KR100281230B1 - 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법 및 - Google Patents

경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법 및 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 친유기로서 솔비탄 모노 팔미테이트, 친수기로 작용하는 비이온계활성제인 프로필렌글리콜모노레이트와 폴리에틸렌옥사이드의 축합물의 HLB(Hydrophile-Lypophile Balance)값을 4-5로 유지시키기 위해 친유기 95%, 친수기 5%와 일차 혼합하고, 상기 혼합물에 9배의 물을 첨가하여(온도유지 70℃-80℃의 물) 유화 첨가제를 만든다. 즉, 친유기 95gr과 친수기 5gr을 혼합, 물을 첨가한 유화제는 HLB 값이 5정도 된다. 상기와 같이 제조된 유화 첨가제를 이용하여, 벙커-C유 160ℓ에 물 38ℓ와 상기 유화제 2ℓ를 혼합하여 본 발명의 교반조에 보내어 상기 혼합물들이 충돌, 와류 형성으로 물입자가 파쇄되어 기름속으로 완전히 잠입하여 0.5μ-5μ정도의 극소미립자로 W/O(Water in Oil type emulsion)형의 유화유를 제조함을 특징으로 하는 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법과,
경유 또는 중유저장조(1)(ST. T 탱크)에 저장된 경유 또는 중유를 소정의 온도(75℃-80℃)를 유지시키기 위하여, 가온장치와(Hl, H2, H3가온)자동온도조절(75℃ ±5℃)기가 장치되어 있는 가온조 (ST3)와, 송유펌프(P4)와, 약품예열저장조(ST1)와, 물예열저장조(ST2)와, 기름가온조(ST3)와, 약품펌프, 물펌프, 기름펌프(P1, P2, P3)와, 일차교반조(AG1), 이차 교반조(AG2)와, 삼차교반조(AG3)와, 교반조 내부는 회전원판(3)이 여러 개 내장되어 있으며, 회전원판(3) 상하부분에 반육각형의 돌출갈퀴(4)를 형성시키고, 회전원판(3)에 돌출된 갈퀴(4)와 동일한 형태의 반 육각형의 통공을 형성시켜, 반 육각형의 돌출 갈퀴(4)가 45°각도로 휘어져 설치되어 있으며, 교반조 외부에 설치된 상부모터(M1, M3, M5)와 하부모터(M2, M4, M6)들과, 상기 연속식 각 교반조(AG1, AG2, AG3)조에서 교반이 완료된 경유(디젤유) 및 중유 유화연료는 연결파이프(L3)통해 배출되는 연료유를 버너나 저장탱크 등에 이송시키는 펌프(P5)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조장치에 관한 것이다.

Description

경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법 및 그 장치{MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS OF EULSIFIED OIL MADE BYU SING LIGHT OIL(DIESEL OIL) AND HEAVY OIL}
본 발명은 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 상세히 설명하면 경, 중유에 물과 활성제를 첨가하여 특정의 연속식 제조 교반 장치를 통하여 제조된 유화연료유(에멀션연료)로서 장기간 보관해도 유수 분리가 일어나지 않으며, 연소 시 완전연소를 시켜줌으로써 에너지 절감과 대기 오염방지에 크게 이바지 할 수 있고, 기존 시설에 별도의 연소장치나 집진 시설이 필요 없는 유화유연료(에멀션연료)의 제조 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
경유(디젤유)를 이용해서 제조된 유화유연료는 고도로 발전하는 자동차 및 선박 내연기관에 사용되어 온 경유의 배기 가스 중 공해 요인<일산화탄소(CO)>들을 극소화시킬 수 있고 에너지를 절감시킬 수 있으며, 중유를 이용해서 제조된 유화유연료는 산업시설 및 공공시설 등 에너지 다 소비업종의 보일러와 선박 등에 사용되는 중유(벙커-A, B, C 유, LSWR(저 유황 왁스유)를 유화시켜 연소시 완전연소 케 함으로써, 배기가스를 줄이고 에너지를 절감시키는 효과가 있다.
산업의 발달과 경제규모의 확대로 에너지 사용이 증대되고 있으며, 이로 인한 대기환경상태가 악화 일로에 있으며, 환경오염을 방지하기 위해 대기오염 배출기준치가 대폭 강화되는 등 각종 환경규제가 심화되고 있다.
또한 정유사에서 정제과정에서 필수적으로 남게 되는 40% 이상의 벙커-C유의 경우, 과잉, 잉여 및 비축분을 부득이 외국에 저가로 수출해야 하는 등의 벙커-C유가 갖는 문제점 또는 취약점 등을 해결하는 방법 등을 모색하게 되었다.
