KR100649163B1

KR100649163B1 - 유용성 연료첨가제의 제조방법

Info

Publication number: KR100649163B1
Application number: KR1020040105143A
Authority: KR
Inventors: 김창민
Original assignee: 김창민
Priority date: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-11-28
Also published as: KR20060066509A

Abstract

본 발명은 연료유의 연소촉진 등의 목적으로 연료유에 첨가되는 유용성 연료첨가제를 제조함에 있어서 바륨페라이트와 알루미늄의 금속화합물을 전기석이 함유되어 소결된 세라믹볼이 충진된 칼럼에 순환시킨 활성수와 용해시킨 후, 이 용해액을 촉매역할을 하는 전기석이 함유된 상기 칼럼에 순환시킨 다음, 수산화알칼리제를 첨가하여 PH6~10으로 조정하며 80~90℃로 승온시켜 4시간 완속 교반하는 결정성장공정을 거쳐 수산화결정물을 생성하되, 이때 상기 결정공정상에서 용액을 상기 칼럼에 정해진 시간동안 재순환시켜 수산화결정물을 생성한다.

상기 수산화결정물에 흡착물질 및 유기화합물을 투입시키는 흡착공정을 거쳐 유용성 응집물를 생성하며, 이를 여과, 수세, 건조공정을 거쳐 연료첨가제의 유효성분인 결정분말을 제조하되, 상기 칼럼에 순환되어 활성화된 활성수를 흡착공정과 수세공정상에 투입하고, 상기 결정분말이 투입되는 용제는 별도로 구비되는 촉매역할을 하는 전기석 내입 칼럼에 순환시켜 활성화시킨 후 분산공정을 거쳐 유용성 연료첨가제를 제조하는 방법을 특징으로 하는 바,

상기한 방법으로 제조되는 유용성 연료첨가제는 바륨페라이트, 알루미늄 성분으로 초기 수산화결정물을 득할 시 전기석촉매를 개재시킨 활성화된 물을 사용함으로써, 바륨페라이트와 알루미늄에 의한 연료의 연소촉진이 일어나고, 결정성장의 소요시간을 단축시키며, 첨가제에 유효성분 분말이 고함량으로 함유되어 있어도 점도상승이나 침강분리현상을 일소하며, 용제를 활성화 촉매역할을 하는 전기석 내입 칼럼에 순환시켜 유중 분산성을 극대화할 수 있는 등 다수의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

유용성 연료첨가제, 바륨페라이트, 알루미늄, 전기석, 활성수, 결정성장, 흡착, 분산

Description

유용성 연료첨가제의 제조방법{The manufacture method of serviceability fuel addition agent}

도 1은 본 발명의 제조공정을 보인 블록도

본 발명은 연료유의 연소촉진 및 기기부식 억제 등의 목적으로 연료유에 첨가되는 유용성 연료첨가제의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 바륨페라이트(barium-ferrite) 및 알루미늄(aluminium)을 주재료로 하여 이를 결정성장시킴에 있어 활성화 촉매역할을 하는 전기석(tourmaline)을 사용하여 결정성장시간을 단축시키고, 흡착·여과·건조시킨 후 용제(溶劑)에 분산시켜 제조하는 것으로서, 분산공정에 제공되는 결정분말의 고함량 시 점도(粘度)상승 및 침강분리(沈降分離)현상을 없애고, 유중(油中) 분산성(分散性)을 극대화하며, 제조 시 안정성과 간편화를 제공함과 아울러 연소촉진으로 매진의 감소 및 유해가스의 발생을 억제할 수 있는 유용성 연료첨가제의 제조방법을 제공코자 하는 것이다.

통상적으로 연료첨가제는 물과 연료(고체, 액체)를 혼합 에멀션(emulsion) 연료유로 할 때 첨가되는 수용성과 연료유에 첨가제를 그대로 주입 분산시키는 유용성으로 대분할 수 있다.

그 중 주입의 간편성으로 현재 시중에 널리 보급되고 있는 유형은 주로 유용성의 첨가제로서, 그 목적하는 바가 연소촉진으로 매진감소 및 유해가스 발생억제, 또는 기기부식억제, 잔회분, 스케일부착 억제 등의 각기 장점을 대별하여 주 대상으로 삼은 첨가제가 적지 않게 개발 내지 제품화되어 제공되고 있다.

