JPS6017240B2 - 炭化水素燃料の燃焼方法 - Google Patents

炭化水素燃料の燃焼方法

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JPS6017240B2
JPS6017240B2 JP3176977A JP3176977A JPS6017240B2 JP S6017240 B2 JPS6017240 B2 JP S6017240B2 JP 3176977 A JP3176977 A JP 3176977A JP 3176977 A JP3176977 A JP 3176977A JP S6017240 B2 JPS6017240 B2 JP S6017240B2
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
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    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
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  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
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  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大気汚染を防止する炭化水素燃料の燃焼方法に
関する。
一般の液体燃料、特に炭化水素燃料は、燃焼時に窒素酸
化物N○x、煤塵、一酸化炭素等を発生して大気を汚染
しやすく近年これら有害物の発生防止が問題をなつり、
殊にNOxは光化学スモッグの原因をなすものとしてそ
の低減が急務とされ、NO.の低減法として、1重油を
ナフサ、灯油、LPG等に燃焼変換する方法、2燃料に
水、アルコールの燃料助剤を添加し更に必要に応じて或
る種の界面活性剤を添加してェマルジョン燃料組成物と
して使用する方法、3 あるいは二1段燃料方法、廃ガ
ス再循環法あるいはバーナー英他の装置の改善による燃
焼方法等が試みられ「 4 更に排煙脱硝法等が提案さ
れている状況にある。
しかし、これらの方法は必らずしも満足すべき結果を与
えない。
すなわち、前記、1の方法による時は高価な燃料を使用
することになると共に必ずしも所期の目的が達成される
ものではなく、2の方法による時は、添加剤の油中分散
に特殊な装置と手段を要するばかりでなく得られるェマ
ルジョンは安定性に乏しい貯蔵中に相分散して効果を失
い分離した水は貯槽腐蝕の原因となり、又重油の様に流
動性に乏しく加熱して用いる燃料にあっては水等の添加
剤が沸騰して泡立ちを起し重油がタンクから溢流して災
害発生の危険が避けられない。3,4の方法による時は
設備に多大の費用を必要とするにも拘わらず必ずしも満
足すべき結果は得られない。
一方、煤塵低減法としてはa N○x低減法と同様に燃
料の変換方法、b N○x低減法と同様の添加剤を加え
るか、あるいはBa等の金属化合物を添加して水性化反
応を促進させる方法、c あるJいは電機集塵機、サイ
クロン、バケフィルタースクラバ一等による除塵方法等
が提案されているがこれらの方法は何れもN0x低減法
と同じ欠点を有して必ずしも満足すべき結果を得ない。
殊に、N○xと煤鰹はN○xの低減を主にする時Zは、
煤塵の低減が好ましくなく、時にはN○xの低減に反比
例して煤塵が増加したり発熱量が低下したりして、両者
を同時に低減する満足な方法は未だ紹介されていない。
本発明はか)る従釆法における欠点の解決を目2的とし
てなされたもので第1発明と第2発明からなり、液相分
離の懸念なく、又N○xと煤塵の両者を同時に低減せし
める燃焼方法の提供に成功したもので先ず第1発明につ
いて述べるとその要旨とするところは、炭化水素燃料を
燃焼せしめるに当り、燃料100容量部に対し水3〜3
0容量部および、アルケニルコハク酸金属塩0.05〜
1接客量部を燃料ポンプとバーナー噴射口との間で添加
、混合することを特徴とする炭化水素燃料の燃焼方法で
あって以下本発明の詳細について説明する。炭化水素燃
料は、ガソリン、灯油、軽油、重油その他の石油系炭化
水素燃料、又は天然もしくは合成された炭化水素燃料で
ある。炭化水素燃料に加えられる水は炭化水素燃料10
筋容量部に対して3〜30容量部が用いられ、3容量部
