KR19990013969A - 다중 에멀젼 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

다중 에멀젼 (multiple emulsion)은 연속 수상 (連續 水狀; continuous water phase); 상기 연속 수상에 분산되어 있는 유적상 (油滴狀; oil droplet phase); 상기 유적상에 분산되어 있는 내부 수적상 (內部 水滴狀; inner water droplet phase); 및 상기 내부 수적상에 부유되어 있는 수 불용성 화합물 (water insoluble compound)을 포함한다. 이러한 다중 에멀젼은 수송할 수 있는 (transportable) 연료 및 가연성 (combustible) 연료로 유용하다.

Description

다중 에멀젼 및 그의 제조방법
본 발명은 다중 에멀젼 (multiple emulsion)과 그의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 수송가능한 (transportable) 연료 및 가연성 (combustible) 연료로 유용한 다중 에멀젼에 관한 것이다.
에멀젼 분야에서는 두 개의 상으로 이루어지는 에멀젼, 즉 물/오일 (water in oil, W/O) 에멀젼과 오일/물 (oil in water, O/W) 에멀젼에 대해 많은 기술이 보고되고 있다. 두 개 이상의 상을 가지는 다중 에멀젼은 미국 특허 제 5,478,561호, 제 5,438,041호 및 제 4,254,105호에서는 다양한 분야와 관련되어, 또한 미국특허 제 5,505,877 호에서는 연료와 관련되어 보고되고 있다.
특별한 에멀젼의 조성은 연료 산업에서 매우 중요하고, 여러 가지 특성과 첨가물 등은 에멀젼의 안정성, 더 나아가서는 수송가능한 연료 및 가연성 연료로서의 유용성에 영향을 미친다. 더욱이, 에멀젼에 사용되는 오일이나 탄화수소에 따라 여러 가지 오염 물질이 존재할 수 있고, 그러한 오염 물질에 대해 방해 작용을 하는 첨가물은 에멀젼의 안정성에 영향을 미친다.
가격이 비싼 계면활성제나 다른 첨가물 등을 적게 사용하여 제조되는 안정한 다중 에멀젼이 필요하고, 또한, 일반적으로 오일상에 함유되어 있는 바나듐과 같은 금속의 부식성을, 에멀젼의 안정성을 파괴하지 않고 효과적으로 또 경제적으로 방지할 수 있는 다중 에멀젼이 필요하다.
본 발명의 목적은 최소량의 계면활성제를 사용하여 제조되는 안정한 다중 에멀젼을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 오일상에 함유되어 있는 금속의 부식성을 방지할 수 있는 첨가제를 함유하는 안정한 다중 에멀젼을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 유용하고 바람직한 연료 제품으로서 용이하게 수송될 수 있으며 연소될 수 있는 다중 에멀젼을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적 및 이점은 후술하는 바와 같다.
도 1은 본 발명에 따른 다중 에멀젼을 개략적으로 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 다중 에멀젼을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 다중 에멀젼 12 : 연속 수상
14 : 유적 15 : 유적상과 내부 수적상 사이의 계면
16 : 수적 17 : 연속 수상과 유적상과의 계면
18 : 수 불용성 화합물 20 : 혼합기
22 : 혼합기
전술한 목적 및 이점은 본 발명에 의해 용이하게 달성된다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 연속 수상 (連續 水狀; continuous water phase); 상기 연속 수상에 분산되어 있는 유적상 (油滴狀; oil droplet phase); 상기 유적상에 분산되어 있는 내부 수적상 (內部 水滴狀; inner water droplet phase); 및 상기 내부 수적상에 현탁되어 있는 수 불용성 화합물 (water insoluble compound)을 포함하는 다중 에멀젼을 제공한다.
