KR100307244B1 - 대체연료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기본적으로 올레핀, 방향제, 벤젠, 및 황이 없으며, 5 내지 8개의 탄소원자가 직접 연결되거나 또는 브랜치되는 알칸으로부터 선택되는 하나 이상의 탄화수소를 포함하는 탄화수소 성분―여기서 탄화수소 성분은 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 65를 가지며, ASTM D-5191에 의해 측정된 DVPE의 최대값으로 15 psi를 가짐―; 연료 등급 알콜; 및 상기 탄화수소 성분 및 연료 등급 알콜용 공동 용매로 이루어지며, 상기 탄화수소 성분, 연료 등급 알콜, 및 공동 용매는 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 87을 가지며, ASTM D-5191에 의해 측정된 DVPE의 최대값으로 15 psi를 갖는 자동차용 연료를 제공하도록 선택되는 양이 존재하는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물을 제공한다.

본 발명에서는 또한 탄화수소-알콜 혼합물에 알콜과 탄화수소용 공동 용매를 첨가함으로써 탄화수소-알콜 혼합물의 증기압을 감소시키는 방법이 개시된다.

Description

대체 연료

스파크 점화 내연 엔진용으로 사용되는 가솔린 자동차 연료에 대한 대체물이 필요하다. 가솔린은 오일 저장소에서 원유(crude oil)를 추출하여 얻어진다. 원유는 지하 저장소에서는 액체 상태로 존재하고 대기압에서 액체 상태를 유지하는 탄화수소의 혼합물이다. 통상의 가솔린을 생성하기 위한 원유의 정제에는 증류 및 원유 성분의 분리가 포함되며, 가솔린은 경량의 나프타 성분이 된다.

원유의 전세계 매장량의 10%만이 미국에 존재하며, 나머지 90%의 대부분은 미국과 북미자유협정(NAFTA) 국가의 영토 밖에 존재한다. 통상의 가솔린인 그 50% 이상이 수입되고 있으며, 이러한 수치는 21세기에 접어들면 꾸준히 증가할 것이다.

종래의 가솔린은 나프타, 올레핀, 알킨, 방향족 화합물 및 기타 상대적으로 휘발성이 강한 탄화수소를 포함하는 300종 이상의 화학물질에 스파크 점화 엔진에 사용하기 위해 혼합된 소량의 첨가제가 첨가되거나 첨가되지 않은 복잡한 복합물이다. 보통의 가솔린의 벤젠 함유량은 3 내지 5%까지 포함될 수 있으며, 황의 함유량은 500ppm까지 포함될 수 있다. 개질 가솔린(reformulated gasoline: RFG)은 황의 함유량을 330ppm으로 그리고 벤젠 함유량을 1%로 제한하게 되며, 기타 유독성 화학물질의 레벨도 제한한다.

압축 천연 가스와 같은 원유에서 얻어지는 연료, 프로판, 및 전기에 대한 종래의 대안들은 기술 개발은 말할 것도 없고, 자동차의 개조 및 연료 공급의 기본 구조에 대한 막대한 투자를 필요로 한다. 엔진을 크게 변형시키지 않고도 자동차용 가솔린의 연소 특성을 제공하며, 자동차 가솔린과 마찬가지로 저장 및 공급될 수 있는 대체 연료가 필요하다. 메탄 및 프로판과 같은 가스 형태의 대체 연료용으로 사용되는 효과적인 대안이 되기 위해, 액상 형태의 대체 연료는 또한 "청정 연료"에 대한 모든 "환경 보호 단체(Environmental Protection Agency: EPA)"의 기준 요건을 만족시켜야 한다.

CGL 및 NGL은 부적합할 정도의 낮은 노킹 방지 지수를 가지며, 따라서 스파크 점화 엔진 자동차용 연료에 대한 탄화수소 소스만큼 원유에 대한 대체물로서 그다지 크게 사용되지 않았다. 이러한 단점을 극복하기 위한 시도가 대체 연료로 사용하기에 적합하지 않은 상기 탄화수소 스트림에 대해 이루어졌다.

석탄 채굴 도중에 발생하는 폭발로 인해 석탄 가스가 발생한다는 것은 오래전부터 알려져왔다. 이러한 석탄 가스는 작업시 위험 요인으로 간주되며, 안전한 작업을 보장하기 위해 배출되었다. 그러나, 이러한 석탄 가스의 배출은 강력한 온실효과를 발생시키는 가스인 대기 중의 메탄의 양을 증가시키는 역할을 한다. C.M. Boyer 등의 U.S. EPA, Air and Radiation (ANR-445) EPA/400/9-90/008을 참조하라. 석탄 가스는 C₂₊의 양이 70%나 되는 높은 값을 갖는 상당량의 무거운 탄화수소를 포함할 수 있다. Rice의 Hydrocarbons from Coal (American Association of Petroleum Geologists, Studies in Geology #38, 1993), p. 159를 참조하라.

종래 가솔린의 공급원과는 달리, NGL의 세계 매장량의 70% 이상이 북아메리카에 매장되어 있다. NGL의 미국내 수입은 미국내 생산량의 10% 이하이다. NGL은 천연 가스, 가스 처리 플랜트, 및 일부는 천연 가스 현장 설비에서 재생된다. 분류기(fractionator: 分溜器)에 의해 추출된 NGL도 또한 NGL의 정의에 포함된다. NGL은 가스 처리기 협회(the Gas Processors Association) 및 미국 시험 및 재료 협회(ASTM: the American Society for Testing and Materials)가 공표한 사양에 따라 정의된다. NGL의 성분은 탄소 사슬의 길이에 따라 에탄, 프로판, n-부탄, 이소부탄, 및 "펜탄 플러스"로 나누어진다.

가스 처리기 협회 및 ASTM이 정의한 "펜탄 플러스"는 천연 가스로부터 추출된, 대부분이 펜탄 및 그 이상의 탄소수를 갖는 탄화수소의 혼합물을 포함하고, 또한 이소펜탄, 천연 가솔린, 및 플랜트 응축물도 포함한다. 펜탄 플러스는 최저가의 NGL에 속한다. 프로판 및 부탄은 화학 산업계에서 판매되는 반면, 펜탄 플러스는 통상적으로 저부가 가치 오일 정제 스트림으로 전용(轉用)되어 가솔린을 생성한다. 펜탄 플러스가 가솔린으로 바람직하지 않은 이유는 부분적으로 펜탄 플러스가 스파크 점화 엔진용 자동차연료로 사용될 때 그 성능을 손상시키는 낮은 노킹 방지 지수를 가질 뿐만 아니라 날씨가 따듯할 때 엔진의 증기 폐색(蒸氣閉塞: vapor lock)을 발생시키는 높은 DVPE를 갖기 때문이다. 다른 NGL에 비해 펜탄 플러스가 갖는 하나의 장점은 펜탄 플러스가 실온에서 액체라는 점이며, 따라서 사용가능한 양적인 측면에서 엔진 또는 연료 탱크를 크게 변형시키지 않고 스파크 점화 엔진용 자동차연료로 사용될 수 있는 유일한 성분이다.

