KR20070072893A - 액화 탄화수소 연료를 사용하는 직화버너용 첨가제 및 이에관련된 공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연료 첨가제의 분야에 관한 것이며, 세부적으로는 효율을 증가시키고, 바람직하지 않은 방출, 가령 오염물질의 방출을 감소시키기 위한, 탄화수소 연료를 이용하는 버너 및 불꽃용 첨가제에 관한 것이다. 본 발명의 연료 첨가제는 인-함유 모용액을 포함한다. 인염이 물(또는 적정한 용매)에 부분적으로, 또는 전체적으로 분산되거나 용해되어, 연료 첨가제의 주성분을 형성하는 인-함유 모용액이 생성된다. 상기 인-함유 모용액이 분산액에 첨가되거나, 상기 분사액과 혼합된다.

Description

액화 탄화수소 연료를 사용하는 직화버너용 첨가제 및 이에 관련된 공정{ADDITIVE FOR LIQUID OF LIQUIFIED HYDROCARBON FUELED DIRECT FIRED BURNERS, OPEN FLAMES AND RELATED PROCESSES}
본 특허 출원은 2004년 9월 28일 출원된 U.S. 가출원 No. 60/613,699로부터 우선권을 주장하고 있으며, 이는 본원에서 참조로서 인용된다.
본 발명은 연료 첨가제(fuel additive)에 관한 것이며, 세부적으로는, 효율을 증가시키거나, 바람직하지 않은 방출, 가령 오염물질의 방출을 감소시키는, 탄화수소 연료를 이용하는 버너(hydrocarbon fueled burner)와 불꽃용 첨가제에 대한 것이다.
각각 고유의 장점과 단점을 갖는 많은 탄화수소 연료가 사용되어왔다. 이러한 연료의 예로는, 디젤(diesel), 등유(kerosene), 중질 원유(heavy distillate) 및 벙커 원료(bunker fuel)가 있다. 이러한 종류의 연료들의 연소 효율을 증가시키기 위해, 연소 촉진제(combustion improver)로서 화학 화합물이 사용되어 왔다. 이러한 첨가제 중 다수는 망간, 철, 구리, 세륨, 칼슘 및 바륨 등의 금속 요소를 함유한다. 이러한 각각의 요소는 특정 적용예에서 장·단점을 갖는다. 첨가제로서의 특정한 철 화합물의 단점은 연료에서의 제한된 용해도와, 독성과, 비용 문제를 갖 는다는 것이다. 또한 황과 황화물 침전물 간의 상호작용이 발생할 수 있으며, 이는 바람직하지 않다.
증대된 연소 효율의 목적에 추가로, 특히 직화 애플리케이션의 보다 중질의 연료(heavier fuel)의 경우에 연기 방출의 감소가 또한 고려된다. 이러한 적용예에서의 연기 및 미립자 발산을 감소시키기 위한 연료 첨가제가 충분히 발전하지 않았다.
화염 버너, 또는 그 밖의 다른 직화 애플리케이션으로부터의 연기 및 미립자 방출을 감소시키기 위해 연소 촉매 등의 연료 첨가제가 바람직할 것이다. 특히, 이러한 애플리케이션에서 효율을 증가시키거나, 디젤과 보다 중질의 연료에 대한 오염물질을 감소시키는 연료 첨가제가 바람직하다. 또한 연료 애플리케이션으로부터 연기, 미립자 및 질소 방출을 감소시키는 것이 바람직하다. NOX의 감소에 추가적으로, HCN의 감소, 또는 제거가 매우 바람직할 수 있다.
침전물의 형성을 초래하지 않는 첨가제가 바람직하고, 연소 프로세스 동안 깨끗하게 태우는 것이 바람직할 것이다.
본 발명은 연료 첨가제와, 탄화수소 연료와 관련된 첨가제를 이용하는 방법을 포함한다.
