KR100449168B1 - 다목적 연료첨가제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 석유 및 석탄의 연료에 첨가하여 연소상태를 개량할 수 있는 다목적 연료첨가제에 관한 것이다. 더욱 상세하게 설명하면 1 염기성 옥시산 분자내 에스테르, 2 염기성 옥시산 분자내 에스테르 및 3 염기성 옥시산 분자내 에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 옥시산 분자내 에스테르 0.01 내지 90 중량% 및 등유 10 내지 99.99 중량%로 이루어진 연료첨가제 조성물를 휘발유 또는 디젤을 사용하는 자동차, 오토바이, 선박, 열차, 중장비, 건설기계, 보일러, 발전소 및 가정용 난방기의 연료에 연료를 총중량을 하여 0.01 내지 0.05 중량%를 첨가하여 사용하는 다목적 연료첨가제에 관한 것이다.

Description

다목적 연료첨가제 {Fuel additives for coals and petroleum}
본 발명은 석유 및 석탄의 연료에 첨가하여 연소상태를 개량할 수 있는 다목적 연료첨가제에 관한 것이다. 더욱 상세하게 설명하면 1 염기성 옥시산 분자내 에스테르, 2 염기성 옥시산 분자내 에스테르 및 3 염기성 옥시산 분자내 에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 옥시산 분자내 에스테르 0.01 내지 90 중량% 및 등유 10 내지 99.99%로 이루어진 연료첨가제 조성물를 휘발유 또는 디젤을 사용하는 자동차, 오토바이, 선박, 열차, 중장비, 건설기계, 보일러, 발전소 및 가정용 난방기의 연료에 연료를 총중량으로 하여 0.01 내지 0.05 중량%를 첨가하여 사용하는 다목적 연료첨가제에 관한 것이다.
본 발명의 연료첨가제는 휘발유 또는 디젤을 사용하는 자동차, 오토바이, 선박, 열차, 중장비, 건설기계, 보일러, 발전소 및 가정용 난방기의 연료에 미량 첨가하여 연소속도를 증가시키고 완전 연소를 유도하여 배기가스의 조성을 개량하고 연소기구의 손상을 줄일 수 있다. 종래 불완전 연소의 개량의 수단으로서 널리 이용되고 있는 방법은 과잉 공기량을 크게 하는 것이지만 결과적으로는 이산화탄소가 더 증가하고 SO2가 증가하여 공해문제를 야기하는 결과를 초래하고 있다.
더구나 증가한 SO2는 SO3의 생성을 동반하여 연소기구를 현저하게 손상시키고 과잉 공기량이 지나치게 증가하면 연소기의 효율을 저하시키기 때문에 연소기를 조절하는 기술이 필요하다.
종래의 연료첨가제로서 중유에 함유되어 있는 수분을 분리하는 것, 중유에 함유되어 있는 슬러지를 분산시키는 것, 부식방지를 목적으로 하는 것, 유기금속염을 이용하여 연소조건을 변경하는 것 등이 있으나 이러한 종래 연료첨가제는 유독물질을 사용하거나 취급이 불편하고 실용성이 부족하다. 따라서 보다 완전연소를 할 수 있도록 하고 배기가스의 조성을 개선하여 연소기를 효율적으로 사용할 수 있는 연료첨가제가 필요한 실정이다.
본 발명은 연소속도를 크게 할 뿐만 아니라 균일하게 하여 배기가스 중에 함유되어 있는 매연탄소성분, CO, SO2및 SO3를 감소시키는 무독성 연료첨가제를 제공한다.