미국 특허 제 5,004,850호에는 스파크 점화 엔진에 사용되는 NGL을 기초로 한 자동차용 연료가 개시되어 있는데, 이 자동차용 연료는 천연 가솔린이 톨루엔과 혼합되어 만족할 만한 노킹 방지 지수 및 증기압을 제공한다. 그러나, 톨루엔은 원유에서 얻어지는 값이 비싼 방향성 탄화수소이다. 톨루엔을 사용하는 것은 1990의 청정 공기 개정 법안(Clean Air Act Amendments)의 개질 연료에 대한 규정에 따라 엄격히 제한되어 있다.

미국 특허 제 4,806,129호에는 무연 가솔린용 연료 확장제가 개시되어 있는데, 이 연료 확장제는 본질적으로 원유의 기본 정제 과정의 부산물로 얻어지는 잔류 나프다, 무수 에탄올, 안정화량의 발수제(撥水劑)(예를 들어, 에틸 아세테이트 및 메틸 이소부틸 케톤), 및 방향족 화합물(예를 들어, 벤젤, 톨루엔, 및 크실렌)을 포함하고 있다. 그러나, 상기 언급한 바와 같이, 특정 방향족 화합물은 바람직하지 않으며 이러한 특정 방향족 화합물의 사용은 환경에 대한 악영향으로 인해 법률로 제한될 수 있다.

독일 특허 DE-OS 30 16 481호에는 가솔린과 메탄올과 같은 물을 포함하는 탄화수소와 알콜의 혼합물을 용해하는데 유용한 연료 첨가제를 개시하고 있다. 개시된 첨가제는 테트라하이드로퓨란을 포함하며, 의도적으로 가솔린, 메탄올, 및 물의 혼합물과 결합하여 안정하고 깨끗한 혼합물을 형성한다.

미국은 연료 알콜의 최대 생산국이면서 에탄올 수입은 10% 이하이다. 에탄올은 바이오매스 유도형의, 옥탄가를 증가시키는 자동차 연료 첨가제이다. 에탄올 자체는 낮은 증기압을 갖지만, 탄화수소와 혼합되면 최종 혼합물은 미국의 대부분 주요 대도시권 지역을 포함하는 EPA 지정 오존 비도달 지역에서 사용되기에는 수용불가능할 정도로 높은 증발 속도를 갖는다. 에탄올의 레벨이 부피비로 60%를 초과하기 전에는 펜탄 플러스를 갖는 혼합물에서 에탄올의 증기압 특성이 지배적인 역할을 하지 못한다. 그러나, 이러한 높은 레벨의 에탄올을 포함하는 혼합물은 값이 비싸고, 날씨가 추우면 시동을 걸기가 어려운데, 그 이유는 에탄올의 증발열이 높기 때문이다. 또한, 에탄올은 열함량이 낮아 가솔린에 비해 경제성이 낮은 연료이다.

저비용으로 MTHF를 생산하고, 부피비로 약 10%까지의 레벨에서 가솔린 확장제로 에탄올 또는 MTHF와 같은 바이오매스 유도형 물질을 생산 및 사용하는 것이 Wallington 등의 Environ. Sci. Technol., 24, 1596-99 (1990); Rudolph 등의 Biomass, 16, 33-49 (1998); 및 Lucas 등의 SAE Technical Paper Series, No. 932675 (1993)에 개시되어 있다. 저비용으로 MTHF를 생산하고, 산소 결합된 자동차용 연료를 생성하도록 에탄올과 함께 또는 에탄올 없이 가솔린에 첨가하는 것이 저옥탄가를 갖는 산소 첨가 반응에 사용하는 것이 적합한지가 Biofine, Inc.의 Stephen W. Fitzpatrick 박사가 1995년 2월 16일에 정부의 에탄올 연합(Governors' Ethanol Coalition)에서 행한 비공표 프레젠테이션 자료에 개시되어 있다. 혼합 DVPE, 및 MTHF에 대한 혼합 옥탄가를 포함하는 정확한 기술 데이터는 입수가 불가능하다. 원유가 아닌 공급원에서 얻어지며, 큰 변형없이 스파크 점화 내연 엔진에 사용하기에 적합한 노킹 방지 지수 및 DVPE를 갖는 자동차 연료가 필요하다.

본 발명은 연료 사용 가능 등급 알콜 및 액화 탄화수소와 연료 사용 가능 등급 알콜용 공동 용매(co-solvent)와 혼합되는 생물 기원 가스(biogenic gases)로부터 유도된 액화 탄화수소에 기초한 것으로, 약간 변형된 스파크 점화용 내연 엔진에 연료를 공급하는데 효과적인 노킹 방지 지수(anti-knock index), 열함량, 및 건조 증기압 등가물(Dry Vapor Pressure Equivalent: DVPE)을 구비한 스파크 점화용 자동차 연료 조성물에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로 본 발명은 석탄 가스액(Coal Gas Liquid: CGL) 또는 공동 용매가 바이오매스(biomass) 유도형 2-메틸테트라하이드로퓨란(MTHF)인 천연 가스액(Natural Gas Liquid: NGLs)-에탄올 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 상기 필요성을 만족시킨다. CGL용 및 천연 가스 또는 펜탄 플러스와 같은 NGL 탄화수소용 공동 용매, 및 에탄올과 같은 자동차 연료용 알콜이 발견되었고, 그 결과 약간의 변형으로 종래 스파크 점화 엔진에 사용할 수 있는 필수 DVPE 및 노킹 방지 지수를 갖는 혼합물이 된다.

따라서, 본 발명에 의해 제공되는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물에 따르면,

본질적으로 4 내지 8개의 탄소원자로 이루어지는 직쇄 또는 분지쇄 알칸으로부터 선택되는 하나 이상의 탄화수소로 이루어지는 탄화수소 성분―여기서 탄화수소 성분은 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 65를 가지며, ASTM D-5191에 의해 측정된 DVPE의 최대값으로 15 psi(1기압)를 가짐―

연료 등급 알콜; 및

상기 탄화수소 성분 및 연료 등급 알콜용 공동 용매

로 이루어지며,

상기 탄화수소 성분, 연료 등급 알콜, 및 공동 용매는 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 87을 갖는 자동차용 연료를 제공하기에 효과적인 양이 존재하되, 상기 스파크 점화 자동차용 연료 조성물은 본질적으로, 올레핀, 방향족 화합물, 및 황이 없다.

본 발명에 따른 자동차용 연료 조성물은 혼합물에 ASTM D-5191에 의해 측정된 값이 약 12(0.8 기압) 내지 약 15 psi(1 기압) 사이의 값을 갖는 DVPE를 제공하기에 효과적인 양의 n-부탄을 포함할 수 있다. n-부탄은 바람직하게는 NGL 및 CGL에서 얻어진다.

