KR20030040692A - Composition for combustion improver additive of heavy fuel oil and its use - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An additive composition for improved combustion of heavy fuel oil is provided, which can reduce generation of incombustible carbon and dust while increasing thermal efficiency. CONSTITUTION: The additive composition for improved combustion of heavy fuel oil comprises 30 to 84 wt.% of hydrocarbon based solvent, 10 to 30 wt.% of barium based organic metal compounds selected from the group consisting of barium stearate, barium oleate and their mixtures, 5 to 20 wt.% of dispersant selected from the group consisting of oleic acid, polyisobutylene succinimide, liposoluble polyoxyethylene nonylphenyl ester and their mixtures, and the additive composition further comprises at least one solvents selected from the group consisting of methylethylbenzene with a carbon number of nine, trimethylbenzene, dimethylethyl benzene and its isomer; methylpropylbenzene with a carbon number of ten, dimethylethylbenzene, tetramethylbenzene and its isomer; aromatic compound with a carbon number of 11 to 12 and its isomer; and their mixtures.

Description

중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물 및 이의 사용방법{Composition for combustion improver additive of heavy fuel oil and its use}Composition for combustion improver additive of heavy fuel oil and its use}

본 발명은 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 석유계 중질 연료유의 연소시 바륨계 유기금속 화합물 및 분산제를 포함한 조연 물질을 첨가하여 미연탄소 및 분진의 양을 감소시켜 열효율 개선을 통해 연료 사용량을 절감할 수 있는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것이다.The present invention relates to a combustion promoting additive composition of heavy fuel oil and a method of using the same. More particularly, the amount of unburned carbon and dust by adding a supporting material including a barium-based organometallic compound and a dispersant during combustion of petroleum heavy fuel oil. The present invention relates to a combustion promoting additive composition of heavy fuel oil and a method of using the same, which can reduce fuel consumption by improving thermal efficiency.

원유의 상압증류 공정에서 얻은 잔사유분을 상압잔사유라 한다. 상기 잔사유분은 경유 유분과 그 배합량에 따라 동점도가 차등화되어 중유 A, B, C(bunker A, B, C) 제품으로 분류된다. 제품화된 중유는 주로 산업용 보일러나 가열로에 사용되며 버너/보일러 특성 및 사용자의 목적에 따라 연료로서 선별 적용된다.The residue fraction obtained from atmospheric distillation process of crude oil is called atmospheric residue oil. The residue oil is classified as a heavy oil A, B, C (bunker A, B, C) products by the difference in kinematic viscosity according to the diesel oil and its blending amount. Commercially produced heavy oil is mainly used in industrial boilers or furnaces and is selected as fuel according to burner / boiler characteristics and user's purpose.

연소란 연료가 증발하여 기화되고 기화된 입자가 열분해되어 산화되는 일련의 물리 화학적 반응으로서 기화, 열분해 및 산화가 잘 될수록 연소성이 양호하다.Combustion is a series of physicochemical reactions in which fuel vaporizes to vaporize and vaporized particles are pyrolyzed and oxidized. The better the vaporization, pyrolysis and oxidation, the better the combustibility.

한편, 중유분의 완전연소를 위해서는 먼저 연료의 분무 및 연소가스의 혼합성, 즉 연료를 박무화(薄霧化)시키는 능력과 연료를 산소와 잘 접촉시키기 위한 연소가스 혼합능력이 요구되며, 연료의 양호한 증발분위기 및 산소 접촉분위기가 곧 연소성을 좌우하는 주요 요건이 된다.On the other hand, the complete combustion of heavy oil content requires first of all the spraying and mixing of the combustion gas, that is, the ability to make the fuel thinner and the combustion gas mixing ability to bring the fuel into good contact with oxygen. Good evaporative and oxygen contact atmospheres are key requirements for combustibility.

다음으로, 상기 중유분의 연소성은 연소 체류 시간에 의존한다. 즉, 보일러의 크기별로 연소시간이 달라지며 연소시간이 길수록 완전연소에 유리하다.Next, the combustibility of the heavy oil fraction depends on the combustion residence time. In other words, the combustion time varies depending on the size of the boiler, and the longer the combustion time, the better the combustion.

마지막으로, 상기 중유분의 연소성은 연소온도에 크게 의존한다. 연소온도는 산소 분위기 및 연료가 증발 기화되고 열분해되기에 충분한 온도를 제공하는 화실 구조일수록 완전연소를 유도할 수 있다.Finally, the combustibility of the heavy oil fraction is highly dependent on the combustion temperature. Combustion temperature can lead to complete combustion as the firebox structure provides an oxygen atmosphere and a temperature sufficient to evaporate and pyrolyze the fuel.