본 발명의 연료 첨가제는 [Y]XH2PO4, [Y]X+HPO4를 포함하는 인-함유 모용액(phosphorus-containing parent solution)을 포함하며, 이때, Y는 양이온이다. Y는 두 염 화합물에서 동일한 양이온을 가질 필요가 없다. 상기 염 화합물의 양이온 부분은 임의의 양이온일 수 있으며, 이때, 포타슘이 바람직한 양이온이다. 이러한 경우, 바람직한 성분은 KH2PO4, K2HPO4일 것이다. 이러한 염들은 물이나 그 밖의 다른 적정한 용액에서 부분적으로, 또는 전체적으로 확산, 또는 용해되어, 인 함유 모용액을 생성할 수 있다. 연료 첨가제의 이러한 실시예는 암모니아 무함유 용액인 것이 바람직하다. 하나의 바람직한 실시예가 물에 이러한 성분을 첨가하여, 수용성 모용액으로서 인 함유 모용액을 생성하는 단계를 포함한다. 물이 용매로서 기능한다. 그 밖의 다른 바람직한 모용액 용매로는 알콜이 있다. 바람직한 양이온의 또 다른 그룹으로는 알칼리 금속, 또는 그룹 1A 원소가 있다. Y로서 사용되는 NH4가 연료 성능을 보강시키는 연료 첨가제를 생성하지만, 암모늄이 제거되고, 그에 따라 암모니아 전체가 제거되는 것이 바람직한 예도 존재한다.
인-함유 모용액에 분산액(dispersion fluid)이 첨가, 또는 혼합된다. 탄화수소 연료에서, 상기 분산액은, 염을 부분적으로, 또는 전체적으로 분산된 상태로 상기 분산액내에 보존하는 기능을 하는 액체이며, 상기 액체는 혼화성이거나, 용액에 보존될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 열 수단(thermal mean)을 통해, 용매는 인-함유 모용액으로부터 분산액으로 크게 이동하여, 연료 첨가제를 생성할 수 있다. 상기 연료 첨가제는 직화 버너(direct fired burner)나 화염(open flame)에서 연료와 접촉하여 연소할 때, 연소를 보강하는 기능을 한다. 보강된 연소는, 연료 첨가제가 없는 연료와 비교될 때의 연료 효율의 증가, 또는 연소로 인한, 배기가스에서의 오염 물질 배출물의 감소, 또는 이 둘의 조합을 의미한다. 통상적인 오염물질로는 NOX, HCN, SO2의 미립자 물질과, 탄소 모녹사이드와, 탄화수소 연료의 연소로부터 초래되는 그 밖의 다른 인지되는 오염물질을 포함할 수 있다. 여러 다른 기하학적 형태의 영역이 공기 특성에 따라 특정 오염 물질을 최소화하는 것에 초점을 맞춘다. 표적 오염 물질, 또는 오염 물질의 조합, 가령 NOX, HCN의 감소는 매우 바람직하다. 대안적으로, 증가된 연료 효율에 의해, 오염 물질의 총 부피의 감소뿐 아니라 경제적인 이점도 야기한다.
인-함유 모용액의 또 다른 바람직한 실시예로는 [Y]XH2PO4, [Y]X+HPO4 및 물에 [NH4]2HPO4를 첨가하는 것이 있다. 또 다른 실시예로는 용액이 [Y]XH2PO4, [Y]X+HPO4, [NH4]2HPO4, NH4C2H3O2 및 물을 포함하도록, NH4C2H3O2를 첨가하는 것이 있으며, 이때, C2H3O2 - 이온은 아세테이트 그룹이다. 암모늄 화합물을 이용하여 연료 첨가제가 제조될 때, 용액에서 NHX 그룹, 질소를 포함하는 화합물로서 형성되는 암모늄 화합물은 모두 본질적으로 암모늄 이온의 형태이다. 사소한 정도의 자유 암모니아가 존재한다. 바람직한 실시예에서, 용액은 6.0 내지 8.0의 pH를 갖는다.
