KR101812821B1 - 액체 연료의 보호 - Google Patents

액체 연료의 보호 Download PDF

Info

Publication number
KR101812821B1
KR101812821B1 KR1020127023099A KR20127023099A KR101812821B1 KR 101812821 B1 KR101812821 B1 KR 101812821B1 KR 1020127023099 A KR1020127023099 A KR 1020127023099A KR 20127023099 A KR20127023099 A KR 20127023099A KR 101812821 B1 KR101812821 B1 KR 101812821B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
water
fuel
weight
oil
delete delete
Prior art date
Application number
KR1020127023099A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120121911A (ko
Inventor
데이비드 윌리엄 마틴
디트마르 포셀트
귄터 오터
마티아스 키퍼
Original Assignee
팰록스 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 팰록스 리미티드 filed Critical 팰록스 리미티드
Publication of KR20120121911A publication Critical patent/KR20120121911A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101812821B1 publication Critical patent/KR101812821B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/143—Organic compounds mixtures of organic macromolecular compounds with organic non-macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/192—Macromolecular compounds
    • C10L1/198—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds homo- or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon to carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid
    • C10L1/1985—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds homo- or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon to carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid polyethers, e.g. di- polygylcols and derivatives; ethers - esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/22—Organic compounds containing nitrogen
    • C10L1/222—Organic compounds containing nitrogen containing at least one carbon-to-nitrogen single bond
    • C10L1/2222—(cyclo)aliphatic amines; polyamines (no macromolecular substituent 30C); quaternair ammonium compounds; carbamates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/328—Oil emulsions containing water or any other hydrophilic phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/182—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof
    • C10L1/1822—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms
    • C10L1/1824—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms mono-hydroxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
    • C10L1/14—Organic compounds
    • C10L1/18—Organic compounds containing oxygen
    • C10L1/182—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof
    • C10L1/1822—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms
    • C10L1/1826—Organic compounds containing oxygen containing hydroxy groups; Salts thereof hydroxy group directly attached to (cyclo)aliphatic carbon atoms poly-hydroxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/02—Inorganic or organic compounds containing atoms other than C, H or O, e.g. organic compounds containing heteroatoms or metal organic complexes
    • C10L2200/0254—Oxygen containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0407—Specifically defined hydrocarbon fractions as obtained from, e.g. a distillation column
    • C10L2200/043—Kerosene, jet fuel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2250/00—Structural features of fuel components or fuel compositions, either in solid, liquid or gaseous state
    • C10L2250/08—Emulsion details
    • C10L2250/084—Water in oil (w/o) emulsion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2270/00—Specifically adapted fuels
    • C10L2270/04—Specifically adapted fuels for turbines, planes, power generation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)

Abstract

(A) 0.1 내지 10 중량%의 1종 이상의 양쪽성 유화제; (B) 30 내지 95 중량%의 비이온성 알콕실화 계면활성제; (C) 0 내지 20 중량%의 1종 이상의 글리콜계 가용화제; 및 (D) 0 내지 65 중량%의 1종 이상의 유기용매를 포함하여 이루어지는 액체 농축물로서, 여기서 상기 성분 (B)는 알칸올 단위 종의 탄소수가 서로 다른 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들의 혼합물로서, 혼합물 중 가장 높은 중량을 차지하는 2개의 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들의 탄소수는 서로 별도로 적어도 1.5개인 것인 액체 농축물은, 액체 탄화수소 연료에 있어서, 상기 액체 탄화수소 연료가 0℃ 내지 -50℃의 온도 범위로 냉각될 경우 1 ㎛ 보다 큰 중량 평균 입자 크기를 갖는 얼음 입자의 형성을 저하 또는 제거하는데 유용하다.

