COMBUSTIBLE DE EMULSIÓN Y MÉTODO PARA. PREPARAR EL MISMO Campo de la Invención La presente invención se relaciona con un combustible cié emulsión preparado anadiando agua a aceite pesado común tal como aceite combustible de caldera C y petróleo. Más particularmente* la presente invención se relaciona con un combustible de emulsión como un combustible de energía alternativa emulsionando aceite pesado común con un catalizador después de añadir agua al aceite pesado. Antecedentes de la Invención Hay una cantidad de esfuerzos y desarrollos en el mundo para reducir una cantidad de azufre en un combustible y para convertir un combustible sólido en un combustible liquido o gaseoso en vista de ahorrar energía y prevenir la contaminación de aire» Especialmente, la contaminación de aire ocasionada por el combustible de petróleo es muy serio debido a su influencia dañina en un ecosistema. Aún cuando hay barreras comerciales invisibles con WTO (World Trade Organization} OECD (Organization for Econo ic Cooperation and Development) y GR (Green Round) fundadas y contratadas, los desarrollos para combustibles alternativas apropiados no son suficientes. El combustible de emulsión hecho añadiendo agua a aceite combustible se ha estudiado en Europa desde 1950 y luego inicio la prueba para mejorar la capacidad de combustión y ahorrar combustible. Recientemente,- con respecto al combustible de emulsión hay muchas investigaciones en E.UA. y Japón. Durante la Segunda Guerra Mundial, el uso de gasolina de aviación a la que se añadía agua el motor del aeroplano producía una salida reforzada. Hay muchas posibilidades para reducir la contaminación de aire y mejorar la eficiencia de combustión estudiando y probando el combustible de emulsión. Objetos de la Invención Un objeto de la presente invención es proporcionar un combustible de emulsión novedoso que tiene un buen efecto sobre la reducción de consumo de energía y prevención de anti-contaminación emulsionando combustible por medio de aíiadir agua a aceite pesado común (aceite pesado) aplicado a una caldera u horno industrial. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un combustible de emulsión que puede prevenir la contaminación de aire y obtener beneficio comercial disolviendo cieno contenido en el aceite pesado de manera diminuta, quemando el aceite combustible emulsionado que se hace mediante el agua añadida siendo partículas ultra y luego facilitar la combustión completa a través de reacción de gas de hidrógeno y explosión fina.
Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un combustible de emulsión que puede prevenir la contaminación de aire y surtir con combustible previniendo humo, polvo, monóxido de carbono, hidrocarburo y asi sucesivamente de ser forraado disminuyendo el régimen de aire en exceso* y puede reducir el régimen de conversión de S02 a S?3, y cambiar la flama de combustión a blanco caliente y aumentar la radiación de calor. Todavía otro objeto de la presente invención es proporcionar un método para preparar el combustible de emulsión. Otros objetos y ventajas de esta invención serán evidentes a partir de la exposición que sigue y reivindicaciones anexas. Compendio de la Invención El combustible de emulsión de conformidad con la presente invención se prepara emulsionando aproximadamente 55 a 9Q% en peso de una mezcla de aceite pesado, 45 a 1Q% en peso de agua, y 0.3 a 0.8% en peso de un catalizador. El catalizador comprende sosa cáustica (hidróxido de sodio) y dicloruro de calcio en mitad y mitad. El cloruro de calcio se puede substituir parcialmente con sulfato de calcio. Descripción Detallada de la Invención El combustible de emulsión de conformidad con la presente invención se deriva de hojas de pino verde que se usan comúnmente co o un combustible de invierno en algunos distrktoa agrícolas de Corea.. las hojas de pina verde comprenden 90% de agua, y 10% de aceite de pino y otros combustibles orgánicos mínimos. Debido a que las hojas de pino verde que queman muy activamente y tienen una elevada eficiencia térmica durante la combustión, son apropiadas para el sistema de calentamiento subterráneo de Corea. Justa como las hojas, de pino verde comprenden 10% de aceite de pino y 90% de agua, la combustión de emulsión de la presente invención se puede preparar emulsionando aceite pesado común tal como aceite combustible C de caldera con agua. Asimismo, el compuesto catalizador que la presente invención ha inventado debido a la propiedad de que un hidróxido de sodio puede ser aceite soluble en agua y que calcio o acíbar que contiene el calcio solidifican proteínas. Utilizando el compuesto catalizador, una mezcla de aceite pesado y agua, se puede emulsionar en la preaente invención. Por ejemplo, las hojas de pino verde en las que