인-함유 모용액의 또 다른 바람직한 실시예로는, [Y]XH2PO4 및 [Y]X+HPO4로의 [Y]XPO4의 첨가가 있다.
인산이라고도 일컬어지는 오르토인산(orthophosphoric acid)이 기술되었지만, 이는 오르토인산의 응축된 유사물인 인산을 포함한다. 차이점은, 오르토인산을 응축시키는 공정을 통해 PO4 3 -가 P2O7 2 -이나 그 밖의 다른 응축된 인산염이 된다는 것이다. 따라서 [Y]XH2PO4 및 [Y]X+HPO4는 인산의 전구체이다. 따라서 인, 또는 그 밖의 다른 응축 형태의 이용은 오르토인 형태의 정의 내에 포함된다.
본 발명의 한 가지 실시예의 인-함유 모용액은, 임의의 종류의 환경, 즉, 친수성 환경, 또는 소수성 환경에서 사용될 수 있다. 소수성 환경의 경우, 적정한 분산을 가능하게 하기 위해, 하나 이상의 운반액(carrier fluid)이 선택되는 것이 필수일 수 있다. 또한 연료 첨가제를 생성하기 위해 운반액과 조합하여 이뤄지는 분산이 바람직한 실시예에 포함된다. 액상 탄화수소 연료 애플리케이션의 경우, 하나 이상의 운반액은, 분산과 결합되는 상용화제(compatibilizing agent)로서 기능하기 위해, 연료와 혼합될 수 있는 약간 친수성 특성을 갖는 액체인 것이 바람직하다.
연료 첨가제가 포함되지 않은 연료의 연소와 비교하여, 증가된 CO2 및 H2O로의 연소를 갖고 더 완전한 연소가 이뤄지도록, 본 발명의 연료 첨가제가 연소를 보강하기 위해 이용된다. 결과물은 부분 연소의 산물뿐 아니라, NOX와 SO2의 감소이며, 이에 따른 연료 효율의 증가이다.
연료 효율을 증가시키거나, 또는 오염물질을 감소시키기에 충분한 양의 이러한 첨가제를 연료에 첨가함으로써, 연료 첨가제가 사용된다. 용어 “보강된(enhanced)”과 “보강된 연소(enhanced combustion)”는 이러한 결과 중 어느 것을 일컫는다. 감소된 오염물질의 예를 들면, 직화 버너, 또는 화염으로부터 생성된 배기가스에서의 NOX와 HCN의 감소가 있다. 바람직하게, 이 결과 모두 본 발명의 연료 첨가제의 첨가를 통해 관찰된다. 바람직한 실시예는, 연료 첨가제의 첨가를 통해, 약 50 내지 150ppm의 인을 연료에 첨가하는 것을 포함한다. 증가된 양의 인이 역시 효과가 있다. 낮은 중량%의 인을 사용하는, 매우 비용 효율적인 해결책이 바람직할 수 있다. 또 다른 바람직한 타깃으로는 약 1ppm의 인 내지 150ppm의 인이 있다. 포지티브 테스트(positive test) 결과가 0.25ppm 인만큼 낮게 생성된다.
본 발명은 연소 시스템의 탄화수소 연료의 연료 성능을 보강하기 위한 프로세스를 포함하며, 상기 프로세스는 앞서 언급된 연료 첨가제를 연료 성능을 보강시키기에 충분한 양으로 탄화수소 연료로 제공하는 단계와, 연료 첨가제를 갖는 상기 탄화수소 연료를 연소시키는 단계를 포함한다. 연소 시스템은 탄화수소 연소 업계 종사자가 알고 있는 임의의 수단일 수 있다. 상기 연소 시스템은 하나 이상의 직화버너, 또는 화염을 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 액체, 또는 액화 탄화수소 연료를 이용하여, 이러한 프로세스가 사용된다. 첨가제를 탄화수소 연료로 첨가한 결과가, 연소에 적합한 충분한 양의 탄화수소 연료와, 연소를 보강할 수 있는 충분한 양의 첨가제를 갖는 보강된 연료이다. 연료 첨가제를 갖지 않는 탄화수소 연료의 연소와 비교할 때, 상기 보강된 연료는 상기 보강된 연료의 연소에 따른 방출을 감소시킬 수 있는 양의 인을 포함하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 보강된 연료는 중량 단위 약 1 내지 150ppm의 인을 포함한다.