Description

액체 연료의 보호{PROTECTION OF LIQUID FUELS}
본 발명은 예를 들면, 터빈 엔진형 항공기와 같은 운송 수단에 동력을 제공하는데 사용되는 엔진에 일반적으로 이용되는 액체 연료와 같은, 엑체 연료의 보호에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 연료 중에 물이 분리된 상으로서 존재함으로 인해 야기되는 것과 같은, 물의 오염 등, 엔진에 대한 물의 유해한 영향으로부터 액체 연료를 보호하는 것에 관한 것이다. 보다 중요한 측면으로서 본 발명은 액체 연료에 얼음이 형성되는 것을 방지함으로써, 엔진 내로 얼음 슬러그가 유입되는 것을 방지하는 보호 수단을 제공한다.
본 발명은 또한 조성물, 이의 제조방법 및 사용방법과 농축물에 관한 것이기도 하다. 보다 구체적으로, 본 발명은 터빈 엔젠 항공기용 연료로서 사용하기에 적합한 유중수형 마이크로에멀젼 및 그의 제조에 관한 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.
요약하면, 본 발명은 액체 연료를 적어도 99 중량% 함유하는 투명한(clear) 수성 조성물 및 상기 조성물의 제조에 유용한 농축물(concentrate)에 관한 것으로 상기 조성물은 오일상 중 수성상의 평균 액적 크기가 0.25 ㎛ 이하, 좋기로는 0.1 ㎛ 이하인 유중수형 에멀젼(water-in-oil emulsions)과 같은, 터빈 엔진 항공기용 연료로서 유용한 것이다. 본 발명은 또한 그의 제조방법에 관한 것이기도 하다.
제트 연료는 고도 변화에 따른 온도 변화로 인한 응축에 의하여 터빈 엔진 항공기의 연료 탱크에서 소량의 자유수(free water)에 의하여 종종 오염된다. 지상에서 연료/탱크의 온도는 -18℃ 내지 +40℃ 범위인 반면, 비행시에는 그 온도가 대개 -22℃ 내지 -39℃에 달한다.
수차례의 비행 동안 이러한 온도 변화 사이클을 수차례 겪게 되면서, 수증기가 응축되어 연료 탱크 중에 물이 축적될 수 있는데 이러한 물은 연료 중에 분리된 상(separate phase)으로서 또는 자유수로서 방출될 수 있다. 만일 자유수가 연료 탱크 내에 고여서 얼게 되면, 얼음 슬러그(연료 여과 시스템을 막을 수 있을 정도로 충분히 큰 크기를 갖는 얼음 입자)를 형성함으로 해서, 항공기 엔진의 기능에 잠재적인 악영향을 미칠 수 있게 된다. 실제로, 2008년 1월, 보잉 777 항공기는 이와 같은 얼음 형성으로 인하여 연료 탱크로부터 엔진으로의 연료 유입량이 감소됨에 따라, 충분한 동력을 얻지 못해 히드로 공항에 비상 착륙한 적이 있다 (AAIB 중간보고서 No 2 G-YMMM).
현재, 연료 탱크 히터의 대체 수단으로서, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 (DeEGME)를 항공기 연료에 혼합하여 연료 중의 얼음 형성을 방지하는 방법이 이용되고 있다. DiEGME는 빙점 이상의 온도에서는 물과 연료 두가지 모두에 동등하게 섞이지만, 초기 균질한 연료를 얻기 위해 혼합 공정의 전과정을 주의깊게 모니터링하여야만 한다. 그러나, 아무리 주의깊게 혼합한다고 해도, DiEGME는 동결점보다 훨씬 낮은 온도에서는 수성상에서 먼저 응축되는 경향이 있다. 따라서, 저온에서 DiEGME가 물과 연료 중에 불균일하게 분포됨으로 인하여, 연료상 중에 DiEGME가 불충분하게 존재하게 되고 이로 인하여 연료 내에 분리된 수성상(물과 DiEGME)이 생길 수 있다. 수성상 중에 DiEGME가 존재할 경우 이 상 중의 물의 일부가 얼음으로 변하는 것을 방지해준다. 그러나, DiEGME/물 혼합물은 저온에서 겔과 유사한 물질을 형성한다는 이례적인 특징이 있다; 항공 산업에서는 이러한 겔과 유사한 물질을 흔히 "애플 젤리"라고 부른다. 미연방항공국은 몇몇 항공 사고의 발생 원인을 항공기 연료 탱크 내에 이러한 "애플 젤리" 물질이 형성된 때문인 것으로 추정하고 있다.
본 발명의 한가지 목적은 터빈 엔진 항공기의 연료 탱크의 연료 내에 얼음 슬러그와 애플 젤리가 형성되는 것을 감소 또는 제거하는 데 있다.
오염물질 방출의 감소 및 다른 유익한 기능성 첨가제의 통합을 돕기 위하여 연료 오일에 첨가제로서 물을 사용하는 방안은 오래전부터 알려져 왔다. 예컨대 절삭유의 냉각 특성을 향상시키기 위하여 윤활유에 첨가제로서 오일을 사용하는 것 역시 오래전부터 알려져 왔다. 물은 유중수형 에멀젼의 형태로 윤활유와 연료 내로 혼입된다.
수적(물방울)의 크기가 큰 유중수형 에멀젼은 우유와 같은 외관을 갖는 경향이 있다. 이러한 에멀젼은 수성상의 첨가와 연관된 문제점을 극복하기 위해 부식방지제나 항균제와 같은 몇몇 2차 첨가제를 필요로 한다. 이러한 마크로에멀젼은, 그 수적 크기가 크기 때문에 불안정하게 되고, 이는 오일/물 분리를 야기한다. 이로 인하여 기계 결함과 같은 문제뿐만 아니라 디젤 엔진의 경우 점화시에도 문제를 일으킬 수 있기 때문에 이러한 현상은 당연히 환영받지 못한다.
유중수형 에멀젼에 기반하는 절삭유는 기계 장치를 윤활시키는데 사용되어 왔다. 물의 탁월한 냉각 특성은 이러한 기계 장치의 수명을 연장시키는 것으로 입증된 바 있다. 그러나, 마크로에멀젼의 불안정성과 연관된 물의 혼입으로 인해, 오일의 윤활성과 같은 다른 문제가 일어나게 되는데, 예컨대 물의 첨가로 인하여 오일의 윤활성이 감소함으로 해서 금속 표면을 마감하는데 악영향을 미칠 수 있다.
평균 수적 크기가 0.25 ㎛ 이하, 좋기로는 0.1 ㎛ 이하, 더욱 좋기로는 0.03 ㎛ 내지 0.08 ㎛인 유중수형 에멀젼 (이하 "마이크로에멀젼"이라 한다)은 반투명 (translucent)하다. 평균 수적 크기는 일반적으로 약 0.04 ㎛이다. 이와 같이 액적 크기가 작으면, 액적 크기가 더 큰 시스템에 비하여, 사용자에게 보다 호감이 가는 외관을 나타낼 뿐만 아니라 몇 가지 중요한 면에서 유리하다. 이러한 반투명 또는 투명 마이크로에멀젼에서는 수적이 더 오랫동안 분산된 상태로 유지되어, 마크로 오일/수성상 분리가 쉽게 일어나지 않기 때문에, 수적 크기가 더 큰 우유같은 마크로에멀젼보다 더 안정한 경향이 있다. 이와 같이 액적 크기가 작을 경우에는 또한, 부식방지제와 살균제 두가지 모두를 사용할 필요가 없는 것으로 나타났다.
US-A-3095286 (안드레스 등)에는 연료 오일 저장 탱크에 물이 축적됨으로 해서, 저장 용기가 "호흡"하게 되어, 녹이 스는 문제점에 관하여 설명되어 있다. 저장 기간 중 연료 오일 조성물의 침강, 스크린 응집 및 부식을 억제하기 위하여, 이 문헌에는 연료 오일에 첨가제로서, 분자 1개 당 4 내지 30개의 탄소 원자를 갖는 프탈람산, 테트라히드로프탈람산, 헥사히드로프탈람산 및 나담산 및 그의 일차 아민 염 중에서 선택되는 화합물을 사용하는 방안이 개시되어 있다. 그러나 연료 오일의 유중수형 마이크로에멀젼을 형성하는 첨가제에 관하여는 개시되어 있지 않다.
US-A-3346494 (로빈스 등)에는 3종의 마이크로유화제, 특히 지방산, 아미노 알코올 및 알킬 페놀의 선택된 조합을 사용하는 마이크로에멀젼의 제조방법이 개시되어 있다.
FR-A-2373328 (그랑겟 등)에는 함황 계면활성제를 사용함으로써 오일과 염수로 된 마이크로에멀젼을 제조하는 방법이 개시되어 있다.
US-A-3876391 (맥코이 등)에는 투명하고 안정한 석유중수형(water-in-petroleum) 마이크로에멀젼이 개시되어 있는데 이것은 수용성 첨가제를 대량 함유할 수 있다. 이 마이크로에멀젼은 가솔린에 용해되는 계면활성제와 수용성 계면활성제를 모두 사용하여 형성된다. 이 문헌의 실시예에서 사용된 수용성 계면활성제로는 에톡실화 노닐페놀이 유일하다.
US-A-4619967 (에머슨 등)에는 에멀젼 중합 공정에 유중수형 에멀젼을 사용하는 것이 개시되어 있다.
US-A-4744796 (해즈번 등)에는 3차 부틸 알코올과 적어도 1종의 양쪽성, 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 계면활성제로 된 공계면활성제 조합을 사용하는 안정한 연료중수형(water-in-fuel) 마이크로에멀젼이 개시되어 있다.
US-A-4770670 (해즈번 등)에는 페일 알코올과 적어도 1종의 적어도 1종의 양쪽성, 음이온성, 양이온성 또는 비이온성 계면활성제로 된 공계면활성제 조합을 사용하는 안정한 연료중수형 마이크로에멀젼이 개시되어 있다. 가능한 양쪽성 계면활성제로서 코코아미도베타인이 예시되어 있다.
US-A-4832868 (슈미트 등)에는 수중유형 에멀젼을 제조하는데 유용한 계면활성제 혼합물이 개시되어 있다. 적어도 60%의 오일상을 함유하는 유중수형 마이크로에멀젼에 관하여는 개시되어 있지 않다.
