202268. lajstromszámú szabadalom • Tüzelésre alkalmas adalékolt szén-víz-olaj kompozíció
1 HU 202268 B 2 Úgy találtuk, hogy célunknak olyan adalékelegy a legmegfelelőbb, amely nemionos emulgeátorból, ionos emulgeátorból, szuszpenziót stabilizáló adalékból, valamint adott esetben néhány kiegészítő hatású adalékból áll. Úgy találtuk, hogy a megfelelő tulajdonságok bizotsításához nemionos emulgeátorként C12-C24 szénatomszámú telített és/vagy telítetlen karbonsavnak vagy azok elegyeinek n=2-50 kedvezően n=3-15 átlagos monomerszámú polietilénglikollal vagy ezek elegyeivel alkotott észtereit, mint pl. sztearinsavpolietilénglikol-észtert, olajsav-polietilénglikol-észtert, C14-20 zsírsav elegy és polietilénglikol észterét stb. a fűtőanyag kompozícióra vonatkoztatott 0,001-1,2 tömegbe koncentrációban, ionos emulgeátorként 200- 800 előnyösen 250-650 átlagmolekulatömegű alkilbenzol szulfonsavak vagy azok származékainak nátrium-sóját, mint pl. hexadecil-benzol szulfonsav-Na só, C18-24 alkilbenzol-szulfonsav-Na só, petróleumszulfonsav-Na só (M„=520) 0,03-1,8 tömeg % koncentrációban vagy növényolajokból nyerhető lecitint vagy a növényolajfeldolgozásnál keletkező leticintartalmú nyákot 0,015-1,6 tömeg% koncentrációban, szuszpenzió stabilizátorként 2 és/vagy 3 értékű alkoholt, mint pl. etilénglikol, propilénglikol, glicerin, trimetilolpropán 0-0,4% koncentrációban és 200- 20000 előnyösen 400-10000 átlagmolekulatömegű, 2-10 monomerszámú olefin-maleinsavanhidrid reakciótermékét illetve annak polietilénglikollal, 2-4 értékű polialkohollal és/vagy azok elegyével képzett észtereit, mint p. hexadecén és maleinsavanhidrid reakciótermékének polietilén-glikollal [M„=200] képzett monoésztere vagy diésztere, C10-20 alfa-olefinek és maleinsavanhidrid reakciótermékének polietilénglikollal [M„=600] képzett diésztere 0,001-0,4 tömeg % koncentrációban, valamint adott esetben ismert kiegészítő hatású detergens, habzásgátló, biocid adalékot legfeljebb 0,2 tömeg % koncentrációban célszerű alkalmazni. Találmányunk szerinti eljárással olyan adalékolt, stabil szén-víz-olaj-szuszpenziót állítottunk elő, melynek összetétele csővezetéken, vasúton, hajón és tankautóval történő szállítás vagy közvetlen eltüzelés esetén is azonos. A zagy elkészítése ilymódon mind a bányához kapcsolódva, mind a felhasználás helyén azonos technológiával egy műveletsorban végezhető. Megoldásunk egyik lényeges vonása, hogy alapanyagul 10 tömeg % vagy ennél nagyobb hamutartalmú barna- vagy feketekőszenet alkalmazunk, és ezek felhasználásával is stabil szuszpenziót állítottunk elő. Ezt a stabilitást változatlanul magas szénhányad (20-70 tömeg%) és 10-20 tömeg % vagy ennél nagyobb nedvességtartalom mellett érjük el. Az őrlést csak az általánosan elfogadott szemcseméretig (70%, 80 pm alatti) végezzük, kihasználva a mechanikus őrlésben rejlő aktiváló hatást is, és így az őrléssel kapcsolatos költségtöbblet nem jelentkezik. A nagy szuszpenzió-stabilitás mellett a kisebb viszkozitást megfelelő fűtőolaj és nagyobb szénhányad választásával konstans értéken tartjuk, miáltal a szilárd energiahordozóra vonatkozó fajlagos kihasználást is növelni tudjuk. Emellett a szuszpenzió, melynek előállítására