본 발명자는 위와 같은 문제들을 해결하기 위한 것으로서 1 염기성 옥시산 분자내 에스테르, 2 염기성 옥시산 분자내 에스테르 및 3 염기성 옥시산 분자내 에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 옥시산 분자내 에스테르 0.01 내지 90 중량% 및 등유 10 내지 99.99 중량%로 이루어진 연료첨가제 조성물를 휘발유 또는 디젤을 사용하는 자동차, 오토바이, 선박, 열차, 중장비, 건설기계, 보일러, 발전소 및 가정용 난방기의 연료에 연료를 총중량으로 하여 0.01 내지 0.05 중량%를 첨가하여 1 내지 3 염기성 옥시산 분자내 에스테르가 연소연쇄반응에 의하여 연소속도를 크게 하는 것을 발견하였다. 또한 본 발명의 연료첨가제는 1 내지 3 염기성 옥시산 분자내 에스테르를 불활성 담체인 등유 또는 물과 혼합하고, 필요한 경우 폴리옥시에틸렌과 같은 비극성 계면활성제를 추가로 혼합하여 구성된다. 이하, 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.
도 1은 본 발명의 연료첨가제를 첨가하기 전의 매연 배출량 상태도 및 첨가한 후의 매연 배출량 상태도를 나타낸 것이다.
본 발명은 1 염기성 옥시산 분자내 에스테르, 2 염기성 옥시산 분자내 에스테르 및 3 염기성 옥시산 분자내 에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 옥시산 분자내 에스테르 0.01 내지 90 중량% 및 등유 10 내지 99.99 중량%로 이루어진 연료첨가제 조성물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 1 염기성 옥시산 분자내 에스테르, 2 염기성 옥시산 분자내 에스테르 및 3 염기성 옥시산 분자내 에스테르로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 하나 이상의 옥시산 분자내 에스테르0.01 내지 90 중량% 및 정제수 10 내지 99.99 중량%로 이루어진 연료첨가제 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 연료첨가제는 휘발유 또는 디젤을 사용하는 자동차, 오토바이, 선박, 열차, 중장비, 건설기계, 보일러, 발전소 및 가정용 난방기의 연료에 연료를 총중량으로 하여 0.01 내지 0.05 중량%를 첨가하여 사용한다.
본 발명의 연료첨가제 조성성분 중에서 1염기성 옥시산 분자내 에스테르는 유산 CH3CH(OH)COOH의 분자내 에스테르인 d-락티드와 ℓ-락티드 또는 글리콜산 HOCH2COOH의 분자내 에스테르인 글리코라이드를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 연료첨가제 조성성분 중에서 2염기성 옥시산 분자내 에스테르는 사과산 HOOCCHOHCH2COOH의 분자내 에스테르 또는 주석산 HOOCCHOHCHOHCOOH의 분자내 에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 연료첨가제 조성성분 중에서 3염기성 옥시산 분자내 에스테르는 구연산 CH2(COOH)COH(COOH)CH2(COOH)의 분자내 에스테르를 사용하는 것이 바람직하다.
d,ℓ-락티드
글리콜라이드
본 발명의 연료첨가제 조성성분 중에서 사용되는 옥시산 분자내 에스테르는 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.01 내지 90 중량%이며, 5 내지 20 중량%를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 연료첨가제는 불활성 담체로서 정제수를사용하는 경우 조성성분에 폴리옥시에틸렌과 같은 계면활성제를 사용한 옥시산 분자내 에스테르와 동일한 량을 추가로 첨가하여 안정한 졸 상태(콜로이드 용액)로 사용할 수 있다.
본 발명의 연료첨가제 조성성분으로 사용되는 옥시산 분자내 에스테르는 연료첨가제로 사용하는 경우 연소연쇄반응에서 알킬과산화가 연쇄연락원(chain carrier)으로 되어 브로녹성을 나타내며 연쇄길이가 적당하여 필요 이상의 브로녹성을 나타내지 않기 때문에 안전하다. 본 발명의 연료첨가제는 종래의 연료첨가제보다 브로녹된 연소반응이기 때문에 연소속도는 크게 증가하고 화염의 휘도가 증가하여 온도가 상승하고 화염은 짧게 되어 연료첨가제를 사용하지 않은 연료 화염의 1/3 정도 생성된다. 본 발명의 연료첨가제는 연료의 연소시 SO2의 발생량을 약 15 내지 40% 감소시키고 SO2의 발생량 감소로 인하여 SO3의 생성을 약 30 내지 50% 정도 감소시킨다. 또한 본 발명의 연료첨가제는 미연소탄소를 감소시켜 CO의 발생량을 약 50 내지 70% 감소시킨다.