US-A-5633220 (카비젤)에는 ICI사가 Hypermer (Hypermer 유화제는 C6-C15 알코올 에톡실레이트 또는 그의 혼합물인 것으로 기재되어 있지 않다)라는 상표명으로 시판하는 유화제를 포함하는 유중수형 에멀젼 파단 플루이드가 개시되어 있다.
C6-C15 알코올 에톡실레이트의 혼합물은 대개, 예컨대 세정제 제조에 사용될 목적으로 시판되는 계면활성제이다.
WO-A-9818884에는 연료중수형 마이크로에멀젼이 개시되어 있는데 그 예로는 폴리글리세릴-4-모노올리에이트와 혼합된, 6개의 EO기를 갖는 C8 알코올 에톡실레이트로 된 에멀젼, 및 POE 소르비탄 알코올 또는 폴리글리세릴 올리에이트 선형 알코올과 혼합된 C9-C11 알코올 에톡실레이트의 혼합물을 포함하는 에멀젼을 들 수 있다. 폴리글리세릴 올리에이트와 POE 소르비탄 알코올이 존재하면 에멀젼의 점도 특성에 해로운 영향을 미쳐서, 결국 에멀젼의 윤활 특성에도 악영향을 미치게 된다.
WO-A-9850139에는 지방산 아민 에톡실레이트, C6-C15 알코올 에톡실레이트 및 임의로 톨유 지방산 아민으로 된 계면활성제 혼합물을 포함하는, 유중수형 마이크로에멀젼이 개시되어 있다. 이 유중수형 마이크로에멀젼은 공업용 윤활제일 수 있다.
WO-A-0053699에는 C6-C15 알코올 에톡실레이트, 아민 에톡실레이트 및 폴리이소부틸숙신이미드 또는 소르비탄 에스테르를 포함하는 유화제를 포함하는 유중수형 마이크로에멀젼이 개시되어 있다. 이 유중수형 에멀젼은 연료일 수 있다.
EP-A-1101815에는 액체 연료, 유화제 및 HLB 값이 9보다 높은 유제성 제제(emulsive agent)를 포함하는 마이크로에멀젼 형태의 특히 디젤 엔진용 연료가 개시되어 있다.
US-A-6716801에는 약 5 내지 40 중량%의 수성상과 약 95 내지 약 60 중량%의 비수성상으로 이루어진 투명하고 안정한 유중수형 마이크로에멀젼이 개시되어 있다. 이 마이크로에멀젼은 i) 각각 2 내지 12개의 EO기를 포함하는 C6-C15 알코올 에톡실레이트들의 혼합물, ii) 0 내지 약 25 중량%의 폴리이소부틸숙신이미드 및/또는 소르비탄 에스테르, 및 iii) 0 내지 약 90 중량%의 아민 에톡실레이트로 이루어진 유화제를 약 5 내지 30 중량% 함유한다. 이 마이크로에멀젼은 연료 및/또는 윤활제/냉각제로서 유용한 것으로 설명되어 있다.
유중수형 마이크로에멀젼의 제조에 사용되기에 적합한 액체형 유화제 혼합물이 WO-A-07083106에 기재되어 있다. 흔히 농축물로 칭해지는 이러한 혼합물은 에멀젼 중의 유화제 총 중량에 대하여 지방(C8-C24)-아미도-(C1-C6)알킬 베타인 약 0.5 내지 약 15 중량%, 2 내지 12개의 EO기를 포함하는 C6-C15 알코올 에톡실레이트 또는 이러한 알코올 에톡실레이트의 혼합물 약 5 내지 약 99 중량%, (C8-C24)알킬 아민 옥사이드 0.5 내지 약 15 중량% 및 기타 비이온성 유화제 0 내지 약 94 중량%을 포함하여 이루어진다.
그러나 전술한 종래기술 문헌 중 어느 것도, 저온에서의 유중수형 에멀젼의 성능에 관하여는 개시하고 있지 않다.
발명의 개요
본 발명은 첨부된 특허청구범위에 개시된 것과 같은 다양한 측면을 갖는다.
첫번째 측면에서 본 발명은 기본적으로:
(A) 0.1 내지 10 중량%의 1종 이상의 양쪽성 유화제;
(B) 30 내지 95 중량%의 1종 이상의 비이온성 알콕실화 계면활성제;
(C) 0 내지 20 중량%의 1종 이상의 글리콜계 가용화제; 및
(D) 0 내지 65 중량%의 1종 이상의 유기용매,
를 포함하여 이루어지는 액체 농축물을 제공하는데,
여기서 상기 성분 (B)는 알칸올 단위 종의 탄소수가 서로 다른 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들의 혼합물로서, 혼합물 중 가장 높은 중량을 차지하는 2개의 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들의 탄소수는 서로 별도로(distant from each other) 탄소수가 적어도 1.5개, 좋기로는 탄소수가 적어도 2.0개, 더욱 좋기로는 탄소수가 적어도 2.5개, 가장 좋기로는 탄소수가 적어도 3.0개인 것이다. 좋기로는 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들의 혼합물에서, 그 혼합물의 가장 높은 중량을 차지하는 2개의 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들 중 하나는 탄소수가 하나는 9 내지 11개, 다른 하나는 탄소수가 12 내지 14개인 것이 좋다. C6-C15 알칸올 에톡실레이트 혼합물의 각각의 종은 서로 독립적으로, 순수한 단일-탄소 알칸올의 에톡실레이트이거나 또는 통계적인 어떤 탄소수 분포를 갖는 알칸올 동족체의 혼합물의 에톡실레이트일 수 있다.
두번째 측면에서, 본 발명은 성분 (A) 내지 (D)가 -10℃ 내지 60℃, 좋기로는 0℃ 내지 40℃의 온도 범위에서 혼합되는 특징을 갖는, 상기 첫번째 측면에 농축물의 제조방법을 제공한다.
세번째 측면에서, 본 발명은 다음, 즉:
(a) 물과 혼합되지 않는 액체 연료 또는 오일;
(b) 상기 (a)의 양에 기초하여 1 중량% 이하, 좋기로는 0.1 중량% 이하의 물;
(c) 상기 (a)의 양에 기초하여 10 내지 10,000 중량 ppm, 좋기로는 10 내지 1,000 중량 ppm의 전술한 첫번째 측면에 따른 농축물
을 포함하여 이루어지는 안정한 유중수형 에멀젼, 좋기로는 유중수형 마이크로에멀젼을 제공한다.
네번째 측면에서, 본 발명은 터빈 엔진형 항공기용 액체 연료에 있어서의 상기 첫번째 측면에 따른 농축물의 용도로서 (여기서 상기 액체 연료는 물과 혼합되지 않는 것임), 상기 용도는 상기 액체 연료 또는 오일 중에 오염물질로서 존재하거나 도입되는 자유수를, 안정한 유중수형 에멀젼 또는 유중수형 마이크로에멀젼 형성에 의하여 스캐빈지 처리함으로써, 상기 액체 연료 또는 오일을 사용가능한 상태로 만들거나 유지시키는 것을 특징으로 한다.
다섯번째 측면에서, 본 발명은 물과 혼합되지 않는 액체 연료 내에 오염물질로서 존재하거나 도입되는 자유수를 스캐빈지 처리함으로써 상기 액체 연료를 사용가능한 상태로 만들거나 유지시키는 방법에 관한 것으로, 이 방법은: 안정한 유중수형 에멀젼 또는 안정한 유중수형 마이크로에멀젼의 형성을 위하여, 실질적으로 물이 없는 액체 연료나 또는 자유수로 오염된 액체 연료에 상기 첫번째 측면의 농축물을 첨가하는 것을 포함하여 이루어진다.
본 발명의 전술한 각 측면에서, 성분 (A) 내지 (D)의 양은 좋기로는 합하여 100% 이하이다.
"자유수(free-water)"라는 용어는 액체 연료와 물의 2상 혼합물 중에서 육안관찰 가능한 분리된 액체상으로서 존재하는 물을 가리킨다. 이것은 액체 연료상 내에 용해된 물 또는 인트레인된 물에 의하여 야기되는 것일 수 있다. 용해된 물은 액체 연료 중의 물의 용해도 저하로 인하여 저온에서 자유수로 된다.
본 발명의 전술한 측면들에서, 자유수는 오염물질로서 액체 연료 내에 존재하거나 액체 연료 내로 도입되는 것이지, 유중수형 에멀젼 또는 마이크로에멀젼의 제조를 위하여 액체 연료에 첨가되는 물과 같이, 액체 연료에 고의적으로 첨가된 물은 자유수가 아니다. 자유수는 액체 연료 또는 물에 오염물질로서 존재하거나 도입되는 것으로, 예컨대 액체 연료에 물이 우발적으로 또는 사고로 첨가되는 경우 발생하거나 또는, 액체 연료가 대기 상태로 통기되는 탱크 또는 항공기 상에 탑재되는 경우와 같이 광범위한 온도 변화를 겪는 탱크에 담길 경우, 대기 중의 습도 변화에 의해 유발되는 물의 응축 또는 빗물과 같은 주변 습기로 인하여 발생할 수 있다. 극한 조건하에서는 오염물질로서 도입될 수 있는 자유수의 양이 물과 액체 연료의 합산 중량의 0.5 중량% 이상을 차지할 수도 있겠으나, 당업자라면 실제로 자유수 오염물질의 양은 일반적으로 자유수와 액체 연료의 합산 중량의 0.5 중량%를 훨씬 밑돌 것임을 잘 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 액체 연료를 오염시키는 자유수의 양은 물과 액체 연료의 합산 중량의 0.2 중량% 미만, 더욱 일반적으로는 0.1 중량% 미만, 예컨대 0.05 중량% 미만이다.
"스캐빈지(scavenge)"라는 용어는 스캐빈저로서 작용함을 의미하며 "스캐빈저(scavenger)"는 콜린스 영어사전 [Collins English Dictionary, 제4판, 1998, 2쇄 1999 (2회),Harper Collins Publishers]에 정의된 바와 같이, 불순물이 나타내는 효과를 상쇄하기 위하여 화학반응물 또는 혼합물에 첨가되는 물질을 가리킨다.