또한, 본 발명에서는 물 안에 수 불용성 화합물의 현탁액을 제조하는 단계 (제 1단계); 오일상을 제조하는 단계 (제 2단계); 제 2단계에서 제조된 오일상 내에 제 1단계에서 제조된 현탁액의 물/오일 에멀젼 (water in oil emulsion)을 형성하는 단계 (제 3단계); 연속 수상을 제조하는 단계 (제 4단계); 및 계면활성제의 존재하에서, 제 4단계에서 제조된 연속 수상 내에 제 3단계에서 제조된 물/오일 에멀젼의 다중 에멀젼을 형성하는 단계 (제 5단계)로 이루어지는 다중 에멀젼의 제조방법을 제공한다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 다중 에멀젼 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 수송할 수 있는 가연성 연료로 유용한 물/역청/물 에멀젼 (water-in-bitumen-in-water emulsion) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1에서는 본 발명에 따른 다중 에멀젼의 개략도를 제시한다.도 1에서 보는 바와 같이, 다중 에멀젼 (10)은 연속 수상 (12), 연속 수상 (12)에 분산되어 있으며,도 1에는 하나의 유적 (14)으로 표시되는 오일상 또는 탄화수소상, 및 유적 (14)에 분산되어 있는도 1에는 수적 (16)으로 표시된 내부 수적상을 포함한다. 본 발명에 의하면, 수적 (16)은 수 불용성 화합물 (18)의 현탁액이거나 슬러리 (slurry)이며, 이 수 불용성 화합물 (18)은 후술하는 바와 같이 경제적으로 본 발명의 다중 에멀젼에 도입된다. 이 화합물은 에멀젼의 안정성에 영향을 미치지 않고 연소과정 중에, 일반적으로 에멀젼의 오일상에 포함되어 있는 다른 물질에 의해 발생하는 바람직하지 못한 부작용을 효과적으로 방지한다.
본 발명의 에멀젼과 같이 수송성 (transportability)과 펌프작용 (pumpability)을 강화하기 위하여 에멀젼에 점성 탄화수소를 도입할 수 있으며, 이에 의해 점성 탄화수소를 가연성 연료로서 용이하게 사용할 수 있다. 그러나, 상기 에멀젼을 제조할 때에는 에멀젼의 안정성을 제공하고 에멀젼이 빨리 노화 (aging)되는 것을 억제하기 위하여 일반적으로 계면활성제가 필요하다. 또한, 점성 탄화수소는 다른 많은 성분을 포함할 수 있는데, 특히 연료가 연소될 때 부식성이 되거나 다른 부작용을 발생시키는 바나듐과 같은 금속을 함유할 수도 있다.도 1에 도시된 다중 에멀젼 및도 2에 도시된 상기 에멀젼의 제조방법에 대한 본 발명에 의하면, 에멀젼의 안정성에 영향을 미치지 않으면서, 에멀젼 형성시 필요한 계면활성제의 양이 감소되었으며, 경제적인 방법으로 바나듐과 같은 금속의 바람직하지 못한 부작용이 감소되었다.
본 발명의 다중 에멀젼의 유적상에는 어떠한 오일이나 탄화수소상도 사용할 수 있으나, 본 발명의 특징적인 장점을 얻기 위해서는 점성의 탄화수소가 적당하다. 바람직한 점성 탄화수소로는 점도가 122 ℉에서 약 100 cp 이상이고, API 중력이 약 16 이하이고, 금속 함량이 적어도 약 1000 ppm (중량)이며, 높은 유황 함량과 높은 아스팔트 함량을 가지며, 특이적으로 높은 유출점 (pour point)을 갖는 원유 또는 역청 등이 포함된다. 본 발명에서는 적당한 점성 탄화수소의 특정 예로 체로 니그로 역청 (Cerro Negro bitumen)이 사용되었다. 이 역청은 700 ppm (중량) 이상의 상당량의 바나듐을 함유하는데, 이것은 일반적으로 부식 문제를 발생시키고 연료로서 사용할 때 금속성 슬래그 (slag)를 형성한다. 이러한 형태의 역청은 에멀젼에 도입되어 오리멀젼 (Orimulsion)이라는 상품명으로 비토 (Bitor, S.A.)에 의해 시판되고 있다. 이 2상 에멀젼에는 바나듐으로 인한 부작용을 극복하기 위해 수용성 물질인 질산 마그네슘이 첨가되었다. 그러나, 질산 마그네슘은, 역청에 자연적으로 존재하여 에멀젼의 불안정화의 원인이 되는 세균 등의 성장을 촉진시키는 것으로 밝혀졌다.