본 발명의 대안적 실시예는 연료 시스템에서 탄화수소 연료의 연료 성능을 보강하기 위한 프로세스를 포함하며, 상기 프로세스는 탄화수소 연료에 연료 성능을 보강시키기에 효율적인 양의 화학적 조성물을 첨가하는 단계를 포함한다. 다음 중 하나를 이용하여, 수용성 매체에 반응성 NH2 그룹의 공급원을 혼합하는 단계(i)에 따라 중간 용액(intermediate solution)이 생성됨으로써, 상기 화학적 첨가 조성물은 생성된다.
1. (a) 수용성 암모늄/알칼리 금속 하이드록사이드를 형성하기 위하여 중간 용액의 pH를 12 이상으로 높이기 위한 알칼리 금속 하드록사이드, 또는
2. (b) 산성 암모늄 혼합물을 형성하기 위하여 중간 용액의 pH를 약0까지로 낮추기 위한 인산의 공급원
3. 다음 단계는 단계(i.a.)의 중간 용액을 인산의 공급원과 조합하는 단계, 또는 높은 발열 반응을 생성하기에 충분한 속도로 단계(i.b.)의 중간 용액을 하이드록사이드와 조합하는 단계를 포함한다. 이에 따라서 화학적 첨가 조성물의 형성 동안 반응성 NH2 그룹이 용액에 포함된다. 이러한 화학적 첨가 조성물이 탄화수소 연료로 첨가된다.
본 발명의 모용액, 또는 화학적 첨가 조성물은 연소 연료에 첨가되거나 연소 연료를 포함할 수 있다. 다시 말하자면, 탄화수소가 기반인 연료에서 연료의 분산을 촉진하는 분산을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 연료는 등유(kerosene), 디젤 연료 및 잔사 연료(residual fuel)가 있다.
연소에 적합한 충분한 양의 연료가, 보강된 연료의 연소에 따른 방출을 감소시키거나 효율을 증가시키기에 충분한 양의 인-함유 모용액, 또는 화학적 첨가 조성물과 조합될 때, 보강된 연료가 생성된다. 특정 조건에서, 분산액은 다량의 표적액, 즉 요망 연료를 포함하고 있는 액체이다.
인산과, 알칼리 금속 하이드록사이드 및 반응성 NH2 그룹의 공급원의 조성물은 전환 표면(conversion surface)의 생성에 대한 U.S. 특허 제5,540,788호에서 나타나 있으며, 상기 특허는 본원에서 참조로서 인용된다. 본 발명은 연료 첨가제로서 전환 표면 조성물을 사용하는 것을 포함한다. 하나의 실시예에서, 상기 연료 첨가제는 탄화수소 연료의 보강을 위한 화학적 첨가 조성물이며, 이때 상기 화학적 첨가제 조성물은 U.S. 특허 제5,540,788호에서 공개된 조성물을 갖는다. 이 실시예는 반응성 NH2 그룹의 공급원을 사용한다는 점에서 고유하며, 이는 특정 조건 하에서 바람직할 수 있다. 반응성 NH2 그룹을 포함하는 화학적 조성물이 특정 이점을 갖고 있지만, 자유 암모니아의 존재를 초래할 수 있다. 본 발명의 연료 첨가제의 여러 다양한 실시예에 의해, 자유 암모니아의 생성 및 이에 관련된 문제가 억제될 수 있다.