より少し・と発熱量の損失は少ないがN○xおよび煤塵
の発生が甚しく又30容量部を越えるとN○xや煤塵は
減少するが発熱量の損失が大きくなって消炎する様にな
る。
好ましい添加量は炭化水素燃料5〜2咳容量部である。
本発明において使用されるアルケニルコハク酸金属塩は
、従釆法に於て紹介されていない新規な添加剤であって
、アルケニルコハク酸もしくはその無水物と金属とから
なる塩である。
このアルケニルコハク酸もしくはその無水物の分子量は
180〜3000の範囲内のものが液状であるため好ま
しく、該化合物の製法は液状ポリオレフィンと無水マレ
イン酸とを反応させることにより得られる。この液状ポ
リオレフィンは二量体以上のポリプロピレン、ポリプテ
ンー1などの常温で流動性を有する低分子量のオルフイ
ン重合体または共重合体である。一方用いられる金属と
は特に限定されるものではないが、例示すればBa,M
o,Sr,W,K,Bi,Cd,AI,Cr,Na,S
n,Mn等が挙げられる。アルケニルコハク酸金属塩の
添加量は燃料100容量部に対して0.05〜1既容量
部であり、好ましくは0.1〜1蟹容量部である。
添加量は0.05容量部より少ないとN○xおよび煤塵
の減少効果が低下し、1接客量部を越えるとNO.およ
び煤鰹の減少効果が飽和してしまう。次に水とアルケニ
ルコハク酸金属塩の添加要領について述べる。
これら添加剤の炭化水素燃料中への添加混合は燃料ポン
プとバーナー噴射射口との間、即ち燃料がこの間を通過
中に行なうことを必須の要件とするが、この間に於ける
添加混入の手段は特に制限されるものではなく、その一
例を示せば、1 燃料ポンプとバーナー間の配管途中に
蝿梓機を備えた混合槽を設け燃料が該槽を通過する間に
添加混合する方法、2 燃料ポンプとバーナーの連結管
中にオリフィスミキサー、ラインブレンダーを設けるか
配管外に超音波ミキサーを設け燃料がこの間通過中に添
加剤を添加混合する方法、3 バーナー噴射口の直前腔
内で混合する方法として、炭化水素燃料、前記添加剤、
水蒸気を多量重警によりバーナー噴射口の直前まで導き
、該口直前に設けられた混合室(アトマィザー)内で混
合し、得られるこれらの混合物をバーナー噴射口から噴
射燃焼させる方法等が例示されている。水とアルケニル
コハク酸金属塩の燃料への添加混合は燃料ポンプとバー
ナー噴射口との間で加えるならあらかじめ水とアルケニ
ルコハク酸金属塩とお混合しておいて添加してもあるい
は各々を別個に添加しても差支えない。か)る要領で添
加する時は燃料と水等の添加剤の混合が燃料ポンプとバ
ーナーの噴射口との間で行なわれるので添加剤を混入し
た燃料は、添加剤の混入後速やかに噴射口から噴射させ
ることになる結果燃料は添加剤の良好な分散状態を維持
して燃焼に供されることになる。
一般に燃料を燃焼させる場合空気の供給を減ずると排気
中のN○xは減少するが煤塵を増加し、空気の供給を増
すとN0xが増して煤塵が減少するが、本発明方法によ
る時は、N○xおよび煤塵を夫々の許容量よりはるかに
低い水準まで低減しうると共にN○xか煤塵の何れか一
方を一層低濃度にする要請があった場合他方をその許容
量以下に保持して要請に応じうるものでか)る効果は従
来法によっては得られない。
次に第2発明について述べる。
第2発明は、第1発明に比べて第1発明に於いて用いら
れる添加剤以外に非イオン界面活性剤を用いる点を相違
する。本発明者は第1発明を実施する際水とアルケニル
コハク酸金属塩の添加と同時に且つ同じ要領で非イオン
界面活性剤を添加すると、第1発明により得られる効果
が改善されることを見出して本願発明をなしたもので、
該非イオン系界面性剤の添加により第1発明の効果の改
善されるものは、該界面性剤の添加により水およびアル
ケニルコハク酸金属塩の燃料への分散が一層良好になる
ためと解される。非イオン界面性剤は何れも有効に作用
するが、アルキルフェノール縮合物はアルキルアルコー
ルェトキシレート等が特に有効に作用する。
非イオン系界面性剤の添加量は燃料10咳容量部に対し
て0.01〜5容量部が用いられ、好ましくは0.1〜
2容量部が用いられる。0.01容量部より少し、と添
加の効果が認められず、また5容量部を越えると分散効
果は飽和して増量による効果が認められない。
かく非イオン系界面性剤を併用する場合、水と前記金属
塩の添加量は前記第1発明に於ける範囲の割合で用いら
れることに変りはない。
本発明方法による時は前述の様にN○xおよび煤塵の優
れた逓減効果が得られるのみでなくェマルジョンの安定