중유(Bunker-A, B, C, LSWR)중 우리 나라 전체 산업분야에서 수요되는 벙커-C유는 엄청난 규모로 주로 화력발전소, 해운(선박)업, 철강업(제철, 제련, 섬유업, 제지업(펄프, 목재), 유리, 화학분야 등에서 사용되고 있으며, 경유(디젤유)의 경우 보통 휘발유보다 값이 저렴하기 때문에 대중 교통수단인 버스 및 수송 차량 등에서 대량 사용되고 있으며, 기타 건설장비 및 기타 장비 등에서도 대량으로 사용되고 있다.
환경부에서는 청정지역 고시 등을 통해 대기오염을 줄이기 위해 보일러 사용 산업체에 L.N.G. 또는 경유사용을 권장하고 있으며, 벙커-C유 사용을 억제 제한하고 있으나, 산업체들은 환경규제 기준을 맞추기 위해 매출과는 상관없는 전기 집진기, 백필터 등 환경시설 설치에 대규모 자금을 투자하거나 B-C유보다 1.4배-2배 비싼 L.N.G. 또는 경유를 보일러 연료로 사용해야 하는 등 경제적인 측면에서 많은 부담을 사용자가 안아야하고, 또한 그 시설 교체에 따른 비용증대로 생산성이 악화되고 그로 인한 기업의 경제활동이 위축되고 있다.
따라서 본 발명 기술로 제조된 B-C유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)를 L.N.G.나 경유 대체용으로 국가기간산업(화력발전소, 해운업, 철강업(제철소) 등)이나 일반기업체(섬유, 제지업(펄프, 목재), 목재, 유리, 화학업 등에서 사용할 경우 에너지비용을 대폭 절감할 수 있고, 또는 기존의 경유(DISEL유)사용 산업체들인 운송업체(버스, 트럭 및 승용차), 기타장비(건설 및 수송)사용업체)에서 활용할 경유 이용업체들의 비용절감 및 오염물질 배출절감으로 대기오염 개선에 크게 기여할 수 있다.
국내특허공보 공고번호 제95-1407호는 폐유 또는 방카C유를 이용해서 만니탄모노스테아레이트와 폴리옥시에틸렌만니탄트리스테아레이트와 물을 가한 다음 PVA를 첨가하여 교반한 후 여과 처리한 다음 황산 처리한 다음 탄산나트륨으로 중화시키고 활성백토를 이용하여 침전시킨 다음 상층인 오일층을 재 사용하여 에멀션연료를 제조하는 제조방법에 관한 것이고,
국내특허공보 공고번호 제96-13612호는 솔비탄모노오라에이트와 폴리옥시에틸렌솔비탄트리스테아레이트를 넣고 물을 가한 다음 펙틴을 첨가하여 교반한 후, 폐유를 넣어 재교반하여 유화연료유를 제조함을 특징으로 하는 폐윤활유를 원료로 하는 정제연료유의 제조방법과 그 장치에 관한 것으로서,
종래의 교반 기술들은 비중이 서로 다른 2가지 종류 이상의 액체를 물리적으로 혼합시키는 것으로서, 위 작용에서 비중이 서로 다른 액체는 임펠라 회전속도의 증감에 따라 기하 급수적으로 원심력의 차이를 나타낸다. 이는 미세한 혼합물 조성에 오류를 발생시키는 요인이 되며,
또한 종래의 에멀션 제조 교반 장치가 대부분 회분식 또는 간헐식(BATCH TYPE)교반기에 의한 유화연료유(에멀션연료) 제조방법으로 산업현장에서 대량으로 제조 사용하는데는 여러 가지 문제점(예 : 대형 저장탱크 제작, 제조의 단절로 생산시간의 비효율성, 한정된 생산성, 방대한 장소, 설치의 과대한 비용 등의 비현실성 등)이 있었으며, 대량 생산시의 생산성 결여 및 장기보관시 일정한 품질유지에 어려움 등 상품성, 시장성 등이 결여등으로 산업현장에서의 실용화되기에는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 수송 차량용으로 경유(DIESEL유)를 이용한(경유 90%, 물 9%, 유화제 1%를 포함) 유화유연료(에멀션연료)제조와, 산업 시설의 보일러용으로 중유(B-C유, LSWR 포함) 및 경유(디젤유)를 이용해서(중유 및 경유 80% + 물 19% + 유화제 1%를 혼합) 제조한 새로운 유화유연료 제조기술로써 대량 생산 시 생산성 향상 및 일정한 품질유지로 연소시 완전연소가 가능하고 저장성이 우수하며, 본 발명의 교반 장치는 상기에 언급한 종래의 교반 시스템에서 발생되는 오류를 방지하면서도 초미립 형상의 혼합물을 생산하는 교반 장치이며 또한,
배치타입(Batch Type)의 단점을 보완하여 연속식(Pipe Line)으로 채택한 최신 교반 시스템으로 본 교반 장치에서 제조된 유화연료(에멀션연료)는 그 저장성, 안정성이 뛰어나서 장기간 보관 시에도 유수 분리 현상이 일어나지 않는다.