본 발명의 연료 첨가제는, 프로세스에서 CO2와 H2O로의 더욱 완전한 연소를 얻기 위해 탄화수소 연료의 기체 상태 전환을 수행한다고 여겨진다. 연료 첨가제는 분산액의 분산의 형태로 제공되는 것이 바람직하다. 유화되어 기유(base oil)에 첨가되는 수용성 모용액을 형성하는 단계가 제조에 포함되는 것이 바람직하다. 유화 제(emulsifier)와 분산제(dispersant)를 이용함으로써, 분산이 보조될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 무-오일(oil-free) 기준의 30 내지 160의 전염기가(total base number)를 갖는 분산제가 사용된다. 테스트가 실행된다. 적외선을 이용하여 테스트가 실행되고, 그 밖의 다른 테스팅 기법이, 본 발명의 연료 첨가제를 갖는 탄화수소 연료의 연소로부터의 오프가스(offgas)에서의 CO의 감소를 확인한다.
U.S. 특허 제5,540,788호(Defalco 특허)는, 윤활액에 인산염화 화합물을 전달함으로써, 철 기판 상에 전환 표면을 형성함에 따라, 철-인 표면을 생성하기 위한 공정에 관한 것이다. 또한 본 발명이 버너, 또는 화염으로 유입되기 위한 연료 첨가제로서 DeFalco의 조성물을 사용하는 것을 포함한다. 상기 조성물은 인산의 공급원, 알칼리 금속 하이드록사이드와, 반응성 NH2 그룹의 공급원을 포함한다. 높은 발열 반응의 결과로서, 반응성 NH2 그룹의 공급원이 반응성 NH2 그룹을 생성하며, 이는 Defalco 특허에서 기술되어 있다. 테스팅에 의해, 앞서 언급된 반응에서의 반응성 NH2 그룹의 공급원으로서 기능하는 서로 동일한 화합물이, 서로 다른 반응 경로를 따르기 때문에 서로 다른 물리적 조건 하에서는 반응성 NH2 그룹을 생성하지 않음을 알 수 있다. 이러한 특정 화학적 성질은 DeFalco 특허에 기술되어 있는 높은 발열 반응으로부터 야기된다. 또한 높은 pH의 물리적 조건에 의해, 자유 암모니아의 생성이 초래된다.
본원의 새로운 조성물과, Defalco에서 기재된 조성물이 모두 보강된 연료 성능을 생성하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 직화 버너와 화염에서 연료 첨가제를 사용하는 것을 포함한다. 이 는 중질의 연료, 가령 벙커 C를 포함하는 벙커 연료를 사용하는 버너에 있어서, 특히 바람직하다. 버너, 또는 화염에서의 사용은 특히 방출의 감소를 가능케 하는 연소 이점을 제공한다. 연료 첨가제가 연료를 이용하여 불꽃에 포함되도록, 본 발명의 공정은 연소 공정의 일부분으로서 발생되는 높은 온도에서 효율적이다. 상기 연료 첨가제는 연소를 보강하기 위한 촉매 역할을 한다.
본 발명의 바람직한 공식화의 하나의 예로는, 1.597몰 KH2PO4, 0.693몰 K2HPO4, 0.315몰[NH4]2HPO4 및 물의 비율을 포함한다. 이러한 성분들의 비율을 조작함으로써, 용액의 pH가 제어될 수 있다. 최종 H2PO4와 HPO4 2 -이온의 비율을 조작함으로써, 용액은 약 6.0 내지 약 8.0의 바람직한 pH 범위에서 생성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, KH2PO4, K2HPO4, [NH4]2HPO4 및 물이 인-함유 모용액으로 만들어지며, 상기 인-함유 모용액이 분산액, 가령 정제된 오일 분산액으로 첨가되어, 분산제를 이용하여 혼합된다. 바람직한 분산제는 Texaco TFA 4690C, Oronite ODA 78012, Ethyl Hitec 646 등의 폴리알케닐 숙신이미드를 포함한다. 또한 특정 운반액(carrier fluid)을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직한 운반액으로는 폴리옥스프로필렌 모놀/다이올/폴리올과, 폴리옥시부틸렌 모놀/다이올/폴리올, 특히 Bayer Actaclear ND17이 있다. 상기 인 함유 모용액은 정제된 오일 분산액의 약 10중량%로 첨가된다. 이는 가열되어 명백한 양의 용매, 이 경우에는 물이 제거된다. 이 시점에서 혼합물은 콜로이드로서 나타날 수 있다. 최종 용액이 연료와 혼합 될 때, 용액 중에 대한 효과적인 양의 인이 희석될 수 있다. 바람직한 실시예의 하나의 예로는 용액 중 0.3중량%의 인이다. 연료에 첨가될 때, 인 함유량은 5-100ppb의 범위일 수 있으며, 이는 여전히 효과적이다. 바람직하게는 1-250ppm의 인이 연료에서 사용된다. 더 높은 양도 효과적이다. 더 바람직하게는, 중량 단위로 1-150ppm의 인이 연료 첨가제를 포함하는 연료에 존재한다.
