KR20090075268A - 연료용 유화유 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 점도가 높아 예열 없이 직접 사용이 어려운 벙커 A, B, C유와 같은 중질유를 물과 함께 유화함으로서 쉽게 연료로 사용할 수 있도록 하기 위한 것으로서 연료용 유화유를 제조할 수 있는 장치에 관한 것이다.

점도가 높은 벙커 A, B, C유와 같은 중질유에 유화제와 같은 첨가제를 넣고 혼합한 후 물을 투입하여 충분히 유화함으로서 W/O형 에멀전을 제조할 수 있는데, 이렇게 제조된 에멀젼은 점도가 낮아지고, 입자가 아주 작아지며, 우수한 유화상태를 유지함으로서 공업용 보일러 등에서 연료로 안정되게 사용할 수 있다.

연료유화유, 벙커C유, 중질유, 유화유제조장치, 에멀젼

Description

연료용 유화유 제조장치{preparation plants of emulsified fuel oil}

최근 세계적으로 국제유가가 급등하고 있지만 우리나라와 같은 원유수입국은 뚜렷한 대책이 없는 상태이다. 특히 원유의 부존량이 점점 고갈되어짐에 따라 국제유가는 지속적으로 상승할 수 밖에 없는 상태이기 때문에 우리는 수입된 원유를 최대한 활용하기 위한 방안을 강구하지 않으면 안된다.

그런 차원에서 원유에서 휘발유, 경유, 등유 등을 뽑아내고 마지막 남은 중질유인 벙커 A, B, C유를 새롭게 연료로 사용하기 위한 연구가 여러 차례 제시되었다. 주로 유화제를 이용하여 에멀젼을 만드는 방법이 제시되었으나 대부분 오일과 물과의 비중차 등에 의해 오일과 물이 분리됨으로서 연료로서의 상용화를 이루지 못하였고, 또한 세계적으로 환경오염기준이 점점 강화되어지고 있는 시점에서 대기오염 기준을 충족하기 못함으로서 연료로 사용하지 못하고 있는 실정이다.

본 발명은 부존자원의 사용 효율을 높이는 차원으로 원유에서 휘발유, 경유, 등유 등을 뽑아내고 마지막 남은 중질유인 벙커 A, B, C유를 에멀젼이라는 기술을 통해 새롭게 연료로 사용하기 위한 방안을 제시하고자 한다. 물론 세계적으로 환경오염기준이 점점 강화되어지고 있는 시점에서 그동안 대기오염 문제를 유발한 벙커 A, B, C유를 새로운 연료로 사용하기 위해서는 에멀젼에 대한 충분한 연구가 있어야 할 것이다.

일반적으로 중질유의 경우 버너에서 직접 사용할 경우 높은 점도로 인해 바로 사용할 수 없기 때문에 먼저 예열과정을 거쳐 분사하게 되는데, 이럴 경우 분사입자의 크기가 20μm~10μm정도로 크기 때문에 비표면적이 작아지게 되고 연소 효율이 많이 떨어지게 될 뿐만 아니라 대기오염도 크게 증가시키게 된다.

따라서 본 발명에서는 점도가 높아 연료로 사용하기 위해 예열과정을 거쳐야 하는 벙커 A, B, C유와 같은 중질유를 유화제와 기타 첨가제를 사용하여 물과 함께 유화함으로서 미세 W/O형 에멀젼을 제조할 수 있는 연료용 유화제 제조장치에 관한 것인데, 본 발명에 따른 연료용 유화유 제조장치를 통해 제조된 연료용 유화유 에멀젼은 점도가 낮아지고, 유화입자의 크기가 나노미터 규모로 매우 작아지게 되어 비표면적이 크게 증가되기 때문에 연료로서 사용할 때 연소효율도 크게 향상될 뿐만 아니라 대기오염 물질의 배출량도 현저히 감소하게 된다.

이상과 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 중질유인 벙커 A유나 B유 또는 C유에 유화제를 첨가하고 물을 투입하여 혼합 및 유화함으로서 나노입자 크기의 W/O형 에멀젼을 제조할 수 있는데, 이렇게 얻어진 W/O형 에멀젼이 연료용 유화유이며, 각 공정 별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1공정으로 온도조절이 가능한 원료탱크로부터 중질유인 벙커 A유나 B유 또는 C유를 혼합기에 먼저 투입하고나서 유화제를 첨가하여 충분히 혼합한 후 물을 투입하고 충분히 교반하여 W/O형 에멀젼을 제조한 후, 제2공정으로 제1공정에서 만들어진 W/O형 에멀젼의 안정성을 높이기 위하여 유화기로서 호모믹스나 또는 라인믹스 또는 호모게나이저 또는 콜로이드밀과 같은 기계적인 장치를 이용하여 나노 입자의 에멀젼으로 제조할 수 있다.

경우에 따라서는 제1공정과 제2공정을 혼합기나 유화기에서 하나의 공정으로 진행할 수도 있다. 또한, 제2공정은 비연속식으로 작업하거나 또는 연속식으로 작업할 수 있다.

본 발명에 따른 연료용 유화유는 점도가 낮아서 예열과정이 필요없고 유화입자의 크기가 나노미터 규모로 매우 작아서 비표면적이 크게 증가되기 때문에 연료로서 사용할 때도 연소효율도 크게 향상될 뿐만 아니라 대기오염 물질의 배출량도 현저히 감소하게 된다.