환경친화적인 면에서 해결해야 될 문제점은 경유 및 중유(B-C유 및 LSWR포함)가 연소될 때 배출되는 배기가스 중 ① 먼지(DUST), ② 매연, ③ 일산화탄소(CO)들이다. 특히 경유를 사용하는 각 종 수송차량 등에서 배출되는 배기가스 중 일산화탄소(CO)는 생명체를 위협하고 독성을 갖는 오염 물질로서, 생활환경을 오염시키는 주 요인이 되고 있으며, 본 에멀션연료의 연소시 매연이나 먼지, 일산화탄소의 배출을 기준 치 이하로 줄이는 것이 본 발명의 기술적 과제라고 본다.
본 발명에서 제조된 에멀션연료 제조기술을 국가 기간산업이나 일반 기업체에서 환용할 경우 에너지 비용절감에 의한 기업들의 생산성 향상 및 국제경쟁력 환경 개선효과를 가져오는 데 발명의 목적이 있다.
제1도 본 발명의 경유 또는 중유의 유화유연료 제조 공정도(대표도)
제2도 본 발명의 경유 또는 중유의 유화유연료 제조 장치도
제3도 본 발명의 경유 또는 중유의 유화유연료 제조 장치 단면도
제4도 본 발명의 교반 평면 원판 돌출날개와 와류 생성도
A-A 단면도, B-B 단면도
제5도 종래 통상 사용하는 교반용 프로페라식과의 비교도
(A) 종래의 교반기(원심분리형)
(B) 본 발명의 교반기(소와류도(Spin Hole)
도면의 부호 설명
(1) 경유 또는 중유의 저장조, (2) 정량공급 펌프 및 교반기(자동화),
(3) 회전원판 (4) 반 육각형갈퀴
(P4) 송유펌프, (ST1) 약품 예열 저장조(Service Tank),
(ST2) 물 예열 저장조(Water Service Tank),
(ST3) 기름 예열 저장조(Oil Service Tank),
(P1) 약품정량펌프(Emulsified Feather Pump),
(P2) 물 정량펌프(Water Feather Pump),
(P3) 경 또는 중유 정량펌프(Oil Feather Pump),
(H1, H2, H3) 각 저장조에 자동온도유지 히터(75℃±5℃),
(FL1, FL2....). 수위자동제어장치(FLOATLESS S/W,),
(AG1, AG2, AG3) 각 교반조,
(M1∼M6) 각 교반을 위한 전동기(회전 1750rpm 1HP,3P)
(L1∼L3) 교반조 1-3조 까지 연결 라인,(SS) 소테노이드스위치, S/W
(B1) 버너 (B2) 보일러
(B3) 저장탱크(유화유) (B4) 주유소 (B5) 각 종 차량(디젤유사용)
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하고자, 첫 시도 물질로써 지방산에스테르인 솔비탄모노팔미테이트 및 비이온계활성제인 프로필렌글리콜모노레이트와 폴리에틸렌옥사이드의 축합물을 제조한 다음 상기 축합물을 유화제로 사용하고, 총 200ℓ의 유화유연료를 생산하기 위해 경유 또는 중유160ℓ와 온수 38ℓ에 상기 유화제 2ℓ를 첨가하여 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명에서 사용되는 대상물질은 광유 중의 경유 또는 중유이다.
우선 중유를 대상으로 한다면 중유에 W/O(Water in Oil type emulsion)형의 유화유를 만들려면 중유가 가진 중유 나름의 HLB(Hydrophile-Lypophile Balance) 값을 찾아보면 그 HLB 값이 4-5이다. 반대로 O/W(Oil in Water Type Emulsion)형의 유화유를 만들려면 중유자체의 HLB 값이 10이므로 친유기와 친수기의 배합비율이 달라진다.