연료에서 사용되기 위한 인-함유 모용액의 대안적 실시예의 한 가지 예로는, 약 2.6몰(M) 오르토인산을 알칼리 금속 및 암모늄 양이온과 혼합하는 것을 포함하며, 최종 수용성 모용액은 대기 온도에서 pH 7을 갖는다. 이러한 수용성 모용액의 측정 부피는 정제된 오일 분산액 및 분산제의 혼합물에서 고정되며, 수용성 모용액 중 물의 대부분이 열로 제거되며, 약 0.3중량% P까지로 희석된다. 이 혼합물은 추가적인 희석화를 통하여, 연료의 첨가제로서 사용된다. 희석화는 동일한 정제 오일 분산액을 이용하여 이뤄지는 것이 바람직하다. 그룹Ⅱ 기유가 바람직하다. 또 다른 바람직한 분산액으로는 경질의 탄화수소, 가솔린, 폴리가스, 등유, 디젤, 나프타 경유, API에 의해 정의된 그룹 Ⅰ, Ⅲ, Ⅳ, Ⅴ, Ⅵ 기유, 향유(aromatic oil), 폴리부텐, 폴리글리콜, 더 중질의 오일, 또는 이들의 조합이 있다. 연료에 첨가될 때, 이러한 방식으로 제조된 수용성 모용액은 보통의 동작 조건 하에서, 오염물질 분자의 방출을 감소시키는 기능을 한다. 대안적 실시예의 하나의 예로는 물에 인산, 포타슘 하이드록사이드, 암모늄 하이드록사이드를 사용하는 것이 있다. 아세트산이 또한 첨가될 수 있다. 요망 pH에 도달하기 위해 이러한 성분의 양이 조정될 수 있다.
예제 1
1. 인산/아세트산 용액 [H3PO4/HOAC 용액] 제조한다. 이러한 실행에서, H3PO4/HOAC 용액이 H3PO4의 약 90% 몰이고, HOAC의 10%몰이다.
2. 반응을 위해 탈-이온수를 제조한다.
3. 2,736.39 lbs의 포타슘 하이드록사이드가 물에 첨가된다.
4. 이러한 수용성 용액을 1315.14lbs의 암모늄 하이드록사이드(29%)에 첨가한다.
5. 최종 용액으로, H3PO4/HOAC 용액을 첨가하고, 반응케한다.
6. 반응 후, 아세트산을 이용하여 pH를 약 7.0 pH까지로 조정한다. 이러한 반응의 최종 산물은 탄화수소 연료를 보강하기 위한 화학적 첨가 성분으로서 유용하다.
예제 2
디젤 연료의 첨가제로서의 정제된 오일 분산액의 KH2PO4, K2HPO4, [NH4]2HPO4의 연료 첨가제를 이용한 실험실 테스트가 연료 효율의 증가를 나타낸다. 이러한 공식에서 소듐이 양이온으로서 사용되기 위해 산출된다. 또한 그룹 ⅠA 금속이 바람직한 양이온이다. 양이온의 선택에 관련된 요인으로는 비용과 내식성(corrsion resistance)이 있다.