이들 성분은 대체로 유효 금속화합물 등을 착체(錯體)로 제조 한 것이거나 또는 미분말상으로 하여 유중 분산성을 높인 분산처리를 시공한 첨가제 등의 상품들로서 시중에 다양하게 제공되고 있다.

그러나 금속착체 첨가제는 일본공개특허 소(昭)56-15756 에서 "(생략)……유기금속염은 연료와의 상용성이 좋으나 유기염의 분자량이 크고, 게다가 유효성분인 금속성분의 함유량이 극히 적다……(생략)"고 지적하고 있으며, '와타나베 쇼지' 박사가〈중유 연소에 있어서의 착염형 첨가제의 작용〉(연료와 연소, vol 38. No,4 P17-32)에서 발표한 착염형 첨가제의 제조실험에서도 이런 점이 수긍이 가게 하는 구절을 볼 수 있다.

즉, 제조과정상 유효성분인 금속성분의 함량이 제약되는 제품으로는 날로 엄격해지는 공해규제치에 대응하기 어려운 관계로 고함량의 성분함유가 불가피하다고 하겠다.

이러한 금속화합물 성분의 함유량이 목적하는 성과를 충분하게 얻기 위해서는 통상 10~20% 정도의 고함량으로 제조하는 것이 바람직하나, 이 고함량으로 인한 미세분말의 존재가 점도를 상승시키고, 시초에는 균일상태로 되었다 하더라도 시간이 경과되고 간혹 연료유의 유동상태가 저하되면 침전되는 현상을 유발하며, 배관부분이나 버너 및 노즐 등의 폐쇄 또는 마모되는 현상 등을 일으켜 실사용에 어려움이 따르게 되었고, 또 이러한 침강분리현상은 상품가치를 크게 떨어뜨리는 문제점이 있었던 것이다.

그 비근한 실례로 일본의 저명한 첨가제 메이커인 '다이호공업 주식회사'의 제품인 "하이콘 5A"(상품명)는 그 주성분인 칼슘분말이 석유계 용제 내에서 침강분리되는 현상을 나타내는 관계로 그 사용에 있어 현재에도 일일이 교반장치로 교반하면서 주입하는 번거로운 조업을 하고 있는 실정에 있으며 이는 연료유의 유동상태가 저하되면 침강분리현상이 야기되는 것을 보인 일례인 것이다.

요약하자면, 시중에 널리 공급되는 유용성 연료첨가제는 통상 유효 금속화합물 등을 착체로 제조한 것으로서, 금속착체 첨가제는 금속성분을 고함량으로 하여 연소촉진을 극대화해야 하나, 금속성분을 고함량으로 할 시 점도상승과 침강분리현상을 일으켜 배관, 버너 및 노즐 등의 폐쇄 또는 마모를 유발하고, 첨가제 자체의 상품가치를 떨어뜨리며, 침강분리현상을 일소하기 위해 조업 시 교반장치 등으로 일정하게 저어주면서 조업을 행해야하는 번거로움도 내재하고 있는 등 다수의 문제점을 가지고 있었던 것이다.

본 발명은 이러한 문제점에 착안하여 매진억제와 유해가스 발생억제에 유효한 금속화합물을 주재료로 하여 고함량 시에도 저점도(低粘度)를 유지하고, 침강분리현상을 일소하며, 유중 분산성이 양호한 안정된 연료첨가제의 제조방법을 안출한 것이다.

즉, 본 발명은 바륨페라이트 및 알루미늄을 주성분으로 하여 이를 수처리함에 있어 전기석으로 활성화된 물을 사용하여 결정을 성장시키고, 이후 다시 전기석에 의한 활성화한 후 흡착물질을 투입하여 유용성 응집물을 숙성한 다음 여과 건조시켜 분말을 제조하며, 결정분말을 전기석으로 활성화된 용제에 분산시켜 액상첨가제를 제조하는 것으로 저점도를 유지하면서 침강분리현상을 일소하고, 결정성장의 시간을 단축하며, 연소촉진에 의해 매진 및 유해가스 발생을 억제할 수 있는 유용성 연료첨가제의 제조방법을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1은 본 발명인 유용성 연료첨가제의 제조공정을 보인 블록도로서, 이를 통하여 본 발명을 이하에 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 주성분인 금속화합물이 고함량에 있어서도 저점도를 유지하고, 침강분리되는 현상을 일소하며, 분산성이 양호한 안정된 연료첨가제의 제조방법에 관한 것으로서,

매진억제나 유해가스 발생억제에 유효하다고 알려지고 있는 물질로 마그네슘(magnesium; Mg)이나 칼슘(calcium; Ca)성분이 점도성에 관련성이 있는 것으로 알려지고 있어 본 발명에서는 이를 지양하고, 새로이 바륨페라이트(BaFe₁₂O₁₉)와 알루미늄(Al)으로 대체 하였고, 이들을 수처리함에 있어 전기석(電氣石; tourmaline)으로 활성화된 물을 사용 그 초기반응 결정을 성장시키는 과정을 경과케 하여 침강분리현상을 억제케 한 것이다.