化を必要とせず相分離による水分の析出がないのでタン
クや配管の腐蝕が防止される。
又従釆法に於ける如く予め一定組成のェマルジョンを調
製して使用する方法ではないので、大気汚染の状況に応
じ水等の添加剤の加減により随時排出ガス中の成分調節
ができて至便である。又重油の如く加熱により粘性を下
げて使用する燃料は水等の燃焼靭剤を添加すると発泡し
て加熱燃料の溢流による危険を伴なうが、本発明方法に
よれば燃料ポンプとバーナー間の遍路内の加圧状態にあ
るので発泡作用が抑制されて災害の危険が避けられる。
実施例 1〜4 a 燃料の種類:C重油 b バーナーの種類:蒸気墳務内部混合型オイルバーナ
ー(日本ナショナル・ェアオイル社製NAO−4値型) c 燃料ポンプの種類:往復動型 d添加剤の添加方法:燃料ポンプとバーナーを結ぶ通路
内にオリフィスミキサー(管径27の/肌、絞9m/m
)を装 着し、該オリフィスと燃料ポンプ 間の管墜に添加剤の注入管を関口 して加圧注入した。
操作 燃料ポンプを駆動してC重油を100kg/hrの割で
供V給し、添加剤としてアルケニルコハク酸金属塩と水
を第1表々記の通り上記d欄、記載の要領で注入し、バ
ーナーの噴射蒸気量を40k9/hrとして、燃料をバ
ーナーの噴射口から噴射燃焼させたところ、排ガス中の
N○x量(026%換算値)および煤塵量は同表結果欄
記載の通りであった。
なお排ガス中の酸素濃度は4.0%であった。考察 実施例1〜4により得られる第1表々記の結果欄に記載
のN○xと煤塵の各発生量を、比較例1,2,3により
得られる第2表々記の各発生量に比べると本発明により
得られる効果の大なることが認められる。
殊に実施例2により得られた結果を比較例2,3により
得られる結果に比べるとアルケニルコハク酸金属塩と水
との相乗効果が顕著である。又実施例1〜4はアルケニ
ルコハク酸金属塩が増加すると排ガス中のN○x、煤塵
が減少することを示す。
附 記:本実施例に於て使用したドデシニルコハク酸カ
リウム(D・S・A−Kと略称する。
)は、プロピレンの4墨体であるドデセンと無水マレィ
ン酸とを反応させて得られたドデシニル無水コハク酸を
苛性カリにより中和して得られたもので、分子量は33
6である。
なお第1表洋:‘41略称参照。実施例 5〜8前記実
施例1〜4に於て、D・S・A−Kおよび水の外に非イ
オン界面性剤としてノニポールを第1表々記の割に添加
使用する外は同様に行って第1表々記の結果が得られた
この結果は、ァルケニルコハク酸金属塩と水の併用によ
り得られるN○xと煤塵の減少効果が、該金属塩と水に
非イオン系界面活性剤を併用することにより一層増大す
ることを示す。
なお上記のノニポールは三洋化成社製のポリオキシェチ
レンノニルフェノールェーテルの商品名である。
実施例 9 実施例2に於て○・S・A−KをD・S●A−Naに変
える外は同様に行って第1表々記の結果を得た。
この結果はアルケニルコハク酸金属塩としてD・S・A
−Naを用い、これと水を併用することにより得られる
N○xと煤塵の減少効果を示す。
実施例 10実施例9に於てD・S・A一Naと水の外
に非イオン系界面性剤として、ソフタノールを第1表々
記の割に添加する外は同様に行って同表々記の結果を得
た。
ソフタノールは日本触媒化学社製のアルキル炭素数12
〜14第2級アルコールをェトキシレートしたもの)商
品名である。
この結果はD・S・A−Naと水を添加し更に非イオン
系界面性剤としてソフタノ−ルを併用することにより得
られるN○xと煤塵の減少効果の改善を示す。
この減少効果は本実施例の結果を実施例9の結果に比較
することにより理解される。
実施例 11 実施例2に於てD・S・A−KをD●S・A−Caに変
える外は同様に行って第1表々記の結果を得た。
この結果はアルケニルコハク酸金属塩としてD・S・A
−Caを用い、これと水を併用することにより得られる
N○xと煤塵の減少効果を示す。
実施例 12実施例11に於てD・S・A−Caと水と
の外に非イオン系界面活性剤としてソフタノールを第1
表々記の割に加える外は同様に行って同表々記の結果を
得た。
この結果はD・S・A−Caと水を添加し更に非イオン
系界面性剤としてソフタノールを併用することにより得
られるN○xと煤塵の減少効果の改善を示す。
この減少効果は本実施例の結果を実施例11の結果に比
較することにより理解される。
実施例 13 実施例2に於て○・S・A−KをP・B・S・A−Kに
変える外は同様に行って第1表々記の結果を得た。
この結果はァルケニルコハク酸金属塩としてP・B・S
