KR102560066B1 - 액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제의 제조방법 - Google Patents

Abstract

송진분말 12~20wt%, 아스파라긴산 1~1.5wt%, 크실렌 12~20wt%, 벤젠 10~13.5wt%, 이소프로필알코올 50~63.5wt%의 비율로 혼합된 원재료 혼합물을 교반기에 투입하고 15~60℃의 온도를 유지하도록 가열 및 교반하면서 1차 발효시키는 1차 발효단계와; 상기 1차 발효단계를 거쳐 얻어진 1차 발효액 중 상등액만을 취하여 유리병에 담아 암실에서 24~60시간 동안 정치(定置)시키면서 발효시키는 2차 발효단계와; 상기 2차 발효단계를 거쳐 얻어진 2차 발효액과 등유, 경유, 휘발유 중에서 선택된 어느 하나의 용매를 1 : 150~300의 중량비로 혼합하는 발효액-용매 혼합단계와; 상기 발효액-용매 혼합단계를 거친 혼합액을 숙성용기에 넣고 상온에서 교반하면서 30~60시간 동안 숙성시키는 숙성단계를 포함하며, 상기 1차 발효단계에서 상기 교반기에 자석을 구비함으로써, 상기 교반기에 상기 원재료 혼합물을 투입하여 교반할 때, 상기 원재료 혼합물이 자기장 분위기 내에서 1차 발효되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제의 제조방법을 제공한다.

Description

액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제의 제조방법{Manufacturing process of fuel additive for combustion promotion of liquid fuel}

본 발명은 액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제의 제조방법에 관한 것으로서, 자동차 엔진 같은 내연기관, 보일러 등의 연소기관에 사용되는 원유, 중유, 등유, 경유, 휘발유 등의 액체 연료에 소정의 비율로 첨가되어 연소 효율을 현저하게 높여 연료 소비를 절감시킬 수 있도록 하고, 배기 가스중에 함유되는 대기오염물질의 양을 대폭 저감시킬 수 있도록 하며, 소음을 저감시키는 액체연료 연소촉진용 연료첨가제의 제조방법에 관한 것이다.

종래, 연료첨가제는 사용목적에 따라 황산화물(SOx), 질소산화물(NO_X) 등의 유해성분의 발생억제제, 슬러지 분산제, 에멀션파괴제, 부식방지제, 연료회류의 퇴적방지제, 연소촉진제, 매연방지제, 착화촉진제, 세탄가 향상제, 응고점 강하제 등으로서 알려져 있다.

이들 연료첨가제의 형태는 무기금속, 금속산화물, 금속수산화물, 탄산염 등 미세분말을 계면활성제를 주성분으로 하는 분산제와 함께 물에 혼합하여 슬러리 (Slurry)상으로 한 것이다.

그러나, 이와 같은 종래의 연료첨가제에서는 조성물로 포함되는 무기물이 보존 중에 침전또는 분리되거나 혹은 연료유에 첨가하였을 때 배관부분이나 버너 부분에서 침전하여 폐쇄시킨다든가 버너 노즐부분을 마모시키는 경우가 있다.

또한, 상기한 종래 연료첨가제의 경우 조성물 중에 포함되는 무기물의 입경이 상대적으로 크며, 더구나 분산성이 불량하므로 연소화염이나 배기가스 등에 존재하는 유해물질과의 접촉효과가 불충분하여 첨가제로서의 충분한 효과를 기대할 수 없다는 문제가 있다.

또한, 종래로부터 유용성의 금속화합물을 석유계 용제 등에 용해한 연료첨가제도 알려져 있다. 이들 연료첨가제는 연료유와 균일하게 혼합용해되기 때문에 안전성도 양호하며, 연소가스 및 배기가스에 존재하는 유해성분과 접촉효율도 양호하지만 유용성 금속화합물 중의 유효성분인 금속성분의 함유량이 적고 또한 값이 비싸다는 문제점이 있다.

한편, 자동차의 엔진이나 기타 연소장치에 공급되는 연료를 완전연소시키기 위하여 공기를 많이 공급하면, 연소는 잘 이루어지지만 실화현상(불꽃이 튀는 현상)이 발생되기 때문에 배출가스의 온도가 높아진다.

한편, 배출가스의 온도를 낮추기 위하여 공기의 공급비를 줄이면 연소가 상대적으로 불완전하게 이루어짐에 따라 많은 양의 카본이 발생됨으로 부득이 공기비를 높일 수 밖에 없는 실정이다.