본 발명의 또 다른 실시예는 탄화수소-알콜 혼합물의 증기압을 낮추는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 방법은 자동차용 연료 등급 알콜과 탄화수소성분을 혼합하되, 이러한 혼합에 사용되는 알콜 및 탄화수소용 성분용 공동용매의 양은 ASTM D-5191에 의해 측정된 DVPE가 알콜 및 탄화수소성분의 2급 혼합물에 대한 DVPE보다 낮은 값을 갖는 3급 혼합물이 얻어질 수 있는 양이 사용된다. 탄화수소 성분은 본질적으로 4 내지 8개의 탄소원자로 이루어지는 직쇄 또는 분지쇄 알칸으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 탄화수소로 이루어진다. 3급 혼합물은 본질적으로 올레핀, 방향족 화합물, 및 황이 없다.

본 발명의 연료 조성물 및 방법 양자에 있어서, 탄화수소 성분 및 연료 등급 알콜용 공동 용매는 바람직하게는 옥수수 껍질, 옥수수속(corn cobs), 스트로우, 귀리/쌀 껍질, 사탕수수 줄기, 저급 폐휴지, 제지 공장 폐기물 슬러지, 나무 폐기물 등과 같은 섬유질 바이오매스 폐기 물질에서 얻어진다. 섬유질 바이오매스 폐기 물질에서 얻어질 수 있는 공동 용매는 MTHF 및 기타 피란과 옥세판과 같은 복소환식(heterocyclical) 에테르를 포함한다. 이중 MTHF가 특히 바람직한데, 그 이유는 MTHF가 대량으로 이용하는 것이 가능하면서 저가 및 고수율로 생산이 가능하며, 탄화수소와 알콜과의 필수적인 혼화성(miscibility), 끊는점, 발화점, 및 밀도를 보유하고 있기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 연료 조성물은 주로 탄화수소 응축물과 결합된 에탄올 및 MTHF와 같은 재생가능하고, 자국내 생산이 가능하며, 저가의 바이오매스 폐기 물질에서 얻어지는데, 상기 탄화수소 응축물은 재생 사용되지 않는 경우 펜탄 플러스와 같은 국내 천연 가스의 추출 손실로 간주되는, 실질적으로 원유 유도체가 없는 탄화수소 응축물에 해당된다. 본 발명의 조성물은 올레핀, 방향족 화합물, 탄소수가 많은 탄화수소, 벤젠, 황, 또는 원유에서 얻어지는 기타 임의의 생성물을 포함하지 않는 청정 대체 연료이다. 본 발명의 조성물은 가솔린보다 더 적은 탄화수소를 배출하여 미국의 여러 주(states)가 오존을 줄이고 연방 대기 품질 기준 요건을 만족시키도록 하는데 도움을 준다. "청정 연료"에 대한 EPA의 기준 요건을 만족시키면서도 동시에 엔진에 약간의 변형만을 가해 현재 자동차 기술을 사용하는 조성물이 제공될 수 있다. 본 발명의 조성물은 기존의 연료 공급 기본 구조보다 약간 많은 기본 구조를 필요로 하며, 가솔린에 비해 가격 경쟁력이 있는 혼합물을 생성하는 성분에 기초하고 있다.

본 발명의 기타 다른 특징은 후술하는 본 발명의 원리 및 해당 원리를 수행하도록 고려되는 최선 모드를 개시하는 상세한 설명 및 청구범위에서 설명될 것이다.

본 발명의 상기 특징 및 기타 특징과 장점은 첨부된 도면과 함께 고려되는 본 발명의 바람직한 실시예의 설명으로부터 명확히 이해될 것이다.

본 발명의 조성물은 바람직하지 않은 올레핀, 방향족 화합물, 탄소수가 많은 탄화수소, 벤젠, 황이 실질적으로 존재하지 않아 연료 조성물이 매우 깨끗하게 연소되도록 해준다. 본 발명의 연료 조성물은 약간의 변형을 갖는 종래 스파크 점화 내연 엔진에 연료를 공급하는데 사용될 수 있다. 주요 요구 조건은 공기/연료 비율을 통상의 가솔린 연료 공급 엔진에 통상적으로 필요한 14.6과는 달리 약 12 내지 약 13 사이의 값으로 낮추는 것이다. 이러한 조정이 필요한 것은 이미 연료 내에 포함되어 있는 대량의 산소 때문이다.

이러한 조정은 내장된 엔진 컴퓨터에 대한 소프트웨어를 변경해줌으로써 1996년 이후에 제조된 차량에서 이루어진다. 1996년 이전에 제조된 차량들의 경우, 내장된 엔진 컴퓨터의 칩을 교체하거나 또는 일부의 경우 내장된 엔진 컴퓨터 전체의 교체가 필요하다. 반면에, 카뷰레터가 장착된 차량 등은 적절한 공기/연료 비율로 쉽게 조정될 수 있으며, 기껏해야 단순히 구멍의 교체를 필요로 할 뿐이다. 본 발명의 조성물에 의해 연료가 공급되는 차량들은 바람직하게는 에탄올 및 메탄올과 함께 사용될 수 있는 연료 시스템 구성 요소를 장착함으로써 에탄올 또는 메탄올로 가동하기에 적합하며, 니트릴 고무 등과 같이 에탄올 및 메탄올에 민감한 물질로 이루어진 연료와 접촉하는 부품을 구비하지 않아야 한다.

1990년의 청정 공기 개정 법안은 올레핀과 방향족 화합물 양자에 대한 최대최를 규정하고 있는데, 그 이유는 이들 올레핀과 방향족 화합물이 불완전 연소된 탄화수소를 배출하기 때문이다. 방향족 화합물은 겨울에는 부피비로 최대 24.6%가 존재하고, 여름에는 부피비로 최대 32.0%가 존재할 수 있다. 올레핀은 겨울에는 부피비로 최대 11.9%가 존재하고, 여름에는 부피비로 최대 9.2%가 존재할 수 있다. 본 발명의 연료 조성물은 본질적으로 이러한 물질들이 없다.

본 발명에 따른 자동차 연료 조성물은 하나 이상의 탄화수소를 메탄올, 에탄올, 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 연료 등급 알콜, 및 하나 이상의 탄화수소와 연료 등급 알콜용 공동 용매를 혼합함으로써 생성된다. 본 발명의 공동 용매는 노킹 방지 지수 및 DVPE의 수용 가능한 조합을 제공하는데 효과적인 상당한 양의 알콜을 자동차 연료 조성물에 첨가할 수 있도록 해준다. 본 발명에 사용하기 위한 적절한 연료 등급 알콜은 당업자에 의해 용이하게 식별되고, 입수될 수 있다.

