KR100204366B1 - 유상연료유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

물에 카본 성분 및 요오드계 방부제를 분산시킨 것을 물성분으로 하고, 이 물성분을 중유중에 분산 유화시키는 것으로 이루어지는 기름중의 물방울형의 유상연료유의 제조방법으로서, 이 유상연료유는 완전연소하기 위해 중유보다 발열량이 높고 연료의 사용량이 감소하는 것외에 수분을 포함하므로 중유성분의 연료비도 절약할 수 있어 경제적이다. 또한, 요오드계 방부제를 첨가하므로 물의 부식이 방지되며, 연소효율의 향상을 꾀할 수 있다.

Description

유상연료유의 제조방법

본 발명은 중유중에 물을 분산시킨 기름중의 물방울형의 유상(乳狀)연료유의 제조방법에 관한 것이다.

최근 중유중에 물을 미립자상으로 분산시킨 유상연료유가 중유의 연소비 절약, 연소 폐기가스 NDx, SOx의 감소 등의 효과를 가지므로 주목, 검토되고 있다.

종래의 유상 연료유의 제조방법은 계면활성제를 유화제로 이용하여 물을 중유중에 분산하는 방법이 이용되며, 유화방법에는 정적믹서에 의한 방법, 유중에 물을 분산하는 방법, 기계적 교반에 의한 방법, 초음파에 의한 방법 등이 알려져 있다.

그러나, 계면활성제를 유화제로서 이용하는 경우 유화는 간단하지만 유화된 연료유는 보온 저장중에 부분적으로 물이 분리되는 경향이 있고, 분리수가 생기게 되면 유상연료유를 연소할 때에 문제가 생기되는 결점이 있었다. 그 때문에 종래 유상연료유의 연구는 많지만 실용적으로는 시험적으로 행해지고 있다. 또한, 물의 첨가율도 최대 10 %, 대체로 수 % 이하의 양이며, 이 이상의 양을 이용하는 것은 문제를 일으킬 염려가 있으므로 시험되지 않고 있다. 그 때문에 에너지 절약의 경제적 효과는 그다지 기대할 수 없었다.

본 발명의 목적은 이상과 같은 결점을 해소하는 것으로서, 중유에 물의 유화분산이 용이하고 확실하며, 생성되는 유상연료유를 수분이 분리, 유리하지 않고 장기간에 걸쳐 안정하고 수분의 양도 종래에 비해 다량으로 함유시킬 수 있으며, 게다가 연소효율도 양호한 경제적인 유상연료유의 제조방법을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명은 물에 카본성분 및 요오드계 방부제(첨가제라고 한다)를 분산시킨 것을 물의 성분으로 하고 상기 물의 성분을 유중에 분산시키는 것을 특징으로 하는 유중 물방울형의 유화 연료유의 제조방법을 요지로 하는 것이다.

본 발명에 있어서의 물은 수도물 , 공업용수 등이 일반적으로 이용되지만 우물물, 하천, 호수의 물과 해수도 이용될 수 있다.

본 발명에서 말하는 첨가제 중의 카본성분으로서는 기름연기, 송진연기, 검댕, 카본블랙 등을 들 수 있으며, 이 카본 성분을 아교, 젤라틴, 그외의 분산제, 보호콜로이드 등을 적절히 이용하여 물에 분산시킨 먹물이 바람직한 것이다. 먹물로서는 시판되는 먹물을 사용할 수 있다. 또한, 기름연기, 송진연기, 검댕등을 아교로 반죽한 먹을 물에 갈아서 만든 먹물을 이용할 수 있다. 게다가, 기름연기, 송진연기, 검댕, 카본블랙 등을 아교, 젤라틴, 그외의 분산제, 보호콜로이드 등을 적절히 이용하여 물에 분산시킨 것을 볼밀(ball mill)과 롤(roll)로서 분산시키고 연마한 것 또는 이들을 물로 희석시킨 것 등을 이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 이용되는 요오드계 방부제는 물의 부식을 방지하고 , 연소효율향상에 효과가 있다.

본 발명에서 중유중에 분산시키는 물성분은 카본 성분으로서, 먹물을 예로 들자면 물에 대하여 먹물을 0.001 - 0.3중량 % 비율로 첨가 혼합한 것을 이용한다. 바람직하기로는 0.001 - 0.1 중량 % 정도이다. 이들의 비율은 중유의 질과 유상연료유의 함수량, 저장기간 등에 의해 달라질 수 있다. 또한 요오드계 방부제의 혼합비율은 물에 대하여 극히 소량이면 된다.