korábbi megoldásoknál kedvezőtlenebb minőségű szenet is fel lehet használni, szobahőmérsékleten vagy előmelegítve egyaránt stabil marad. Találmányunk további lényeges vonása, hogy a széles koncentrációtartományban hatékony adalékelegy nemcsak egy optimalizált fűtőanyag összetétel esetében alkalmazható. Kidolgozását az tette lehetővé, hogy felismertük, megfelelő tulajdonságú adalékok megfelelő arányban történő alkalmazásával még különböző eredetű és minőségű szenekből is előállíthatók stabil, közvetlen tüzelésre alkalmas szén-folyadék szuszpenziók. Találmányunk szerinti kompozíció előnye, hogy a szén-folyadék szuszpenzió megfelelő stabilitásának, folyási tulajdonságainak és a diszpergált részek kis szemcseméretének biztosításához olyan adalékokat alkalmazunk, amelyekkel az ismertnél nagyobb és különböző hatásaik révén a gyengébb szénminőségek felhasználása is lehetővé válik. A találmány szerinti koncentrációtartományokban az adalékösszetétel megállapításánál ugyanis figyelembe lehet venni a felhasználásra kerülő gyengébb minőségű barna- és feketekőszenek főként hidrofil, illetve feketekőszenek hidrofób karakterét, továbbá a multikomponensű szénfolyadék rendszer részfázisainak oleofil, hidrofil tulajdonságait. Az adott koncentráció-tartományokban kiválasztott összetételeknél megfelelő diszpergálás illetve aprítás esetén elérhető, hogy az így előállított szuszpenzió dinamikai viszkozitása 70 °C-on 10000 mPas, előnyösen 5000 mPas alatti és 20-70 °C tartományban több, mint 90 napig felhasználási tulajdonságok lényeges változása nélkül tárolható. A találmány szerinti fűtőanyag kompozíciók előnyeit az 1., 3., 4., 9., 12., 14., 15. számú kiviteli példák és a találmány szerinti előírásokat nem kielégítő 2., 5., 6., 7., 8., 10., 11., 13., 16. sz. ellenpéldák segítségével szemléltetjük. A szén-olaj-víz szuszpenziók előállítása során egy 0,5 dm3 térfogatú golyós malomba 100 g szuszpenzió mennyiségére számított komponenseket az 1-16 sz. példákban megadott arányokban a szén, olaj, víz adalékok elegye sorrendbe mértük be. Ezután az összesen 100 g mennyiségű keveréket 20-25 “C környezeti hőmérsékleten 30 percig őröltük, majd a további vizsgálatok céljára hengeres ülepítőedénybe töltöttük. A szén-olaj-víz szuszpenziók példákban bemutatott tulajdonságainak meghatározása során a nemzetközi szakirodalomban elfogadott [Schumacher, M.M.: Coal-Oil Mixture Combustion Technology, Noyes Data Corporation, Park Ridge, New Jersey, USA 1981. 111-113.; Papachristodolou, G., Trass, O.: Powder Technology, 40 (1984) 353-362.) illetve az általunk a következők szerint továbbfejlesztett módszereket alkalmaztuk. Asszociációs hajlam vizsgálata A szén-olaj-víz szuszpenziók tárolása során fellépő aggregációjának mértékét az un. üvegbolt penetrációval jellemeztük. Meghatározása során azt az időtartamot mértük, amely egy 5 mm átmérőjű, 20 g tömegű üvegbotnak 140 mm rétegvastagságú, 25 °C-os szuszpenzión történő áthaladáshoz szükséges. Stabilitásvizsgálat A szén-olaj-víz szuszpenziók tárolási stabilitásának meghatározására ülepedésen alapuló módszert alkalmaztunk. Ennek során az elkészített szuszpenziók 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
