される。このような物質などは分解途中
に下記構造の炭素が分離される。 これらは非常に不安定であり、不安定な物質同士に凝集
現象が起こってシクロヘキサン(cyclohexan)又はベンゼ
ン（Ｃ６Ｈ６）などに変わる。このベンゼンが１０個集
まって煤(black dust, soots)の原体と言えるオバレン
(ovalene)を形成し、このオバレンが数百万個の単位で
集合したときに初めて目に見える煤が観察される。とこ
ろが、乳化燃料油の燃焼時に水の微粒子がＨ2Ｏ→2Ｈ＋
1/2Ｏ2となって、分解遊離された２Ｈが不安定なシクロ
ヘキサンと結合してオバレンの生成を防止する。
り、燃焼過程でメタンＣＨ４、エタンＣ２Ｈ６、プロパ
ンＣ３Ｈ８、ブタンＣ４Ｈ１０などに分解されて気体化
されながら燃焼される。このような物質などは分解途中
に下記構造の炭素が分離される。 これらは非常に不安定であり、不安定な物質同士に凝集
現象が起こってシクロヘキサン(cyclohexan)又はベンゼ
ン（Ｃ６Ｈ６）などに変わる。このベンゼンが１０個集
まって煤(black dust, soots)の原体と言えるオバレン
(ovalene)を形成し、このオバレンが数百万個の単位で
集合したときに初めて目に見える煤が観察される。とこ
ろが、乳化燃料油の燃焼時に水の微粒子がＨ2Ｏ→2Ｈ＋
1/2Ｏ2となって、分解遊離された２Ｈが不安定なシクロ
ヘキサンと結合してオバレンの生成を防止する。
【００２３】参考として、オバレンの結合構造は次のと
おりである。
おりである。
【００２４】一般に、燃料油を燃焼させるとき、煤又は
窒素化合物（ＮＯｘ）が生成される過程は、次の通りで
あると知られている。空気中の窒素が、燃焼過程で、Ｎ
Ｏ、ＮＯ２--、Ｎ２-Ｏ５など（これらを全て含んでＮ
Ｏ-ｘ-で表記する）を生成させるが、これらは全て１８
００°Ｋ以上の局部高温で生成される。ＮＯｘの生成を
抑制させる方法は、最高火炎温度を１８００°Ｋ以下に
抑制させるが、水と共に燃焼させると、水の蒸発潜熱と
水蒸気の顕熱上昇で、火炎熱の温度が下降し、これを用
いて火炎温度を１８００°Ｋ以下に維持させることがで
き、ＮＯｘの生成が抑制される。また、ＮＯｘの生成量
が減少すると、燃焼混合物は余分の酸素量を得ることが
でき、この酸素によって煤又は微細炭素粒子に対する燃
焼性が改善されるので、ＮＯｘの生成量が減少すると、
未燃焼粒状物質の低減効果も共に得ることができる。
窒素化合物（ＮＯｘ）が生成される過程は、次の通りで
あると知られている。空気中の窒素が、燃焼過程で、Ｎ
Ｏ、ＮＯ２--、Ｎ２-Ｏ５など（これらを全て含んでＮ
Ｏ-ｘ-で表記する）を生成させるが、これらは全て１８
００°Ｋ以上の局部高温で生成される。ＮＯｘの生成を
抑制させる方法は、最高火炎温度を１８００°Ｋ以下に
抑制させるが、水と共に燃焼させると、水の蒸発潜熱と
水蒸気の顕熱上昇で、火炎熱の温度が下降し、これを用
いて火炎温度を１８００°Ｋ以下に維持させることがで
き、ＮＯｘの生成が抑制される。また、ＮＯｘの生成量
が減少すると、燃焼混合物は余分の酸素量を得ることが
でき、この酸素によって煤又は微細炭素粒子に対する燃
焼性が改善されるので、ＮＯｘの生成量が減少すると、
未燃焼粒状物質の低減効果も共に得ることができる。
【００２５】もう一つの燃料中に内包されている水の微
粒子（３０±５μｍ）が燃焼初期に急膨張して（微爆現
象），油滴を超微粒化して空気との接触面積を広めて燃
焼の極大化である完全燃焼をさせると知られているが、
燃焼過程で生じる脱水素がオバレン生成を抑制するの
で、脱水素防止が何よりも重要であると言える。炭化水
素が完全燃焼するためには、水素の触媒役割がなければ
ならない。このように水素の触媒役割があれば、燃焼上
昇はもちろん、完全燃焼に至って熱効率を極大化させる
ことができる。
粒子（３０±５μｍ）が燃焼初期に急膨張して（微爆現
象），油滴を超微粒化して空気との接触面積を広めて燃