원유에서 얻어지는 톨루엔과 같은 첨가제를 포함하는 기타 노킹 방지 지수를 증가시키는 첨가제가 또한 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 바람직한 조성물은 노킹 방지 지수를 증가시키기 위한 원유에서 얻어지는 첨가제를 포함한 원유 유도체를 실질적으로 포함하고 있지 않다.

본질적으로, 5 내지 8개 탄소원자로 이루어지는 직쇄 또는 분지쇄 알칸을 하나 이상 포함하는 어떠한 탄화수소원(hydrocarbon source)도 그 탄화수소원이 전체적으로 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 65를, 그리고 ASTM D-5191에 의해 측정된 DVPE의 최대값으로 15 psi를 가지는 경우에는 본 발명과 함께 사용하기에 적합하다. 당업자는 "노킹 방지 지수"라는 용어가 ASTM D-2699에 의해 측정된 리서치용 옥탄가(Research Octane Number: "RON"; 또는 "R")와 ASTM D-2700에 의해 측정된 자동차 옥탄가(Motor Octane Number: "MON" 또는 "M")의 평균을 나타낸다는 것을 이해할 수 있다. 노킹 방지 지수는 통상 (R+M)/2로 표현된다.

탄화수소 성분은 바람직하게는 CGL 또는 NGL로부터 얻어지고, 좀 더 바람직하게는 가스 처리기 협회 및 ASTM에 의해 펜탄 플러스(상업적으로 입수 가능한 상품임)로 정의된 NGL의 분류(分溜)로부터 얻어진다. 그러나, 균등한 에너지 함량, 산소 함량, 및 연소 특성을 갖는 기타 다른 임의의 탄화수소 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 가스 처리기 협회 및 ASTM에 의해 "천연 가솔린"으로 정의된 NGL의 분류(分溜)는 이소펜탄과 혼합되어 펜탄 플러스 대신 사용될 수 있다. 물론 천연 가솔린이 단독으로 사용될 수 있다. 대부분의 경우, "탄소원자가 직접 연결된 플러스 또는 천연 가솔린을 사용하는 대신 혼합물을 제공하는 경우에는 더 많은 비용이 든다. 비용은 비슷하면서 임의의 다른 균등한 혼합물이 사용될 수 있다.

탄화수소 성분은 공동 용매를 사용하여 연료 등급 알콜과 함께 혼합되는데, 이 때 공동 용매는 약간의 변형을 갖는 스파크 점화 엔진에 사용하기에 적합한 자동차 연료 조성물이 얻어지도록 최종 혼합물의 노킹 방지 지수 또는 발화점을 희생시키지 않고 혼합물에 15 psi(1기압) 이하의 DVPE를 제공하도록 선택된다. 본 발명에 사용하기에 적합한 공동 용매는 탄화수소와 연료 등급 알콜 양자에서 혼화성을 가지며, 최종 혼합물에서 15 psi(1기압) 이하의 DVPE를 제공하기에 충분한 끓는점(바람직하게는 75℃ 이상)을 갖는다. 공동 용매는 최종 혼합물의 급시동(cold starting)을 보장하기에 충분히 낮은 발화점(바람직하게는 -10℃ 이하)을 가져야 한다.

공동 용매는 또한 끊는점과 발화점 간의 차이가 적어도 85℃ 이상이고 비중이 0.78 이상이어야 한다.

5 내지 7개의 원자가 이종원자고리를 이루는 화합물이 공동 용매로 바람직하다. 극성의 이종원자고리 구조(heteroatomic polar ring structure)는 연료 등급 알콜과 혼화성을 가지면서도, 탄화수소와 혼화성을 갖는 비극성 영역을 가지고 있다. 이종 원자 구조는 또한 공동 용매 및 그에 따른 최종 혼합물의 증기압을 낮추는 역할을 한다. 동일한 효과를 갖는 특성이 짧은 체인을 갖는 에테르에서 또한 얻어질 수 있지만, 고리 화합물이 바람직하다.

고리 내에 하나의 산소 원자를 갖는 포화된 알킬 분지쇄 이종원자고리 화합물이 바람직한데, 그 이유는 알킬 브랜칭이 공동 용매의 증기압을 추가로 낮추기 때문이다. 고리 화합물은 다수의 알킬 브랜치를 포함할 수 있으나, 단일 브랜치가 바람직하다. MTHF는 고리 내에서 산소 원자에 이웃하는 메틸 브랜치가 하나인 5원 이종원자고리(5-membered heterocyclic ring)의 예이다.

질소 함유 고리 화합물은 본 발명의 공동 용매에 포함되지만, 이들 화합물은 덜 바람직한데 그 이유는 질소 이종 원자가 공해 물질인 질소 산화물 연소 생성물을 형성하기 때문이다. 따라서, 산소 함유 이종원자고리 화합물은 질소 이종 원자를 갖는 고리에 비해 바람직하며, 알킬화된 고리 화합물이 더욱 바람직하다. 또한, 고리 산소는 또한 본 발명의 자동차 연료 조성물의 더욱 깨끗한 연소를 촉진하는 산소 첨가 반응제로 기능한다. 따라서, 산소 함유 이종원자고리 화합물은 본 발명의 자동차 연료 조성물에 있어서 특히 바람직한 공동 용매인데, 그 이유는 이들 고리화합물이 탄화수소 및 연료 등급 알콜용으로 사용되는 증기압을 낮추는 공동 용매가 되는 것 이외에도 더 깨끗한 연소 연료 조성물을 제공하는 산소 첨가 반응제로서의 능력을 갖기 때문이다.

따라서, 산소를 함유하고, 5 내지 7개의 원자를 갖는 포화 이종원자고리가 이 가장 바람직하다. MTHF는 특히 바람직하다. MTHF는 가솔린용 옥탄 억제제 (depressant)로 여겨지지만, NGL의 옥탄 등급을 개선한다. MTHF는 탄화수소 및 알콜과의 우수한 혼화성과 바람직한 끊는점, 발화점, 및 밀도를 가질 뿐만 아니라, 용이하게 입수 가능하며, 가격이 싸고, 대량으로 유통되는 품목이다. MTHF는 또한 연료 등급 알콜보다 더 높은 열함량을 가지며, 알콜과는 달리 물을 흡수(吸收) (pick up)하지 않으므로, 오일 공급 파이프라인 내에서 대체가 가능하다. 이것은 연료 등급 알콜을 대량으로 사용할 수 있도록 해줌으로써 자동차 연료 조성물의 노킹 방지 지수를 증가시킨다.