본 명세서에서 "액체 연료(liquid fuel)"이라는 용어는 제트 연료, 항공기용 가솔린, 군용 등급의 연료, 디젤; 등유; 가솔린/페트롤(유연 또는 무연); 파라핀계 오일, 나프타계 오일, 중유, 바이오연료, 폐기물 오일 또는 에스테르, 폴리 알파 올레핀; 등 및 이의 혼합물과 같은 액체를 지칭하는 용어와 실질적으로 동등한 의미로 사용된다. 본 발명을 실시하는데 가장 적합한 액체 연료는 탄화수소계 연료 오일이며, 가장 적합한 것은 제트 연료, 항공기용 가솔린, 군용 등급의 연료, 바이오디젤, 바이오에탄올, 디젤, 등유 및 가솔린/페트롤이다.
좋기로는 액체 연료가 터빈 엔진형 항공기용 연료, 즉 액체 터빈 연료인 것이 바람직하다. 액체 터빈 연료는 민간용 또는 군용 항공기에서 관용적으로 사용되는 터빈 연료이다. 이들의 예로는 Jet Fuel A, Jet Fuel A-1, Jet Fuel B, Jet Fuel JP-4, JP-5, JP-7, JP-8 및 JP-8+100로 표시되는 연료를 들 수 있다. Jet A 및 Jet A-l는 등유에 기초한 일반적으로 이용가능한 터빈 연료 표시이다. 부수적인 스탠다드는 ASTM D 1655 및 DEF STAN 91-91이다. Jet B는 나프타 및 등유 프랙션에 기반한 보다 고급의 절삭유이다. JP-4는 Jet B와 동등하다. JP-5, JP-7, JP-8 및 JP-8+100는 예를 들면 해군과 공군에서 사용되는 것과 같은 군용 터빈 연료이다. 이들 스탠다드들 중 몇몇은 부식방지제, 기타 빙결 억제제, 정전기 소산재, 세제, 분산제, 항산화제, 금속 불활성화제와 같은 추가 첨가제를 이미 포함하는 포뮬레이션과 관계되어 있다.
"물과 혼합되지 않는 액체 연료"라는 용어는 탄화수소 연료 오일과 같이, 혼합되는 물의 양이 약 0.1% 이하, 좋기로는 0.05% 이하인 액체 오일을 가리키는 것으로 즉, 액체 연료가 0.05% 이상의 물과 혼합 방치될 경우 2개 상으로 분리되는 연료를 가리킨다.
본 발명에서 유화제, 계면활성제 및 마이크로에멀젼-형성 계면활성제라 함은 물과 액체 연료의 혼합되지 않는 2개의 육안관찰가능한 상들로 이루어지는 혼합물과 단순히 혼합할 경우, 유중수형 마이크로에멀젼을 형성시킬 수 있는 모든 적합한 계면활성제 또는 계면활성제들의 혼합물을 가리킨다. 마이크로에멀젼의 형성은 실질적으로 주변 온도 (예컨대 10-30℃)에서, 액체 연료와 물의 서로 섞이지 않는 2개의 육안관찰가능한 상들로 이루어진 혼합물에 계면활성제(들)을 첨가하면 자발적으로 일어난다. 당업자들은 예컨대 전술한 마이크로에멀젼과 관련한 참조문헌에 기재된 바와 같은 계면활성제 또는 계면활성제 혼합물을 잘 알고 있을 것이다. 적절한, 안정하고 투명한 유중수형 마이크로에멀젼-형성용 계면활성제는 양쪽성이거나 또는 적어도 1종의 양쪽성 베타인을 포함하는 계면활성제들의 혼합물로 이루어진다. 가장 바람직한 계면활성제는 후술하는 유화제이다.
비록 본 발명의 투명한 수성 조성물의 물리적 특성이 완전히 밝혀진 것은 아니지만, 이 투명한 조성물은 비수성상 중에 분포하는 수성상을 포함하고, 여기서 상기 수성상은 소적(droplets), 가능하게는 크기가 약 0.1 ㎛ 이하인 미셀의 형태로 비수성상 중에 분포하는 것으로 믿어진다.
본 발명에서 마이크로에멀젼을 "안정하다(stable)"고 칭하는데, 이는 유중수형 에멀젼 내의 수성상이 교반 없이 일정한 25℃의 온도에서 보관될 경우 적어도 12개월 동안 오일상 중 0.1 ㎛ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 분산된 소적으로서 존재함을 의미한다. 마이크로에멀젼은 그 내부에 평균 소적 크기가 0.1 ㎛인 수적(물방울)이 분산되어 있는 연속적인 연료상이다. 결과적인 투명하거나 반투명인 마이크로에멀젼은 제트 엔진 또는 디젤 엔진에서 연료로서 사용될 경우 열역학적으로 안정한 채로 유지된다. 본 발명의 유중수형 에멀젼 중의 소적들은 미셀 형태일 수 있다.
놀랍게도, 관련 계면활성제를 함유하는 액체 연료가 빙점 이하로 냉각될 경우, 연료 내에 육안관찰가능한 얼음 입자가 거의 또는 전혀 생기지 않았으며 겔도 전혀 형성되지 않는 것으로 밝혀졌다. 이 놀라운 현상을 설명하기 위한 한가지 이론으로서, 액체 연료 중의 계면활성제/유화제의 존재가 물이 동결하는 것을 방지하며 혹시라도 저온에서 물이 동결하는 것을 방지하지 못한다 해도 냉각된 연료 중에서 형성될 수 있는 빙결정과 응집물의 크기를 제한하는 역할을 하는 것이 아닌가 추정되지만, 이러한 이론에 구애되는 것은 아니다. 따라서, 설사 연료 중에 빙결정이 형성되는 경우라 하더라도, 연료 중의 계면활성제/유화제가 이러한 결정이 유의적인 응집을 이루는 것을 방지하여 얼음 슬러그가 형성되지 않게 된다. 또한, 애플 젤리의 형성도 전혀 관찰되지 않았다.
발명의 상세한 설명
액체 연료는 탄화수소계 원료이며 다음에 나열하는 것들로 이루어질 수 있다: 제트 연료, 항공기용 가솔린, 군용 등급의 연료, 디젤; 등유; 가솔린/페트롤(유연 또는 무연); 파라핀계 오일, 나프타계 오일, 중유, 바이오연료, 폐기물 오일 또는 에스테르, 폴리 알파 올레핀; 등 및 이들의 혼합물.
본 발명은 고유의 안정성으로 인해 얼음 입자와 애플 젤리의 형성을 방지하는, 물을 함유하는 플루이드를 제공한다.
본 발명이 발명되기 전에는, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(DiEGME)가 경비행기 및 군용 항공기(상용 항공기는 탱크 히터를 사용하는 경향이 있다).의 연료에서 얼음 형성을 방지하는데 사용되었다. 이들의 화학적 특성으로 인해, 이들은 연료 중에서보다 물 중에서 더 잘 용해되어 연료 내로 혼입시키기 위해서는 혼합 강도를 높여야 한다. 혼합 공정이 진행되는 내내 초기 균질한 연료를 확보하기 위하여 주의깊게 이 혼합 과정을 모니터링하여야만 한다. 그러나, 아무리 주의깊게 DiEGME를 혼합한다고 하여도 (온도가 저하됨에 따라 이 화합물은 수성상 내로 더 잘 혼입되게 마련인 화학반응을 한다), 이 화합물은 저온에서 연료로부터 분리되어 수성상 내로 유입되게 된다. DiEGME는 이 물이 얼음으로 변하는 것을 방지한다. 그러나, DiEGME 물 혼합물은 항공 산업 분야에서 "애플 젤리"라 칭해지는 겔과 같은 물질을 형성하는 이례적인 특징이 있다. 미연방항공국은 몇몇 항공 사고의 발생 원인을 항공기 연료 탱크 내에 이 물질이 형성된 때문인 것으로 추정하고 있다. 본 발명은 크기가 큰 빙결정이나 빙결정 응집체의 형성을 방지함으로써 이러한 문제점을 극복하는 것으로 믿어진다. 실제로, 연료 내에 빙결정과 응집체가 형성된다 해도, 그러한 입자의 크기는 마이크론 단위 미만으로 (< 1 ㎛) 제한된다. 마이크로에멀젼은 DiEGME를 사용하는 것에 비해 몇가지 더 우수한 장점을 제공한다. DiEGME는 그 특성상 흡습성이 더 높기 때문에 시스템 내로 물을 더 잘 빨아들인다. DiEGME는 또한 화학적으로 공격적이며 연료 탱크 라이닝 등을 공격할 수 있으며, 유화제에 비해 보다 높은 수준으로 사용하여야 한다. DiEGME는 또한 그 유독한 특성으로 인해 그의 조작과 처분에도 비용이 많이 든다.
실시예를 제외하고는 달리 언급하지 않는 한, 본 발명에 사용된 성분들의 양을 서술하는데 사용된 모든 숫자는 "약"이라는 용어를 수반하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 마이크로에멀젼은 여늬 서비스 스테이션이나 공업용 공급업체에서 구득할 수 있는 표준 등급의 연료로부터 제조할 수 있다. 좋기로는, 연료 오일은 제트 연료, 항공기용 가솔린, 군용 등급의 연료, 디젤, 등유, 가솔린/페트롤(유연 또는 무연) 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 것이 바람직하다. 좋기로는 액체 연료는 터빈 엔진 항공기용 오일, 즉, 액체 터빈 연료인 것이 바람직하다. 액체 터빈 연료는 민간용 또는 군용 항공기에서 통상적으로 이용되는 액체 연료인 것이 좋다. 이들의 예로는 Jet Fuel A, Jet Fuel A-l, Jet Fuel B, Jet Fuel JP-4, JP-5, JP-7, JP-8 및 JP-8+100을 들 수 있다. Jet A 및 Jet A-l는 등유에 기초한 시판되는 터빈 연료에 붙는 표시이다. 부수적인 스탠다드는 ASTM D 1655 및 DEF STAN 91-91이다. Jet B는 나프타 및 등유 프랙션에 기반한 보다 고급의 절삭유이다. JP-4는 Jet B와 동등하다. JP-5, JP-7, JP-8 및 JP-8+100는 예를 들면 해군과 공군에서 사용되는 것과 같은 군용 터빈 연료이다. 이들 스탠다드들 중 몇몇은 부식방지제, 기타 빙결 억제제, 정전기 소산재, 세제, 분산제, 항산화제, 금속 불활성화제와 같은 추가 첨가제를 이미 포함하는 포뮬레이션과 관계되어 있다. 이러한 추가적인 첨가제의 일반적인 부류와 종류가 US 2008/0178523 Al, US 2008/0196300 Al, US 2009/0065744 Al, WO 2008/107371 및 WO 2009/0010441에 설명되어 있다.