1Q% del aceite de pino en 90% de agua se disuelven se pueden quemar fácilmente y tienen una buena eficiencia. Sin embargo, en caso de pernear 50% del agua hacia hojas de pino completamente secas, las tíojas ni siquiera, se encendieron. La razón es que el 50% permeado de agua existe como propia agua, no un compuesto soluble de aceite de pino y agua como en el caso de las hojas de pino verde. El compuesto preparado mezclando 10 a 45% en peso de agua y 90 a 55% en peso de aceite pesado tal como aceite combustible C para caldera y petróleo en presencia del catalizador de conformidad con la presente invención es clase de material combustible diferente al agua. La estructura de molécula del catalizador comprende una parte de alquilo que es afín con el aceite y una parte que es afín con agua, es decir, el catalizador tiene ambos un grupo hidrofóbico y uno hidrofílico. De esta manera, entre una capa de aceite y una capa de agua,. debido al catalizador que tiene un grupo hidrofóbico y un grupo hidrofílico, las moléculas hidrofóbicas se colocan en la capa de aceite, las moléculas kidrofílicas en la capa de agua mediante fuerza de atracción, En consecuencia, ocurre la emulsificación para cambiar propiedades de una interfaz o superficie de agua y aceite mediante actividades superficiales . El catalizador de la presente invención está compuesto de hidróxido de sodio y dicloruro de calcio. El dicloruro de calcio puede ser parcialmente substituido por sulfato de calcio. Añadiendo 50% de una solución acuosa de hidróxido de sodio a 50% de un dicloruro de calcio lentamente a través de una tela de red, un compuesto blanco cuya forma es semejante a un agente espesante se saca mediante interacción química entre el hidróxido de sodio y dicloruro de calcio. El secado del compuesto en el hilo de red teniendo buena permeabilidad al agua, se convierte en polvos diminutos que no tienen sabores. El combustible de emulsión de conformidad con la presente invención se prepara emulsionando con mezclado 55 a 90% en peso de aceite pesado tal como aceite combustible C para, caldera, y petróleo y 45 a 1Q% en peao de agua,, y añadiendo 0,3 a 0,85 en peso de catalizador, Añadiendo 45 a 10% en peso de agua y el catalizador al aceite
- combustible, el agua se cambia en gotitas diminutas que tienen menos de 10 icrones de diámetro y el agua se convierte en gotitas de agua en aceite. Con las gotitas de agua contenidas en la gota, de aceite lanzada, siendo calentada y expandida en un horno, las gotitas de agua se vaporizan explosivamente, dispersan el combustible de emulsión en todas las direcciones y luego pueden facilitar la combustión completa del combustible. En general, el combustible de emulsión de tamaño de ultra partícula- se puede quemar completamente reduciendo una cantidad de exceso de agua y aumentando el área superficial de contacto. Y, una reacción de enfriamiento de fuego por. el calor latente ocasionado por la vaporización de agua, y una reacción a carbono de agua ocasiona el efecto reductivo de carbono de combustión. Asimismo, los contenidos de Nos e hidrocarburo se reducen mediante reacción quimica y flaica de los mismos- El combustible de emulsión tiene un excelente suministro y lanzado de combustible como un coloide. Cuando el combustible de emulsión que contiene aceite y gotita de agua se quema, la gotita de agua contenida en la gotita de aceite se explota y vaporiza siendo calentada a temperatura elevada y se expande rápidamente, Luego la gotíta de agua se explota continuamente, el combustible ambiental se dispersa de manera diminuta en todas las direcciones. De esta manera, la reacción explosiva diminuta continua ocasiona combustión completa del combustible. La gotita de agua del combustible de emulsión tiene un diámetro de aproximadamente 10 micrones, 10 a 30% de agua, y muchos de los micrones de gotitas de