이하 본 발명의 구성을 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명에 따른 연료용 유화유의 생산장치 개략도인데, 이상과 같은 목적을 달성하기 위하여 중질유인 벙커 A유나 B유 또는 C유에 유화제를 첨가하고 물을 투입하여 혼합 및 유화함으로서 나노입자 크기의 W/O형 에멀젼을 제조할 수 있는데, 이렇게 얻어진 W/O형 에멀젼이 연료용 유화유이며, 각 공정별로 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1공정으로 온도조절이 가능한 원료탱크로부터 10~98℃인 벙커 A유나 B유 또는 C유를 혼합기에 투입하거나 또는 혼합기에서 중질유인 벙커 A유나 B유 또는 C유를 온도 10~98℃로 만든 후 유화제를 첨가하여 충분히 혼합한 후 물을 투입하고 충분히 교반하여 W/O형 에멀젼을 제조하거나 또는 혼합기에 중질유인 벙커 A유나 B유 또는 C유와 유화제와 물을 투입하고 10~98℃의 온도에서 충분히 교반함으로서 W/O형 에멀젼을 제조한 후, 제2공정으로 제1공정에서 만들어진 W/O형 에멀젼의 안정성을 높이기 위하여 유화기로서 호모믹스나 호모게나이저 또는 콜로이드밀과 같은 기계적인 장치를 이용하여 나노 입자의 에멀젼을 제조할 수 있다.

경우에 따라서는 제1공정과 제2공정을 혼합기나 유화기에서 하나의 공정으로 진행할 수도 있다. 또한, 제2공정은 비연속식으로 작업하거나 또는 연속식으로 작업할 수 있다.

(실시예 1)

먼저 벙커 C유 80 vol.%를 혼합기에 넣고 온도를 45℃로 올렸다. 여기에 비이온유화제 1 vol.%를 추가한 후 500rpm으로 5분간 혼합하였다. 그리고 물 19 vol.%를 추가로 투입하여 500rpm으로 10분간 교반하여 W/O형 에멀젼을 제조하였다. 이렇게 제조된 에멀젼을 유화기로 이송한 후 8,000rpm으로 5분 정도 유화시켜 230nm 정도의 나노입자 W/O형 에멀젼을 얻을 수 있었다(도 2-a 현미경 사진 참조).

(실시예 2)

먼저 벙커 C유 70 vol.%를 혼합기에 넣고 온도를 35℃로 올렸다. 여기에 비이온유화제 1 vol.%를 추가한 후 500rpm으로 5분간 혼합하였다. 그리고 물 29 vol.%를 추가로 투입하여 500rpm으로 10분간 교반하여 W/O형 에멀젼을 제조하였다. 이렇게 만 들어진 에멀젼을 유화기로 이송한 후 10,000rpm으로 5분 정도 유화시키면 170nm 정도의 나노입자 크기의 W/O형 에멀젼을 얻을 수 있었다(도 2-b 현미경 사진 참조).

이상에서와 같이 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예나 도면에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 연료용 유화유의 생산장치 개략도

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 연료용 유화유의 현미경 사진

도 3는 본 발명의 실시예 2에 따른 연료용 유화유의 현미경 사진

Claims (4)

1. 제1공정으로 온도조절이 가능한 원료탱크로부터 10~98℃인 벙커 A유나 B유 또는 C유를 혼합기에 투입하거나 또는

   원료탱크로부터 중질유인 벙커 A유나 B유 또는 C유를 혼합기에 투입하고 온도 10~98℃에서 유화제를 첨가하여 충분히 혼합한 후 물을 투입하고 교반하여 W/O형 에멀젼을 제조하거나 또는

   원료탱크로부터 중질유인 벙커 A유나 B유 또는 C유를 혼합기에 투입하고 온도 10~98℃에서 유화제를 물에 녹인 후 첨가하여 충분히 교반하여 W/O형 에멀젼을 제조하거나 또는

   원료탱크로부터 중질유인 벙커 A유나 B유 또는 C유와 유화제와 물을 각각 혼합기에 투입하고 10~98℃의 온도에서 충분히 교반함으로서 W/O형 에멀젼을 제조한 후,

   제2공정으로, 제1공정에서 만들어진 W/O형 에멀젼의 안정성을 높이기 위한 유화장치로서 호모믹스 또는 라인믹스 또는 호모게나이저 또는 콜로이드밀 또는 초음파발생기 등과 같은 기계적인 장치를 하나 이상 연결하거나 또는

   제1공정과 제2공정을 연속식 작업이 가능하도록 연결하는 것을 특징으로 하는 연료용 유화유 제조장치.
2. 청구항 1에서 제1공정과 제2공정 하나로만 제조하거나 또는

   혼합기에 교반장치로서 호모믹스나 라인믹스 또는 호모게나이저를 직접 설치하거나 또는

   교반장치가 설치된 혼합기에 하나 이상의 호모믹스 또는 라인믹스 또는 호모게나이저와 같은 장치를 연속으로 설치하여 교반 후 하나 이상의 호모믹스 또는 라인믹스 또는 호모게나이저와 같은 장치를 통해 순환되도록 함으로서 혼합기나 유화기에서 제1공정과 제2공정을 한번에 진행하여 제조하는 것을 특징으로 하는 연료용 유화유 제조장치.
3. 청구항 1에서 제1공정과 제2공정을 각각 Batch type의 교반기와 호모믹스를 이용하여 비연속식으로 작업하거나 또는 라인믹스를 이용하여 연속작업이 가능한 것을 특징으로 하는 연료용 유화유 제조장치.
4. 청구항 1의 제1공정에서 벙커 A유나 B유 또는 C유의 연소효율을 증가시키기 위하여 보조 원료탱크를 부착하는 것을 특징으로 하는 연료용 유화유 제조장치.

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