본 발명에서 사용하는 활성화된 물에 관하여는 일본의「물의 과학 강연집」(워터사이언스 연구회, 1995, 9) 출판물 내에 「16-1 전기석(투르말린,Tourmaline)에 의한 새로운 수처리 (P427)」「16-2 전기석이 만드는 물의 계면활성 성과와 그 응용(P430)」에 상세히 기록 되어있는 전기석이 갖는 영구전극에 의한 물의 분해력을 이용하는 수단을 이용한 것으로, 이 전기석을 공업적으로 응용하려는 다수의 기술이 이미 널리 알려진 바 있다.

본 발명에서 사용되는 금속화합물을 바륨페라이트 및 알루미늄으로 택한 것은 비교적 결정성장에 있어 용이한 물질인 점도 있으며, 이를 위한 바륨화합물로서는 질산바륨[Ba(NO₃)₂], 염화바륨(BaCl₂), 수산화바륨[Ba(OH)₂·8H ₂O] 등을 철화합물은 질산제2철[Fe(NO₃)₃], 염화제1철(FeCl₂), 염화제2철(FeCl₃), 황산제1철(FeSO₄), 황산제2철[Fe(SO₄)₃], 알루미늄화합물로서는 염화알루미늄(AlCl₃), 질산알루미늄[Al(NO₃)₃·9H₂O], 황산알루미늄[Al₂(SO₄)₃] 등으로 이중 비교적 염가이고 입수에 용 이한 물질이면 모두 사용이 가능하다.

상기 금속화합물의 첨가비율은 약간씩 상이 하더라도 전체량이 물에 대해 20~40% 내외로 조정하고, 본 방법에 있어서는 이 물을 전기석(tourmaline)이 함유된 세라믹볼을 충진한 칼럼(column)을 순환시켜 활성화된 물에 상기 금속화합물을 용해시킨 것을 주된 요지로 하고, 이 용해액에 수산화알카리를 가하여 PH를 6~10으로 조정하면 미세한 수산화결정물이 생성되는바, 이 용액을 80~90℃로 승온 4시간 완속교반하여 결정성장을 기하되, 이때 전기석이 함유된 세라믹볼로 충진된 칼럼에 일정한 시간동안 순환시키고, 이들 금속수산화물의 표면에 나프텐산(naphthenic acid), 석유술폰산(sulfonic acid), 올레산(oleic acid), 라우르산(lauric acid) 등 이중 1종 또는 2종 이상으로 되는 흡착물질과 유기화합물 및 활성수를 투입·흡착시켜 유용성의 응집물로 숙성한 후 응집물을 여과한 다음 탈염의 목적으로 수세(활성수를 사용함)하여 건조시켜 결정분말을 제조하며, 이를 연료첨가제의 유효성분으로 한다.

상기 결정분말을 등유(燈油), 스핀들유(spindle oil), 경유(輕油), A중유(重油; 중질경유) 등의 석유용제 또는 피마자유, 올리브유, 올레산, 메틸나프텐산, 알킬벤젠 등의 용제 중에 중량비로 20~30%를 투입하여 호모지나이저(Homogenizer)와 같은 분산장치에 의해 분산시켜 액상의 연료첨가제를 제조하는 것으로, 상기 용제는 활성화 촉매역할을 하는 전기석이 내입된 칼럼을 순환시킨 것이다.

이하 본 발명의 대표적인 실시예를 제시한다.

〔실시예〕

(활성수 제조 및 처리 공정)

직경 5㎜의 전기석 20%함량의 세라믹볼을 500g 충진한 칼럼을 통하여 2ℓ의 물을 5분간 순환시켜 활성화된 물을 득한다.

이 활성수 1,300㎖에 질산제2철[Fe(NO₃)₃] 130g, 염화바륨(BaCl₂) 145g, 황산알루미늄[Al₂(SO₄)₃] 30g을 용해시킨 후 이 용액을 역시 전기한 칼럼으로 20분간 순환시켰다.