본 발명의 에멀젼에 사용되는 연료와 물의 혼합 비율은 여러가지 인자에 따라 달라진다. 일반적으로 말하면, 연료는 투명한 수성 조성물 또는 에멀젼의 총 중량에 기초하여, 적어도 약 99%, 좋기로는 적어도 약 99.5%, 더욱 좋기로는 적어도 약 99.995%, 가장 좋기로는 약 99.999 중량%를 차지하는 것이 바람직하다.
일반적으로, 조성물 또는 마이크로에멀젼은 계면활성제/유화제를 약 0.0001 내지 약 1.0 중량%, 좋기로는 약 0.0001 내지 약 0.50 %, 더욱 좋기로는 약 0.0001 내지 약 0.1 %, 더더욱 좋기로는 약 0.0001 내지 약 0.025 % 함유하는 것이 바람직하다. 유화제는 가장 좋기로는 주어진 플루이드의 마이크로에멀젼을 형성하는데 요구되는 유화제의 총량을 최소화하도록 선택된 유화제들의 혼합물인 것이 가장 바람직하다.
어떤 화합물이 "에톡실화"되었다고 표현될 경우, 이는 적어도 2개의 EO기를 함유함을 의미하는 것이다. 좋기로는 에톡실화 화합물은 2 내지 12개의 EO기를 함유한다.
바람직한 한가지 구체예에서, 성분 (B)로서 1 이상의 C6-C15 알칸올 에톡실레이트는 알칸올 단위 당 메틸 측쇄도가 3.7 이하, 좋기로는 2.5 이하, 일반적으로 1.5 내지 2.5, 또는 별법으로, 3.7 이하, 좋기로는 1.5 이하, 일반적으로 1.05 내지 1.0인 것이 바람직하다.
C6-C15 알코올 에톡실레이트들의 혼합물이 마이크로에멀젼에 사용될 경우, C9-C14 알코올 에톡실레이트들의 혼합물, 예컨대 C9 내지 C11 알코올 에톡실레이트들의 혼합물 또는 C12-C14 알코올 에톡실레이트들의 혼합물인 것이 바람직하다. 혼합물 중 이들 여하한 성분들의 분포는 0 내지 50 중량% 범위일 수 있으며, 좋기로는 가우스 포맷 형태로 분포되는 것이 바람직하다. 시판되는 C6-C15 알코올 에톡실레이트에는 대형 화학약품 회사들이 판매하는 관련 제품이 포함된다. 시판되는 C12-C14 알코올 에톡실레이트의 예로는 라우로팔 2 (Lauropal 2: 영국 윗코사 제품)을 들 수 있다.
한가지 구체예에서, 본 발명은
(A) 0.1 내지 10 중량%의 1종 이상의 양쪽성 유화제;
(B) 30 내지 95 중량%의 비이온성 알콕실화 계면활성제;
(C) 0 내지 20 중량%의 1종 이상의 글리콜계 가용화제; 및
(D) 0 내지 65 중량%의 1종 이상의 유기용매,
를 포함하여 이루어지는 농축물을 제공하는데,
여기서 상기 성분 (B)는 알칸올 단위 종의 탄소수가 서로 다른 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들의 혼합물로서, 혼합물 중 가장 높은 중량을 차지하는 2개의 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들의 탄소수는 서로 별도로 탄소수가 적어도 1.5개인 것이다. 좋기로는 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들의 혼합물에서, 그 혼합물의 가장 높은 중량을 차지하는 2개의 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들 중 하나는 탄소수가 하나는 9 내지 11개, 다른 하나는 탄소수가 12 내지 14개인 것이 좋다. 이러한 혼합물은 좋기로는 2개의 단일-탄소 C6-C15 알칸올 에톡실레이트 종을 중량비로 10:90 내지 90:10, 더욱 좋기로는 30:70 내지 70:30, 가장 좋기로는 약 50:50의 비율로 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 단일-탄소 C6-C15 알칸올 에톡실레이트의 혼합물의 전형적인 예는 3개의 에틸렌 옥사이드 단위를 갖는 이소데칸올 에톡실레이트(BASF SE사가 Lutensol
Figure 112012071154892-pct00001
ON 30이라는 상표명으로 시판함)과 5개의 에틸렌 옥사이드 단위를 갖는 트리데칸올 에톡실레이트 (BASF SE사가 Lutensol
Figure 112012071154892-pct00002
TO 5라는 상표명으로 시판함)가 50:50의 중량비로 혼합된 혼합물을 들 수 있으며; 여기서 이들 2종의 알칸올 에톡실레이트 성분들은 알칸올 단위의 메틸 측쇄도가 평균 2.2이다.
본 발명의 한가지 구체에에서, 농축물은 기본적으로 성분 (A) 내지 (D)로 이루어진다.
본 발명에 사용되는 유화제는 실온에서 액상이다.
유화제 조성물은 또한 지방족 알코올, 글리콜 및 표준 첨가제로서 연료에 첨가될 수 있는 기타 성분과 같은 다른 물질들을 함유할 수도 있다.
또 다른 구체예에서, 유화제는 다음 성분, 즉: (i) 코카미도프로필 베타인 2부; (ii) C6-C15 알코올 에톡실레이트 60부; (iii) 글리콜 4부 및 (iv) 에탄올 34부를 포함하여 이루어진다.
본 발명의 한가지 구체예에서, 마이크로에멀젼은
(a) 약 99.995 내지 99.999부, 예컨대 99.998부의 연료 예컨대 제트 연료; 및
(b) 약 0.0001 내지 약 0.01부, 예컨대 0.025부의 유화제 (여기서 상기 유화제는 i) 지방(C6-C24)-아미도-(C1-C6)알킬 베타인, ii) 2 내지 12개의 EO기를 포함하는 C6-C15 알코올 에톡실레이트 또는 그러한 알코올 에톡실레이트의 혼합물을 포함하여 이루어진다)
를 혼합하여 제조된다. 여기서 모든 부는 부피 기준이다.
본 발명은 특히 제트 엔진, 디젤 엔진, 오일 연소 가열계에 사용될 수 있으며 이러한 응용 분야 내의 모든 용도에 적합하다. 연료 산업 분야의 다른 응용 분야에서도 사용가능함이 자명하다.
마이크로에멀젼은 부가적인 성분들을 포함할 수 있다. 이들 부가적인 성분들은 내마모성, 극한 압력 특성을 향상시키고, 추운 날씨에서의 성능을 향상시키거나 연료 연소성을 개선시키기 위하여 혼입될 수 있다. 부가적인 성분들을 첨가하는데 있어서의 요구사항은 마이크로에멀젼이 사용되는 적용 분야의 규정을 따를 수 있다. 적절한 부가적인 성분 및 적용 분야에 따른 그의 요구사항은 당업자에게 잘 알려져 있다.
조성물은 정유공장으로부터 연료저장고로 연료를 이동시키는 과정에서 원치않게 물이 흡수되는 것을 방지하기 위하여 항공기 날개 부분에 첨가될 수 있다. 조성물은 모든 공항에서 작업시 사용되는 표준 급유 펌프(bowser)를 이용하여 공급되어 연료와 잘 섞이도록 할 수 있다. 첨가 조성물은 예컨대 벤튜리 시스템을 이용하여 항공기 날개 안으로 펌핑하면서, 연료 내로 직접 원하는 속도로 투입될 수 있다. 이에 따라 혼합이 잘 일어나고, 이 조성물의 특성상 연료 내로 쉽게 분포되어 심지어 -50℃ 정도의 낮은 온도에서도 연료 내에 잘 분산된 상태로 유지될 수 있다.
이하에 예시적인 구체 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
실시예
이하에서 "유중수형 마이크로에멀젼으로서, 여기서 에멀젼은 맑은 반투명 에멀젼이다"라는 표현은 "유중수형 마이크로에멀젼으로서, 여기서 유중수형 에멀젼의 수성상의 평균 소적의 크기는 0.25 ㎛ 이하, 좋기로는 0.1 ㎛ 이하이다"라는 표현과 동등한 의미인 것으로 한다. 본 발명의 실시예에서, 에멀젼은 육안관찰할 수 있다. 투명한 것들은 유중수형 에멀젼의 수성상의 평균 소적 크기가 0.1 ㎛ 이하인 것으로 간주되었다.
다음의 실시예에서, 모든 "부"는 달리 언급하지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1
다음에 제시된 양으로 다음의 모든 성분들을 첨가함으로써 제트 연료(등유)와 물을 결합시키는데 적합한 농축물을 제조하였다:
(i) 전술한 바와 같이 Lutensol
Figure 112012071154892-pct00003
ON 30 / Lutensol
Figure 112012071154892-pct00004
TO 5가 50:50의 중량비로 혼합된 혼합물 97부, 및 (ii) 코카미도프로필 베타인 3부.
상기 성분들을 가볍게 혼합하여 균질한 조성물을 얻었다.
실시예 2