이와 같이 극히 미소량을 사용하므로 작업의 편의상 미리 약간 진한 분산액을 만들어 놓고 사용할 때에 물에 상기 분산액을 첨가하여 사용하면 편리하다.

또한, 물에 첨가제를 분산시킬 때에 필요에 따라서 다른 분산제와 보호 콜로이드 등을 첨가할 수도 있다. 분산제로서는 예를 들어 나프탈린 포르말린 축합물의 술폰산염, 방향족 복소환축합물의 술폰산염, 트리아진계 분산제, 리그린계 분산제 등이 있다. 보호 콜로이드로서는 예를 들어, 아교, 젤라틴, 알부민, 카제인의 알칼리염, 카르복시 메틸 셀룰로즈, 메틸 셀룰로즈,히드록시 에틸 셀룰로즈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐 피콜리돈, 폴리아크릴산염, 폴리아크릴아마이드 등이 있다.

본 발명에서 말하는 중유로는 A중유, B중유, C중유 및 이들의 중유를 적절히 혼합한 혼합유 등이다. 또한 중질원유도 사용할 수도 있다. 또한, 이들 중유에 다른 연료유를 소량 혼입한 것도 이용할 수 있다.

중유의 유화온도는 특별히 규정하지 않는다. 통상 C중유에서는 저장탱크에 약 30。C 정도의 온도로 보유되며, 이것이 보조탱크에서 40 -50 。C 의 온도로 그리고 히터로 70。C 전후의 온도로 가열되고 버너로 연소되지만, 본 발명의 방법은 저장탱크의 약 30。C의 중유를 대상으로 하여 유화하는 것도 또한 보조 탱크의 40 - 50。C의 중유를 유화하는 것도 가능하다. 또한, 60。C 정도의 온도에서도 유화가 가능하다. 일반적으로 30 - 60。C 의 온도 범위의 중유가 유화의 대상이 되지만, 이보다 온도가 낮은 것도 또한 온도가 높은 것도 유화 가능하다.

물성분의 온도는 실온이 이용된다. 실온 이상으로 가온하여도 차이는 없지만 일반적으로는 가온하지 않아도 양호한 유화를 얻을 수 있다.

중유에 물성분을 분산유화시키는 데에는 양자를 통상의 교반장치로 교반 혼합하면 충분하다. 예를 들어 적당한 교반기를 구비한 교반 혼합조에 중유나 물성분을 넣어 교반 혼합하면 된다.

교반혼합장치는 여러 가지의 것이 사용될 수 있다. 예를 들어 날개형, 패들형, 프로펠러형, 나선축형, 나선리본형 등의 여러가지 교반혼합기를 사용할 수 있다.

또한, 호모믹서, 호모지나이저(homogenizer) 와 같은 유화기도 이용할 수 있지만 생성된 유상연료유 중에 기포룰 포함하고 있으므로 시간을 들여 기체를 뽑던지 감압하여 기체를 뽑던지 그 외의 적당한 방법으로 기체를 뽑을 필요가 있다.

중유에 물성분을 섞어 교반 혼합장치로 혼합분산시키는 방법으로서, 중유중에 물성분을 일괄적으로 가하여 혼합하는 것도, 물성분을 서서히 가하여 혼합하여도 좋다. 혹은 중유와 물성분을 동시에 가하여 혼합해도 좋다.

본 발명의 제조방법에 의하여, 중유 70체적 % 이상, 물성분 30체적 % 이하의 비율범위에서 연소효율이 좋은 안정한 유상연료유를 제조할 수 있다. 중유중에 분산되는 물입자의 크기는 입경이 20μ이하의 것이다.

상기의 배합비율의 범위를 벗어나 중유 65체적 %, 물성분 35 체적 % 정도까지의 배합비율이 안정한 유상연료유도 본 발명의 제조방법에 의해 제조할 수 있지만 연소효율이 저하하므로 경제적이지 못하다. 연소효율, 경제성 등을 생각하면 중유성분 70 체적 %이상, 물성분 30 체적 %이하가 실용적이다.

