KR20140101532A

KR20140101532A - 연료유에 물을 가하면서 개질연료를 제조하는 제조방법과 그 제조장치

Info

Publication number: KR20140101532A
Application number: KR1020130014787A
Authority: KR
Inventors: 신지 하세가와
Original assignee: 가부시키가이샤 클라이막스 쟈판
Priority date: 2013-02-12
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2014-08-20
Also published as: US20140223808A1

Abstract

연료유에 물을 가하면서 개질연료를 제조하는 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로서, 간이한 장치에 의해서 범용성이 높고, 미립화 및 상태가 안정된 개질연료를 제공하는 것이다. 상기 제조장치는, 물이 유통하는 물탱크 및 초음파 또는 전기장 발생실과, 연료유가 유통하는 연료유탱크와, 각각의 탱크와 연통하는 유통관을 가지며 상기 물과 연료유를 교반 혼합하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크와 연통하며 혼합된 연료유가 통과하는 1 내지 복수의 결합실로 이루어진다. 상기 제조방법은 물의 전처리 행정과 연료유의 전처리 행정과 혼합 행정과 결합 행정으로 이루어지며, 물의 전처리 행정은 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물을 포함하는 광물을 1㎛ 이하의 분체로 하고, 또한 세라믹스 가공한 것을 촉매로 하여 개질한 공기로 수중에 폭기하고, 이어서 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 혼합한 촉매를 첨가하고, 또한 20kHz∼40kHz의 범주에 있는 초음파 또는 2000∼4000V로 발생시킨 전기장으로 유도하여 자력 등을 인가하는 행정이고, 연료유의 전처리 행정은 중유, 경유와 같은 연료유에 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합한 촉매를 첨가하는 행정이고, 혼합 행정은 각각 전처리된 물과 연료유를 적어도 600회전/분으로 교반 혼합하여 혼합유를 생성하는 행정이고, 결합 행정은 상기 혼합유에 적어도 0.5MPa의 압력을 가하고 또한 Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Zr, Ru, Rh 중 1종류 또는 복수 종류를 조합하여 이루어지는 천이금속 또는 천이금속 복합체와 알칼리토류금속의 혼합물의 촉매를 첨가할 수 있는 1 내지 복수의 결합실을 통과시키는 행정이다.

Description

연료유에 물을 가하면서 개질연료를 제조하는 제조방법과 그 제조장치{Method of manufacturing a reforming fuel by adding water to a fuel oil and the manufacturing apparatus thereof}

본 발명은 연료유(fuel oil)에 물을 가하면서 개질연료를 제조하는 제조방법과 그 제조장치에 관한 것으로서, 특히 환경에 친화적이고 저렴하고 다목적으로 응용할 수 있는 우수한 개질연료를 제공하는 것에 관한 것이다.

최근에는 화석연료의 고갈 문제나 온실 효과 가스의 발생이 세계적인 큰 문제로 되어 있다. 그래서, 본 발명자는 바로 실용 가능하여 적어도 석유 사용량과 온실 효과 가스의 배출량 등을 확실하게 감소시킬 수 있는 에멀션 연료와 그 제조장치(특허문헌 1 참조)를 제공하여 대단한 호평을 받았다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 2011-38000호

본 발명은 상기한 종래의 것을 한층 더 개선하여 경유나 등유나 중유 등의 연료에 물을 가한 가수연료(加水燃料)이면서, 유화(乳化)시키지 않음으로써, 즉 에멀션 연료의 형태를 취하지 않음으로써, 물과 연료유의 분리에 의한 실화(失火)나 발열량의 저하나 동결이나 연소장치에 녹이 발생하지 않는 우수한 개질연료의 제조방법과 그 제조장치를 제공하는 것이다.