또한, MTHF는 옥수수 껍질, 옥수수속(corn cobs), 스트로우, 귀리/쌀 껍질, 사탕수수 줄기, 저급 폐휴지, 제지 공장 폐기물 슬러지, 나무 폐기물 등과 같은 섬유질 바이오매스 폐기 물질로부터 나오는 레뷸렌산(levulenic acid)을 생성할 때 상업적으로 얻어진다. 상기 섬유질 바이오매스 폐기 물질로부터 나오는 MTHF의 생성은 미국 특허 제 4,897,497호에 개시되어 있다. 섬유질 바이오매스 폐기 물질로부터 생성되는 MTHF는 본 발명의 자동차 연료 조성물의 공동 용매로 사용하기에 특히 바람직하다. 끊는점, 발화점, 밀도, 및 연료 등급 알콜과 펜탄 플러스와의 혼화성에 기초해 선택된 기타 적절한 공동 용매의 예로는 2-메틸-2-프로판올, 2-부텐-2-펜타논, 테트라하이드로피란, 2-에틸테트라-하이드로퓨란(ETHF), 3,4-디하이드로 -2H-피란, 3,3-디메틸옥세탄, 2-메틸부티르알데히드, 부틸에틸에테르, 3-메틸테트라하이드로피란, 4-메틸-2-펜타논, 디알릴 에테르, 알릴 프로필 에테르 등을 들 수 있다. 상기 목록에서 명확히 알 수 있는 바와 같이, 짧은 체인을 갖는 에테르는 탄화수소 및 연료 등급 알콜과의 혼화성과 관련된 이종원자고리 화합물의 기능을 할 뿐만 아니라 최종 자동차 연료 조성물의 증기압을 낮추는 기능도 갖는다. 산소 함유 이종원자고리 화합물인 짧은 체인을 갖는 에테르는 또한 증기압을 낮추는 이상적인 산소 첨가 반응제이다.

본 발명의 자동차 연료 조성물은 선택적으로는 약 7(0.5 기압) 내지 15 psi(1 기압) 사이의 DVPE를 제공하는데 효과적인 양의 n-부탄을 포함한다. 그러나, 본 발명의 조성물은 3.5 psi(0.2 기압)만큼 낮은 DVPE를 제공하는 조성을 갖는다. 겨울 동안에는 미국의 북부 지역 및 유럽에서는 추운 날씨에 시동거는 것을 개선하기 위해서는(즉, 추운 날씨가 천천히 시작되도록 하기 위해서는) DVPE의 양이 더 많을수록 바람직하다. 바람직하게는, n-부탄은 NGL 또는 CGL에서 얻어진다.

자동차 연료 조성물은 또한 선택적으로 스파크 점화 자동차 연료용으로 사용되는 통상적인 첨가제를 포함한다. 따라서, 본 발명의 자동차 연료 조성물은 통상적인 양의 표백제, 거품 방지 및 결빙 방지 첨가제 등을 포함할 수 있다. 첨가제는 원유로부터 얻어질 수 있지만, 본 발명에 따른 바람직한 조성물은 실질적으로 원유 유도체가 없다.

본 발명의 자동차 연료 조성물은 에탄올 함유 자동차 연료에 사용되는 랙-블랜딩 기술(rack-blending technique)을 사용하여 제공된다. 바람직하게는, 증발로 인한 배기 손실을 방지하기 위해, 밀도가 높은 공동 용매 성분은 먼저 블랜딩 탱크의 바닥에 있는 포트를 통해 냉각되도록(70°F(20°) 이하로) 펌핑된다. 그 후 탄화수소가 블랜딩 탱크의 바닥에 있는 동일한 포트를 통해 휘저음 없이 펌핑되어 증발로 인한 손실을 최소화한다. n-부탄이 사용되는 경우 n-부탄은 블랜딩 탱크의 바닥을 통해 냉각되도록(40°F(4°) 이하로) 펌핑된다. 그 후 n-부탄은 상기 바닥 포트를 통해 펌핑되어, 표면 증기압이 증발에 의한 손실을 방지하기 위해 최소화되도록 즉시 희석된다. 대안적으로, 2 이상의 MTHF, 탄화수소, 및 n-부탄이 사용되는 경우, 이들은 상기 바닥 포트를 통해 함께 펌핑될 수 있다. 분배 랙(distribution rack)에서 혼합되지 않는 경우, 2가지 또는 3가지 성분이 통상적인 가솔린 파이프라인을 통해 혼합물로 얻어질 수 있다. 에탄올이 단독으로 사용되면 그렇지 않은 경우에 비해 탄화수소의 증기압을 상승시키고 증발에 의한 손실을 증가시키기 때문에, 에탄올은 바람직하게는 MTHF 및 n-부탄이 존재하는 경우 이들이 이미 에탄올을 자동차 연료로 사용하기 위한 종래 스플래시 블랜딩 기술에 의해 탄화수소와 혼합된 후에 마지막으로 혼합되는 것이 바람직하다.

따라서, n-부탄, 에탄올, MTHF 및 펜탄 플러스를 포함하는 혼합물의 경우, MTHF가 먼저 혼합 탱크 내로 펌핑된다. 휘저음 없이 펜탄 플러스는 탱크의 바닥을 통해 MTHF 내로 펌핑된 후, (n-부탄이 사용되는 경우에는) n-부탄이 펌핑된다. 마지막으로, 에탄올은 바닥을 통해 혼합된다. 그 후 혼합물은 종래 수단에 의해 회수 및 저장된다.

자동차 연료 조성물에 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 87를, 그리고 ASTM D-5191에 의해 측정된 DVPE의 최대값으로 15 psi를 제공하도록 선택되는 양의 탄화수소, 연료 등급 알콜, 및 공동 용매가 첨가된다. 노킹 방지 지수의 최소값으로는 89.0이 바람직하며, 92.5가 더욱 바람직하다. 여름철에는, DVPE의 최대값으로 8.1 psi(0.05 기압)가 바람직하며, 7.2 psi(0.5 기압)가 더욱 바람직하다. 겨울철에는, DVPE는 가능한한 15 psi에 가까운 값이 되어야 하며, 약 12(0.8 기압) 내지 약 15 psi(1기압) 사이의 값이 바람직하다. 이러한 이유로, n-부탄은 상기 범위 내의 DVPE를 제공하는데 효과적인 양을 갖는 본 발명의 자동차 연료 조성물에 첨가된다.

본 발명에 따른 바람직한 자동차 연료 조성물에서는, 탄화수소 성분이 하나 이상의 NGL로부터 얻어지고, 에탄올, MTHF, 및 선택적으로 n-부탄과 혼합되는 탄화수소로 이루어져 있다. NGL 탄화수소는 부피비로 약 10 내지 약 50% 사이의 값으로 존재하고, 에탄올은 부피비로 약 25 내지 약 55% 사이의 양으로 존재하며, MTHF는 부피비로 약 15 내지 약 55% 사이의 양으로 존재하고, n-부탄은 부피비로 0 내지 약 15% 사이의 값으로 존재할 수 있다. 좀 더 바람직한 자동차 연료 조성물은 부피비로 약 25 내지 약 40%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 25 내지 약 40%의 에탄올, 부피비로 약 20 내지 약 30%의 MTHF, 및 부피비로 0 내지 약 10%의 n-부탄을 포함한다.