다음에 제시된 양으로 다음의 모든 성분들을 첨가함으로써 제트 연료와 물을 결합시키는데 적합한 농축물을 제조하였다:
i) 코카미도프로필 베타인 1 중량부; (ii) 전술한 바와 같이 Lutensol
Figure 112012071154892-pct00005
ON 30 / Lutensol
Figure 112012071154892-pct00006
TO 5가 50:50의 중량비로 혼합된 혼합물 8 중량부; (iii) C10 알킬 아민 옥사이드 3 중량부 및 iv) 약 2 내지 20개의 EO기를 포함하는 지방(C6-C24)산 아민 에톡실레이트 90부.
상기 성분들을 가볍게 혼합하여 균질한 조성물을 얻었다.
실시예 3
다음에 제시된 양으로 다음의 모든 성분들을 첨가함으로써 제트 연료와 물을 결합시키는데 적합한 농축물을 제조하였다:
(i) 코카미도프로필 베타인 5 중량부; (ii) 전술한 바와 같이 Lutensol
Figure 112012071154892-pct00007
ON 30 / Lutensol
Figure 112012071154892-pct00008
TO 5가 50:50의 중량비로 혼합된 혼합물 75 중량부; (iii) C10 알킬 아민 옥사이드 10 중량부 및 iv) 약 2 내지 20개의 EO기를 포함하는 지방(C6-C24)산 아민 에톡실레이트 10부.
상기 성분들을 가볍게 혼합하여 균질한 조성물을 얻었다.
실시예 4
다음에 제시된 양으로 다음의 모든 성분들을 첨가함으로써 제트 연료와 물을 결합시키는데 적합한 농축물을 제조하였다:
(i) 코카미도프로필 베타인 2부; (ii) 전술한 바와 같이 Lutensol
Figure 112012071154892-pct00009
ON 30 / Lutensol
Figure 112012071154892-pct00010
TO 5가 50:50의 중량비로 혼합된 혼합물 60부; (iii) 에틸렌 글리콜 4부 및 (iv) 에탄올 34부.
상기 성분들을 가볍게 혼합하여 균질한 조성물을 얻었다.
실시예 5
실시예 1에서 얻은 농축물 0.001 l를 물 200 ppm으로 오염된 제트 연료 (등유) 1 l에 첨가하였다. 이 조성물을 마이크로피펫으로부터 오일과 물에 도입하였다. 얻어진 플루이드를 맑은 반투명 플루이드가 관찰될 때까지 가볍게 혼합하였다. 얻어진 플루이드는 1년이 넘도록 안정하게 유지되었다.
실시예 6
실시예 2에서 얻은 농축물 0.001 l를 물 200 ppm으로 오염된 제트 연료 1 l에 첨가하였다. 이 조성물을 마이크로피펫으로부터 오일과 물에 도입하였다. 얻어진 플루이드를 맑은 반투명 플루이드가 관찰될 때까지 가볍게 혼합하였다. 얻어진 플루이드는 1년이 넘도록 안정하게 유지되었다.
실시예 7
실시예 3에서 얻은 농축물 0.001 l를 물 200 ppm으로 오염된 제트 연료 1 l에 첨가하였다. 이 조성물을 마이크로피펫으로부터 오일과 물에 도입하였다. 얻어진 플루이드를 맑은 반투명 플루이드가 관찰될 때까지 가볍게 혼합하였다. 얻어진 플루이드는 1년이 넘도록 안정하게 유지되었다.
실시예 8
실시예 4에서 얻은 농축물 0.001 l를 물 200 ppm으로 오염된 제트 연료 1 l에 첨가하였다. 이 조성물을 마이크로피펫으로부터 오일과 물에 도입하였다. 얻어진 플루이드를 맑은 반투명 플루이드가 관찰될 때까지 가볍게 혼합하였다. 얻어진 플루이드는 1년이 넘도록 안정하게 유지되었다.
실시예 9
실시예 4에서 얻은 농축물을 현재 제트 연료에 사용되는 빙결방지 제품인 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르(DiEGME)와 비교하기 위해 시차주사열량계(DSC)로 검사하였다. 얻어진 스캔 결과, 물이 부재할 경우 본 발명의 조성물은 DiEGME와 동등한 성능을 나타낸 반면 200 ppm의 물로 오염된 경우, 본 발명의 조성물의 경우 얼음 형성을 나타내는 상변화가 관찰되지 않은 반면, DiEGME의 경우에는 특히 저온 즉 -40℃에서, 연료 중 그의 저조한 용해도로 말미암아 자유수가 형성된 것으로 나타났다.
실시예 10
실시예 4에서 얻은 농축물을 이용하여 항공기 연료에서의 미생물 생육을 평가하였다. 사멸속도(Speed of Kill) 및 사멸 지속성(Persistence of Kill)에 기반한 일련의 검사를 수행하여 이를 미처리된 물로 오염된 항공기용 연료와 비교하였다. 모든 경우에 있어서 본 발명의 조성물은 미생물의 생육을 저지한 반면, 미처리 대조군의 경우에는 콜로니 형성 단위가 107이 될 때까지 미생물이 생육하였다.
당업자에게는 본 발명의 범위와 정신으로부터 벗어남이 없이 본 명세서에 설명되니 방법과 시스템에 다양한 변화와 변형이 가해질 수 있음이 명백할 것이다. 비록 이제까지 특정의 바람직한 구체예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 본 발명이 이들 특정 구체예로 한정되는 것이 아님을 이해하여야 한다. 실제로, 화학 및 관련분야의 당업자에게 자명한, 본 발명을 실시하기 위하여 설명된 상기 방법들의 다양한 변형예 역시 첨부된 특허청구범위 내에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. (A) 0.1 내지 10 중량%의 1종 이상의 지방(C8-C24)-아미도-(C1-C6)알킬 베타인 유화제;
    (B) 45 내지 75 중량%의 C6-C15-알칸올 에톡실레이트 계면활성제;
    (C) 0.5 내지 10 중량%의 1종 이상의 글리콜계 가용화제; 및
    (D) 5 내지 50 중량%의 1종 이상의 C1-C4 알칸올;
    를 포함하여 이루어지는 액체 농축물로서,
    여기서 상기 성분 (B)의 C6-C15-알칸올 에톡실레이트 계면활성제는 알칸올 단위 종의 탄소수가 서로 다르고 알칸올 1몰 당 평균 2 내지 5몰의 에틸렌 옥사이드 단위를 갖는 C6-C15-알칸올 에톡실레이트들의 혼합물로서, 혼합물 중 가장 높은 중량을 차지하는 2개의 C6-C15-알칸올 에톡실레이트들의 탄소수는 서로 별도로 적어도 1.5개이고;
    혼합물 중 가장 높은 중량을 차지하는 2개의 C6-C15 알칸올 에톡실레이트들 중의 하나는 탄소수가 9 내지 11이고 다른 하나는 탄소수가 12 내지 14인 액체 농축물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 지방(C8-C24)-아미도-(C1-C6)알킬 베타인 유화제가 코카미도프로필 베타인인 농축물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 C6-C15-알칸올 에톡실레이트 계면활성제가 C9-C14-알칸올 에톡실레이트인 농축물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 글리콜계 가용화제가 에틸렌 글리콜인 농축물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 C1-C4 알칸올이 에탄올인 농축물.
  6. 제1항에 기재된 농축물의 제조방법으로서, 성분 (A) 내지 (D)를 -10℃ 내지 60℃의 온도 범위에서 서로 혼합하는 것이 특징인 방법.
  7. (a) 물과 혼합되지 않는 액체 연료 또는 오일;
    (b) 상기 (a)의 양에 기초하여 1 중량% 이하의 물; 및
    (c) 상기 (a)의 양에 기초하여 10 내지 10,000 중량 ppm의 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 기재된 농축물;
    을 포함하여 이루어지는 안정한 유중수형 마이크로에멀젼.
  8. 제7항에 있어서, 액체 연료 또는 오일이 제트 연료 또는 등유인 것인 안정한 유중수형 마이크로에멀젼.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
KR1020127023099A 2010-02-05 2011-02-07 액체 연료의 보호 KR101812821B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1001923.0A GB201001923D0 (en) 2010-02-05 2010-02-05 Protection of liquid fuels
GB1001923.0 2010-02-05
PCT/GB2011/050206 WO2011095825A1 (en) 2010-02-05 2011-02-07 Protection of liquid fuels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120121911A KR20120121911A (ko) 2012-11-06
KR101812821B1 true KR101812821B1 (ko) 2018-01-30