상기 지방산 에스테르에는 친유기로서 솔비탄 모노 팔미테이트, 친수기로 작용하는 비이온계활성제인 프로필렌글리콜모노레이트와 폴리에틸렌옥사이드의 축합물의 HLB값을 4-5로 설정하려면 친유기 95%, 친수기 5%와 일차 혼합하고, 상기 혼합물에 9배의 물을 첨가하여(온도유지 70℃-80℃의 물) 유화 첨가제를 만든다.
즉, 친유기 95gr과 친수기 5gr을 혼합하고 물을 첨가한 유화제는 HLB 값이 5정도 된다. 이 첨가제를 이용하여 다음 총 200ℓ의 유화연료유를 만들기 위해 벙커-C유 160ℓ에 물 38ℓ와 상기 유화제 2ℓ를 혼합하여 교반조에 보내면 교반조 내부에서 기름과 물 약품이 충돌하면서 와류형성으로 물입자가 파쇄되어 기름속으로 잠입하여 0.5μ-5μ정도의 극소 미립자로 W/O형의 유화유를 얻게 된다.
경유 및 중유(80부피%)와 물(19부피%) 및 유화제(1부피%)를 혼합해서 제조한 유화유연료(에멀션연료)를 산업현장에서 사용할 경우, 연료 완전연소를 시킬 수 있고,
수송용 차량(디젤유 사용)에 사용할 경우에는 경유(디젤유) (90부피%)와 물(9부피%) 및 유화제(1부피%)를 혼합해서 제조한 유화유연료(에멀션연료)로 하며,
장기 보관 시에도 유수 분리 현상이 일어나지 않는 좋은 품질의 유화유연료(에멀션연료)를 제조하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 기본의 제1원리는 화학적 처리(계면활성제 사용)에 의한 방법과 물리적 처리(교반 장치)에 의한 방법을 병행 혼합 처리해서 품질이 우수한 유화유를 생산하는 것이며, 친유기(W/O : Water in Oil)와 친수기(O/W : Oil in Water)의 이상적인 배합 비율로 만들어진 유화 첨가제를 기름과 물에 혼합하면, 물의 미세한 입자가 고르게 기름 분자와 뒤섞이면서 기름 안으로 들어감으로써(W/O : Water in Oil Type emulsion)물이 기름분자와 혼합되어 완벽하게 침투되었기 때문에 장기간 보관시나 온도의 변화에도 기름과 물이 분리되지 않고, 품질이 변화되지 않는 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법을 제시하는 것이다.
기본의 제2원리는 유화유연료(에멀션연료)의 제조에 사용되는 제조장치로서 교반기 내부의 와류생성을 위한 회전 원판 상하부분에 돌출 갈퀴와 혈(穴)이 서로 맞 비비어주는 소와류(나선형 소용돌이-Spin Hole) 형성으로 환전 유화되며 연속적 공급을 가능케 하는 제조장치를 제공하는 것이다.
따라서 본 발명기술의 교반기 및 그 장치는 연속식(PIPE LINE)으로서 제조의 단절 없이 에멀션연료를 제조하기 때문에 산업체에서 대량으로 생산(제조) 공급(사용)하는데 아무런 제한이 없고 장소를 많이 차지하지 않고 기존의 시설에 간단하게 본 교반기 장치만 접속시키면 되므로 현실적으로 종래의 제조기술에 비해 현실성(산업체 적용용이) 경제성이 뛰어나다고 본다.
[실시예1]
<경유 또는 중유의 유화연료유 제조 방법 및 그 장치>
온도(75 + 5℃) 자동장치가 부착된 용기내에 시판중인 친유기로 솔비탄모노 팔미테이트 190gr와 친수기인 비이온계활성제인 프로필렌글리콜모노레이트와 폴리에틸렌옥사이드의 축합물 10gr을 먼저 혼합하고 다음 1,800cc(유화제의 약 9배)의 온수를 저어가면서 상기 혼합된 유화제를 부어 혼합시킨다(물에 잘 섞임). 상기 혼합된 유화제(물과 혼합한) 2ℓ에 중유 160ℓ와 온수 38ℓ를 연속적으로 교반하여 본 발명인이 개발한 교반기에서 유화연료유가 생성된다. 제조된 유화연료유는 물의 입도는 0.5μ-5μ로 골고루 퍼져있고, 30일간 두어도 전혀 유수 분리가 일어나지 않는 우수한 유화된 연료이다.