본 발명의 조성물은 여름 및 겨울 연료 혼합물용 ASTM 사양(specification) 범위 내인 ASTM-D86에 의해 측정된 값인 T10 및 T90을 갖는 여름 및 겨울 연료 혼합물로 조성될 수 있다. 본 발명의 겨울 혼합물 조성물은 추운 날씨에 시동을 거는데 도움을 주도록 종래 가솔린보다 상당히 큰 휘발성을 갖는다. T90의 값들은 연료 내의 "중량단(heavy-end)" 성분의 양을 나타낸다. 이들 성분은 엔진 동작의 급시동이 이루어지는 동안 불연소 탄화수소의 주요 원인으로 간주된다. 본 발명 조성물의 "중량단" 성분이 낮은 값을 가지면 또한 배기 성능이 우수하다는 것을 나타낸다. 연소 후 고체 잔류물의 양은 종래 가솔린에서 통상적으로 발견되는 양의 1/4에 불과하다.

특히 바람직한 여름 연료 혼합물은 부피비로 약 32.5%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 35%의 에탄올, 및 부피비로 약 32.5%의 MTHF를 포함한다. 이러한 혼합물의 특성은 다음과 같다.

특히 바람직한 겨울 연료 혼합물은 부피비로 약 40%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 25%의 에탄올, 부피비로 약 25%의 MTHF, 및 부피비로 약 10%의 n-부탄을 포함한다. 이러한 혼합물의 특성은 다음과 같다.

특히 바람직한 여름 고급 혼합물은 부피비로 약 27.5%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 55%의 에탄올, 및 부피비로 약 17.5%의 MTHF를 포함한다. 이러한 혼합물의 특성은 다음과 같다.

특히 바람직한 겨울 고급 혼합물은 부피비로 약 16%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 47%의 에탄올, 부피비로 약 26%의 MTHF, 및 부피비로 약 11%의 n-부탄을 포함한다. 이러한 혼합물의 특성은 다음과 같다.

따라서, 본 발명은 약간의 변형을 갖는 스파크 점화용 내연 엔진에 연료를 공급할 수 있으며, 본질적으로 원유 생성물이 없는 자동차 가솔린 대체 연료를 제공하면서도, 증발로 인한 손실에서 야기되는 배기를 제한하도록 혼합될 수 있다. 본 발명은 0.1% 이하의 벤젠, 0.5% 이하의 방향족 화합물, 0.1% 이하의 올레핀, 및 10 ppm 이하의 황을 포함하는 연료 조성물을 제공한다. 다음의 실시예는 본 발명을 추가로 예시하지만, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. 모든 성분 및 백분율은 달리 명백히 표시되지 않는 한 부피비로 주어지고, 모든 온도는 화씨 온도이다.

[실시예 1]

본 발명에 따른 연료 조성물은 인디아나주 엘버필드에 소재한 데이라이트 엔지니어링(Daylight Engineering)사에서 입수한 부피비로 40%의 천연 가솔린에 코넥티컷주 브룩필드에 소재한 팜코 프로덕츠, 인크.(Pharmco Products, Inc.)사에서 입수한 부피비로 40%의 200 시험용 에탄올, 및 인디아나주 웨스트 라파예트에 소재한 퀘이커 오츠 케미컬 컴파니(Quaker Oats Chemical Company)사에서 구입한 부피비로 20%의 MTHF를 혼합함으로써 준비되었다. 천연 가솔린과의 접촉시 에탄올의 증발에 의한 손실을 피하기 위해 2 리터의 에탄올이 1 리터의 MTHF와 사전 혼합된다. 에탄올 및 MTHF는 증발로 인한 손실을 더욱 최소화하기 위해 혼합 전에 40°F까지 냉각된다.

2 리터의 천연 가솔린이 혼합 탱크에 첨가된다. 천연 가솔린은 또한 증발로 인한 손실을 최소화하기 위해 혼합 전에 40°F까지 냉각된다. 그 후 에탄올 및 MTHF는 천연 가솔린에 첨가되어 혼합된다. 일정한 균질의 혼합물이 얻어질 때까지 혼합물을 5초 동안 부드럽게 젓는다.

천연 가솔린의 함량은 뉴저지주의 린덴에 소재한 인치케이프 테스팅 서비시즈(Inchcape Testing Services)(Caleb-Brett)에 의해 분석되었다. 그 결과 천연 가솔린의 성분은 다음과 같다.

부탄 미발견

이소펜탄 33 부피%

n-펜탄 21 부피%

이소헥산 26 부피%

n-헥산 11 부피%

이소헵탄 2 부피%

벤젠 < 1 부피%

톨루엔 < 0.5 부피%

따라서, 데이라이트 엔지니어링사는 이러한 제품을 "천연 가솔린"으로 지칭하고 있는 한편, 상기 제품은 가스 처리기 협회의 펜탄 플러스에 대한 정의 뿐만 아니라 본 발명의 목적에 맞는 펜탄 플러스에 대한 정의와도 일치한다.

자동차 연료에 대한 시험이 1984년식으로 CID V-8 엔진 및 4 배럴 캬브레터가 달린 시보레 카프리스 클래식(VIN IGIAN69H4EX149195)에 대해 이루어졌다. 캬브레터가 달린 엔진은 이상적인 연료 혼합의 조정이 전자적인 방식을 사용하지 않고도 가능하도록 선택되었다. 배기시 산소 함량, 다양한 공기압, 트로틀의 위치, 및 냉각제 온도가 측정된다는 점에서 연료에 대한 소정의 전자적인 제어가 이루어졌다. 오염 테스트가 빠른 아이들링 상태(1950 rpm) 및 느린 아이들링 상태(720 rpm)의 2개의 트로틀 위치에서 행해졌다. THC(전체 탄화수소), CO(일산화탄소), O₂및 CO₂의 배기 가스 배출이 막대기 형태의 4개 가스 분석기(wand-type four-gas analyzer)로 기록되었다.

엔진이 검사되고, 진공이 깨진 라인이 교체되었다. 아이들링 속도(idle-speed) 및 스파크 타이밍이 제조자의 사양에 맞게 조정되었다. 점화 "스파크-라인"은 수평으로 나타났는데, 이는 임의의 스파크 플러그 또는 스파크 와이어에 부적절한 문제가 없음을 나타낸다. 다양한 진공이 20 인치(51㎝) 내지 21 인치(53㎝) 사이에서 안정되어 있으며, 이것은 피스톤 링, 또는 흡입 밸브 및 배기 밸브에 아무런 문제가 없음을 나타낸다.

