JPS5839197B2 - エマルジヨン型燃料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改良された油中水滴型（以下ｗ ／ ｏ型と称
す）のエマルジョン燃料に関するものである。

ｗ１０型エマルジョン燃料を調製し、これを各種燃暁器
中で燃焼させることにより、排出ガス中の窒素酸化物（
以下ＮＯｘと称す）、ススおよび煙等を減少させる試み
は、合印こ至るまで既に多数実施されてきた（参照、
１． Ｃｏｒｎｅｔ、 Ｗ、 Ｅ。

Ｎｅｒｏ： Ｉｎｄ、 Ｅｎｇ、 Ｃｈｅｍ、 ４７
２１３３〜２１４１１９５５ Ｅ、 Ｖａｌｄｍａ
ｎｉｓ Ｄ、 Ｅ、 Ｗｕｌｆｈｏｒｓｔ ：５ｏｃ
ｉｅｔｙ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｓ、７００７３６９１４〜１７ １９７０特開昭
４８−７４５１０特開昭４８−１０３６０５ 特開昭
４９−２４２０４特開昭５Ｏ−５８１０３）。

しかし、一般的に炭化水素燃料油中に水を微粒子として
均質に混入させ、実用化に耐えうる乳化安定性を有する
ｗ１０型エマルジョン燃料を調製することは、水と油が
親しみにくく、互に分離を起しやすいため、非常に困難
な問題である。

これを解決する方法として、超音波乳化機の強力攪拌を
利用する機械的な方法のみで、短時間（数分以内）だけ
安定なｗ ／ ｏ型エマルジョン燃料を製造した例が報
告されている。

また、一方各種乳化剤を添加することにより、その乳化
作用を利用した例も多数ある。

しかし、従来のｗ１０型エマルジョン燃料は、安定性が
悪く、エマルジョンが破壊して水分離が生じやすかった
。

分離した水がバーナーや噴射ノズルに入った場合、火炎
が消失して燃焼が安定せず、場合により燃焼の中断が起
り、ｗ ／ ｏ型エマルジョン燃料が本来有する排ガス
中の有害成分低減効果を享受することができず、さらに
分離水によって金属材料の腐蝕が急激に進み、燃焼機器
の耐久性が悪くなるなどの問題点があり、いまだ実用化
の段階に至っていなかった。

本発明者は先ず安価なｗ ／ ｏ型エマルジョン燃料を
提供すべく乳化剤をまったく使用せずに、しかも不安定
なｗ１０型エマルジョン燃料による既存の各種トラブル
を解消できる安定なｗ ／ ｏ型エマルジョン燃料を得
るという、理想的でかつ非常に困難な目標を設定し、燃
料油中の各種成分に着目して鋭意研究の結果、本発明に
到達した。

すなわち、（イ）ニッケルおよびバナジウム分を２０
ｐｐｍ以上含む炭化水素燃料の系中に、乳化剤をまった
く使用せずに、（０水、を小口径管を通じて、その配合
比率が容量比で５０：５０〜９５：５になるように注入
混合することにより、水滴の平均粒子径が０．１〜５０
μのＷ１０型エマルジョン燃料を調製することに成功し
た。

また、（イ）の炭化水素燃料油のうち、アスファルトレ
ジンを１．０重量係以上含有する炭化水素燃料油を利用
すると望ましい。

本燃料は常温にて３日以上、７０℃の高温でも２時間以
上安定で水分離が生じず、燃焼に供する期間中は充分安
定であり、かつ乳化剤をまったく使用しないため、経済
性と実用性に優れ、実際のボイラー、加熱炉、ディーゼ
ルエンジン等の内、外燃機関で長期間連続燃焼してもト
ラブルが生じず、かつ乳化前の燃料油に比べて排気ガス
中のＮＯｘ、煙およびススを著しく低減させ、燃焼効率
も向上する。

本発明に用いる燃料油は、ニッケルおよびバナジウム分
を２０ ｐｐｍ以上含む炭化水素燃料油であり、例えば
ニッケルとバナジウムを多量に含む原油から分溜した炭
化水素燃料油（Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油時）やニッケル
とバナジウムとを２０ｐｐｍ以下しか含まない燃料油と
、多量に含む残渣油を配合したもの等が有効であり、ニ
ッケルおよびバナジウム分を２０ ｐｐｍ以上含むよう
にすればよい。

ここに述べるニッケルとバナジウムの定量は原子吸光分
析によれば容易である。

ニッケルとバナジウムを多量に含む燃料油を使用した場
合、安定なｗ１０型エマルジョン燃料が得られる理由は
明らかでないが、恐らくニッケルやバナジウムを核とし
た高分子量のポルフィリンが水粒子を安定化するためで
あると考えられる。

本発明の炭化水素燃料の乳化安定性を更に向上させるに
は、ニッケルおよびバナジウム分を５０ｐｐｍ以上含む
炭化水素燃料油を使用した方が好ましい。

また、本発明に用いる燃料油としては、ニッケルおよび
バナジウム分を２０ｐｐｍ以上とアスファルトレジン分
を１．０重量宏好ましくは２．０重量饅以上含む炭化水
素燃料油も非常に有効である。