이러한 보일러의 연소성 개선 기능에 상응하여, 연료자체의 성능면에서도 분무특성을 결정하는 동점도를 석유 사업법상으로 중요 규격으로 지표 삼아 관리하고 있다. 그러나, 동점도는 연소단계에서 기화를 촉진할 수 있는 물리적 특성으로서, 이후의 열분해 및 산화와는 무관하기 때문에 상기 동점도의 관리만으로는 중질 연료유의 완전연소를 기대할 수 없다.Corresponding to the combustibility improvement function of the boiler, the kinematic viscosity that determines the spray characteristics in terms of the performance of the fuel itself is managed as an important standard under the Petroleum Business Law. However, since kinematic viscosity is a physical property that can promote vaporization in the combustion step, and is not related to subsequent pyrolysis and oxidation, it is not possible to expect complete combustion of heavy fuel oil only by managing the kinematic viscosity.

전술한 바와 같이, 상기 중유분의 연소성은 연소장치의 특성과 중유분의 물리화학적 특성에 의해 좌우되지만, 보일러 연소장치의 연소시간 및 연소온도의 한계와 중유자체의 높은 분자량 및 화학적 안정성에 기인하여 완전연소를 기대하기는 어려운 실정이다.As described above, the combustibility of the heavy oil is dependent on the characteristics of the combustion apparatus and the physicochemical characteristics of the heavy oil, but due to the limitation of the combustion time and combustion temperature of the boiler combustion apparatus and the high molecular weight and chemical stability of the heavy oil itself. It is difficult to expect complete combustion.

한편, 불완전 연소 생성물인 미연탄소분(soot)은 탄화수소 화합물인 중질 연료유의 열분해 및 산화가 불완전하게 이루어져 코크(coke)화 및 탄화된 물질로서, 연료의 분자량 및 화학적 구조에 따라 그 특성이 결정된다.On the other hand, unburned carbon powder (soot) as an incomplete combustion product is a coke and carbonized material due to incomplete thermal decomposition and oxidation of heavy fuel oil, a hydrocarbon compound, and its properties are determined according to the molecular weight and chemical structure of the fuel.

또한, 분자량은 연료의 증발에 영향을 미치는 한 요인으로서, 증발 후의 열분해성은 연료 분자 각각의 화학적 구조, 즉 분자간의 결합력에 의해 결정된다. 단일결합 물질에서 방향족 구조 및 공명 구조로 갈수록 열분해성은 불리해진다. 즉, 중유를 구성하는 물질이 파라핀기 보다 방향족 화합물이 많을수록 열분해성이 불리해지며, 이는 최종 반응단계인 산화속도를 결정하여 연소성을 좌우한다. 예를 들어, 중유 중 대표적으로 연소에 불리한 방향족 화합물로서 고분자 방향족 화합물인 아스팔텐 및 레진 화합물을 들 수 있다.In addition, molecular weight is a factor influencing the evaporation of fuel, and thermal decomposition after evaporation is determined by the chemical structure of each fuel molecule, that is, the intermolecular bonding force. Increasingly, from the single bond material to the aromatic structure and the resonance structure, the thermal decomposition property becomes disadvantageous. That is, the more constituents of heavy oil than the paraffin group, the more aromatic compounds become disadvantageous in thermal decomposition. This determines the oxidation rate, which is the final reaction stage, and determines the combustibility. For example, asphaltenes and resin compounds, which are high molecular aromatic compounds, are typically aromatic compounds which are disadvantageous for combustion in heavy oil.

상술한 물리화학적 특성을 극복하기 위하여, 정유업체들은 중유의 원천 물질인 원유(crude oil) 유종의 배합량 조절을 통해 원천적 품질관리를 시행하고, 또한 초기 점화성 및 연소성을 개선하기 위하여 인화점을 낮추고 지속적 연소를 위하여 잔류 탄소량을 낮추는 등의 품질관리를 병행하고 있다.In order to overcome the above physicochemical properties, oil refineries have implemented quality control by adjusting the blending amount of crude oil, which is a raw material of heavy oil, and also lowering the flash point and continuing to improve initial ignition and combustibility. Quality control, such as lowering the amount of residual carbon, is carried out for combustion.