본 발명의 제조방법에서 물에 약간의 카본성분 및 요오드계 방부제를 첨가 분산시킨 물성분이 중유중에 용이하게 분산유화하고 안정한 기름중의 물방울형의 유상연료유를 만드는 기구에 대하여 검토중인데, 친유성의 기름연기, 송진연기, 검댕 등의 미세한 입자가 아교, 젤라틴 등의 보호 콜로이드에 의해 물에 안정하게 분산되어 있는 것이 중유중에 분산함에 의해 기름연기 등의 미세한 입자의 중유중에 분산함에 따라 물도 그들 입자에 대하여 분산하며, 간단한 계면활성제를 유화제에 이용하는 경우와 다르게 물이 분리 및 유리되지 않는 안정한 유상물을 제조하는 것으로 생각된다.

이하, 본 발명의 유상연료유의 제조방법을 실시예를 들어 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

수도물 2.7ℓ 에 요오드계 방부제를 극히 소량 함유한 먹물 300㎖를 첨가 혼합하여 균일하게 혼합된 분산액을 제작하였다. 또한, 물 60ℓ 에 분산액 300㎖를 첨가 혼합하여 물성분을 제작하였다.

프로펠러형 교반기와 그 위에 원관형의 덧판을 구비한 교반혼합조에 약 40。C 의 C중유 200ℓ를 담고, 거기에 25。C의 물성분 60ℓ를 담고, 교반기의 회전수를 100회 / 분 으로 교반혼합하여 약 5분간 계속하여 혼합하고, 물성분을 중유중에 분산유화하여 본 발명의 기름 중 물방울형의 유상연료유를 제조하였다.

이 유상연료유는 수분을 약 23 체적 % 함유하는 것이다. 이 유상연료유를 500㎖ 의 메스실린더에 넣어 실온 및 40 - 50。C의 온도에서 방치하고 1주간 후, 1개월 후에 물의 분리, 유리의 유무를 메스실린더의 외관으로부터 유상유의 현미경 검사로 조사하였지만 물의 분리, 유리는 보이지 않고 물의 분산현상은 양호하였다.

이하, 상기에서 얻어진 유상 연료유에 대하여 보일러(KMH-2형 M10K증기포화 MP 24.9㎡)을 사용하여 1시간 30 분의 연소시험을 행하였지만 연소상황은 완전연소로서 배기가스중에 검은 연기는 전혀 보이지 않고 버너의 연소의 색도 백색광이었다. 배기가스 중의 매연입자농도는 평균 0.038 g/㎥ N 이고, 유황산화물, 질소산화물의 농도도 낮고 연소상황은 양호하였다.

이에 대하여 비교하기 위하여 중유를 연소한 경우에는 배기가스 중에 검은 연기가 섞여있고, 버너의 연소색도 적황색이었다. 배기가스 중의 매연입자 농도는 평균 0.15 g/㎥ N 이었다. 또한, 유상 연료유의 소비량과 중유의 소비량을 비교하면 약 30 %정도 중유를 절약할 수 있었다. 또한 배기가스 중의 SOx농도가 크게 감소하였다.

본 발명의 유상연료유의 제조방법의 특징, 효과 등에 대하여 설명하면 다음과 같다.

(1) 중유중의 물의 분산화가 용이하여 1개월 정도의 기간에 걸쳐서 물의 분리유리가 작은 유상 연료유를 얻을 수 있다.

(2) 본 발명의 제조방법에서는 중유성분 70체적 % 이상, 물 30 중량 % 이하 정도의 배합비율까지 연소가 양호한 유상연료유를 얻을 수 있다.

(3) 본 발명의 제조방법에서 얻어진 유상 연료유를 버너로 연소하면 버너의 불꽃의 색은 백색으로 연소하고 완전 연소하여 연기가 나지 않는다. 이에 대하여 중유를 버너로 연소하면 버너의 불꽃의 색은 적황색이고 연기가 나온다.

(4) 본 발명의 제조방법으로 만들어진 유상연료유는 완전 연소하기 위해 중유보다 발열량이 높고 연료의 사용량이 감소하는 것 외에 수분을 포함하므로 중유성분의 연료비도 절약할 수 있어 경제적이다.

(5) 본 발명의 제조방법으로 제조된 유상 연료유에 있어서 연소 폐기는 중유에 비해 깨끗하고 무색의 연기이며 NOx,SOx등도 매우 작게 된다.

(6)요오드계 방부제를 첨가하므로 물의 부식이 방지되며, 연소효율의 향상을 꾀할 수 있다.

등의 뛰어난 특징, 효과를 갖는다.

Claims (1)

1. 물에 카본 성분 및 요오드계 방부제를 분산시킨 것을 물성분으로 하고, 상기 물성분을 중유중에 분산유화시키는 것을 특징으로 하는 기름중의 물방울형의 유상 연료유의 제조방법.