그리고, 연료유에 물을 가하면서 개질연료를 제조하는 본 발명의 특징은, 물이 유통하는 물탱크 및 초음파 또는 전기장 발생실과, 상기 연료유가 유통하는 연료유탱크와, 상기 물과 연료유를 교반 혼합하는 혼합탱크와, 상기 혼합탱크와 연통하며 혼합된 연료유가 통과하는 1 내지 복수의 결합실로 이루어진다.

상기 물탱크에서는 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물을 포함하는 광물을 대략 1㎛ 이하의 분체(粉體)로 하고, 또한 세라믹스 가공한 것을 촉매로 하여 개질한 공기로 수중에 폭기(aeration)하고, 이어서 상기 초음파 또는 전기장 발생실에서는 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 혼합한 촉매를 첨가하고, 20kHz∼40kHz의 범주에 있는 초음파 또는 2000∼4000V로 발생시킨 전기장으로 유도하여 자력 등을 인가하는 물의 전처리를 한다.

또, 상기 연료유탱크에서는 중유, 경유와 같은 연료유에 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합한 촉매를 첨가하는 연료유의 전처리를 한다.

계속해서, 상기 혼합탱크에서는 각각 전처리된 물과 연료유를 적어도 600회전/분으로 교반 혼합한 혼합유를 생성한다.

또한, 상기 1 내지 복수의 결합실에서는 상기 혼합유에 적어도 약 0.5MPa의 압력을 가하고, 또한 Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Zr, Ru, Rh 중 1종류 또는 복수 종류를 조합하여 이루어지는 천이금속 또는 천이금속 복합체와 알칼리토류금속의 혼합물의 촉매를 인가한다.

이상, 본 발명의 효과는, 간이한 구성이면서 범용성이 높고, 미립화 및 상태가 안정된 개질연료를 얻는 제조방법과 그 제조장치를 제공할 수 있다.

그리고, 제조된 개질연료는, 연료유의 연소에 의해서 발생하는 질소산화물(NOx)이나 유황산화물(SOx), 입자상 물질(PM:particulate matter) 등의 발생을 억제할 수 있어, 배출가스가 가져오는 환경 부하를 경감시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의해서 완성된 개질연료 중에는 물의 성분이 남지 않으며, 따라서 종래의 에멀션 연료에서는 불가피하였던 유수(油水)분리, 인화점의 대폭적인 상승, 발열량의 저하 등을 일으키지 않으며, 화석연료 소비량의 대폭적인 삭감으로 이어진다.

도 1은 본 발명에 관한 개질연료의 제조장치와 그 제조방법의 일 실시예를 설명하기 위한 구성 설명도이다.

이하, 본 발명에 관한 일 실시예를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.

＜물의 전처리＞

도 1에 있어서, 도면부호 1은 30℃∼40℃의 물이 유통하는 물탱크이고, 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물을 포함하는 광물 대략 1㎛ 이하의 분체로 하고, 또한 세라믹스 가공한 것을 촉매로 하여 개질한 공기로 수중에 폭기한다.

도 1에 있어서, 도면부호 2는 초음파 또는 전기장 발생실이고, 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 혼합한 촉매를 첨가하고, 또한 20kHz∼40kHz의 범주에 있는 초음파 또는 2000∼4000V로 발생시킨 전기장으로 유도하여 자력 등을 인가한다.

또한, 예를 들면 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물을 포함하는 광물로서 실리카, 알루미나, 마그네시아, 철 등을 1㎛ 이하의 분체로 하고, 이것을 세라믹스 가공한 촉매 등, 혹은 이것들의 혼합체와 같은 적당한 촉매를 첨가하여 PH 6.5∼7.5, ORP 90∼110이 되도록 물을 전처리한다.

＜연료유의 전처리＞

도 1에 있어서, 도면 부호 3은 30℃∼40℃의 중유, 경유 등의 연료유가 유통하는 연료유탱크이고, 상기 연료유에 상기한 바와 같은 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합한 촉매(본 실시예에서는 상기 물의 전처리에서 사용된 촉매와는 구성요소가 다른 촉매)를 첨가하는 연료유의 전처리를 한다.