그러나, 연료 자체의 물성개선을 통해 연소성을 개선하려는 노력은 원유 도입선의 제한과 고품질 원유의 부족, 도입비의 증가 등 생산비 증가라는 결점으로 그 한계를 갖고 있어 적정 수준 이상의 연소성 개선은 곤란한 실정이다.However, efforts to improve combustibility by improving the properties of the fuel itself have limitations due to the disadvantages of limited production of crude oil in ships, shortage of high-quality crude oil, and increase in introduction cost.

전술한 문제점을 해결하기 위한 기술로서, 연소과정에서 직접 산화제로 작용하거나, 연소후의 미연탄소를 재 연소시키거나 또는 분사단계에서 분사성을 향상시키는 각종 조연 물질을 연료에 투입하여 연료의 성능 한계를 극복하는데 실효를 거두고 있다.As a technique to solve the above-mentioned problems, the performance limit of the fuel is reduced by injecting various fuels that act as an oxidant directly during combustion, reburn the unburned carbon after combustion, or improve injection property in the injection stage. It is effective in overcoming.

예를 들어, 한국 특허 제227965호는 저급알코올과 폴리부텐 폴리프로필 글리콜 또는 부틸레이티드 히드록시 톨루엔 및 페로센 기본골격을 갖는 유기철 화합물을 첨가한 조연제 조성물을 개시하고 있다. 그러나 페로센 계열의 방향족 유기철화합물이 포함된 산화 촉매형 조연소 첨가 조성물은 상 불안정성에 의한 공정 장애 요인이 발생될 수 있을 뿐만 아니라, 왁스 성분이 다량 포함된 연료유와의 상용성이 저하되어 매우 제한적으로 투입되어 사용되는 단점이 있다.For example, Korean Patent No. 227965 discloses a flame retardant composition in which a lower alcohol and polybutene polypropyl glycol or butylated hydroxy toluene and an organo iron compound having a ferrocene base skeleton are added. However, the oxidation-catalyzed crude combustion additive composition containing ferrocene-based aromatic organoferrous compounds may not only cause process instability due to phase instability, but also have limited compatibility with fuel oils containing a large amount of wax. There is a disadvantage that is used as input.

한국 공개특허 제2000-42107호는 지방산 유기철 화합물과 지방산 유기마그네슘 화합물을 방향족 유기용제에 녹여 얻은 조연물을 개시하고 있으며, 한국 특허 제3363호는 중유를 공기중에서 산화시켜 얻은 산화물에 수산화 금속 또는 금속 산화물 분말을 직접 용해, 분산시켜 얻은 금속염(Cu, Co)과 부분 산화물의 혼합물로 된 조성물을 개시하고 있다. 그러나, 철 마그네슘 및 알카리와 같은 화합물을 연료유에 분산시키는 경우, 연료와 상기 금속 화합물의 극성 차이로 인한 침전이 발생될 수 있고, 알카리 사용시 음이온계 및 양이온계 계면활성제는 공통이온 효과 및 산-염기 중화반응 등의 영향으로 침전을 일으키는 문제가 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2000-42107 discloses a crude product obtained by dissolving a fatty acid organic iron compound and a fatty acid organic magnesium compound in an aromatic organic solvent. Korean Patent No. 3363 discloses a metal hydroxide or metal hydroxide in an oxide obtained by oxidizing heavy oil in air. Disclosed is a composition comprising a mixture of metal salts (Cu, Co) and partial oxides obtained by directly dissolving and dispersing oxide powders. However, when dispersing a compound such as iron magnesium and alkali in fuel oil, precipitation may occur due to the polarity difference between the fuel and the metal compound, and when an alkali is used, anionic and cationic surfactants have a common ion effect and an acid-base. There is a problem causing precipitation due to the effect of neutralization reaction.

전술한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명자들이 광범위한 연구를 거듭한 결과, 석유계 중질 연료유의 연소시 바륨계 유기금속 화합물 및 분산제를 이용한 조연 물질을 첨가하여 미연탄소를 제거하고, 아스팔텐 및 고분자 침전물을 분산시켜 연소시 미연탄소의 생성을 억제하는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물을 얻을 수 있었으며, 본 발명은 이에 기초하여 완성되었다.In order to solve the above problems, the present inventors have conducted extensive research to remove unburned carbon by adding a crude material using a barium-based organometallic compound and a dispersant during combustion of petroleum heavy fuel oil, and remove asphaltenes and polymer precipitates. It was possible to obtain a combustion promoting additive composition of heavy fuel oil by dispersing to suppress the production of unburned carbon during combustion, and the present invention was completed based on this.