[실시예2]
일반 산업연료용으로는 경유 및 중유(80부피%)와 물(19부피%) 및 유화제(1부피%)를 혼합해서 제조한 유화유연료(에멀션연료)로 사용하며,
수송용 차량(디젤유사용)에 즉, 자동차 또는 선박 내연기관용(디젤엔진) 연료유는 경유(디젤유) (90부피%)와 물(9부피%) 및 유화제(1부피%)를 혼합해서 제조한 유화유연료(에멀션연료)로 사용하며, 수차 반복 실험결과 수송용 연료로 사용할 경우, 10% 이상의 물이 첨가되면 잠열손실로 에너지 절약이 되지 않는다.
본 실시예에서 물을 10% 이내로 첨가하여 실험을 실시해 본다. 시판중인 친유기 솔비탄 모노 팔미테이트 190gr과 친수기인 비이온계활성제인 프로필렌글리콜모노레이트와 폴리에틸렌옥사이드의 축합물 10gr을 온수 1,800cc에 저어주면서 교반기에서 혼합하면 물에 잘 녹아 우유빛 유화제가 2,000cc 만들어진다.
경유(디젤유) 200ℓ(1드럼)을 만드는데 경유(디젤유) 180ℓ와 물 20ℓ(물 +활성제)를 배합하기 위하여 물 18ℓ에 상기 유화제(물과 배합된) 2ℓ를 교반조에 펌핑하면서 자동제어로 정량 혼합하게 되고 교반조 내에서 W/0의 물의 미립자가 기름속으로 들어가 우유색깔과 거의 같은 유화연료유를 만들어 낸다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 장치를 설명하기로 한다.
도1은 본 발명의 경유 또는 중유의 유화유연료 제조 공정도(대표도), 도2는 본 발명의 경유 또는 중유의 유화유연료 제조 장치, 도3은 본 발명의 경유 또는 중유의 유화유연료 제조 장치 단면도, 제4도는 본 발명의 교반 평면 원판 돌출날개와 와류 생성도와 'A'-'A' 단면도 및 'B'-'B' 단면도이며, 제5도 종래 통상 사용하는 교반용 프로페라식과의 비교도로서, (A)도는 종래의 교반기(원심분리기), (B)도는 본 발명의 교반기(주소와류도(Spin Hole)를 도시하였으며, (1) 경유 또는 중유의 저장조, (2) 정량공급 펌프 및 교반기(자동화), (P4) 송유펌프, (ST1) 약품 예열 저장조(Service Tank) 가온, (ST2) 물 예열 저장조(Water Service Tank) 가온, (ST3)기름 예열 저장조(Oil Service Tank) 가온, (P1) 약품정량펌프(Emulsified Feather Pump), (P2) 물정량 펌프(Water Feather Pump), (P3) 경 또는 중유 정량펌프(Oil Feather Pump), (H1, H2, H3) 각 저장조에 자동온도유지(75℃±5℃) 히터,(FL1, FL2....). 수위자동제어장치(FLOATLESS S/W,) ,(AG1, AG2, AG3) 각 교반조, (M1-M6) 각 교반을 위한 전동기(회전 1750rpm 1HP,3P) 위와 아래 교반조에 상, 하 교반 회전방향이 반대임 (L1-L3) 교반조 1∼3조 까지 연결 라인, (SS) 소테노이드스위치, S/W,(B1)버너, (B2)보일러, (B3) 저장탱크(유화유)(경유), (B4) 주유소, (B5) 각 종 차량(디젤유사용)임을 알 수 있다.
도1의 경유 또는 중유 저장조(1)(ST. T 탱크)에 저장된 경유 또는 중질유를 송유펌프(P4)에 의해 기름 가온조 (ST3)에 보내어 소정의 온도(75℃±5℃)를 유지한다. 상기 기름 가온조 (ST3)에는 가온장치와(H1, H2, H3가온) 자동온도조절(75℃±5℃)기가 장치되어 있다.
약품은 실시예와 같이 만들어 약품저장탱크(ST1)에 보관시키고 물은 일반수도 또는 연수를 보내어 일정온도(75℃±5℃)를 유지시킨다.(ST2)
약품예열저장조, 물예열저장조, 기름가온조(ST1, ST2, ST3)각각의 예열 저장조에 차면 약품펌프, 물펌프, 기름펌프(P1, P2, P3)의 작동에 의해 비율비로 정해진 일정량 (정량=기름 80%, 물 19% 약품 1%의 비)를 일차교반조(AG1)으로 이송하고 일차 혼합된 유화유는 2차교반조(AG2)에서 다시 삼차교반조(AG3)순으로 펌프 이송압력에 의해 이송되고, 일차교반조(AG1)에서 섞이고, 2차교반조(AG2)에서 물 기름 분쇄 작용하며, 삼차교반조(AG3)에서 물 기름 약품이 완전히 유화된다.