일반적으로 화염의 1/3 정도에서 SO2가 발생한다. 본 발명의 연료첨가제를 사용 경우 연소에 있어서 화염이 짧게 되기 때문에 SO2의 발생량이 감소한다.
본 발명의 연료첨가제는 석유 연료에 사용하는 경우 스토레지 탱크의 맨홀 또는 탱크로리에 연료의 총중량을 기준으로 하여 0.01 내지 0.05 중량%를 첨가하여 교반을 하지 않은 상태에서 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 연료첨가제는 석탄 연료에 사용하는 경우 석탄연료의 총중량을 기준으로 하여 0.01 내지 0.05 중량%를첨가하여 흡습성을 유지하도록 석탄연료에 습윤시켜 연소내로 투입하는 것이 바람직하다. 로내 화염의 상태 및 배기흑연도를 관찰한 후 본 발명의 연료첨가제의 효과가 확인된 시점에서 본 발명의 연료첨가제를 추가로 투입하여 사용할 수 있다. 연탄과 같은 분탄성형품에 사용하는 경우 본 발명의 연료첨가제를 미리 습윤시켜 착화시키는 것이 바람직하다.
실시예 1
<연료첨가제의 제조>
조성물의 총중량을 기준으로 하여 옥시산 분자내 에스테르 10 중량%를 등유 또는 정제수와 혼합하여 본 발명의 연료첨가제 조성물을 제조하였다.
연료첨가제 A … 글리코라이드 10 중량%, 백등유 90 중량%
연료첨가제 B … 텍스트로-락티드 10 중량%, 백등유 90 중량%
연료첨가제 C … 레보-락티드 10 중량%, 정제수 80 중량%, 유화제 10 중량%
실시예 2
<연소시험>
상기 연료첨가제 A, B 및 C를 0.1 ml/L의 비율로 중유에 혼합하여 각각 중유 A, B 및 C를 제조하고 이들을 무첨가 중유와 대비하기 위하여 증발접시에 각각 5 cc씩 넣고 전기로 안에서 연소시킨 결과는 아래와 같았다.
연소시험 성적서
시료명 연소시간(초) 미연소량(g) 연소잔사의 녹이성
무첨가 중유 19.6 0.75 증발접시에 고착한다
중유 A 17.8 0.56 쉽게 녹이한다
중유 B 18.6 0.59 쉽게 녹이한다
중유 C 18.4 0.61 쉽게 녹이한다
상기 시험 결과는 본 발명의 연료첨가제를 중유를 사용하는 자동차, 오토바이, 선박, 열차, 중장비, 건설기계, 보일러, 발전소 및 가정용 난방기의 연료에 첨가하여 사용하는 경우 연료의 연소시간을 단축하고 미연소를 적게 하여 잔사의 녹이를 용이하게 한다는 효과를 나타내고 있다.
실시예 3
<배기가스의 분석>
중유(유황 3.23 중량% 함유)를 연소시키는 보일러의 로내 가스와 연도로부터 채취한 배기매연을 올자트 분석기에 의하여 분석하였다. 먼저 무첨가 중유를 연소시킨 후 로내 가스 및 배기매연을 채취한 후 분석하고 중유탱크에 연료첨가제 B를 0.1 ml/L의 비율로 첨가하여 연소 20분 경과 후 로내 가스 및 배기매연을 채취하여 분석한 결과는 아래와 같았다.
배기가스 분석 성적표
로내 % 연도 %
증발량 CO2 CO O2 SO3 SO2 O2
무첨가 중유 22.07/H 11.7 0 5.3 0.024 0.076 3.5
연료첨가제의 첨가 22.07/H 12.3 0 3.8 0.018 0.058 3.2
실시예 4
<배기 매연 흑연도 검사>
증발량 57/H의 보일러에서 공기변을 조여 배기 매연 흑연도를 링겔만 농도 2정도로 유지시킨 후 연료첨가제 A를 탱크에 0.1 ml/L의 비율로 첨가하면 약 5분 경과 후 매연색은 갈색을 나타내고 약 15분 후에는 완전하게 무색으로 나타나 링겔만 농도 0 으로 되었다.