焼の極大化である完全燃焼をさせると知られているが、
燃焼過程で生じる脱水素がオバレン生成を抑制するの
で、脱水素防止が何よりも重要であると言える。炭化水
素が完全燃焼するためには、水素の触媒役割がなければ
ならない。このように水素の触媒役割があれば、燃焼上
昇はもちろん、完全燃焼に至って熱効率を極大化させる
ことができる。
【００２６】また、何故、水の粒度が３０±５μの場合
に最も極大の微爆現象と完全燃焼が起こるかという点で
あるが、本発明者は１年６ヶ月間、１μｍから５０μｍ
まで段階的に実験を行った。最も効率が高く、燃料の節
減が可能なのは３０μｍ前後である。３０μｍ前後にお
いて、ＣＯが０％になり、ＣＯ２が１０ｐｐｍ以内であ
り、燃焼効率が８５％から８９％に上昇した。勿論、空
気比の低減が４％から３.５％〜２.０％に調整された。
このような燃料節減は蒸発費に換算して１０％以上であ
った。
に最も極大の微爆現象と完全燃焼が起こるかという点で
あるが、本発明者は１年６ヶ月間、１μｍから５０μｍ
まで段階的に実験を行った。最も効率が高く、燃料の節
減が可能なのは３０μｍ前後である。３０μｍ前後にお
いて、ＣＯが０％になり、ＣＯ２が１０ｐｐｍ以内であ
り、燃焼効率が８５％から８９％に上昇した。勿論、空
気比の低減が４％から３.５％〜２.０％に調整された。
このような燃料節減は蒸発費に換算して１０％以上であ
った。
【００２７】
【発明の効果】本発明では、燃料油、水及び乳化剤から
なるエマルジョン燃料油において燃料油と水がＷ／Ｏ型
エマルジョンを形成する時に燃料油に要求される固有の
ＨＬＢ値と乳化剤のＨＬＢ値を正確に一致させることに
より、良好な乳化状態を維持させることができ、一定の
大きさの水粒子を均一に分散させることができ、エマル
ジョン燃料油の燃焼時に公害物質排出を最大限抑制させ
ることができる優れた効果がある。また、これにより１
０％以上の燃料節減を実現することができ、大きい経済
的効果を得ることができる。また、本発明の製造装置
は、簡単な設備で提供することができ、乳化させた燃料
を直ちに燃料として使用できるようにすることにより、
保管に伴う油水分離現象を防止することができるという
利点をもつ。
なるエマルジョン燃料油において燃料油と水がＷ／Ｏ型
エマルジョンを形成する時に燃料油に要求される固有の
ＨＬＢ値と乳化剤のＨＬＢ値を正確に一致させることに
より、良好な乳化状態を維持させることができ、一定の
大きさの水粒子を均一に分散させることができ、エマル
ジョン燃料油の燃焼時に公害物質排出を最大限抑制させ
ることができる優れた効果がある。また、これにより１
０％以上の燃料節減を実現することができ、大きい経済
的効果を得ることができる。また、本発明の製造装置
は、簡単な設備で提供することができ、乳化させた燃料
を直ちに燃料として使用できるようにすることにより、
保管に伴う油水分離現象を防止することができるという
利点をもつ。
【図１】本発明に係るエマルジョン燃料油製造装置の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明に係るエマルジョン燃料油製造装置の分
解斜視図である。
解斜視図である。
１ モータ
２ 回転軸
３ 引込管
４ 排出管
５ スクリーン回転子
６ 棒状回転子
７ 棒状翼
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ヨング−ヨップ キム
コーリア、ソウル、スンブクーグ、ドナン
ードン、631、ブンヤン アパート104−
201
Ｆターム(参考） 4H013 DC03 DC07
Claims (3)
- 【請求項１】 燃料油、水、乳化剤から組成された混合
物中の水を微細な状態に分散させてエマルジョン燃料油
を製造する方法において、ＨＬＢ値３.７以下の親油性
界面活性剤とＨＬＢ値１０.３以上の親水性界面活性剤
を９７〜７５：３〜２５の比率で混合してＨＬＢ値４.