또한, 본 실시예에서는 그 일련의 또는 그 후의 작업 등에서 예를 들면 OHR(Original Hydrodynamic Reaction) 기술을 이용하였다. 이것은 기체를 포함하는 액체를 취급하는 기술이며, 이들 기체 내지 액체를 초음파 또는 전기장 발생실 등을 통과시키는 것만으로 일순간에 매우 미세한 입자군으로 부서져 물과의 혼합이나 반응이 현저하게 촉진되는 전처리를 할 수 있다.

여기서, 종래에는 유화제라고 하는 케미컬제를 이용함에 의해서 저압에서도 유화를 달성할 수 있지만, 이와 같이 하기 위해서는 300Kgf/㎠(≒30MPa)의 고압을 필요로 하였던 것이다. 그러나, 상기한 처리에서는 이것에 비해서 1/100의 압력으로 충분한 것이 거듭되는 실험 결과에 의해 판명된 것이다.

그리고, 상기한 바와 같이 20kHz∼40kHz의 범주에 있는 초음파 또는 2000∼4000V로 발생시킨 전기장을 유통시킨 물에 자력 등을 인가하면, 이 자력에 의해서 물의 분자가 미립화(클러스터화)하여 물이 50㎛ 이하 등으로 미립화되는 것이다.

그리고, 물에 상기 초음파 혹은 전기장을 인가하는 등의 행정을 거침으로써, 특히 유화제를 첨가하는 일 없이, 이후 혼입되는 가열유와 함께 수 초간에서는 1미크론 정도, 1분간에서는 실제로 1/10미크론의 균일성이 높은 구성으로 하는 것이 가능하게 된 것이다.

＜교반 혼합＞

도 1에 있어서, 도면부호 6은 혼합탱크이고, 상기 물탱크(1)와 초음파 또는 전기장 발생실(2)을 거쳐 전처리된 물이 배출되는 유통관(4)과, 마찬가지로 전처리된 연료유가 배출되는 유통관(5)과 연통되어 있다.

이 혼합탱크(6) 내에는 적어도 분당 600회전하는 날개(7)가 설치되어 있어, 상기 유통관(4,5)을 통해 유도된 물과 연료유를 교반하여 혼합하는 것이며, 그 결과 각각은 분리되지 않고 균일하게 서로 혼합되어 혼합유가 생성되는 것이다.

＜결합＞

그리고, 이 혼합탱크(6)의 배출측에는 약 0.5MPa의 펌프압이 가해진 3개의 결합실(8,9,10)이 설치되어 있으며, 상기 혼합유를 각 결합실(8,9,10)을 순차적으로 통과시키는 것만으로 유화의 형태를 취하지 않는 개질연료를 얻을 수 있는 것이다.

여기서, 상기 결합실(8,9,10)에는 각각 천이금속 또는 천이금속 복합체와 알칼리 토류금속의 혼합물이 공급되는 분위기로 되어 있다. 이 천이금속으로서는 Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Zr, Ru, Rh 중 1종류 또는 복수 종류를 조합하여 이루어지는 촉매가 선택되는 것이지만, 상기 천이금속의 단체(單體)는 일반적으로 높은 융점과 경도를 가지는 금속이며, 항상 자성을 나타내는 것도 있고, 상기 Fe, Ni과 같이 강자성을 나타내는 것도 존재하고, 여러 가지 배위자(配位子)와 착체(錯體)를 형성할 수 있어 특히 촉매로서 유효하다.

또한, 상기 결합실(8,9,10)에 공급되는 촉매는, 다른 각 실에서 이용된 촉매와는 구성요소가 다른 연구가 이루어지면, 보다 미립화 및 상태가 안정된 연료를 제조할 수 있는 것, 거듭되는 실험결과에 의해서 판명되고 있다.