뉴욕의 메트로폴리탄 지역에서 상기 테스트가 행해졌을 때, 종래 가솔린은 소매로 입수될 수 없었다. 따라서, 청정 공기법에 정의된 "기준 라인 가솔린"과의 비교가 이루어지지 못하고, 좀 더 깨끗하게 연소되도록 미리 조성된 연료와 비교되었다. 상기 연료 조성물에 대한 배기 테스트는 소매 서비스점에서 구입된 SUNOCO 87-옥탄 개질형 가솔린에 대한 비교가 이루어졌다. 테스트는 동일한 엔진에 대해 같은날 각각 한 시간 내에 행해졌다. 이러한 테스트에는 (1) THC 및 CO에 대한 빠른 배기 및 느린 배기, (2) 빠른 아이들링 연료 소모, 및 (3) 연료의 경제성 및 구동 능력에 대한 2.7 마일(43㎞) 도로 테스트가 포함된다. 배기 테스트의 요약이 다음 테이블에 도시되어 있다.

뉴저지주의 1981년 모델에 대한 현재까지의 배기 요건은 THC ＜ 220 ppm 및 CO ＜ 1.2%이다.

엔진은 대략 7분 동안 빠른 아이들링 상태(1970 rpm)로 가동된다. 상기 연료 조성물에 대한 연료 소모는 6분 30초 후에 650 mL(분당 100 mL)였다. 개질 가솔린에 대한 연료 소모는 7분 후에 600 mL(분당 86 mL)였다. 2.7 마일(4.3㎞) 도로상 테스트는 연료 소모에 있어서 큰 차이를 보이지 않았다(상기 연료 조성물의 경우 900 mL, 개질 가솔린의 경우 870 mL임).

개질 가솔린과 비교해, 상기 연료 조성물은 CO의 배기는 10배 정도 감소되었으며, THC의 배기는 43%만큼 감소되었다. 빠른 아이들링 테스트에서는, 상기 연료 조성물의 소모가 개질 가솔린에 비해 14% 더 많았다. 구동 능력에서는 도로상 테스트 도중 큰 차이는 보이지 않았다. 완전 트로틀 가속 중에, 엔진의 노킹은 개질 가솔린에 비해 약간 더 크게 나타났다.

따라서, 본 발명의 연료 조성물은 스파크-점화형 내연 엔진에 연료를 공급하는데 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. CO 및 THC 배기 특성은 기준 라인 가솔린에 비해 더 깨끗하게 연소되도록 개질된 가솔린보다 더 양호하면서도 연료 소모에는 큰 차이가 없다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 마찬가지로, 부피비로 약 32.5%의 천연 가솔린(데이라이트 엔지니어링사), 부피비로 약 35%의 에탄올, 및 부피비로 약 32.5%의 MTHF을 포함하는 여름 연료 혼합물이 준비되었다. 상기 실시예 1과 마찬가지로, 부피비로 약 40%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 25%의 에탄올, 부피비로 약 25%의 MTHF, 및 부피비로 약 10%의 n-부탄을 포함하는 겨울 연료 혼합물이 준비되었다. 자동차 연료가 부피비로 80%의 200 시험용 순수 에틸 알콜(에탄올) 및 부피비로 20%의 인돌렌을 포함하고, 40 C.F.R § 86 내에 정의되어 있으며, 펜실베이니어주의 마커스 후크에 소재한 서노코(Sunoco)사에서 입수된 EPA 인증 테스트 연료인 종래 기술의 대체 연료 E_D85(E85)와 함께 테스트되었다. E85는 상기 실시예 1에 개시된 방법에 따라 준비되었다. 3가지 연료가 충분히 워밍업된 엔진을 갖춘 1996년식 포드 타우르스 GL 세단형 에탄올 플렉서블 연료 차량(VIN 1FALT522X5G195580)에 대한 제어로서 인돌렌에 대해 테스트되었다. 배기 테스트는 뉴저지주의 린덴에 소재한 컴플라이언스 앤드 리서치 서비시즈, 인크.(Compliance and Research Services, Inc.)에서 행해졌다.

차량은 클레이톤 인더스트리즈, 인크.(Clayton Industries, Inc.)사의 모델 ECE-50 (분해 롤(split roll)) 동력계(dynamometer) 상에 적재되었다. 동력계는 3,750lb(1,700㎏)의 관성 테스트 중량으로 설정되었다. 배기 가스는 호리바 인스트루먼츠, 인크.(Horiba Instruments, Inc.)사의 모델 CVS-40 가스 분석기로 샘플링된다. THC가 호리바사의 모델 FIA-23A 플레임 이온화 검출기(Flame Ionization Detector: FID)로 분석된다. CO 및 CO₂는 호리바사의 모델 AIA-23 비분산형 적외선 검출기 (Non-Dispersive Infrared Detector: NDIR)로 분석된다. 탄화수소 분화(分化)가 퍼킨 엘머 인크.(Perkin Elmer Inc.)사에서 제조된 FID로 가스 크로마토그래프에 대해 행해진다. GC 칼럼은 수펠코(Supelco) 100M x 0.25 mm x 0.50 미크론 페트로콜 (Petrocol) DH이다. 모든 배기 테스트 장비는 1984년에 제조된 것이다.

(촉매 변환기 앞에 있는) 배기 다면체로부터 직접 샘플링된 배기를 요약하면 다음의 테이블에 주어진 대로 각 연료 혼합물 대 인돌렌에 대한 THC 및 CO의 백분율이 감소되었음을 보여준다.

n.s. = 큰 변화가 없음

상기 연료 조성물은 본질적으로 낮은 엔진 rpm에서 인돌렌과 동일하게 연소되지만, 2500 rpm 및 그 이상에서는 상당히 양호하다. 대부분의 경우, 연료는 E85와 동일하거나 E85보다 더 깨끗하게 연소된다. 포드 타우르스 플렉서블 연료 차량의 기본적인 특징은 사용된 연료를 임의로 혼합하더라도 공기/연료 비율을 적절히 선택하는 능력이 있다는 점이다. 차량은 테스트마다 어떠한 방식으로도 외부적으로 변형되지 않았다. 전자적 배기 컴퓨터(Electronic Emissions Computer) 및 연료 센서는 선택된 공기/연료 비율이 다음과 같음을 보여준다.

인돌렌 14.6

겨울 혼합물 12.5

여름 혼합물 11.9

E85 10.4

상기 실시예들 및 바람직한 실시예의 설명은 청구범위에 의해 정해지는 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것으로 이해되어야 한다. 용이하게 이해되는 바와 같이, 상기 설명된 특징에 대해 여러 가지 변형 및 조합이 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 사용될 수 있다. 이러한 모든 변형은 다음의 청구범위 내에 속하는 것으로 의도된 것이다.