agua en gotitas de aceite^ Eor ejemplo, el número de gotitas de agua que tienen diámetros de 3 micrones es aproximadamente 900 cuando 50 micrones es un diámetro de una gotita de aceite del combustible de emulsión cuyo contenido de agua es 20%. En caso de LPG, el gas de combustión incluye 19 a 20% de agua y que es similar con el combustible de emulsión. La eficiencia de combustión del presente combustible de emulsión es aún superior a aquella del gas LPG, La fórmula de reacción del agua es C+H20->CO+H2(+?2)->C?2 + H20, y que es la reacción de gas de agua. Las moléculas de agua reaccionan con aceite combustible a temperatura, elevada y luego se generan CO y H, La eficiencia de combustión aumenta debido a la reducción de los carbonos. Un nitrógeno oxidado generado en combustión es casi NO y N02= Ambos NO y N02 se denominan Nox, El agua del combustible de emulsión que tiene partículas uniformes, previene la generación de región de temperatura elevada local y disminuye la temperatura de combustión por medio de calor latente de vaporización de 20 a 30% en volumen de agua.- Las partículas de agua entonces previenen la generación de No? con absorción de calor, y la generación de región de temperatura elevada local mediante reacción de partículas de carbono y gas de agua- Esta reducción de NQH resulta en prevención de contaminación de aire. Cuando el combustible de emulsión de la presente invención se aplica a calderas domésticas o industriales,, la generación de Nox se puede reducir por 40 a 75%. Las áreas superficiales expandidas de la gotita de agua de tamaño de partícula facilitan el contacto de aire, y la combustión completa se puede lograr con un contenido bajo de aire y prácticamente más de 50% de humo se reduce. Asimismo, la concentración de polvos de humo también se reduce, En la mayor parte, añadir 5Q% de agua disminuye la concentración de polvos de humo en la mitad, El combustible de emulsión de la presente invención puede reducir la contaminaci?n debido a la reducción notoria de humo y puede reducir el combustible de energía en 30% debido a la reducción del régimen de exceso de aire. Generalmente, el combustible, de gas se quema con un flama transparente y el aceite pesado se quema con una flama transparente y amarilla, que esrá en presencia de carbonos flotantes« Sin embargo? el presente combustible de emulsión se quema como el combustible de gas con una flama . Añadir agua al aceite combustible, una cantidad de gases de combustión aumentan multiplicando un peso de agua añadida por 22.4/18 (NpY g) . Una temperatura de la flama se disminuye en aproximadamente 1QQ°C cuando agua ae añade por 30 a 50% basada en la combustión con 1.2 de aceite de lámpara sobre aire. Sin embargo, debido a que la cantidad, de gases de combustión aumenta, un efecto de transferencia térmica no se disminuye. Los gases de combustión generados por la combustión de combustible licuado (v.gE.. kEG o LUG) incluyen aproximadamante 13% de agua. Añadiendo agua al combustible los contenidos de agua se convierten en 16 a 17%. El combustible de emulsión no tiene problema de corrosión debido a que el combustible licuado que contiene concentración similar de agua con aquella del combustible de emulsión no tiene dicha clase de problema. Aún cuando hay poca pérdida de calor ocurrida por el agua añadida, la eficiencia térmica se aumenta debido a la disminución de régimen de aire, humo, contaminación y así sucesivamente, y el efecto que puede prevenir Nox de ser generado. El combustible de emulsión se dispersa en un quemador activamente y el régimen de la combustión se hace más rápido puesto que las flamas de combustión de gotitas de aceite que tienen ultra partículas con agua se convierte en una sola flama. Debido a que el combustible se convierte en más partículas diminutas y luego se dispersa nuevamente, las partículas del agua se explotan continuamente por la temperatura elevada. De esta manera, la combustión completa se puede lograr formando flama de combustión como gases de partícula completa. La presente invención se puede entender mejor haciendo referencia a los siguientes ejemplos que se pretenden con el propósito de ilustración y no deben considerarse en forma alguna como limitando el alcance de la presente invención, que se define en las reivindicaciones anexas a la