연결파이프(L3)에서 배출되는 연료유를 펌프(P5)에 의해 보일러 버너에 들어간다. 또 저장하고 싶으면 저장탱크 등에 보낸다. 모터의 사양은 220V - 380V, 3P 1750 R.P.M이다.
모터(M1)와 모터M2)는 서로 대칭이고 회전방향이 각각 시계방향으로 서로 엮개이도록(반대방향으로 회전한다) 회전이 다른 와류와 와류가 부딪치면서 물이 파쇄되어 극소 미립자화가 되며, 연결파이프(L3)에서 나온 유화유연료는 펌프(P5)에 의해 보일러의 버너에 이송되어 완전 연소가 되고, 또는 연속식 교반조에서 교반이 완료된 경유(디젤유) 유화연료를 P5펌프를 통해 저장탱크((B3)로 보내지고, 다시 유통경로에 따라 주유소(B4)를 통해 각종 차량(디젤유사용)(B5)에 공급되어서 차량운행시 완전연소가 시키며,
도2는 경유 및 중유의 유화유연료 제조장치도로서, 교반조 3개를 직렬로 조립하고 연속성을 갖기 위해 연결파이프(L1)에 인입(In Put)된 중질유를 이용하고 교반조 내에서 교반이 시작된다. 그리하여 연결파이프 (L2)를 통하여 이차교반기(AG2)에 들어가 교반조(AG2)에 교반된 것이 다시 연결파이프(L3)를 통하여 삼차교반기(AG3)로 들어가 회전 원판의 돌출 날개에 부딪친다.
물론 정량비로 들어온 기름, 물, 유화제가 교묘하게 와류를 일으키며, 격렬한 물분자의 분산과 침투 또 적은 알맹이로 파쇄되어 기름분자 고리에 들어간다. 또한 교반조 내부는 원판 교반 갈퀴 등으로 서로 다른 방향으로 회전하면서 기름 및 물을 서로 치고 부딪치도록 설계되어 와류와 와류의 충돌등이 큰 효과를 얻는다.
도3은 교반조 내부 단면도로서, 상기 연속식 교반조(AG1, AG2, AG3)내부에 설치된 회전원판(3)은 상하 4개로 구성되어 있으며, 상부 두 개의 회전원판(3)은 교반조 외부에 설치된 상부모터(M1, M3, M5)에 의해 회전되며, 하부두개의 회전원판(3)은 하부의 모터(M2, M4, M6)에 의해 회전되는데 상부모터(M1, M3, M5)와 하부모터(M2, M4, M6)는 회전방향을 반대로 하여 회전시켜, 서로 반대 방향으로 돌며 서로 비벼주고 역개어 주는 회전상태에서 기름과 물 등은 밑 부분에서 차 올라가고 갈퀴사이의 구멍으로 위로 치솟아 가면서 갈퀴에 부딪혀 원판과 동회전하는 원판사이에서도 격렬한 회오리 소용돌이가 일어나며 유화작용을 일으킨다. 더욱이 지속적이고 연속적인 작동으로 새 품질을 얻어낸다.
도4는 연속식 교반조(AG1, AG2, AG3) 내부에 설치된 와류생성을 위한 회전원판(3)의 상하부분에 반 육각형의 돌출 갈퀴(4)를 다수 형성시키고, 상기 회전원판(3)에 돌출된 갈퀴(와)와 동일한 반 육각형의 통공을 형성시켜 반 육각형의 돌출 갈퀴(4)가 45°각도로 휘어져서 갈퀴와 혈(穴)이 서로 맞부딪치게 하는 작용을 해서 소와류(나선형 소용돌이 Spin Hole) 형성으로 기름과 물을 완전히 혼합해주는 최상의 유화형태의 회전원판임.
도5는 통상의 교반용 임페라로 프로페라식이고, 부딪친 기름, 물들이 원심 분리되어 교반조의 벽을 타고 올라가 돌면서 중심쪽으로 떨어지고 수 없는 반복작용으로 유화에 접근되나, 본 발명에서 제시하는 작동 비교와 상세한 작동은 미세한 와류와 와류가 서로 부딪쳐 파쇄되면서 유화 작용을 최대한 받아, 물 입자가 아주 작은 입자로 분산 기름속에 차지함을 나타내었다.
본 발명으로 제조된 유화유연료(에멀션 연료)(경유 또는 중유 80%, 물 및 유화제배합 20%)는 환경 공해 저감 및 에너지 절감 효과가 뛰어나다.