Family

ID=42082556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020127023099A KR101812821B1 (ko) 2010-02-05 2011-02-07 액체 연료의 보호

Country Status (14)

Country Link
US (2) US20120291339A1 (ko)
EP (1) EP2531578B1 (ko)
JP (1) JP5837511B2 (ko)
KR (1) KR101812821B1 (ko)
CN (1) CN102741380B (ko)
AU (1) AU2011212185B2 (ko)
BR (1) BR112012016160B1 (ko)
CA (1) CA2785616C (ko)
GB (1) GB201001923D0 (ko)
HK (1) HK1175801A1 (ko)
MY (1) MY164723A (ko)
RU (1) RU2577854C2 (ko)
SG (1) SG181844A1 (ko)
WO (1) WO2011095825A1 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY158617A (en) 2009-10-14 2016-10-31 Palox Ltd Protection of liquid fuels
CN103430102B (zh) 2011-03-18 2017-02-08 巴斯夫欧洲公司 制造具有带50nm及更小行间距尺寸的图案化材料层的集成电路装置、光学装置、微型电机和机械精密装置的方法
US8894726B2 (en) 2012-06-13 2014-11-25 Afton Chemical Corporation Fuel additive for improved performance in fuel injected engines
US9017431B2 (en) * 2013-01-16 2015-04-28 Afton Chemical Corporation Gasoline fuel composition for improved performance in fuel injected engines
EP3218452B1 (en) * 2014-11-10 2019-07-31 EME Finance Ltd Water in diesel oil fuel micro-emulsions.
WO2016074903A1 (en) 2014-11-10 2016-05-19 Eme International Limited Device for mixing water and diesel oil, apparatus and process for producing a water/diesel oil micro-emulsion.
JP6463125B2 (ja) * 2014-12-24 2019-01-30 ミヨシ油脂株式会社 エマルション燃料
US9340742B1 (en) 2015-05-05 2016-05-17 Afton Chemical Corporation Fuel additive for improved injector performance
GB2546726A (en) * 2016-01-08 2017-08-02 Palox Ltd Method for improving the thermal stability and/or lubricity of fuel
DE102016107522A1 (de) 2016-04-22 2017-10-26 Basf Se Kraftstoffadditivierungsvorrichtung, Verfahren zur Additivierung eines Kraftstoffs und Verwendung von diesen
IT201600132801A1 (it) 2016-12-30 2018-06-30 Eme International Ltd Apparato e processo per produrre liquido derivante da biomassa, biocarburante e biomateriale
GB201705114D0 (en) * 2017-03-30 2017-05-17 Palox Ltd Method for improving the emulsification performance of nonionic alkoxylated surfactants
US11390821B2 (en) 2019-01-31 2022-07-19 Afton Chemical Corporation Fuel additive mixture providing rapid injector clean-up in high pressure gasoline engines
CN111375311A (zh) * 2020-03-22 2020-07-07 南京正隆顺达高分子材料有限公司 一种可避免环境污染的车用尿素液及其制备方法
US11873461B1 (en) 2022-09-22 2024-01-16 Afton Chemical Corporation Extreme pressure additives with improved copper corrosion
US12024686B2 (en) 2022-09-30 2024-07-02 Afton Chemical Corporation Gasoline additive composition for improved engine performance
US11795412B1 (en) 2023-03-03 2023-10-24 Afton Chemical Corporation Lubricating composition for industrial gear fluids