가정용 목욕탕의 석탄가마에서 사용하는 연탄을 투입하면 링겔만 농도가 5로 되는 불량연소장치에서 미리 소석편에 연료첨가제 C를 약 0.5cc 흡습시킨 것을 투입하여 사용하면 배기 흑연도는 약 3으로 되어 강하하는 상태로 매연량은 거의 느껴지지 않았다.
실시예 5
<로내 관측시험>
직화식 가성 훈결반에서 중유에 연료첨가제 B를 0.1 ml/L의 비율로 첨가한 시험은 아래와 같다.
로내 관측시험 성적표
무첨가 중유 연료첨가제 첨가중유
화염의 비산 단속적으로 적다
화염의 색 흑색 맑음
온도(버너 정면) 1280℃ 1360℃
화염의 밝기 밝기가 증가
화염의 길이 구석까지 도달 구석의 약90%까지 도달
실시예 6
<연비 측정시험>
연료첨가제 A를 0.1 ml/L의 비율로 휘발유에 첨가하여 첨가하기전 및 첨가한 후의 연비(LA모드로 측정)를 측정하여 그 결과를 하기 표4에 나타내었다. 검사용 자동차 차종은 프레지오 3.0 밴(생산년도 1997년)이었다.
연비 측정시험 성적표
첨가전 첨가후 연비증감율(%)
1차시험 2.91km/l 3.41km/l 17.2
2차시험 2.91km/l 3.30km/l 4.1
3차시험 2.91km/l 3.33km/l 14.4
4차시험 2.91km/l 3.41km/l 17.2
상기 표에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 연료첨가제를 혼합한 경우 연비가 13.2% 향상됨을 알 수 있다.
실시예 7
<배출가스(매연) 측정시험>
연료첨가제 A를 0.1 ml/L의 비율로 휘발유에 첨가하여 첨가하기 전 및 첨가한 후의 배출가스(매연)를 측정하여 그 결과를 하기 표5에 나타내었다. 검사용 자동차 차종은 프레지오 3.0 밴(생산년도 1997년)이었다. 도 1은 휘발유에 연료첨가제를 첨가하기 전 및 첨가한 후의 매연 배출량을 점검하여 나타낸 것이다.
배출가스(매연) 측정시험 성적표
시험항목 배출가스농도(CVS-75) 매연(%)
CO(g/km) HC(g/km)
첨가전 1.35 0.15 59.0
첨가후 1.08 0.14 36.3
감소율(%) 7.15 20.16 38.5
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 CO 배출가스의 농도는 7.15%, HC 배출가스의 농도는 20.16% 감소하였다. 또한 매연의 농도는 38.5% 감소하였다.
본 발명의 연료첨가제는 석유 및 석탄의 연료에 첨가하여 연소상태를 개량할 수 있는 다목적 연료첨가제로서 휘발유 또는 디젤을 사용하는 자동차, 오토바이, 선박, 열차, 중장비, 건설기계, 보일러, 발전소 및 가정용 난방기의 연료에 미량 첨가하여 연소속도를 증가시키고 완전 연소를 유도하여 배기가스의 조성을 개량하고 연소기구의 손상을 줄일 수 있으며 사용하는 연료의 연비를 크게 향상시키며SO2,SO3,CO 및 미연소된 탄화수소 화합물의 방출을 크게 감소시켜 사용하는 연료를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 공해방지에도 크게 기여할 수 있는 것이다.

Claims (5)

  1. 글리콜라이드 또는 텍스트로-락티드 10 중량%와 백등유 90 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료첨가제 조성물.
  2. 레보-락티드 10 중량%, 정제수 80 중량% 및 유화제 10 중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료첨가제 조성물.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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