ここに言うアスファルトレジン分とは、ＢＭ（米国鉱山
局）法に基づくｎ−ペンタン可溶分中活性アルミナに吸
着されるものである。

本発明に用いる水はｗ ／ ｏ型エマルジョン燃料の乳
化安定性や燃焼機器に悪影響を与えず、排出ガス中に多
量の有害物質を排出するものを含有しないかぎり、良質
の水はもとより、廃水や汚水をも利用することができる
。

また、燃料油と水との配合比率は、燃焼性および排出ガ
ス中の有害物質特にＮＯｘ、煙、スス濃度の減少を併せ
考慮した場合、容量比で５０：５０〜９５：５であり、
５０：５０〜９０：１０が更に好ましい。

この場合、水は平均粒子径０．１〜５０μの水滴として
均一に含ませる必要があるが、５０μ以上の場合は水滴
の凝集合一が起りやすく、ｗ１０型エマルジョン燃料の
乳化安定性が著しく不良となり、また排出ガス中のＮＯ
ｘ、煙、スス等の減少効果も低下する。

好ましくは０．１〜２０μである。次に本発明のｗ１０
型エマルジョン燃料の製造法であるが、基本となるとこ
ろは、炭化水素燃料油中に水を小口径管を通じ注入混合
する工程を含む点である。

例えば、流動または攪拌されている炭化水素燃料油中に
小口径管を通じて高圧力で水を注入したり、常圧で水を
注入しながらプロペラで混合する等がそれである。

上記小口径管の管径は、連続製造設備の場合小口径管の
出口の断面積を小口径管出口付近でこれを外側よりつつ
む燃料油用容器の断面積の１１５以下好ましくは１／１
０以下になるようにすればよく、バッチ式の場合の管径
は、１分間当り燃料油容量と同等好ましくは１／３以下
の水が入るようにすればよい。

この小口径管は出口の断面積のみを限定すればよく、そ
の形、加圧の有無、付属品等は必要に応じて変えたり追
加してもよい。

その他の方法、例えば大口径管を使用したり、水中に油
を注入したり、水と油とを同時に混合攪拌しては安定な
ｗ１０型エマルジョン燃料は得られない。

本原理を製造工程の一部に利用すれば、バッチ式や連続
式により目的とする優れたｗ１０型エマルジョン燃料が
得られる。

なお、攪拌は普通の攪拌混合機によればよく、低、申せ
ん断力による比較的弱い攪拌で充分であり、超音波ミキ
サー等の消費電力と騒音の太きいせん断力攪拌を利用す
る必要はまったくない。

上述の条件を満し得る本発明の燃料は、乳化剤を使わな
い低価格で安定なｗ１０型エマルジョン燃料であり、こ
れをボイラー、加熱炉、ディーゼルエンジン等の内燃機
関あるいは外燃機関で燃焼させることにより、通常の燃
料に比べ排気ガス中のＮＯｘは２０〜７０％煙濃度は４
０〜８０％程度減少させることができ、長期間運転して
も、失火やサビによるトラブルはまったく生じなかった
。

なお、本発明に必要に応じて防錆剤や粘度低下剤や燃焼
促進剤等の添加剤を併用することは何らこばむものでは
ない。

次に本発明の代表的実例を示す。

実施例 各表の炭化水素燃料油に各表に示す製造条件で水を添加
し、各表に示す組成のｗ１０型エマルジョン燃料を得る
。

その諸物性、燃焼性および排気ガス低減率等は各表のと
おりである。

上表より明らかであるが、本発明の燃料は優れた安定性
を示し、かつ、長期間連続燃焼してもなんのトラブルも
生じず、ＮＯｘ、煙等の有害成分を大幅に減少させるこ
とができた。

また、鉄、銅等の金属にもほとんど障害を与えなかった
。

一方、対照面は安定性が著しく悪く、長時間の連続燃焼
に耐えられず、失火ならびに錆によるトラブルが多数発
生した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （イ）ニッケルおよびバナジウム分を２０ｐｐｍ以
   上含む炭化水素燃料油、ａｔ＝＝＋水とを（イ）の系中
   に（ロ）を小口径管を通じて、その配合比率が容量比で
   ５０：５０〜９５：５になるように注入混合することに
   より調製した乳化剤をまったく用いず、内相の水滴の平
   均粒子径が０．１〜５０μであることを特徴とする燃焼
   機器から排出する窒素酸化物、ススおよび煙を減少せし
   める改良された油中水滴型のエマルジョン燃料。 ２、特許請求の範囲１中の（イ）の炭化水素燃料油が、
   ニッケルおよびバナジウム分を２０ ｐｐｍ以上含み、
   かつアスファルトレジンを１．０重量多以上含有する炭
   化水素燃料油である特許請求の範囲１記載のエマルジョ
   ン燃料。