그러나, 이와 같이 공기의 공급비를 높이게 되는 경우에 배출가스의 온도가 높아지기 때문에 대기의 온도가 높아진다는 문제가 있다. 따라서, 단순한 공기 공급비의 조절만으로는 배출가스의 온도를 낮춤과 동시에 연소시 발생되는 카본의 양을 줄일 수 없다는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 자동차 엔진 같은 내연기관, 보일러 등의 연소기관에 사용되는 원유, 중유, 등유, 경유, 휘발유 등의 액체 연료에 소정의 비율로 첨가되어 연소 효율을 현저하게 높여 연료를 절감시킬 수 있도록 하고, 배기가스중에 함유되는 대기오염물질의 양을 대폭 감소시킬 수 있도록 하며, 소음을 저감시키는 액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제의 제조방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 송진분말 12~20wt%, 아스파라긴산 1~1.5wt%, 크실렌 12~20wt%, 벤젠 10~13.5wt%, 이소프로필알코올 50~63.5wt%의 비율로 혼합된 원재료 혼합물을 교반기에 투입하고 15~60℃의 온도를 유지하도록 가열 및 교반하면서 1차 발효시키는 1차 발효단계와; 상기 1차 발효단계를 거쳐 얻어진 1차 발효액 중 상등액만을 취하여 유리병에 담아 암실에서 24~60시간 동안 정치(定置)시키면서 발효시키는 2차 발효단계와; 상기 2차발효단계를 거쳐 얻어진 2차 발효액과 등유, 경유, 휘발유 중에서 선택된 어느 하나의 용매를 1 : 150~300의 중량비로 혼합하는 발효액-용매 혼합단계와; 상기 발효액-용매 혼합단계를 거친 혼합액을 숙성용기에 넣고 상온에서 교반하면서 30~60시간 동안 숙성시키는 숙성단계를 포함하며, 상기 1차 발효단계에서 상기 교반기에 자석을 구비함으로써, 상기 교반기에 상기 원재료 혼합물을 투입하여 교반할 때, 상기 원재료 혼합물이 자기장 분위기 내에서 1차 발효되는 것을 특징으로 하는 액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제의 제조방법을 본 발명의 기술적 요지로 한다.

이때, 상기 숙성단계에서는, 상기 숙성용기에 자석을 구비함으로써, 상기 숙성용기에 상기 혼합액을 넣고 교반할 때, 상기 혼합액이 자기장 분위기 내에서 숙성되게 할 수도 있다.

본 발명은, 발효공법에 의해 제조되므로, 발효작용에 의하여 첨가제 내에 일정양의 산소가 용존되어 있기 때문에 별도로 공기의 공급비를 높이지 않더라도 연소 효율이 향상됨으로써 연료 소비가 절감되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 자기장 분위기 내에서 연료유를 개질하여 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 연료의 연소 효율이 높아지면서 배기 가스 중에 함유되는 대기오염물질의 양이 대폭 저감되며, 소음이 줄어들고, 분진발생이 현저하게 억제되는 효과가 있다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 살펴본다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 자명한 사항, 그리고 각 실시예에서 중복 적용될 수 있는 부분에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명에 따른 액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제는, 그 원재료로서 송진분말, 아스파라긴산, 크실렌, 벤젠 및 이소프로필알코올이 포함되며, 상기 송진분말 12~20wt%, 아스파라긴산 1~1.5wt%, 크실렌 12~20wt%, 벤젠 10~13.5wt% 및 이소프로필알코올 50~63.5wt%의 비율로 혼합하여 발효시킨 원료액과 등유, 경유, 휘발유에서 선택된 하나의 용매를 1 : 150~300의 중량비로 혼합하여 조성된다.

본 발명에 따른 상기 연료첨가제의 제조방법은 크게 1차 발효단계와, 2차 발효단계와, 발효액-용매 혼합단계 및 숙성단계를 포함한다.

우선, 본 발명 연료첨가제를 제조하기 위한 원재료를 준비하여야 하는데, 소정의 입자크기를 갖는 분말형태의 송진분말과 아스파라긴산, 크실렌, 벤젠 및 이소프로필알코올을 준비한다.

본 발명 연료첨가제를 제조함에 있어서 상기 송진분말을 이용하는데, 상기 송진분말은 분자를 잘게 쪼개어 분해하는 성질을 가지고 있다.

상기 1차 발효단계는, 상기 송진분말 12~20wt%, 아스파라긴산 1~1.5wt%, 크실렌 12~20wt%, 벤젠 10~13.5wt%, 이소프로필알코올 50~63.5wt%의 비율로 혼합된 원재료 혼합물을 소정 크기의 교반기에 투입한 후, 15~60℃의 온도를 유지하도록 가열 및 교반하면서 발효시키는 단계이다. 이때, 상기 온도는 25~30℃로 유지하는 것이 더욱 바람직하며, 최적의 온도이다.

본 발명의 주된 특징으로서, 상기 1차 발효단계에서 상기 송진분말, 아스파라긴산, 크실렌, 벤젠 및 이소프로필알코올이 혼합된 상기 원재료 혼합물을 상기 교반기에서 교반함에 있어서, 상기 교반기에 자석을 구비하여 상기 교반기의 자석에 의해 형성되는 자기장의 영향 하에서 교반하면서 1차 발효되도록 함으로써 본 발명에 의해 제조되는 연료첨가제가 투입된 연료유의 개질 효과를 크게 향상시키게 된다.