따라서, 본 발명의 목적은 석유계 중질 연료유의 연소시 미연탄소 및 분진의 양을 감소시켜 열효율 개선을 통해 연료 사용량 절감 및 설비 보전을 극대화할 수 있는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a combustion promoting additive composition of heavy fuel oil that can maximize the amount of fuel consumption and equipment conservation through improved thermal efficiency by reducing the amount of unburned carbon and dust during combustion of petroleum heavy fuel oil.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 연소 촉진 첨가제 조성물의 사용방법을 제공하는데 있다.Still another object of the present invention is to provide a method of using the combustion promoting additive composition.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물은 탄화수소계 용매 30∼84중량%, 바륨계 유기금속 화합물 10∼30중량% 및 분산제 5∼20중량%를 포함한다.The composition of the present invention for achieving the above object comprises 30 to 84% by weight hydrocarbon solvent, 10 to 30% by weight barium-based organometallic compound and 5 to 20% by weight dispersant.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 중질 연료유에 대하여 본 발명의 조성물 200∼2000ppm을 첨가하여 사용한다.The method of the present invention for achieving the above another object is used by adding 200 to 2000 ppm of the composition of the present invention to heavy fuel oil.

이하, 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

전술한 바와 같이, 본 발명은 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 탄화수소계 용매 30∼84중량%, 바륨계 유기금속 화합물 10∼30중량% 및 분산제 5∼20중량%를 포함하는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물 및 이의 사용방법에 관한 것이다.As described above, the present invention relates to a combustion-promoting additive composition of heavy fuel oil and a method of using the same, more specifically, 30 to 84% by weight of a hydrocarbon solvent, 10 to 30% by weight of a barium organometallic compound, and a dispersant 5 The present invention relates to a combustion promoting additive composition of heavy fuel oil and a method of using the same.

본 발명에 따르면, 석유계 중질 연료유의 연소시 본 발명의 연소 촉진 첨가제를 첨가함으로써 1차적으로는 중유 중 아스팔텐, 왁스 및 레진 등의 침전 및 응결로 인한 침전물이 분산되어 연소시 발생되는 고분자 미연탄소의 생성이 억제되고, 2차적으로는 금속 조연촉매로서 유기금속 화합물의 존재하에서 연소후미에서 발생되는 미연탄소가 재연소되며, 마지막으로 상기 금속 조연촉매 물질 및 분산제를 중유에 분산시키기 위한 매체로 방향족 용제를 더욱 사용함으로써 미연탄소분을 효과적으로 제거할 수 있다.According to the present invention, when the petroleum-based heavy fuel oil is burned, by adding the combustion-promoting additive of the present invention, firstly, polymer unburned polymers generated during combustion by dispersing precipitates due to precipitation and condensation of asphaltenes, waxes and resins in heavy oil are dispersed. Production of carbon is suppressed, and secondly, unburned carbon generated after combustion in the presence of an organometallic compound as a metal cocatalyst is reburned, and finally, as a medium for dispersing the metal cocatalyst material and dispersant in heavy oil. By further using the aromatic solvent, the unburned carbon powder can be effectively removed.

본 발명의 탄화수소계 용매는 정유 및 석유화학 공정에서 생산되는 중질 방향족 분리탑(heavy aromatic column)의 공급부(feed) 물질 및 하부(bottom)의 잔류물에서 얻을 수 있는 모든 물질과, 등유분, 경유분 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택하여 사용할 수 있다. 상기 탄화수소계 용매는 연료유와 동일한 화학구조 및 평균분자량을 갖는 것일수록 연료에 첨가시 분산성이 우수하므로 각 보일러에 사용되는 연료와 동일한 것이 선호된다. 이 때, 상기 탄화수소계 용매의 사용량은 30∼84중량%가 바람직하며, 상기 사용량이 30% 미만이면 바륨계 유기금속의 용해와 분산이 고르지 못해 조연 효과가 상쇄되고, 84%를 초과하면 바륨계 유기금속의 첨가량 및 분산제의 첨가량을 제한하여 조연효과가 떨어진다.Hydrocarbon solvents of the present invention are all materials obtainable from feed materials and residues of the bottom of the heavy aromatic column produced in oil refining and petrochemical processes, kerosene fraction, diesel Powder and mixtures thereof. Since the hydrocarbon solvent has the same chemical structure and average molecular weight as the fuel oil, it is preferable to be the same as the fuel used in each boiler because it is excellent in dispersibility when added to the fuel. In this case, the amount of the hydrocarbon-based solvent is preferably 30 to 84% by weight. If the amount of the hydrocarbon-based solvent is less than 30%, the dissolution and dispersion of the barium-based organic metal are uneven, and the supporting effect is canceled. The amount of organometallic addition and dispersant addition is limited to reduce the supporting effect.