또한, 상기 실시예에서는 에멀션 연료와 같이 유화의 형태를 취하지 않는 연료이고, 최대 50%까지 물을 가하였음에도 불구하고, 이 과정을 통해서 얻어지는 생성물로부터 물의 성분이 검출되지 않았다.

따라서, 본 발명은 이상과 같이 간이한 장치에 의해서 범용성이 높고, 미립화 및 상태가 안정된 개질연료를 제공할 수 있는 것이다.

이와 같이 하여 완성된 본 발명의 개질연료는 각종 보일러의 열원 등 모든 기기에 사용되는 연료로서 이용할 수 있어, 산업상 우수한 이용 가능성을 가지는 것이다.

1 - 물탱크 2 - 연료유탱크
3 - 초음파 또는 전기장 생성실 4,5 - 유통관
6 - 혼합탱크 7 - 날개
8,9,10 - 결합실

Claims

물의 전처리 행정과, 연료유의 전처리 행정과, 혼합 행정과, 결합 행정으로 이루어지며,
물의 전처리 행정에서는 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물을 포함하는 광물을 1㎛ 이하의 분체로 하고, 또한 세라믹스 가공한 것을 촉매로 하여 개질한 공기로 수중에 폭기(aeration)하고, 이어서 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 혼합한 촉매를 첨가하고, 또한 20kHz∼40kHz의 범주에 있는 초음파 또는 2000∼4000V로 발생시킨 전기장으로 유도하여 자력을 인가하고,
연료유의 전처리 행정에서는 중유, 경유와 같은 연료유에 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합한 촉매를 첨가하고,
혼합 행정에서는 각각 전처리된 물과 연료유를 적어도 600회전/분으로 교반 혼합하여 혼합유를 생성하고,
결합 행정에서는 상기 혼합유에 적어도 0.5MPa의 압력을 가하고, 또한 Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Zr, Ru, Rh 중 1종류 또는 복수 종류를 조합하여 이루어지는 천이금속 또는 천이금속 복합체와 알칼리토류금속의 혼합물의 촉매를 인가할 수 있는 1 내지 복수의 결합실을 통과시키는 것을 특징으로 하는 연료유에 물을 가하면서 개질연료를 제조하는 제조방법.
연료유에 물을 가하면서 개질연료를 제조하는 제조장치로서,
물이 유통하는 물탱크 및 초음파 또는 전기장 발생실과,
연료유가 유통하는 연료유탱크와,
상기 물과 연료유를 교반 혼합하는 혼합탱크와,
상기 혼합탱크와 연통하며, 혼합된 연료유가 통과하는 1 내지 복수의 결합실로 이루어지며,
물탱크에서는 이산화규소, 규산염광물 및 할로겐화광물을 포함하는 광물을 1㎛ 이하의 분체로 하고, 또한 세라믹스 가공한 것을 촉매로 하여 개질한 공기로 수중에 폭기하고, 초음파 또는 전기장 발생실에서는 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합하여 혼합한 촉매를 첨가하고, 또한 20kHz∼40kHz의 범주에 있는 초음파 또는 2000∼4000V로 발생시킨 전기장으로 유도하여 자력을 인가하는 물의 전처리를 실시할 수 있고,
연료유탱크에서는 중유, 경유와 같은 연료유에 투르말린 혹은 게르마늄 혹은 라듐 중 1종 또는 2종 이상을 조합한 촉매를 첨가하는 연료유의 전처리를 실시할 수 있고,
혼합탱크에서는 각각 전처리된 물과 연료유를 적어도 600회전/분으로 교반 혼합하여 혼합유를 생성할 수 있고,
결합실에서는 상기 혼합유에 적어도 0.5MPa의 압력을 가하고, 또한 Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Zr, Ru, Rh 중 1종류 또는 복수 종류를 조합하여 이루어지는 천이금속 또는 천이금속 복합체와 알칼리토류금속의 혼합물의 촉매를 인가할 수 있는, 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 연료유에 물을 가하면서 개질연료를 제조하는 제조장치.