Claims (33)

1. a) 4 내지 8개의 탄소원자로 이루어지는 직쇄 또는 분지쇄 알칸으로 이루어진 군에서 선택되는 본질적으로 하나 이상의 탄화수소를 포함하는 탄화수소 성분―여기서 탄화수소 성분은 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 65를 가지며, ASTM D-5191에 의해 측정된 DVPE의 최대값으로 15 psi(1기압)를 가짐―; b) 연료 등급 알콜; 및 c) 상기 탄화수소 성분 및 연료 등급 알콜 양자 내에서 혼화성(miscible)을 갖는 공동 용매로 이루어지며, 상기 탄화수소 성분, 연료 등급 알콜, 및 공동 용매는 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 87을 갖는 자동차용 연료를 제공하기에 효과적인 양이 존재하고, 상기 스파크 점화 자동차용 연료 조성물이 본질적으로 올레핀, 방향족 화합물, 및 황이 없는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 상기 탄화수소 성분이 본질적으로 천연 가스액(Natural Gas Liquids)에서 얻어지는 하나 이상의 탄화수소로 이루어지는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 탄화수소 성분이 본질적으로 천연 가솔린으로 이루어지는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
4. 제2항에 있어서, 상기 탄화수소 성분이 본질적으로 펜탄 플러스로 이루어지는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 성분이 본질적으로 석탄 가스액(Coal Gas Liquid)에서 얻어지는 하나 이상의 탄화수소로 이루어지는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
6. 제 1항에 있어서, 상기 탄화수소 성분은 n-부탄을 포함하고, 상기 탄화수소 성분, 연료 등급 알콜, 및 공동 용매는 약 12 psi 및 약 15 psi 사이의 DVPE를 제공하는데 효과적인 양이 존재하는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 연료 등급 알콜이 에탄올인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
8. 제1항에 있어서, 상기 연료 등급 알콜이 메탄올인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
9. 제1항에 있어서, 상기 공동 용매가 5 내지 7 개의 원자가 이종원자고리(hete rocyclic ring)를 이루는 포화 화합물인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
10. 제9항에 있어서. 상기 이종원자고리 화합물이 알킬로 치환되는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
11. 제10항에 있어서, 상기 공동 용매가 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-methyltetr ahydrofuran:MTHF)인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
12. 제10항에 있어서, 상기 공동 용매가 2-에틸테트라하이드로퓨란(2-ethyltetr ahydrofuran: ETHF)인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
13. 제9항에 있어서, 상기 링을 이루는 이종원자가 산소인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
14. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소 성분은 본질적으로 천연 가스액(Natural Gas Liquids)에서 얻어지는 하나 이상의 탄화수소로 이루어지고, 상기 연료 등급 알콜은 에탄올을 포함하며, 상기 공동 용매는 MTHF인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
15. 제14항에 있어서, 부피비로 약 10 내지 약 50% 사이의 값을 갖는 NGL 탄화수소, 부피비로 약 25 내지 약 55% 사이의 값을 갖는 에탄올, 부피비로 약 15 내지 약 55% 사이의 값을 갖는 MTHF, 및 부피비로 0 내지 약 15% 사이의 값을 갖는 n-부탄을 포함하는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
16. 제15항에 있어서, 부피비로 약 25 내지 약 40%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 25 내지 약 40%의 에탄올, 부피비로 약 20 내지 약 35%의 MTHF, 및 부피비로 0 내지 약 10%의 n-부탄을 포함하는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
17. 제16항에 있어서, 부피비로 약 32.5%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 35%의 에탄올, 및 부피비로 약 32.5%의 MTHF를 포함하고, 약 8.3 psi 및 약 89.7의 노킹 방지 지수(anti-knock index)를 갖는 DVPE를 구비한 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
18. 제16항에 있어서, 부피비로 약 40%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 25%의 에탄올, 부피비로 약 25%의 MTHF, 및 부피비로 약 10%의 n-부탄을 포함하고, 약 14.7 psi 및 약 89.0의 노킹 방지 지수를 갖는 DVPE를 구비한 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
19. 제15항에 있어서, 부피비로 약 27.5%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 55%의 에탄올, 및 부피비로 약 17.5%의 MTHF를 포함하고, 약 8.0 psi 및 약 93.0의 노킹 방지 지수를 갖는 DVPE를 구비한 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
20. 제15항에 있어서, 부피비로 약 16%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 47%의 에탄올, 부피비로 약 26%의 MTHF, 및 부피비로 약 11%의 n-부탄을 포함하고, 약 14.6 psi 및 약 93.3의 노킹 방지 지수를 갖는 DVPE를 구비한 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
21. 제15항에 있어서, 부피비로 약 40%의 펜탄 플러스, 부피비로 약 40%의 에탄올, 및 부피비로 약 20%의 MTHF를 포함하는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
22. 제1항에 있어서, 노킹 방지 지수의 최소값이 89.0인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
23. 제22항에 있어서, 노킹 방지 지수의 최소값이 92.5인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
24. 제1항에 있어서, DVPE의 최대값이 8.3 psi인 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
25. 제1항에 있어서, DVPE의 최대값이 약 12 psi 내지 약 15 psi 사이의 값을 갖는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.
26. 상기 알콜과 탄화수소 성분을, ASTM D-5191에 의해 측정된 DVPE가 상기 알콜 및 탄화수소의 2급 혼합물에 대한 DVPE보다 낮은 값을 갖는 3급 혼합물이 얻어지도록 하는 상기 알콜 및 탄화수소성분용 공동용매의 양으로 혼합하는 단계를 포함하는 탄화수소-알콜의 증기압 감소 방법.
27. 제26항에 있어서, 상기 알콜이 에탄올인 탄화수소-알콜의 증기압 감소 방법.
28. 제26항에 있어서, 상기 알콜, 탄화수소, 및 공동 용매가 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 87을 가지며, DVPE의 최대값으로 15 psi를 가지는 탄화수소-알콜의 증기압 감소 방법.
29. 제26항에 있어서, 상기 탄화수소 및 공동 용매가 상기 알콜과 혼합되기 전에 서로 사전 혼합되는 탄화수소-알콜의 증기압 감소 방법.
30. 제26항에 있어서, 상기 탄화수소는 펜탄 플러스를 포함하고, 상기 알콜은 에탄올을 포함하며, 상기 공동 용매는 MTHF인 탄화수소-알콜의 증기압 감소 방법.
31. 제26항에 있어서, 상기 공동 용매가 MTHF인 탄화수소-알콜의 증기압 감소 방법.
32. 제 26항에 있어서, 상기 공동 용매가 ETHF인 탄화수소-알콜의 증기압 감소 방법.
33. 스파크 점화 자동차용 연료 조성물에 있어서,

    a) 천연 가스액에서 얻어지는 하나 이상의 탄화수소를 포함하며, 선택적으로 n-부탄을 포함하는 탄화수소 성분;

    b) 에탄올; 및

    c) 상기 탄화수소 성분 및 5 내지 7 개의 원자가 복소환식 링을 이루는 포화 조성물로 이루어지는 군에서 선택되는 에탄올 양자(兩者) 내에서 혼화성을 갖는 공동 용매로 이루어지며,

    상기 탄화수소 성분, 에탄올, 및 공동 용매는 ASTM D-2699 및 D-2700에 의해 측정된 노킹 방지 지수의 최소값으로 87을 갖는 자동차용 연료를 제공하기에 효과적인 양이 존재하는 스파크 점화 자동차용 연료 조성물.