본 에멀션 연료는 원료중에 물을 사용하여 10%이상의 연료절감 효과와 함께 장기 보존시에도 유수분리가 없어서 저장 안정성이 높다. 산업체의 보일러 시설에 사용시 완전연소에 의한 공기비 저감으로 인하여 약 3∼6%정도, 수관 오염감소로 인한 열 교환 개선 효과로 3-8%정도 및 미연 연료감소에 의해 약 4-6%정도로 약 10%이상의 에너지 절감효과가 가능하다. 또한 경유(DIESEL 유)를 사용하는 각 종 수송분야의 차량에 사용시에도 완전연소에 의해서 같은 효과가 있으며,
본 유화유 연료(에멀션연료) 사용시 에너지 대체 효과를 가져올 수 있다. 현재 산업체에서 사용하고 있는 L.N.G.는 B-C유에 비해 1.4배-2배 비싼편이므로 비용절감효과가 있고, 일반적으로 보일러 등 연료 사용시설 운전시 연소효과를 높이기 위하여 일정 비율로 공기를 공급하고 있으나 본 발명의 에멀션 연료를 사용할 경우, 가열 팽창에 따른 수폭현상으로 물이 산소기와 수소기로 분리되고 연소의 조연 역할을 수행함으로써 기존의 연료보다 공기비를 낮출 수 있기 때문에 연소시 고온의 배기가스 배출이 감소되어 배기가스의 배출에 의한 열 손실이 훨씬 줄어들게 되어 열효율이 증가된다. 또한 에멀션 연료의 연소 개선효과에 의해 연료중의 미연분이 대폭 감소되어 연소 효율이 완전 연소에 가깝게 최대화되며,
본 발명에 의한 에멀션 연료는 거의 완전연소에 가깝게 연소함으로써, 불완전 연소에 따른 먼지의 발생율을 70%이상 줄일 수 있고, NOX, SOX 및 C0 저감율을 상당량 감소시킬 수 있으며, 특히 1000℃ 이상의 고온부에서 연료와 물의 수성가스 반응에 의해 흡열 작용이 이루어져 축소 고온부가 냉각됨으로 NOX(THERMAL NOX)의 발생이 억제된다.
1000℃ 이상
H2O + C(연료) → H2+ CO - 28.1cal
따라서 제반 오염물질의 발생량을 대폭 감소시켜 줌으로써 환경오염을 줄이는 효과가 있고,
본 에멀션연료는 공기비가 작아 상대적으로 연소 가스량이 적으므로 연소 가스의 로내 체류시간이 길어짐으로써 충분한 열교환율이 이루어지고 배기가스의 온도가 낮아지게 된다. 또한 완전 연소 및 수폭 현상으로 인하여 수관의 오염물질 제거 및 분진저감 효과로 전열면의 오염이 줄어들게 되고 열교환율을 대폭 증가시켜 배기가스의 온도를 감소시켜주는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법에 있어서,
    친유기로서 솔비탄 모노 팔미테이트 및 친수기로 작용하는 비이온계활성제인 프로필렌글리콜모노레이트와 폴리에틸렌옥사이드의 축합물의 HLB(Hydrophile-Lypophile Balance)값을 4-5로 유지시키기 위해 친유기 95%, 친수기 5%와 일차 혼합하고, 상기 혼합물에 9배의 온수를 첨가하여(온도유지 70℃-80℃의 물) 유화 첨가제를 만든 다음, (즉, 친유기 95gr과 친수기 5gr을 혼합하여 9배의 온수를 가한 유화제는 HLB 값이 5정도 된다.)