・A−Kを用い、これと水を併用することにより得られ
るN0xと煤塵の減少効果を示す。
実施例 14 実施例13に於てP・B・S・A−Kと水との外に非イ
オン系界面性剤として/ニポールを第1表々記の割に加
える外は同様に行って表記の結果を得た。
この結果はP・B・S・A−Kと水を添加し、更に非イ
オン系界面性剤としてノニポールを併用することにより
得られるNOxと煤塵の減少効果の改善を示す。
この減少効果は本実施例の結果を実施例13の結果に比
較することにより理解される。
実施例 15 実施例2に於て○・S・A−KO.8容量部をD・S・
A−KO.4容量部とP・B・S・A−KO.蟹容量部
に変える外は同様に行って第1表々記の結果を得た。
本例は異なるアルケニルコハク酸金属塩の併用例を示す
比較例 1 実施例1に於て添加剤を用いない外は同様に行なって第
2表々記の結果を得た。
比較例 2〜9 実施例1に於て添加剤の種類と量を第2表々記の通り用
いる外は同様に行って第2表々記の結果を得た。
比較例5はアルケニルコハク酸金属塩が0.5容量部よ
り少ないとN○xと煤塵の減少効果は優れないことを示
し、比較例8はアルケニルコハク酸金属塩が1弦容量部
を越えると減少効果が飽和して効果を増さないことを示
す。
このことは第2表々記の比較例8と実施例8の結果の比
較により理解される。比較例7は水が5容量部を越える
と減少効果が飽和して効果を増さないことを示し、この
ことは比較例7を実施例8に比較することにより理解さ
れる。
* 比較例4は水量が3容量部以下になると減少効果が
優れないことを示し、比較例9は水量が3岬容量部を越
えると火災が不安定になることを示す。
比較例6は非イオン系界面性剤が0.01より少し、と
該活性剤添加の効果が現れないことを示し、このことは
第2表々記の比較例6の結果を第1表々記の実施例2に
比較することにより理解される。第1表実施例関係註:
(1)表記の量は燃料100容量部に対する容量部であ
る。
(2) N○×濃度は標準ガスで検量しを定電位電解法
計器により測定した。ppm様の数値は排ガス026%
換算値である。L3)煤塵濃度はJIS Z−8808
に定める測定法を標準とした比色法により測定した。(
4) 略 称 :名 称・D・S・A−K:ド
デシニルコハク酸カリウムD・S・A−Na:ドデシニ
ルコハク酸ナトリウムD・S・A−Ca:ドデソニルコ
ハク酸カルシウムP・B・S・A−K:ボリブテニルコ
ハク酸カリウム以下各実施例に於ても同じ第2表比較例
関係 註:第1表の註に同じ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭化水素燃料を燃焼せしめるに当り、該燃料に炭化
    水素燃料100容量部に対し、水3〜30容量部、およ
    びアルケニルコハク酸金属塩0.05〜15容量部を燃
    料ポンプとバーナー噴射口の間で添加、混合することを
    特徴とする炭化水素燃料の燃焼方法。 2 前記アルケニルコハク酸金属塩がドデシニルコハク
    酸カリウム、ドデシニルコハク酸ナトリウム、ドデシニ
    ルコハク酸カルシウム、ポリブテニルコハク酸カリウム
    、ポリブテニルコハク酸ナトリウムよりなる群から選ば
    れた1種または2種以上であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の炭化水素燃料の燃焼方法。 3 炭化水素燃料を燃焼せしめるに当り、該燃料に炭化
    水素燃料100容量部に対し水3〜30容量部、アルケ
    ニルコハク酸金属塩0.05〜15容量部、および非イ
    オン系界面活性剤0.01〜5容量部を燃料ポンプとバ
    ーナー噴射口の間で添加、混合することを特徴とする炭
    化水素燃料の燃焼方法。 4 前記アルケニルコハク酸金属塩がドデシニルコハク
    酸カリウム、ドデシニルコハク酸ナトリウム、ドデシニ
    ルコハク酸カルシウム、ポリブテニルコハク酸カリウム
    、ポリブテニルコハク酸ナトリウムよりなる群から選ば
    れた1種または2種以上であることを特徴とする特許請
    求の範囲第3項記載の炭化水素燃料の燃焼方法。 5 前記非イオン系界面活性剤がアルキルフエノール縮
    合物、アルキルアルコールエトキシレート物より選ばれ
    た1種または2種以上であることを特徴とする特許請求
    の範囲第3項記載の炭化水素燃料の燃焼方法。
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