예제 3
저-황 디젤 연료(low sulfur diesel fuel)와 조합하여 예제 2에서 기재된 연 료 첨가제를 사용하는 것은, 연료 첨가제를 포함하지 않은 디젤과 비교할 때, 배기가스의 CO 방출량의 74% 감소, SO2의 34% 감소, 미립자의 55% 감소를 제공한다.
예제 4
천연 가스와 조합하여 앞서 언급된 연료 첨가제를 사용하는 것은, 연료 첨가제를 포함하지 않는 천연가스의 연소에 비교할 때, 탄소 모녹사이드의 87% 감소, NOx의 18% 감소를 보여준다.
예제 5
단위 비율
성분 lbs 중량
인산 2,583 0.25
포타슘 하이드록사이드 2,736 0.26
암모늄 하이드록사이드 1,315 0.13
아세트산 672 0.06
탈-이온수 3,105 0.30
총 인-함유 모용액 10,411 1.00
예제 6
입력 단위 비율
성분 lbs 중량
Star 4 기유 8,544 0.79
등유 1,282 0.12
ODA 78012 205 0.02
Hitec 646 205 0.02
Actaclear ND 17 85 0.01
인-함유 모용액(예제 5) 273 0.03
총 10,748 1.00
연료 첨가제에서의 인의 요망 농도로 조정하기 위해, 추가로 기유에서 희석된다. 용매가 용액으로부터 제거되어, 연료 첨가제를 생성할 수 있다. 이러한 경우, 용매는 물이며, 탈수가 열에 의해 발생된다.
또 다른 실시예로는 [NH4]2H2PO4, [NH4]2HPO4 및 물의 사용을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 용매는 용매에서의 염의 용해성, 또는 분산성뿐 아니라, 용매의 휘발성에 의해 형성되는 것이다. 예를 들어, 용매를 통해 염이 분산되는 것이 바람직하나, 용매는, 끓을 수 있고, 최종 산물에 영향을 주지 않고 재사용도기 위해 복구되는 것이 바람직한 휘발성을 갖는다.
본 발명이 일부 형태로만 기술되었지만, 해당업계 종사자라면 이는 제한적이지 않고, 본 발명의 범위내에서 다양하게 변화할 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 염을 연료, 또는 분산액으로 유입시키는 것은, 중간 용액(intermediate solution)의 생성과 이에 따른 용매의 열의 이동 없이, 높은 속도의 고전단 혼합(shear mixing)을 통해 이뤄질 수 있다. 염에 관련하여, [Y]xH2PO4, [Y]x+HPO4가 [Y]x[H2PO4]z, [Y]x+[HPO4]z를 포함하며, 이때 x와 z는 가변 정수이다.

Claims (14)

  1. 염의 혼합물과 분산액(dispersion fluid)을 포함하는 연료 첨가제에 있어서, 상기 염의 혼합물은
    (a) [Y]xH2PO4, 그리고
    (b) [Y]x+HPO4
    를 포함하며, 이때, [Y]는 양이온이고, 상기 분산액은 상기 염을 부분적으로, 또는 전체적으로 분산된 상태로 상기 분산액내에 유지하며, 상기 연료 첨가제는 직화 버너(direct fired burner), 또는 화염에서 연료와 접촉하여 연소할 때, 연소를 보강하고, 상기 보강된 연소는 증가된 연료 효율에 의해, 또는 연료와 연료 첨가제의 연소에 따른 배기가스에서의 감소된 오염물질 배출량에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제.
  2. 제 1 항에 있어서, [NH4]2HPO4를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제.
  3. 제 2 항에 있어서, NH4C2H3O2를 더 포함하며, 이때 C2H3O2는 아세테이트 그룹임을 특징으로 하는 연료 첨가제.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 용액의 pH는 6.0 내지 8.0인 것을 특징으로 하는 연료 첨가제.