(결정성장 공정)

이어서 가성소다(NaOH) 160g을 주입, PH 9로 조정하여 미세결정물을 생성시키면서 수온을 85℃ 내외로 유지 하면서 4시간 완속 교반하여 결정성장을 도모한다.

이 기간 중 역시 전기한 칼럼에 용액을 순환시켰다.

(흡착공정 및 여과수세 공정)

결정성장 조업 후 나프텐산 10부와 이소파라핀 13부, 활성수 50부로 된 혼합용액 100㎖를 투입, 침전물의 표면개질조작을 하여 유용성의 응집물로 숙성하고 여과, 수세(활성수사용), 건조하여 첨가제의 유효성분 분말을 득하였다.

(분산 공정)

한편 별도의 전기한 촉매역할을 하는 전기석 칼럼을 통하여 등유1ℓ, A중유 1ℓ를 혼합한 용제를 20분간 활성화시키고, 이에 전기 유효성분 분말을 중량비로 30%가 되게끔 투입하여 호모지나이저로 30분간 분산시켜 소기의 액상 연료첨가제를 득한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서 제공하는 유용성 연료첨가제는 바륨페라이트, 알루미늄 성분으로 초기 수산화결정물을 득할 시 촉매역할을 하는 전기석을 개재시킨 활성화된 물을 사용함으로써, 바륨페라이트와 알루미늄에 의한 연료의 연소촉진으로 매진감소 및 유해가스의 발생을 억제하여 공해대책에 크게 기여하고, 결정성장하는 과정에 있어 소요시간을 대폭적으로 단축시키며, 또한 제조된 첨가제에 유효성분 분말이 고함량으로 함유되어 있어도 점도상승이나 침강분리현상이 장기간 확실하게 없어지며, 분산공정 시 용제를 활성화 촉매역할을 하는 전기석 내입 칼럼에 순환시켜 유중 분산성을 극대화하며, 첨가조업의 안정성과 간편성이 향상됨은 물론 상품가치를 높이는 등 그 기대되는 효과가 다대한 발명이다.

Claims

금속화합물의 첨가비율을 물에 대해 20~40%로 하여 물에 용해시킨 후, 이 용해액에 수산화알칼리제를 첨가하여 PH6~10으로 조정하며 80~90℃로 승온시켜 4시간 완속 교반하는 결정성장공정을 거쳐 수산화결정물을 생성하고, 상기 금속수산화결정물에 나프텐산, 석유술폰산, 올레산, 라우르산 등 이중 1종 또는 2종 이상으로 되는 흡착물질 및 유기화합물을 투입시키는 흡착공정을 거쳐 유용성 응집물을 생성하며, 이를 여과, 수세, 건조공정을 거쳐 연료첨가제의 유효성분인 결정분말을 제조하며, 상기 결정분말을 석유용제 또는 피마자유, 올리브유, 올레인산, 메틸나프텐산, 알킬벤젠 등의 용제에 중량비로 20~30% 투입하여 호모나이저에 의해 분산시키는 분산공정을 경유하여 액상의 연료첨가제를 얻을 수 있도록 한 유용성 연료첨가제의 제조방법에 있어서;

상기 금속화합물로는 바륨페라이트와 알루미늄으로 하고,

상기 금속화합물을 용해시키는 물은 전기석이 함유되어 소결된 세라믹볼이 충진된 칼럼에 정해진 시간동안 순환시켜 활성수로 활성화시킨 후 금속화합물을 용해토록 하며,

상기 활성수에 금속화합물이 용해된 용해액을 촉매역할을 하는 전기석이 함유된 상기 칼럼에 순환시키며,

상기 결정성장공정상에서 용액을 상기 칼럼에 정해진 시간동안 재순환시켜 수산화결정물을 생성하고,

상기 수산화결정물을 흡착공정과 여과, 수세, 건조공정을 거쳐 제조한 결정분말이 투입되는 용제는 별도로 구비되는 촉매역할을 하는 전기석 내입 칼럼에 순환시켜 활성화시킨 후 분산공정을 거쳐 액상 연료첨가제를 제조하며,

상기 칼럼에 순환되어 활성화된 활성수는 흡착공정상에서 흡착물질 또는 유기화합물과 혼합하여 투입하고, 이후 여과, 수세, 건조공정상에 투입하여 유용성 응집물을 탈염토록 한 것을 특징으로 하는 유용성 연료첨가제의 제조방법.