본 발명에서는, 에멀젼 불안정화의 원인이 되는 세균의 성장을 촉진시키지는 않으면서 바나듐의 부작용을 극복할 수 있는 물질로서 수 불용성 화합물, 바람직하게는 마그네슘, 칼슘 또는 이들의 혼합물의 탄산염, 수산화물, 산화물 또는 인산염과 같은 수 불용성 화합물이 다중 에멀젼에 첨가된다.
산화 마그네슘 또는 산화 칼슘은 바나듐으로 인한 문제를 효과적으로 극복할 수 있게 하고, 또한 공급이 풍부하므로 특히 바람직한 수 불용성 구성 성분이다.
본 발명의 다중 에멀젼에 있어서 유적 (14)의 평균 크기는 약 10 내지 30 ㎛ 이며, 내부 수적 (16)의 평균 크기는 약 2 내지 6 ㎛ 이다. 수 불용성 물질 (18)은 실질적으로 완전히 내부 수적상 안에 존재한다.
본 발명의 다중 에멀젼에서는 전체 물에 대한 역청의 부피비가 약 90/10 내지 약 50/50 사이가 바람직하며, 약 70/30 인 것이 가장 바람직하다. 또한, 내부 수적상 (16)에서의 물은 전체 에멀젼에 대하여 약 2 부피% 이하인 것이 바람직하며, 연속 수상 (12)에서의 물은 전체 에멀젼에 대하여 약 28 부피% 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 수 불용성 화합물은 전체 에멀젼에 대하여 약 500 ppm (중량) 이하의 양으로 실질적으로 완전히 내부 수적상에 존재하는 것이 바람직하고, 전체 에멀젼에 대하여 약 100 내지 350 ppm (중량)의 양으로 내부 수적상에 존재하는 것이 더욱 바람직하다. 수 불용성 화합물 (18)은 0.01 내지 1 ㎛ 범위의 평균입자 크기를 갖는 것이 바람직하다.
후술하는 바와 같이, 본 발명의 다중 에멀젼은 유적 (14)이 연속 수상 (12)에 분산될 때에만 계면활성제를 사용함으로써 바람직하게 형성될 수 있다. 따라서, 최종적인 다중 에멀젼에 있어서, 연속 수상 (12)과 유적상 (14) 사이의 계면 (17)에만 실질적으로 첨가된 계면활성제가 존재하는 반면, 유적상 (14)에 분산되어 있는 내부 수적상 (16)의 부분, 특히 내부 수적상과 유적상 사이의 계면 (15)에는 실질적으로 첨가된 계면활성제가 없게 된다.
본 발명의 다중 에멀젼의 제조방법은도 2를 참조하여 설명한다. 우선, 전술한 수 불용성 화합물을 물에 현탁하여 현탁액 또는 슬러리를 제조한다. 이 현탁액은 단순히 수 불용성 화합물을 원하는 농도로 물에 혼합함으로써 형성되는데, 수 불용성 화합물은 현탁액에 대하여 약 12 중량% 이하의 양으로, 바람직하게는 현탁액에 대하여 약 1∼9 중량% 의 비율로 혼합될 수 있다.
또한, 오일 상을 제조하는데, 전술한 역청과 같은 점성 탄화수소가 바람직하다. 이 역청을 상기 현탁액에 혼합한 후 혼합기 (20)를 통과시키는데, 이 때, 혼합물은 바람직하게는 오일/현탁액의 부피비가 약 90/10 내지 98/2 사이로 오일에 현탁되는 에멀젼이 형성되도록 충분한 시간 동안 충분한 속도로 혼합되어야 한다. 부가적으로 역청의 흐름성을 향상시키기 위해 혼합전에 역청을 가열할 수도 있다. 예를 들면, 역청에 현탁액이 분산되어 있고 그 수적의 평균 크기가 약 2∼6 ㎛인 에멀젼을 제조하기 위해서는 예를 들어 약 1000∼5000 rpm 사이의 혼합 속도로, 1 내지 3 분 동안 현탁액과 역청을 혼합할 수 있다. 수 불용성 화합물은 실질적으로 완전히 물 현탁상에 존재한다.
다음, 물과 계면활성제의 혼합물을 현탁액/역청 에멀젼에 첨가하고 연속 수상에 현탁액/역청 에멀젼의 방울이 분산되어 있는 다중 에멀젼이 형성되도록 충분히 혼합한다. 이 혼합 단계가 혼합기 (22)에서 적절히 수행되면, 약 10∼30 ㎛의 크기를 갖는 현탁액/역청 에멀젼의 방울을 포함하는 목적하는 다중 에멀젼이 최종적으로 제조된다. 이 단계는 우선 물과 계면활성제를 충분히 혼합하여 역청/물의 부피비가 약 85/15인 다중 에멀젼을 제조하고, 제조된 다중 에멀젼을 최종 농도, 예를 들어 역청/물의 비가 70/30이 되도록 희석함으로써 바람직하게 수행될 수 있다.
전술한 마지막 혼합 단계에서 사용된 계면활성제는 에톡시화 알킬 페놀, 에톡시화 알코올, 노닐 페놀 에톡시레이트 또는 에톡시화 솔비탄 에스테르 등의 비이온성 계면활성제; 천연 계면활성제; 천연 계면활성제와 비이온성 계면활성제의 혼합물; 술페이트, 술포네이트 또는 카르복실레이트 등의 음이온성 계면활성제 등이 있다. 특히 이 단계에서 바람직한 계면활성제는 에톡시화 트리데칸올과 같은 비이온성 계면활성제, 모노에탄올아민과 같은 아민에 의해 활성화된 천연 계면활성제 또는 이들의 혼합물 등이다. 본 발명에 따르면, 계면활성제는 바람직하게는 역청에 대한 중량비로서 약 500∼4000 ppm 사이의 비로, 더욱 바람직하게는 1000∼3000 ppm 사이의 비로 첨가된다.
전술한 바와 같이, 다중 에멀젼의 제조과정에서 물은 현탁액에 함유되는 양과 물과 계면활성제의 혼합액에 사용되는 양이 있으며, 역청/물의 다중 에멀젼 내에서의 최종 부피비가 약 90/10 내지 약 50/50 사이, 보다 바람직하게는 70/30이 된다. 또한, 물은 다중 에멀젼내의 내부 수적상, 즉 현탁액 상에서 전체 에멀젼에 대하여 2 부피% 이하로 존재하며, 연속 수상에는 전체 에멀젼에 대하여 28 부피% 이하로 존재한다.
본 발명의 에멀젼에서 현탁액/역청으로 이루어진 유적은 내부에 현탁액 방울을 함유할 수 있을 정도로 크지만, 연소에는 효율적으로 이용될 수 있을 정도로 충분히 작다.
전술한 에멀젼은 수송성과 가연성 면에서 우수한 안정성과 바람직한 흐름성을 가지는 것으로 확인되었다. 또한, 상기 에멀젼은 비교적 소량의 계면활성제를 사용하여 형성되며, 내부 수적상내의 수 불용성 마그네슘과 칼슘 화합물은 높은 가격, 에멀젼의 불안정성을 비롯한 수용성 물질을 사용할 때 발생되는 문제점을 일으키지 않고 바나듐과 같이 전형적으로 역청에 존재하는 물질의 부작용을 유의성있게 감소시켰다.
이하 하기 실시예에 의하여 본 발명에 따른 다중 에멀젼의 제조방법과 장점을 더욱 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일뿐 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
본 실시예에서는 산화 마그네슘의 양을 달리하고 다른 유형의 계면활성제를 사용하여 제조된 다중 에멀젼의 안정성을 적(滴)의 지름 (D) 및 점도 (20 1/s 및 100 1/s 에서)로 나타낸다.
물 내에 산화 마그네슘이 농도를 달리하여 현탁된 현탁액으로부터 다수의 다중 에멀젼을 제조하였다. 980 g의 체로 니그로 (Cerro Negro) 역청을 적절한 용기에서 1 시간 동안 60 ℃에서 가열한 다음, 여기에 산화 마그네슘 현탁액 20 ml를 첨가하여 1400 rpm에서 3 분 동안 혼합하여 현탁액/역청 에멀젼 (suspension-in-bitumen emulsion)을 제조하였다. 한편 계면활성제 0.98 g을 물 45.88 g에 녹이고, 이 계면활성제/물 혼합물을 현탁액/역청 에멀젼에 첨가한 다음 700 rpm에서 3 분 동안 혼합하여 역청/물이 부피비로 85/15 인 다중 에멀젼을 제조하였다. 이 85/15 에멀젼에 추가로 74.12 g의 물을 첨가하고 낮은 전단력 (low shear)으로 몇분 더 혼합하여, 연속 수상 내에 약 28 부피%의 물을 포함하고 내부 수적상 내에 약 2 부피%의 물을 포함하는 본 발명에 따른 70/30 다중 에멀젼을 최종적으로 제조하였다.
본 실시예에서는 수개의 다른 계면활성제가 사용되었다. 각각 0 ppm, 100 ppm 및 350 ppm (중량) 산화마그네슘에 대하여 계면활성제로 에톡시화 트리데카놀 (ethoxylated tridecanol) 및 모노에탄올아민의 혼합물을 사용하여 시료를 제조하였으며, 또한 각각 0 ppm, 100 ppm 및 350 ppm (중량) 산화마그네슘에 대하여 계면활성제로 모노에탄올아민만을 사용한 시료를 제조하였다.
에톡시화 트리데카놀 및 모노에탄올아민의 혼합물을 사용하여 제조된 에멀젼의 저장 특성을 하기표 1에 나타내었다. 본 실시예에서 각각 측정된 점도는 MC-1 형 동심(同心) 실린더 (concentric cylinder)를 구비한 Hakke RV 20 점도계를 사용하여 30 ℃에서 측정하였다.
점도 (20 1/s)mPa 점도 (100 1/s)mPa D㎛
저장 시간(일) 0*(ppm) 100(ppm) 350(ppm) 0(ppm) 100(ppm) 350(ppm) 0(ppm) 100(ppm) 350(ppm)
1 844 862 821 514 341 685 14.1 15.9 15.1
5 838 830 780 526 474 447 14.5 14.4 15.5
10 965 823 889 587 517 501 15.3 16.1 15.5
20 934 804 821 585 480 482 14.8 16 15.6
27 1046 911 864 603 506 528 15.6 15.8 16.1
35 1065 886 886 679 489 532 15.5 16 16
50 970 864 961 611 495 586 16.6 16.1 16.1
* 산화 마그네슘
모노에탄올아민만을 사용하여 제조된 에멀젼의 저장 결과를 하기표 2에 나타내었다.
점도 (20 1/s)mPa 점도 (100 1/s)mPa D㎛
저장 시간(일) 0*(ppm) 100(ppm) 350(ppm) 0(ppm) 100(ppm) 350(ppm) 0(ppm) 100(ppm) 350(ppm)
1 849 892 789 423 493 359 15.1 15.1 14.8
5 834 866 765 484 527 367 14.5 15.1 15.1
10 756 816 710 379 456 349 13.4 15.5 14
20 726 742 758 367 376 358 14.5 15.5 15
27 954 828 867 461 435 405 14.7 15.2 14.7
35 920 742 990 471 412 539 14.5 15.7 15.6
50 932 871 989 485 476 550 15 15.5 16.6
* 산화 마그네슘
상기에서 나타낸 바와 같이, 수 불용성 화합물로 산화 마그네슘을 사용하고 다른 계면활성제를 사용하여 본 발명에 따라 제조되는 다중 에멀젼은 우수한 안정성을 보인다.
실시예 2
본 실시예에서는 수 불용성 화합물로 산화 칼슘을 사용하여 본 발명에 따른 에멀젼의 제조 및 특성을 나타낸다.
0 ppm, 100 ppm 및 350 ppm (중량) 산화칼슘에 대하여 계면활성제로 에톡시화 트리데카놀 및 모노에탄올아민의 혼합물을 사용하고, 또한 계면활성제로 모노에탄올아민을 단독으로 사용하여 실시예 1에 나타낸 것과 동일한 과정으로 다중 에멀젼을 제조하였다. 하기표 3에 계면활성제로 모노에탄올아민과 에톡시화 트리데카놀의 혼합물을 사용하여 제조된 다중 에멀젼의 저장 특성을 나타내었다.
점도 (20 1/s)mPa 점도 (100 1/s)mPa D㎛
저장 시간(일) 0*(ppm) 100(ppm) 350(ppm) 0(ppm) 100(ppm) 350(ppm) 0(ppm) 100(ppm) 350(ppm)
1 844 856 812 514 841 785 14.1 15.7 15.1
5 838 812 789 526 774 847 14.5 15.4 15.8
10 965 832 889 587 717 701 15.3 15.1 15.5
20 934 827 867 585 840 782 14.8 15 15.3
27 1046 911 873 603 860 813 15.6 15.8 16.1
35 1065 902 868 679 789 779 15.5 16 16.3
50 970 864 861 611 796 786 16.6 16.2 16.1
* 산화 칼슘
표 4에는 계면활성제로 모노에탄올아민만을 사용하여 제조된 에멀젼의 저장 특성을 나타내었다.
점도 (20 1/s)mPa 점도 (100 1/s)mPa D㎛
저장 시간(일) 0*(ppm) 100(ppm) 350(ppm) 0(ppm) 100(ppm) 350(ppm) 0(ppm) 100(ppm) 350(ppm)
1 849 896 812 423 814 639 15.1 15.4 14.8
5 834 876 801 484 834 667 14.5 15.1 15.1
10 756 852 710 379 769 649 13.4 15.3 15.6
20 726 842 758 367 726 623 14.5 15.5 15
27 954 828 856 461 815 609 14.7 15.2 15.3
35 920 742 990 471 831 715 14.5 15.7 15.1
50 932 831 911 485 832 689 15 15.5 15
* 산화 칼슘
실시예 1에 나타낸 바와 같이, 수 불용성 화합물로 농도를 달리한 산화 칼슘을 사용하고 다른 유형의 계면활성제를 사용한 본 발명의 에멀젼은 실질적으로 연속적인 점도 및 적(滴)의 크기로 나타내지는 바와 같이 우수한 안정성을 보인다.
실시예 3
본 실시예에서는 실시예 1 및 2의 물 2 부피% 와 비교하여, 내부 현탁액/역청상 안에 수적이 1 부피%로 함유된 다중 에멀젼의 제조 및 안정성을 나타낸다. 4개의 에멀젼이 제조되는데, 이 중 2개의 에멀젼은 현탁액 내에 산화 마그네슘을 포함하는 내부 수적이 1 부피% 및 2 부피%로 함유되고, 계면활성제로 에톡시화 노닐 페놀 (Intan 100)을 사용하여 제조되었고, 나머지 2개는 각각 1 % 및 2 %의 현탁액 수적을 사용하고 계면활성제로 에톡시화 알코올 (Intan 200)을 사용하여 제조되었다.
현탁액/역청 에멀젼 내에 물 2 부피%를 함유하는 에멀젼은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다. 내부 수적 현탁액 내에 1 % 물을 함유하는 에멀젼은 하기와 같이 제조되었다:
990 g의 체로 니그로 역청을 적절한 용기에서 1 시간 동안 60 ℃에서 가열하고, 이 역청에 산화 마그네슘 현탁액 10 ml를 첨가하여 1400 rpm에서 3 분 동안 혼합하였다. 계면활성제 0.99 g을 물 49.91 g에 녹이고, 이 계면활성제/물 혼합물을 현탁액/역청 에멀젼에 첨가한 다음 비터 패들 (beater paddle)로 700 rpm에서 3 분 동안 혼합하여 역청/물이 부피비로 85/15 인 현탁액/역청/물 다중 에멀젼 (suspension-in-bitumen-in-water multiple emulsion)을 제조하였다. 이러한 다중 에멀젼에 추가로 74.87 g의 물을 첨가하고 낮은 전단력 (low shear stress)으로 1 분 동안 혼합하여, 역청/물의 비가 70/30 인 목적하는 다중 에멀젼을 제조하였다.
하기표 5에는 계면활성제로 에톡시화 노닐 페놀 (Intan 100)을 사용하여 제조된 1 % 및 2 % 에멀젼에 대한 저장 특성을 나타내었다.
1 % 수적 2 % 수적
점도 (20 1/s)mPa 점도 (20 1/s)mPa
저장 시간(일) 0*(ppm) 100(ppm) 200(ppm) 350(ppm) D㎛ 0*(ppm) 100(ppm) 200(ppm) 350(ppm) D㎛
1 1121 1005 1286 1007 17.39 1026 1264 918 1191 17.70
7 1071 1128 1123 991 17.13 1138 1193 1104 1068 17.39
14 1250 1390 1248 1128 16.98 1446 1465 1292 1167 17.20
21 1333 1346 1089 1062 17.68 1566 1312 1282 1239 17.80
30 1370 1301 1253 1121 18.19 1322 1263 1262 1151 17.90
* 산화 마그네슘
하기표 6에는 에톡시화 알코올 (Intan 200)을 사용하여 제조된 에멀젼에 대한 저장 결과 및 특성을 나타내었다.
1 % 수적 2 % 수적
점도 (20 1/s)mPa 점도 (20 1/s)mPa
저장 시간(일) 0*(ppm) 100(ppm) 200(ppm) 350(ppm) D㎛ 0*(ppm) 100(ppm) 200(ppm) 350(ppm) D㎛
1 1144 1359 932 1025 17.89 1216 1578 1512 1243 17.37
7 1440 1329 1125 1290 17.68 1217 1466 1724 1430 17.75
14 1244 1375 1149 1195 18.10 1263 1434 1413 1154 17.09
21 1254 1377 1246 1088 17.92 1171 1387 1342 1059 17.56
* 산화 마그네슘
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 4개의 모든 다중 에멀젼에서 우수한 결과를 나타내었다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적인 특성에서 벗어나지 않는한 다른 형태로 구체화될 수 있으며 다른 방법으로 수행될 수 있다. 따라서 본 발명의 구체적인 설명은 모든 면에서 청구범위에 의해 나타나는 본 발명의 범위를 예시하는 것으로 간주될 수 있으며 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다. 또한 본 발명과 동등한 의미 및 범위 내에서의 변화도 가능하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에서 제조된 다중 에멀젼에 의해 최소량의 계면활성제를 사용하여 흐름성이 우수하고 안정한 다중 에멀젼을 제조할 수 있으며, 오일상에 함유되어 있는 부식성의 금속으로 인한 문제를 해결하여 용이하게 수송될 수 있으며 연소될 수 있는 유용하고 바람직한 연료 제품을 제공할 수 있다.

Claims (27)

  1. 연속 수상 (連續 水狀; continuous water phase);
    상기 연속 수상에 분산되어 있는 유적상 (油滴狀; oil droplet phase);
    상기 유적상에 분산되어 있는 내부 수적상 (內部 水滴狀; inner water droplet phase); 및
    상기 내부 수적상에 현탁되어 있는 수 불용성 화합물 (water insoluble compound)로 이루어지는 다중 에멀젼 (multiple emulsion).
  2. 제 1항에 있어서, 수 불용성 화합물은 수 불용성 마그네슘 화합물, 수 불용성 칼슘 화합물 및 그들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  3. 제 2항에 있어서, 수 불용성 화합물은 탄산염 (carbonates), 수산화물 (hydroxides), 산화물 (oxides), 인산염 (phosphates) 및 그들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  4. 제 1항에 있어서, 수 불용성 화합물은 산화 마그네슘, 산화 칼슘 및 그들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  5. 제 1항에 있어서, 수 불용성 화합물은 산화 마그네슘인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  6. 제 1항에 있어서, 수 불용성 화합물은 실질적으로 완전히 내부 수적상 안에 존재하는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  7. 제 1항에 있어서, 수 불용성 화합물은 전체 에멀젼에 대하여 약 500 ppm (중량) 이하의 양으로 내부 수적상에 존재하는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  8. 제 1항에 있어서, 수 불용성 화합물은 전체 에멀젼에 대하여 약 100 내지 350 ppm (중량)의 양으로 내부 수적상에 존재하는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  9. 제 1항에 있어서, 다중 에멀젼의 내부 수적상과 유적상 사이의 계면에는 실질적으로 첨가된 계면활성제가 없는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  10. 제 1항에 있어서, 유적상은 점도가 122 ℉에서 약 100 cp 이상이고, API 중력이 약 16 이하이고, 금속 함량이 적어도 약 1000 ppm (중량)인 점성 탄화수소인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  11. 제 10항에 있어서, 점성 탄화수소는 약 700 ppm (중량) 이상의 바나듐을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  12. 제 1항에 있어서, 에멀젼 내의 전체 물에 대한 오일의 부피비는 약 90/10 내지 약 50/50 사이인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  13. 제 1항에 있어서, 에멀젼 내의 전체 물에 대한 오일의 부피비는 약 70/30 인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  14. 제 1항에 있어서, 내부 수적상은 다중 에멀젼에 대하여 약 2 부피% 이하인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  15. 제 1항에 있어서, 연속 수상은 다중 에멀젼에 대하여 약 28 부피% 이하인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  16. 제 1항에 있어서, 유적상은 평균 지름이 약 10 내지 30 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  17. 제 1항에 있어서, 내부 수적상은 평균 지름이 약 2 내지 6 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  18. 제 1항에 있어서, 다중 에멀젼의 유적상 및 연속 수상 사이에 실질적으로 전체에 계면활성제가 존재하는 것을 더 포함하는 다중 에멀젼.
  19. 제 18항에 있어서, 계면활성제는 에톡시화 알킬 페놀, 에톡시화 알코올, 노닐 페놀 에톡시레이트, 에톡시화 솔비탄 에스테르, 천연 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 및 그들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼.
  20. 물 안에 수 불용성 화합물의 현탁액을 제조하는 단계 (제 1단계);
    오일상을 제조하는 단계 (제 2단계);
    제 2단계에서 제조된 오일상 내에 제 1단계에서 제조된 현탁액의 물/오일 에멀젼 (water in oil emulsion)을 형성하는 단계 (제 3단계);
    연속 수상을 제조하는 단계 (제 4단계); 및
    계면활성제의 존재하에서, 제 4단계에서 제조된 연속 수상 내에 제 3단계에서 제조된 물/오일 에멀젼의 다중 에멀젼을 형성하는 단계 (제 5단계)
    로 이루어지는 다중 에멀젼의 제조방법.
  21. 제 20항에 있어서, 현탁액은 수 불용성 화합물을 현탁액에 대하여 약 12 중량% 이하의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼의 제조방법.
  22. 제 20항에 있어서, 물/오일 에멀젼은 평균 수적 크기가 약 2 내지 6 ㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼의 제조방법.
  23. 제 20항에 있어서, 물/오일 에멀젼은 오일 대(:) 물의 부피비가 약 90/10 내지 98/2 사이인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼의 제조방법.
  24. 제 20항에 있어서, 유적상은 평균 지름이 약 10 내지 30 ㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼의 제조방법.
  25. 제 20항에 있어서, 다중 에멀젼은 전체 물에 대한 오일상의 부피비가 약 90/10 내지 50/50 사이인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼의 제조방법.
  26. 제 20항에 있어서, 다중 에멀젼은 전체 물에 대한 오일상의 부피비가 약 70/30 인 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼의 제조방법.
  27. 제 20항에 있어서, 물/오일 에멀젼을 형성하는 단계는 실질적으로 첨가된 계면활성제가 없는 상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다중 에멀젼의 제조방법.
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