  5. 직화 버너(direct fired burner), 또는 화염(open flame)을 포함하는 연소 시스템에서 탄화수소 연료의 연료 성능을 보강하기 위한 공정에 있어서, 상기 공정은 연료 성능에 영향을 미치는 양(amount)의 연료 첨가제를 상기 직화 버너, 또는 화염으로 제공하는 단계와, 상기 연료 첨가제를 이용하여 탄화수소 연료를 연소시키는 단계를 포함하며, 이때 상기 연료 첨가제는
    (a) [Y]xH2PO4, 그리고
    (b) [Y]x+HPO4
    를 포함하며, 이때, [Y]는 양이온이고, 상기 분산액은 상기 염을 부분적으로, 또는 전체적으로 분산된 상태로 상기 분산액내에 유지하며, 상기 연료 첨가제는 직화 버너(direct fired burner), 또는 화염에서 연료와 접촉하여 연소할 때, 연소를 보강하고, 상기 보강된 연소는 증가된 연료 효율에 의해, 또는 연료와 연료 첨가제의 연소에 따른 배기가스에서의 감소된 오염물질 배출량에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 연료 성능을 보강하기 위한 공정.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 연료 첨가제는 [NH4]2HPO4를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 성능을 보강하기 위한 공정.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 연료 첨가제는 NH4C2H3O2를 더 포함하며, 이때, C2H3O2는 아세테이트 그룹인 것을 특징으로 하는 연료 성능을 보강하기 위한 공정.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 탄화수소 연료는 액화 탄화수소 연료임을 특징으로 하는 연료 성능을 보강하기 위한 공정.
  9. (a) 연소에 적합한 충분한 양의 탄화수소 연료,
    (b) 연소를 보강할 수 있는 양의 청구항 제 1 항에 따르는 연료 첨가제
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 연료.
  10. 제 9 항에 있어서, 탄화수소 연료 내에 인이 1 내지 150ppm의 중량으로 존재하는 것을 특징으로 하는 보강된 연료.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 연료 첨가제의 양은, 상기 연료 첨가제가 포함되지 않는 탄화수소의 연소에 비교할 때, 보강된 연료의 연소에 따른 방출을 감소시키는 양인 것을 특징으로 하는 보강된 연료.
  12. 연소 시스템에서 사용되기 위한, 보강된 탄화수소 연료를 생성하기 위한 공 정에 있어서, 상기 공정은
    (a) 연료 성능을 보강하기에 효과적인 양을 화학적 첨가 조성물의 탄화수소 연료에 첨가하는 단계로서, 상기 화학적 첨가 조성물은 인산의 공급원과, 알칼리 금속 하이드록사이드와, 암모늄 하이드록사이드와, 물의 혼합으로부터의 반응 산물을 포함하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 탄화수소 연료를 생성하기 위한 공정.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 화학적 첨가 조성물은 아세트산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보강된 탄화수소 연료를 생성하기 위한 공정.
  14. 탄화수소 연료의 연소를 보강하기 위한 연료 첨가제를 생성하기 위한 공정에 있어서, 상기 공정은
    (a) 염[Y]xH2PO4과 [Y]x+HPO4를 혼합하는 단계로서, 이때, [Y]는 인-함유 모용액(phosphorus-containing parent solution)을 생성하기 위해, 용매에서 염을 부분적으로, 또는 전체적으로 분산시키기 위한, 용매에서의 양이온인 단계,
    (b) 인-함유 모용액이 분산액(dispersion fluid)에서 전체적으로 분산되도록 인-함유 모용액과 분산액(dispersion fluid)을 혼합시키는 단계, 그리고
    (c) 인-함유 모용액과 분산액의 혼합물로부터 용매의 부분을 제거하여, 탄화 수소 연료와 접촉하도록 직화 버너, 또는 화염으로 첨가되어 연소될 때의 연소를 보강시키는 연료 첨가제를 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제를 생성하기 위한 공정.
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