presente, En los siguientes ejemplos, todas las partes y porcentajes son en peso a menos que se indique de otra manera. Ejemplos Ejemplo 1 Después de mezclar 60% en peso de aceite combustible C de caldera que contiene menos de 0.5% de azufre con 40% en peso de agua, 0.5% en peso de compuesto catalizador se añadió basado en el peso de la composición completa. El compuesto catalizador comprendió sosa cáustica y dicloruro de calcio en mitad y mitad. El presente combustible de emulsión se preparó emulsionando la composición mezclada usando un emulsionante, E emplo 2 El Ejemplo 2 se puso a la prueba de la misma manera que en el Ejemplo 1, excepto que 70% en peso de aceite combustible C de caldera y 30% en peso de agua se usaron. Ejemplo Comparativo 1 El combustible de emulsión se preparó sin agua y 1.0% en peso de azufre se usó. Ejemplo Comparativo 2 El combustible de emulsión se preparó sin agua y menos de 0.5% en peso de azufre se usó. La prueba se realizó con una caldera empacada de tubo de humo operada continuamente bajo más de 90% del régimen de carga. Los análisis para el combustible de emulsión y contaminantes de aire se llevaron a cabo y el volumen del aceite de suministro, el gas de descarga y así sucesivamente se midieron. Los resultados analizados respecto a los Ejemplos 1 y 2 y los Ejemplos Comparativos 1 y 2 se registraron en el Cuadro 1 abajo, y los funcionamientos en el Cuadro 2 abajo. Los cuadros mostraron que el combustible de emulsión de conformidad con la presente invención, tal como los Ejemplos 1 y 2, tuvieron buenos resultados y funcionamientos. Cuadro 1 Sujetos Analizados Unidad Ejemplo Ejemplo Comparativo 1 2 1 2
Valor calorífico superior kcal/kg 8,940 9,720 10,300 10,520
Contenido de agua % vol. 12.0 7.0 3.2 menos 0.05 Viscosidad dinámica 40°C, cSt 385 308 308 287 Polvo de carbono residual %peso 3.94 5.11 7.21 6.53 Gravedad específica 15/4°C 0.9559 0.9496 0.9541 0.9453 Contenido de ceniza % peso 0.29 0.21 0.013 0.002 Contenido de azufre % peso 0.41 0.42 0.77 0.49 Contenidos de metal: Cadmio (Cd) Ppm - Plomo (Pb) Ppm - Cromo (Cr) Ppm — - menos 1 - Arsénico (As) Ppm - Calcio (Ca) Ppm 20 49 2 - Magnesio (M ) Ppm 26 12 menos 1 menos 1
Fósforo (P) Ppm - Zinc (Zn) Ppm 1 Cuadro 2 Sujetos Medidos Unidad Ejemplo Ejemplo Comparativo 1 1 2
Consumo de combustible L/Hr 260 259 247 249 Temperatura de aceite de suministro °C 89 89
Gravedad específica de aceite combustible 15/4°C 0.9559 0.9496 0.9453 0.9541
Consumo de combustible convertido Kg/Hr 236 233 222 226
Régimen de flujo de agua de suministro L/Hr 2,982 3,074 3,134 2,880
Temperatura de agua de suministro °C 17 20 19 20
Gravedad específica de agua de suministro Kg/m3 998.7 998.2 998.4 998.2
Vaporización convertida kg/Hr 2,978 3,068 3,129 2,875 Presión de vapor Kg/cm2 3.2 3.2 3.3 3.2 Temperatura de salida de una caldera °C 244 252 244 240 Gas de Descarga (en la salida de un ul iciclón) Temperatura de gas °c 228 238 217 220 Contenidos de 02 2.82 2.14 2.69 2.85 Presión fija mmH0 -1.5 -1.5 -1.0 -1.3 Presión dinámica mmH20 5.3 5.1 5.2 5.2 Densidad de gas Kg/m3 0.708 0.695 0.721 0.720 Velocidad de gas /seg 10,18 10,08 10,02 10,00 Área de sección transversal de un ducto - 2 0.16 0.16 0.16 0.16
Régimen de flujo de gas m3/Hr 5,860 5,810 5,770 5,760 Nm3/hr 3,190 3,100 3,210 3,190
La presente invención puede proporcionar un combustible de emulsión que tiene un buen efecto sobre reducción de consumo de energía y prevención de contra contaminación emulsionando combustible por medio de añadir agua a aceite combustible común aplicado a una caldera u horno industrial. Asimismo, el presente combustible de emulsión puede impedir la contaminación de aire y obtener beneficio comercial disolviendo cieno contenido en el aceite peso de manera diminuta, quemando el aceite combustible emulsionado que se hace mediante el agua añadida siendo ultra partículas y luego facilitando la combustión completa a través de reacción de gas de hidrógeno y explosión fina. Aún cuando la presente invención se ha descrito con referencia a las modalidades ilustrativas particulares, no se debe restringir por las modalidades sino solamente por las reivindicaciones anexas. Se debe apreciar que aquellos expertos en el ramo pueden cambiar o modificar las modalidades sin abandonar el alcance y espíritu de la presente invención.