０に調整した混合界面活性剤を乳化剤とし、乳化装置を
用いて水粒子の粒度を３０±５μｍにして燃料油に水を
分散させることを特徴とするエマルジョン燃料油の製造
方法。 - 【請求項２】 燃料油が、軽油又は重油である請求項１
記載のエマルジョン燃料油の製造方法。 - 【請求項３】 エマルジョン燃料油の製造装置におい
て、乳化装置が、外縁部に１０〜２０個の棒状翼を備え
た回転子と、網目の大きさが３０〜５０メッシュの円筒
形の網状スクリーンを備えた回転子とを一体にして回転
するように構成されてなることを特徴とするエマルジョ
ン燃料油製造装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010051504A KR20030017889A (ko) | 2001-08-25 | 2001-08-25 | 에멀젼 연료유의 제조방법 |
| KR2001P51504 | 2001-08-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003113385A true JP2003113385A (ja) | 2003-04-18 |
Family
ID=19713548
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002234722A Pending JP2003113385A (ja) | 2001-08-25 | 2002-08-12 | エマルジョン燃料油の製造方法及び製造装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003113385A (ja) |
| KR (1) | KR20030017889A (ja) |
| CN (1) | CN1401738A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008029898A1 (fr) | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Nanomizer Inc. | Procédé de production de carburant en émulsion et appareil de production du carburant |
| JP2015147842A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | 地方独立行政法人青森県産業技術センター | エマルジョン燃料、その製造方法及びエマルジョン燃料用燃焼装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100588057B1 (ko) * | 2003-06-26 | 2006-06-09 | 김석현 | 에멀젼혼합연소방식의 폐기물 소각용융장치 |
| CN100344737C (zh) * | 2003-12-24 | 2007-10-24 | 上海精微粉溶机械设备有限公司 | 油包水型有机废液乳化燃料油及其制备方法 |
| CN101932880B (zh) * | 2007-10-22 | 2013-01-02 | 株式会社盛长 | 改质燃料油、其制造方法以及其制造装置 |
| KR102104726B1 (ko) * | 2018-12-17 | 2020-05-29 | 백시영 | 유화유 제조 장치 |
| CN110079275B (zh) * | 2019-05-29 | 2022-05-31 | 廊坊新奥龙河环保科技有限公司 | 一种危废物料的前处理方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR800001458Y1 (ko) * | 1979-05-31 | 1980-09-13 | 김광식 | 액체연료 유화 장치 |
| KR930000657A (ko) * | 1991-06-14 | 1993-01-15 | 임원재 | 에멀젼 연료유의 제조방법 |
| KR960013612B1 (ko) * | 1993-11-12 | 1996-10-09 | 김경엽 | 폐윤활유를 원료로 하는 정제연료유의 제조방법과 그 장치 |
| US5863301A (en) * | 1994-06-02 | 1999-01-26 | Empresa Colombiana De Petroleos ("Ecopetrol") | Method of produce low viscosity stable crude oil emulsion |
| KR100281230B1 (ko) * | 1999-05-06 | 2001-02-01 | 강전봉 | 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법 및 |
| KR200221612Y1 (ko) * | 2000-09-25 | 2001-04-16 | 주식회사기가씨앤이 | 에멀젼 연료유 제조설비용 다단믹서 |
| KR20020032220A (ko) * | 2000-10-26 | 2002-05-03 | 박상재 | 에멀젼 연료유 조성물 |
-
2001
- 2001-08-25 KR KR1020010051504A patent/KR20030017889A/ko not_active Application Discontinuation
-
2002
- 2002-08-12 JP JP2002234722A patent/JP2003113385A/ja active Pending
- 2002-08-23 CN CN02142213A patent/CN1401738A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008029898A1 (fr) | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Nanomizer Inc. | Procédé de production de carburant en émulsion et appareil de production du carburant |
| JP2015147842A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | 地方独立行政法人青森県産業技術センター | エマルジョン燃料、その製造方法及びエマルジョン燃料用燃焼装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1401738A (zh) | 2003-03-12 |
| KR20030017889A (ko) | 2003-03-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050519 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20051101 |