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997039087A1 (en) * 1996-04-16 1997-10-23 The Procter & Gamble Company Mid-chain branched primary alkyl alkoxylated sulphate surfactants
WO2005093028A1 (en) * 2004-03-09 2005-10-06 Johnsondiversey, Inc. Concentrated neutral detergent composition
WO2007083106A2 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Palox Offshore S.A.L. Water-in-oil emulsions, methods and uses of emulsifying agents

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2886423A (en) * 1956-07-09 1959-05-12 American Cyanamid Co Hydrocarbon fuels containing betaine antifreeze compositions
US3095286A (en) 1958-05-07 1963-06-25 Socony Mobil Oil Co Inc Stabilized distillate fuel oil
US3032971A (en) * 1961-10-20 1962-05-08 Phillips Petroleum Co Mixtures of acyclic polyhydroxy alcohols and glycol ethers as anti-icing additives for hydrocarbon fuels
US3346494A (en) 1964-04-29 1967-10-10 Exxon Research Engineering Co Microemulsions in liquid hydrocarbons
US3876391A (en) 1969-02-28 1975-04-08 Texaco Inc Process of preparing novel micro emulsions
JPS534007A (en) * 1976-07-01 1978-01-14 Kao Corp Fuel composition
JPS5367705A (en) * 1976-11-25 1978-06-16 Fuyuueru Shisutemuzu Inc Transparent and stable liquid fuel compositions for internall combustion engines
FR2373328A1 (fr) 1976-12-10 1978-07-07 Elf Aquitaine Concentre pour la preparation de microemulsions d'huile et d'eau de forte salinite
FR2480775A1 (fr) * 1980-04-16 1981-10-23 Elf France Procede pour ameliorer les caracteristiques physico-chimiques de combustion des gasoils
US4619967A (en) 1983-05-26 1986-10-28 The Dow Chemical Company Multi-modal emulsions of water-soluble polymers
US4744796A (en) 1986-02-04 1988-05-17 Arco Chemical Company Microemulsion fuel system
DE3607193A1 (de) 1986-03-05 1987-10-01 Henkel Kgaa Fluessige tensidmischungen
US4770670A (en) 1986-12-22 1988-09-13 Arco Chemical Company Fire resistant microemulsions containing phenyl alcohols as cosurfactants
CA2120375A1 (en) * 1993-04-02 1994-10-03 John Klier A laundry pretreater having enhanced oily soil removal
US5633220A (en) 1994-09-02 1997-05-27 Schlumberger Technology Corporation High internal phase ratio water-in-oil emulsion fracturing fluid
FR2746106B1 (fr) * 1996-03-15 1998-08-28 Combustible emulsionne et l'un de ses procedes d'obtention
EP0934374A2 (en) 1996-10-28 1999-08-11 Massachusetts Institute Of Technology Nanostructured aqueous fuels
WO2000053699A1 (en) 1999-03-06 2000-09-14 The Burwood Corporation Limited Compositions for preparing water-in-oil microemulsions
US6716801B2 (en) 1997-05-02 2004-04-06 Pauline Abu-Jawdeh Compositions and method for their preparation
ATE387953T1 (de) 1997-05-02 2008-03-15 Palox Offshore S A L Mikroemulsionen
GB2336120A (en) 1998-04-09 1999-10-13 Coval Technologies Limited Solubilising water and fuel oil
IT1314228B1 (it) 1999-11-16 2002-12-06 Ernesto Marelli Carburante per motori diesel in forma di microemulsione e procedimentoper preparare lo stesso.
JP2003027074A (ja) * 2001-07-13 2003-01-29 Sanyo Chem Ind Ltd エマルジョン燃料用乳化剤
JP2004263075A (ja) * 2003-02-28 2004-09-24 Lubrizol Corp:The 水性炭化水素燃料エマルジョンを作製するための連続プロセス
US20040229765A1 (en) * 2003-05-16 2004-11-18 Xiomara Gutierrez Surfactant package and water in hydrocarbon emulsion using same
CA2604026C (en) 2005-04-18 2014-06-03 Basf Aktiengesellschaft Turbine fuel composition exhibiting improved cold properties
DE102005035527A1 (de) 2005-07-26 2007-02-08 Basf Ag Verwendung von Tetrahydrobenzoxazinen als Stabilisatoren
ES2398923T3 (es) * 2006-02-24 2013-03-22 Lubrizol Advanced Materials, Inc. Polímeros que contienen macrómeros de copoliol de silicona y composiciones para higiene personal que los contienen
SG170045A1 (en) 2006-02-27 2011-04-29 Basf Se Use of polynuclear phenolic compounds as stabilisers
SI2132284T1 (sl) 2007-03-02 2011-05-31 Basf Se Formulacija aditiva primernega za antistatiäśno konäśno obdelavo in izboljĺ anje elektriäśne prevodnosti neĺ˝ivega organskega materiala
SG183026A1 (en) 2007-07-16 2012-08-30 Basf Se Synergistic mixture
RU2399649C1 (ru) * 2009-01-26 2010-09-20 Хасан Амаевич Тайсумов Топливный гель
MY158617A (en) 2009-10-14 2016-10-31 Palox Ltd Protection of liquid fuels

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997039087A1 (en) * 1996-04-16 1997-10-23 The Procter & Gamble Company Mid-chain branched primary alkyl alkoxylated sulphate surfactants
WO2005093028A1 (en) * 2004-03-09 2005-10-06 Johnsondiversey, Inc. Concentrated neutral detergent composition
WO2007083106A2 (en) * 2006-01-20 2007-07-26 Palox Offshore S.A.L. Water-in-oil emulsions, methods and uses of emulsifying agents

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012137791A (ru) 2014-03-10
AU2011212185A1 (en) 2012-07-12
AU2011212185B2 (en) 2014-05-01
JP2013518963A (ja) 2013-05-23
RU2577854C2 (ru) 2016-03-20
MY164723A (en) 2018-01-30
JP5837511B2 (ja) 2015-12-24
CN102741380B (zh) 2014-08-20
US20120291339A1 (en) 2012-11-22
US10329502B2 (en) 2019-06-25
WO2011095825A1 (en) 2011-08-11
GB201001923D0 (en) 2010-03-24
US20180346832A1 (en) 2018-12-06
SG181844A1 (en) 2012-07-30
CA2785616C (en) 2019-02-26
EP2531578B1 (en) 2019-07-31
EP2531578A1 (en) 2012-12-12
BR112012016160B1 (pt) 2021-03-23
HK1175801A1 (en) 2013-07-12
BR112012016160A2 (pt) 2020-09-08
CA2785616A1 (en) 2011-08-11
KR20120121911A (ko) 2012-11-06
CN102741380A (zh) 2012-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101812821B1 (ko) 액체 연료의 보호
EP2343353B1 (en) Uses of emulsifying agents in non-aqueous fuels and oils
CA2769545C (en) Composition for preparing an emulsion
CN102597187B (zh) 液体燃料的保护

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant