KR20030024039A - 에멀젼 연료와 그 첨가제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석유로 부터 정제된 연료유를 에멀젼화 시키기 위한 첨가제 및 그 에멀젼 연료에 관한 것으로 물 100g에 대해 합성계면활성제 0.1 ~ 1 중량부에 아교질 또는 펙틴질 또는 한천질 0.01 ~ 2 중량부, 또는 폴리에틸렌옥사이드 0.01 ~ 1 중량부 또는 폴리에틸렌글리콜 0.01 ~ 2 중량부를 주성분으로 가하여 연료유와 쉽게 혼합되어 분리되지 않도록 유도한 첨가제와 이를 연료유에 5% ~ 50% 혼합한 에멀젼 연료를 그 내용으로 한다. 이와 같이 조성된 에멀젼 연료는 수적의 미세폭발 현상등의 작용으로 연료입자를 세분화시킴으로써 공기와의 혼합이 원활이 하도록하여 보다 완전한 연소가 일어나도록 하는 작용을 한다.

Description

에멀젼 연료와 그 첨가제{The emulsion fuel and the additive}

연료유에 물을 섞어 연소시키는 기술은 수십년전 부터 실제 사용된 예가 많이 있으나 섞어 연소시키는 번거로움에 비해 발생하는 경제적 또는 환경적 측면의 효과가 미비하여 사장된 기술이 매우 많다.

예를 들면 물과 기름을 강제로 섞어 연소시키는 방식의 경우 종래에도 벙커C유에 물을 교반기에 의해 섞어 버너에 공급하여 연소시키는 시스템이 과거와 현재를 막론하고 국내외적으로 존재하나 이는 그 연소성능 개선 효과가 미비할 뿐 더러 특히 분사되고 남은 연료가 리턴될 때 물과 기름이 완전히 분리되어 보일러를 부식시켜 수명을 단축시키는 결정적 단점을 가지고 있다.

다른 예를 든다면 연료유에 물을 섞지 않고 물을 분무하여 같은 효과 유도하는 내는 시스템의 경우는 화염이 맑아지는 효과는 종종 있으나 경제성이 미비하고 연소가스에 공해물질이 증가하는 단점을 가진다.

또 다른 예는 물에 일반적인 계면활성제를 첨가하여 기름과 함께 혼합한 후 버너로 공급하는 경우가 있다. 이 경우 계면활성제의 화학적 혼합능력이 미비하여 혼합 후 약간의 시간이 경과하면 유수분리되어 문제를 일으키는 시스템이 있다.

한편 일단 섞이면 분리되지 않고 좋은 연소성능을 보이는 시스템도 있다. 그러나 후자의 경우도 공정이 화학적인 방법과 물리적인 공정을 복잡다단하게 거쳐 교반기가 노후 되었을 때에는 마찬가지로 유수분리가 일어나 보일러에 치명적인 손상을 입히게 되는 실례를 많이 입수하게 된다. 또한 이러한 형식의 교반기는 복잡한 물리화학적인 공정을 수행하기 위한 구조이므로 가격이 매우 높아지게 되어 수요자로 하여금 사용의욕을 저하 시키게 하는 단점을 가지고 있다.

본 발명으로써 물과 기름이 단순 화학적으로 잘 혼합되며 신속한 혼합을 위해 간단한 회전장치에 의해 섞어주어도 유수분리가 되지 않도록 하는 화학조성의 첨가제 및 그에 의해 에멀젼화된 연료유를 실현하는 기술적인 과제를 완수했다고 할 수 있다.

에멀젼 연료의 미세폭발 이론은 이미 알려진 바 연료유 입자와 물입자가 섞여 있는 에멀젼연료가 연소할 때 연료유입자 보다 비등점이 낮은 물이 복사 또는 전도열에 의해 급격히 팽창하여 연료유 입자를 잘게 분산시켜 줌으로써 공기와의 접촉면적을 대폭증가시켜 연소를 원활히 일으키는 현상을 말한다. 이러한 과정을 보다 효과적으로 수행하기 위해서는 연료유와 쉽게 혼합되고 일단 혼합되면 분리되지 않는 수용화된 첨가제를 개발하는 것이 우선과제에 해당된다.

본 발명은 석유로 부터 정제된 연료유를 에멀젼화 시키기 위한 첨가제 및 그 에멀젼 연료에 관한 것으로 물 100g에 대해 합성계면활성제 0.1 ~ 1 중량부, 아교질 또는 펙틴질 또는 한천질 0.001 ~ 2 중량부, 또는 폴리에틸렌옥사이드 0.01 ~ 1 중량부와 폴리에틸렌글리콜 0.01 ~ 2 중량부를 주성분으로 가하여 연료유와 쉽게 혼합되고 분리되지 않도록 유도한 첨가제와 이를 연료유에 5% ~ 50% 혼합한 에멀젼 연료를 그 내용으로 한다.

일반적으로 계면활성제라 함은 수산화나트륨 등과 같은 단순하고 원시적인 것부터 염색이나 도료 및 플라스틱 공업 그리고 기계공업에 사용되는 유화제나 침투제제를 위한 복잡한 화학구조의 합성 계면활성제에 이르기까지 여러 종류가 존재한다. 계면활성제는 일반적으로 용액표면에 있어서 센 표면활성을 나타내며, 또 용액내부에 있어서는 임계미셀농도 이상에서 미셀콜로이드를 형성하는 물질이다. 그 친수성과 친유성 즉 두 친용매성 밸런스에 의하여 2상 계면에 잘 흡착되고 계면의 자유에너지를 현저하게 저하시키는 기능을 보인다. 단 본 발명에서 사용되는 계면활성제는 석유화학공업에서 비롯되는 합성계면활성제로서 양이온성 음이온성 및 비이온성을 막론한 것이며 보다 세부적으로 유화중합제 및 침투제까지 포함한다. 단 여기서 주목할 점은 이러한 계면활성제 단독으로는 석유정제공업에서 비롯되는 연료유와 물을 혼합하는데 있어서 잘 섞이지 않으며 섞였다 하여도 쉽게 분리가 일어나므로 에멀젼 연료로는 치명적인 문제를 일으키게 된다.

이에 본 발명은 이러한 계면활성제에 아교질 또는 펙틴질 또는 또는 한천질폴리에틸렌옥사이드 또는 폴리에틸렌글리콜을 가하여 연료유와 혼합시 분리되지 않는 수용액을 첨가제로 하여 분리되지 않도록 하는 기법을 제공한다. 이러한 성분 역시 계면활성능력을 가지고 있지만 수용액은 주로 분산되어 콜로이드 형태로 존재하게 된다. 콜로이드 입자간에는 서로 인력이 존재하며 그물구조로 엉기기 쉬우며 계면활성제와 같이 작용하여 안정화된 에멀젼 첨가제의 기초성분을 제공한다.

에멀젼 연료란 일단 유수분리가 일어나지 않는 것을 기본 조건으로 하므로 위의 성분을 최소기본 단위로 하여 유수분리 문제를 해결하는 것이 그 핵심사항이다.

아교질은 동물의 뼈, 연골, 피부, 힘줄, 근막 등의 교원질을 물과 함께 오랫동안 끓여 가열하여 추줄되는 유도 단백질 중의 하나로 젤라틴이라고도 한다. 분자량은 23,000정도이나 정제된 것은 10만 이상이 되는 것도 있다.

펙틴질은 식물에서 얻어지는 콜로이드 상태 탄수화물 유도체로서 그 대부분이 긴 사슬로 된 갈락투론산 중합체인데, 갈락투톤산의 카르복시기 일부는 메틸에스테르와 되고 일부는 염기로 중화되어 있다. 기타 펙틴산, 펙틴, 펙트산, 프로펙틴을 총칭한다. 원료에 따라 분자량이 수백만에 달하는 것도 있다.

한천질은 우뭇가사리를 말려 열탕으로 침출하여 냉각 응고시킨 묵 같은 것을 얼려서 말린 것으로 헤미섬유소의 일종이다.

폴리에틸렌옥사이드와 폴리에틴렌글리콜은 -[]n-의 분자식을 가지며 분자량에 따라 구분된다.

즉 물에 합성계면활성제에 젤리성분 또는 -[]n- 을 혼합하여 연료유와 혼합시 유수분리가 일어나지 않도록 유도된 첨가제 및 그 에멀젼 연료로 본 발명은 구성된다.

유수분리가 되지 않는 에멀젼 첨가제 및 그 에멀젼 연료의 제조에 기여하며 이로부터 제조되는 에멀젼 연료는 배출가스 저감에 의한 환경개선 및 경제성에 기여하는 바가 매우 크다고 할 수 있다.

Claims (1)

1. 연료유를 에멀젼화 시키기 위한 첨가제 및 그 에멀젼 연료에 있어 물 100g에 대해 합성계면활성제 0.1 ~ 1 중량부에 아교질 또는 펙틴질 또는 한천질 0.001 ~ 2 중량부, 또는 폴리에틸렌옥사이드 0.01 ~ 1 중량부 또는 폴리에틸렌글리콜 0.01 ~ 2 중량부를 기본 성분으로 가하여 연료유와 쉽게 혼합되고 분리되지 않도록 유도한 첨가제와 이를 연료유에 5% ~ 50% 혼합한 에멀젼 연료.