Verfahren und Mittel zur Vermeidung von Korrosionsschäden bei der Verbrennung von schwefelarmen Brenn- und Kraftstoffen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung von Korrosionsschäden bei der Verbrennung von Kraftstoffen oder Brennstoffen, deren Schwefelgehalt reduziert wurde, oder von schwefelarmem Heizöl.

[0002] Der Einsatz von schwefelreduzierten Brenn- und Kraftstoffen mit einem Schwefelgehalt von weniger als 700 ppm und insbesondere weniger als 200 ppm oder 100 ppm, zum Beispiel schwefelarmem Heizöl gemäß DIN 51603-1 mit einem Schwefelgehalt von weniger als 50 ppm, ermöglicht neben dem Vorteil der Reduktion von SO2-Emissionen eine Verbrennung mit im Abgas-Kondensationsbetrieb, der einen höheren Wirkungsgrad gewährleistet. Bei der Verbrennung kommt es jedoch unter bestimmten Umständen zu einem unerwünschten Angriff des Metalls im Brennraum durch Ablagerung von unverbrannten Kohlenwasserstoffen (oder Ruß) und anschließender Korrosion, dem so genannten metal dusting. Dieses Phänomen tritt auf, weil sich ansonsten die bei der Verbrennung spontan bildende Sulfid-Schutzschicht bei geringem Schwefelgehalt nicht mehr schnell genug aufbauen kann. Damit wird ein Angriff der metallischen Oberflächen durch unverbrannte Anteile des Brennstoffes möglich.

[0003] Es ist z. B. bei Neuanlagen versucht worden, Abhilfe durch eine Veränderung der Geometrie einerseits oder des Materials andererseits zu schaffen. Diese Maßnahmen können den Schutz bereits im Markt bestehender Anlagen allerdings nicht gewährleisten. Weiterhin ist es bekannt, ein die Verbrennungsreaktion beschleunigendes Additiv , 2-Ethyl-Hexyl-Nitrat (2-EHN), einzusetzen, das in der Mineralölindustrie zur Erhöhung der Zündwilligkeit von Kraftstoff verwendet wird. Trotz eines gewissen Erfolgs hat die Verwendung eines solchen Additivs den Nachteil, dass die für die Lagerung von Heizöl wichtige Langzeitstabilität stark beeinträchtigt wird.

[0004] Trotz intensiver Forschungen konnte dem Markt bisher keine andere Lösung angeboten werden. ,

[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Brenn- und Kraftstoffe mit reduziertem Schwefelgehalt, insbesondere schwefelarme Heizöle, ein Additiv zu schaffen, mit welchem das metal dusting verhindert oder zumindest wesentlich reduziert wird.

[0006] Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass dem Kraft- oder Brennstoff vor der Verbrennung ein phosphorhaltiges Additiv zugegeben wird. Die Zugabe eines phosphorhaltigen Additivs behebt die Probleme der Korrosionsbildung, indem gleichzeitig mit der Verbrennung des Heizöls eine Verbindung in den Feuerraum eingebracht wird, die einen extrem schnellen Schutzschichtaufbau bei sehr geringen Einbringraten ermöglicht. Vorzugsweise ist das Additiv öllöslich.

[0007] Gängige Phosphorverbindungen sind Phosphorsäuren oder deren Ester. Erstere werden unter anderem in der Metallverarbeitung zu Phosphatierzwecken und letztere insbesondere in der Waschmittel- bzw. Tensid-Industrie eingesetzt. Einerseits führen Phosphorsäuren jedoch aufgrund des Säurecharakters zum vorzeitigen Altern des Brennstoffes bei der Lagerung; außerdem sind sie in Mineralöl unlöslich. Die in der Tensidindustrie üblichen Phosphorsäure-(Teil-)Ester andererseits reagieren mit abgelagerten Sedimenten und führen dadurch in kurzer Zeit zu Störungen des Brennstoffversorgungsssystems.

[0008] Es ist daher gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der phosphorhaltige Wirkstoff aus einer Stoffgruppe gewählt wird, die sich als neutralisierter Phosphorsäureester (Mono- oder Di-Ester) beschreiben lässt. Vorzugsweise erfolgt die Neutralisation durch eine Aminverbindung, kann aber auch über weitere Alkohole erfolgen. Die Ester-Reste liegen bevorzugt, nicht wie in der Tensidchemie üblich, in nicht-ethoxylierter Form vor.

[0009] Mit einer Phosphorsäure-Ester mit aliphatischen Mono- und Diestern mit einer Kettenlänge zwischen C4 und C20, welches mit einem sekundären Amin neutralisiert wurde, sind an einem Brenner mit einem zum metal dusting neigenden Heizöl Versuche durchgeführt worden. Die verwendeten Konzentrationen des Additivs betrugen 10 ppm, 100 ppm und 500 ppm. Während bei einer Konzentration von 10 ppm der Angriff auf den Brenneraufsatz vernachlässigbar klein war, trat bei einer Konzentration von 100 ppm kein metal dusting mehr auf. Bei 500 ppm war eine deutliche Verfärbung des Brenneraufsatzes zu erkennen, was auf eine starke Deckschichtbildung hinweist.

Ansprüche

1. Verfahren zur Vermeidung von Korrosionsschäden bei der Verbrennung von Brenn- und Kraftstoffen, deren Schwefelgehalt reduziert wurde, oder von schwefelarmem Heizöl, dadurch gekennzeichnet, dass dem Brenn- oder Kraftstoff oder dem Heizöl vor der Verbrennung ein phosphorhaltiges Additiv zugegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in Mineralöl löslich ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv eine neutrale oder basische Reaktion zeigt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Struktur des Additivs von einem Phosphorsäure-Ester abgeleitet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in nicht-ethoxilierter Form vorliegt und/oder keine ethoxylierten Seitenketten besitzt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in einer Konzentration zwischen 1 ppm und 500 ppm zugesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in einer Konzentration zwischen 5 ppm und 250 ppm zugesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Additiv in einer Konzentration zwischen 10 ppm und 150 ppm zugesetzt wird.

9. Additiv für Heizöl zur Vermeidung von Korrosionsschäden bei der Verbrennung von Brenn- und Kraftstoffen, deren Schwefelgehalt reduziert wurde, oder bei der Verbrennung von schwefelarmem Heizöl, dadurch gekennzeichnet, dass es eine phosphorhaltige Verbindung, als Wirkstoff enthält.

10. Additiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es in Mineralöl löslich ist.

11. Additiv nach einem der Ansprüche' 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es eine neutrale oder basische Reaktion zeigt.

12. Additiv nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dessen Struktur von einem Phosphorsäure-Ester abgeleitet ist.

13. Additiv nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es in nicht-ethoxilierter Form vorliegt und/oder keine ethoxylierten Seitenketten besitzt.