    상기와 같이 제조된 유화 첨가제를 이용하여, 경유 또는 중유(80부피%)와 물 및 유화첨가제(20부피%) 혼합하여 자동온도조절장치(75℃-80℃)가 부착된 본 발명의 교반조에 보내어 상기 혼합물들이 서로 충돌, 와류, 형성으로 물입자가 0.5μ-5μ정도의 극소미립자로 파쇄되어 기름속으로 완전히 잠입하여 W/O(Water in Oil type emulsion)형의 유화유(에멀션연료유)를 제조함을 특징으로 하는 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법
  2. 제1항에 있어서, 산업용 보일러 연료로 사용할 경우에는 경유 및 중유(80 부피%)와 물(19부피%) 및 유화제(1부피%)를 혼합하고,
    수송용 차량(디젤유 사용)에 사용할 경우에는, 즉 자동차 또는 선박 내연기관(디젤엔진)용 연료유는 경유(디젤유)(90부피%)와 물(9부피%) 및 유화제(1부피%)를 혼합해서 제조하는 것을 특징으로 하는 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조방법
  3. 경유 또는 중유를 이용한 유화유의 제조장치에 있어서, 경유 또는 중유저장조(1)(ST. T 탱크)에 저장된 경유 또는 중유를 소정의 온도를 유지시키기 위하여, 가온장치와(H1, H2, H3가온) 자동온도조절기가 장치되어 있는 가온조 (ST3)와,
    상기 경유 또는 중유를 가온조(ST3)로 이송시키는 송유펌프(P4)와,
    약품을 상기 제1항과 같이 만들어 저장시키는 약품예열저장조(ST1)와,
    물예열저장조(ST2)와, 기름가온조(ST3)와,
    상기 각각의 예열 저장조에서 정해진 일정량 (정량=기름 80%, 물 19%, 약품1%의 비)을 일차교반조(AG1)으로 이송시키는 약품펌프, 물펌프, 기름펌프(P1, P2, P3)와,
    상기 약품펌프, 물펌프, 기름펌프(P1, P2, P3)에 의해 이송된 혼합물을 일차 교반시키는 일차교반조(AG1)와,
    상기 일차교반조(AG1)기에서 이송된 일차 혼합된 유화유를 물 기름 분세 작용하므로 혼합시키는 2차교반조(AG2)와,
    상기 2차교반조(AG2)에서 이송된 이차 혼합유화유를 물 기름 약품으로 유화시키는 삼차교반조(AG3)와,
    상기 연속식 각 교반조(AG1, AG2, AG3)에서 이송수단으로 사용되는 펌프들과,
    상기 연속식 각 교반조(AG1, AG2, AG3)의 교반조내부는 회전원판(3)이 여러개 내장되어 있으며, 회전원판(3) 상하부분에 반육각형의 돌출칼퀴(4)가 설치되어 있으며,
    상기 연속식 각 교반조(AG1, AG2, AG3)의 외부에 상하로 두 개가 한조로 설치되어 있으며, 서로 대칭이고 회전방향 각각 시계방향으로 서로 엮개이도록(반대방향으로 회전한다) 회전이 다른 와류와 와류가 부딪치면M1서 물이 파쇄되어 극소 미립자화가 시키는, 상부모터(M1, M3, M5)와 하부모터(M2, M4, M6)들과,
    상기 연속식 각 교반조(AG1, AG2, AG3)조에서 교반이 완료된 경유(디젤유)유화연료는 연결파이프(L3)통해 배출되는 연료유를 보일러의 버너(B1)나 저장탱크(B3) 등에 이송시키는 펌프(P5)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조장치
  4. 제2항에 있어서, 상기 연속식 교반조(AG1, AG2, AG3) 3개를 직렬로 조립하고 연속성을 갖기 위해 연결파이프(L1)에 인입(In Put)된 중유를 이용하며, 연결파이프 (L2)를 통하여 이차교반기(AG2)에 들어가 교반조(AG2)에 교반된 것이 다시 연결파이프(L3)를 통하여 삼차교반기(AG3)로 들어가게 하고, 각 교반기 내부는 회전 원판(3)으로 구성됨을 특징으로 하는 경유 또는 중유를 이용한 유화연료유(에멀션연료)의 제조장치.
  5. 제2항에 있어서 상기 연속식 교반조(AG1, AG2, AG3)의 내부의 회전원판(3)은 상하 4개로 구성되어 있으며, 상부 두 개의 회전원판(3)은 교반조 외부에 설치된 상부모터(M1, M3, M5)에 의해 회전되며, 하부두개의 회전판(3)은 하부의 모터(M2, M4, M6)에 의해 회전되는데 상부모터(M1, M3, M5)와 하부모터(M2, M4, M6)는 회전방향을 반대로 하여 회전시키며, 와류생성을 위하여, 회전원판(3) 상하부분에 반 육각형의 돌출갈퀴(4)를 형성시키고, 회전원판(3)에 돌출된 갈퀴(4)와 동일한 형태의 반 육각형의 통공을 형성시켜, 반 육각형의 돌출 갈퀴(4)가 45°각도로 휘어져서 갈퀴와 혈(穴)이 서로 맞부딪치게 하는 작용을 해서 소와류(나선형 소용돌이 Spin Hole) 형성으로 (갈퀴사이의 구멍으로 위로 치솟아 가면서 갈퀴에 부딪혀 원판과 동회전하는 원판사이에서도 격렬한 회오리 소용돌이가 일어나며)기름과 물을 완전히 혼합해주는 최상의 유화형태의 회전원판(3)으로 구성됨을 특징으로 하는 경유 또는 중유를 이용한 유화유연료(에멀션연료)의 제조장치
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