상기 2차 발효단계는, 상기 1차 발효단계를 거쳐 얻어진 1차 발효액 중에서 찌꺼기는 버리고, 상등액만을 유리병에 담아 암실에서 24~60시간 동안 정치(定置)시키면서 발효시키는 단계이다.

이때 상기 2차 발효시 상기 암실에서의 정치(定置)시간은 48시간 정도면 충분하며 적정하다. 또한, 온도 역시 평균 16~30 정도의 범위 정도이면 충분한데, 적절하게는 22℃ 정도의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.

상기 발효액-용매 혼합단계는, 상기 2차발효단계를 거쳐 얻어진 2차 발효액과 등유, 경유, 휘발유 중에서 선택된 어느 하나의 용매를 1 : 150~300의 중량비로 혼합하는 단계이다. 상기 혼합비 중에서도, 상기 2차 발효액과 용매의 혼합비율을 중량비로 1 : 250으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 숙성단계는, 상기 발효액-용매 혼합단계를 거친 혼합액을 숙성용기에 넣고 상온(18~25℃)에서 교반하면서 30~60시간 동안 숙성시키는 단계이다. 이때, 상기 숙성시간은 48시간 정도면 충분하며 적정하다.

이때, 상기 숙성용기에도 자석을 구비하여, 상기 발효액-용매 혼합단계를 거친 혼합액을 상기 숙성단계에서 교반하면서 숙성하는 동안 상기 혼합액이 자기장 분위기에서 숙성될 수 있도록 할 수도 있다. 이로써 상기 1차 발효단계와 상기 숙성단계 모두 자기장의 영향 하에 수행됨으로써 연료유를 더욱 크게 개질하는 효과를 얻을 수 있다.

이와 같이 제조된 본 발명에 따른 연료첨가제는 자동차의 엔진 같은 내연기관이나 보일러 등의 연소장치에 사용되는 액체연료, 예로서 휘발유, 디이젤유 또는 벙커C유에 일정한 비율로 첨가되어 사용되는데, 본 발명 연료첨가제와 액체연료를 대략 1 : 500 정도의 중량비로 소량 혼합하여 사용되어도 충분하다.

기존의 연료첨가제는 대부분이 화학제품으로 유류에 첨가되어 계속적인 화학반응이 일어나며 그 성분의 변화와 입자의 모형이 여러 가지로 변형되어 불완전연소 및 부작용의 요인이 될 수 있으나, 본 발명에 따른 연료첨가제는 기존의 유류에 첨가되어 물리적 또는 화학적인 변화없이 연료첨가제로서의 제 기능을 다하는데 그 특징이 있다.

일반적인 종래의 화학물질로만 조성된 연료첨가제와 달리, 본 발명에 따른 연료첨가제는 사용하는 연료와 동일 성분을 함유하는 바이오 제품이므로 기준용량을 초과하여 다량 첨가하여도 무방하며, 오히려 더욱 향상되는 효과가 나타나는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 연료첨가제가 벙커-C유에 첨가되는 경우 분진발생이 70% 이상 저감된다. 또한, 효율적인 연소의 촉진이 이루어짐에 따라 연료가 절감되는 것은 물론, 배기가스의 배출온도도 평균 2~3℃정도 낮춰지며, 소음이 저감되는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

Claims (2)

1. 송진분말 12~20wt%, 아스파라긴산 1~1.5wt%, 크실렌 12~20wt%, 벤젠 10~13.5wt%, 이소프로필알코올 50~63.5wt%의 비율로 혼합된 원재료 혼합물을 교반기에 투입하고 15~60℃의 온도를 유지하도록 가열 및 교반하면서 1차 발효시키는 1차 발효단계와;
   상기 1차 발효단계를 거쳐 얻어진 1차 발효액 중 상등액만을 취하여 유리병에 담아 암실에서 24~60시간 동안 정치(定置)시키면서 발효시키는 2차 발효단계와;
   상기 2차 발효단계를 거쳐 얻어진 2차 발효액과 등유, 경유, 휘발유 중에서 선택된 어느 하나의 용매를 1 : 150~300의 중량비로 혼합하는 발효액-용매 혼합단계와;
   상기 발효액-용매 혼합단계를 거친 혼합액을 숙성용기에 넣고 상온에서 교반하면서 30~60시간 동안 숙성시키는 숙성단계;
   를 포함하며,
   상기 1차 발효단계에서 상기 교반기에 자석을 구비함으로써, 상기 교반기에 상기 원재료 혼합물을 투입하여 교반할 때, 상기 원재료 혼합물이 자기장 분위기 내에서 1차 발효되는 것을 특징으로 하는 액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 숙성단계에서는,
   상기 숙성용기에 자석을 구비함으로써, 상기 숙성용기에 상기 혼합액을 넣고 교반할 때, 상기 혼합액이 자기장 분위기 내에서 숙성되는 것을 특징으로 하는 액체 연료의 연소 효율을 향상시키기 위한 연료첨가제의 제조방법.