본 발명의 바륨계 유기금속 화합물은 금속 조연촉매로서 중유에 첨가되어 연소과정에서 불완전 연소된 탄소를 재연소시켜 미연탄소를 제거하고, 부가적으로 황산화물(SOx)을 감소시키는 역할을 한다. 상기 유기바륨 화합물은 연소과정에서 산화되어 산화바륨(BaO)으로 전환된 후, 연소가스 중의 황산화물과 반응하여 황산바륨(BaSO4; barium sulfate)으로 전환된다. 황산바륨은 난용/무독성이며 현재 방사선을 이용한 임상 촬영을 위한 복용제로도 사용되고 있다.The barium-based organometallic compound of the present invention is added to heavy oil as a metal cocatalyst to reburn the incompletely burned carbon in the combustion process to remove unburned carbon and additionally reduce sulfur oxides (SOx). The organic barium compound is converted into barium oxide (BaO) by oxidation in the combustion process, and then converted into barium sulfate (BaSO 4 ) by reacting with sulfur oxides in the combustion gas. Barium sulfate is sparingly toxic / nontoxic and is currently used as a dosage for clinical imaging with radiation.

연료의 연소과정 및 조연제의 연소촉진 작용은 다음과 같은 경로로 추정된다.The combustion process of the fuel and the combustion promoting action of the retardant are estimated as follows.

(1) 연소과정:(1) Combustion Process:

연료 분사 ⇒ 연료 기화 ⇒ 연료 열분해(탄화수소 라디칼 생성) ⇒ 연료 산화 ⇒ 이산화탄소, 물, 미연탄화수소, 탄소, 황산화물, 질소 산화물 및 금속회분(ASH)생성.Fuel injection ⇒ Fuel vaporization ⇒ Fuel pyrolysis (produces hydrocarbon radicals) ⇒ Fuel oxidation ⇒ Carbon dioxide, water, unburned hydrocarbons, carbon, sulfur oxides, nitrogen oxides and metal ash (ASH) generation.

(2) 조연촉매의 연소 촉진 작용:(2) combustion promoting action of the supporting catalyst:

유기바륨 화합물의 산화 ⇒ 바륨 산화물 형성 ⇒ 바륨산화물과 황산화물의 반응 ⇒ 황산바륨 형성 ⇒ 황산바륨과 미연탄소의 반응(산화&환원) ⇒ 황화바륨 및 일산화탄소 생성.Oxidation of organobarium compounds ⇒ Barium oxide formation ⇒ Barium oxide and sulfur oxide reaction ⇒ Barium sulfate formation ⇒ Barium sulfate and unburned carbon (oxidation & reduction) ⇒ Barium sulfide and carbon monoxide production.

예를 들어, 상기 유기 바륨 화합물의 연소 촉진 관련반응으로서 BaSO4+ 4C ⇒ BaS + 4CO가 있으며, 상기 반응이 일어나기 위한 온도 조건은 1000∼1250℃가 바람직하다.For example, BaSO 4 + 4C ⇒ BaS + 4CO as a reaction for promoting combustion of the organic barium compound, and the temperature condition for the reaction to occur is preferably 1000 to 1250 ℃.

또한, 바륨은 알카리토금속으로 스케일 방지작용을 하여 보일러 로(furnace) 내의 금속 등의 고온부식을 방지하는 성능도 있는 것으로 알려져 있다.In addition, barium is known to have an ability to prevent high temperature corrosion of metals in a boiler by performing an anti-scaling action with alkaline earth metals.

본 발명의 바륨계 유기금속 화합물은 특히 바륨스테아레이트(barium stearate), 바륨올리에이트(barium oleate) 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것이 바람직하다. 이 때, 상기 바륨계 유기금속 화합물의 사용량은 10∼30 중량%가 바람직하며, 상기 사용량이 10% 미만이면, 효과적으로 조연작용을 할 수 없으며, 30 %를 초과하면 포화 용액의 점도가 증가하여 취급이 힘들다.The barium-based organometallic compound of the present invention is particularly preferably selected from the group consisting of barium stearate, barium oleate and mixtures thereof. At this time, the amount of the barium-based organometallic compound is preferably 10 to 30% by weight, if the amount is less than 10%, can not effectively perform the supporting action, if it exceeds 30% the viscosity of the saturated solution increases handling This is hard.

본 발명의 분산제는 아스팔텐, 왁스 및 레진 등의 침전 및 응결로 인한 침전물을 분산시켜 미연탄소의 생성을 억제시키고, 연료 보관탱크 내에서의 연료 응집을 방지함으로써 연료분사 입자의 미립화가 달성되어 연소조건이 더욱 향상된다.상기 분산제는 지방산 계면활성제인 올레인산, 호박산 아미드 계열인 폴리이소브틸렌숙신이미드, 석유계 계면활성제중 지용성 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르 및 이들의 혼합물 포함한다. 특히, 상기 올레인산은 바륨계 유기금속의 용해도를 증가시키고 연소시 함산소물 역할을 하여 연소를 촉진시켜주며, 상기 폴리이소브틸렌숙신이미드 및 상기 지용성 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르의 혼합 조성물은 아스팔텐 및 레진을 포함한 슬러지를 분산시켜 연소성을 개선시킨다. 이 때, 상기 분산제의 사용량은 5∼20중량%가 바람직하며, 상기 사용량이 5% 미만이면, 아스팔텐, 왁스 및 레진 등의 침전의 응집방지 및 분산작용이 미미하고, 20%를 초과하면 탄화수소계 용매 및 바륨계 유기금속화합물의 량을 제한하여 그 효과가 떨어진다..The dispersant of the present invention disperses deposits due to precipitation and condensation of asphaltenes, waxes and resins, thereby suppressing the generation of unburned carbon and preventing fuel agglomeration in the fuel storage tank, thereby achieving atomization of the fuel injection particles and burning them. The conditions are further improved. The dispersing agent includes oleic acid, which is a fatty acid surfactant, polyisobutylene succinimide, which is a succinic amide series, a fat-soluble polyoxyethylene nonylphenyl ether in a petroleum surfactant, and mixtures thereof. In particular, the oleic acid increases the solubility of the barium-based organometal and promotes combustion by acting as an oxygenate during combustion, and the mixed composition of the polyisobutylene succinimide and the fat-soluble polyoxyethylene nonyl phenyl ether It improves combustibility by dispersing sludge including paltenes and resins. At this time, the amount of the dispersant is preferably 5 to 20% by weight. If the amount is less than 5%, the flocculation prevention and dispersion of precipitates such as asphaltenes, waxes and resins are insignificant. The amount of the solvent and the barium-based organometallic compound is limited to reduce the effect.

한편, 본 발명의 상기 금속 조연촉매 물질 및 분산제를 중유에 분산시키기 위한 매체로서 방향족 용제가 더욱 사용될 수 있다. 상기 방향족 용제는 탄소수 9의 메틸에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 디메틸에틸벤젠 및 이의 이성질체; 탄소수 10의 메틸프로필벤젠, 디메틸에틸벤젠, 테트라메틸벤젠 및 이의 이성질체; 탄소수 11∼12의 방향족 화합물 및 이의 이성질체; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된다.Meanwhile, an aromatic solvent may be further used as a medium for dispersing the metal cocatalyst material and the dispersant of the present invention in heavy oil. The aromatic solvent may be methylethylbenzene, trimethylbenzene, dimethylethylbenzene and isomers thereof having 9 carbon atoms; Methylpropylbenzene, dimethylethylbenzene, tetramethylbenzene and isomers thereof having 10 carbon atoms; Aromatic compounds having 11 to 12 carbon atoms and isomers thereof; And mixtures thereof.

본 발명의 연소 촉진 첨가제 조성물은 중질 연료유의 연소시, 상기 연료유에 대하여 200∼2000ppm을 첨가하여 사용하는 것이 바람직하며, 상기 첨가량이 200ppm미만이면 중유의 연소성과 보일러의 특성에 영향 받아 분진감소율이 작아 실효를 거둘 수 없으며, 2000ppm을 초과하면 연료 및 보일러 특성에 영향 받지 않고 분진을 최대로 감소시킬 수 있으나 효과대비 투입 경제성을 감소시켜 첨가제 운영 효율을 저하시킬 수 있다.The combustion promoting additive composition of the present invention is preferably used to add 200 to 2000ppm to the fuel oil during the combustion of heavy fuel oil, and if the addition amount is less than 200ppm, the dust reduction rate is small due to the influence of the combustibility of the heavy oil and the characteristics of the boiler. It is not effective, and if it exceeds 2000 ppm, dust can be reduced to the maximum without being affected by fuel and boiler characteristics, but it can reduce the efficiency of additive operation by reducing the input economic efficiency.

본 발명에 따르면, 석유계 중질 연료유의 연소시 본 발명의 조연제를 첨가함으로써, 탄소와 분진(soot) 내의 미연탄소를 산화시켜 분진의 부피를 감소시키고 탄소를 제거하여 배출되는 공해물질의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 보일러 로 내에 부착되어 있는 미연탄소를 제거하여 열교환율을 개선시켜 열효율 증대에 따른 연료 절감이 가능하며, 첨가제가 가지고 있는 함산소물에 의한 조연 효과로 인해 보일러 운전시 요구되는 과잉 산소량를 감소케 함으로써 추가적인 연료 절감을 할 수 있다. 아울러, 본 발명에 따른 용제의 탁월한 용해성으로 촉매 물질의 채택 및 적용에 있어서 경제성을 갖는 조연 첨가제 조성물을 제공할 수 있다.According to the present invention, when the petroleum-based heavy fuel oil is burned, by adding the fuel retardant of the present invention, the amount of pollutants emitted by oxidizing carbon and unburned carbon in soot reduces the volume of dust and removes carbon. Can be reduced. In addition, by removing the unburned carbon attached to the boiler, the heat exchange rate can be improved to save fuel by increasing the thermal efficiency, and the amount of excess oxygen required when operating the boiler can be reduced due to the supporting effect of oxygenated additives. Additional fuel savings can be achieved. In addition, an excellent solubility of the solvent according to the present invention can provide a supporting additive composition having economy in the adoption and application of the catalyst material.

이하, 하기 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만 이에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예 1Example 1

중질방향족분리탑 공급부 물질(용매) 및 하부의 잔류 용매 53중량%에 스테아린산 바륨 25중량%, 올레인산 5중량%, 폴리이소브틸렌숙신이미드 15중량% 및 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르 2M 2중량%를 첨가하여 혼합 교반기로 30분 동안 교반하여 연소 촉진용 첨가제를 제조하였다.53% by weight of the heavy aromatic separation column feed material (solvent) and the remaining residual solvent at the bottom of 25% by weight of barium stearate, 5% by weight of oleic acid, 15% by weight of polyisobutylenesuccinimide and 2% by weight of polyoxyethylene nonylphenyl ether 2M Was added and stirred for 30 minutes with a mixing stirrer to prepare an additive for promoting combustion.

상기 연소 촉진용 첨가제 조성물 500ppm을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이,중유 C 에 각각 첨가한 다음 교반하여 주고 각각의 기름 보일러에서 연소 작동시킨 후 미연탄소 발생량을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.As shown in Table 1 below, 500 ppm of the additive for promoting combustion was added to the heavy oil C, followed by stirring, and after combustion operation in each oil boiler, the amount of unburned carbon was measured and the results are shown in Table 1 below. .

구 분division 측정업체Measurement company 보일러용량기준Boiler Capacity Standard 버너형태Burner type 미연탄소 발생량(발생량/포집시간)Unburned carbon generation amount (generation amount / collection time) 분진감소율Dust reduction rate 첨가제 투입전Before adding additive 첨가제투입후After adding additive 실시예 1Example 1 A 화학회사A chemical company 4톤4 tons RotaryRotary 3포*/일* 포 : 80kg3 bags * / day * bag: 80kg 2.2포*/일*포 : 80kg2.2bag * / day * bag: 80kg 30%30% 실시예 2Example 2 B 식품회사B food company 5톤5 tons RotaryRotary 6㎏/8시간6 kg / 8 hours 1.6㎏/8시간1.6 kg / 8 hours 70%70% 실시예 3Example 3 C 식품회사C food company 10톤10 tons AtomizerAtomizer 7포*/일*포 : 80kg7 bags * / day * bag: 80kg 3포*/일* 포 : 80kg3 bags * / day * bag: 80kg 60%60% 실시예 4Example 4 D 식품회사D Food Company 50톤50 tons AtomizerAtomizer 0.9포*/일* 포 : 300kg0.9 sachet * / day * sachet: 300kg 0.3포*/일* 포 : 300kg0.3 sachet * / day * sachet: 300kg 66%66%

상기 표 1에 나타난 실시예의 측정업체 분류는 실험/평가가 실시된 업체로서 보일러 용량기준/ 버너형태에 의해 분류되고 이는 조연첨가제의 성능을 다각적으로 입증하기 위한 분류이다.The measurement company classification of the embodiment shown in Table 1 is classified by the boiler capacity criteria / burner type as the experiment / evaluation was carried out, which is to classify the performance of the supporting additives in various ways.

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 석유계 중질 연료유의 연소시 본 발명의 연소 촉진용 첨가제 조성물을 첨가함으로써 미연탄소의 발생량을 최대 70%까지 감소시킬 수 있었다. 단, 연소물질인 연료의 자체 특성과 연소장치인 보일러의 자체 특성에 따라 미연탄소 감소율 및 열효율 개선에 약간의 차이가 날 수 있다.As shown in Table 1 above, by adding the additive for promoting combustion of the present invention during the combustion of petroleum-based heavy fuel oil, it was possible to reduce the amount of unburned carbon by up to 70%. However, there may be a slight difference in unburned carbon reduction rate and thermal efficiency improvement depending on the characteristics of the fuel as a combustion material and the characteristics of the boiler as a combustion device.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 연소 촉진용 첨가제 조성물은 석유계 중질 연료유의 연소시 연료에 첨가되어, 미연탄소 및 분진의 생성을 억제하고, 기생성된 미연탄소 및 분진을 재분산시켜 그 생성량을 감소시킬 수 있으며, 이에 의한 열효율 개선을 통해 연료 사용량 절감 및 설비 보전을 극대화 할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 조성물을 사용함으로써, 종래 기술을 이용한 석유계 연료에 대하여 국내 저가 제품의 성능한계를 극복하고, 고성능화시 원료의 수입 의존도가 높아 원가상승을 유발하였던 문제를 국내의 원부자재를 원료로 사용하여 제조 단가를 낮춤으로써 해결할 수 있다.As described above, the additive for promoting combustion according to the present invention is added to the fuel during the combustion of petroleum-based heavy fuel oil, thereby suppressing the production of unburned carbon and dust, and redispersing the pre-produced unburned carbon and dust. It is possible to reduce the amount of heat, thereby improving fuel efficiency and maximizing equipment conservation. In addition, by using the composition according to the present invention, domestic raw and subsidiary materials have been overcome to overcome the performance limitations of low-cost domestic products with respect to petroleum-based fuels using the prior art and to raise the cost due to high dependency on imports of raw materials. It can be solved by lowering the manufacturing cost by using it as a raw material.

Claims (6)

탄화수소계 용매 30∼84중량%, 바륨계 유기금속 화합물 10∼30중량% 및 분산제 5∼20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물.A combustion fuel additive composition for heavy fuel oil, comprising 30 to 84% by weight of a hydrocarbon solvent, 10 to 30% by weight of a barium organometallic compound, and 5 to 20% by weight of a dispersant. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소계 용매는 석유화학공정의 중질방향족분리탑 공급부 물질(용매) 및 하부의 잔류 용매와 등유 경유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물.The method of claim 1, wherein the hydrocarbon solvent is promoted the combustion of heavy fuel oil, characterized in that selected from the group consisting of a heavy aromatics separation tower feed material (solvent) of the petrochemical process and the residual solvent and kerosene diesel oil and mixtures thereof at the bottom. Additive composition. 제1항에 있어서, 상기 바륨계 유기금속 화합물은 바륨스테아레이트, 바륨올리에이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물.The additive composition of claim 1, wherein the barium-based organometallic compound is selected from the group consisting of barium stearate, barium oleate, and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 분산제는 올레인산, 폴리이소브틸렌숙신이미드, 지용성 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물.The composition of claim 1, wherein the dispersant is selected from the group consisting of oleic acid, polyisobutylenesuccinimide, fat-soluble polyoxyethylene nonylphenyl ether, and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 상기 조성물은 탄소수 9의 메틸에틸벤젠, 트리메틸벤젠, 디메틸에틸벤젠 및 이의 이성질체; 탄소수 10의 메틸프로필벤젠, 디메틸에틸벤젠, 테트라메틸벤젠 및 이의 이성질체; 탄소수 11∼12의 방향족 화합물 및 이의 이성질체; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물.The composition of claim 1, wherein the composition comprises methylethylbenzene, trimethylbenzene, dimethylethylbenzene, and isomers thereof having 9 carbon atoms; Methylpropylbenzene, dimethylethylbenzene, tetramethylbenzene and isomers thereof having 10 carbon atoms; Aromatic compounds having 11 to 12 carbon atoms and isomers thereof; And at least one solvent selected from the group consisting of a mixture thereof. 중질 연료유에 대하여 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 따른 조성물 200∼2000ppm을 첨가하여 사용하는 것을 특징으로 하는 중질 연료유의 연소 촉진 첨가제 조성물의 사용방법.A method for using a combustion-promoting additive composition for heavy fuel oil, wherein 200 to 2000 ppm of the composition according to any one of claims 1 to 5 is added to the heavy fuel oil.
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