KR20120064310A

KR20120064310A - 연료 첨가제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120064310A
Application number: KR1020100125486A
Authority: KR
Inventors: 한정상; 홍영진; 김기준
Original assignee: 한정상; 김기준; 홍영진
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2010-12-09
Publication date: 2012-06-19

Abstract

본 발명은 연료 첨가제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지방족 탄화수소계 용매에 아밀메틸에테르(amyl methyl ether), 2-메틸부탄(2-methylbutane) 및 n-헥산(hexane)이 혼합된 제1혼합물; 및 방향족 탄화수소계 용매에 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether) 및 n-펜탄(n-pentane)이 혼합된 제2혼합물을 포함하는 연료 첨가제 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 연료 첨가제는 휘발유 등의 연료에 첨가되어 옥탄가를 높여 연료를 절약할 수 있고, 퇴적물 제거능이 우수하며, 배출가스(매연) 발생량을 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

Description

연료 첨가제 및 그 제조방법 {FUEL ADDITIVES AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 연료 첨가제 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휘발유 등의 연료에 첨가되어 옥탄가를 높여 연료를 절약할 수 있고, 엔진 내의 퇴적물 제거능이 우수하며, 배출가스(매연) 발생량을 줄일 수 있는 연료 첨가제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 등의 연료, 예를 들어 휘발유(가솔린), 경유(디젤) 등의 연료에는 자동차의 성능을 향상시키거나 배출가스를 저감하기 위한 연료 첨가제가 소량 첨가되고 있다. 구체적으로, 연료 첨가제는 불완전 연소로 인해 생성되는 탄소 퇴적물로 인한 자동차의 성능 저하, 배기가스 증가, 노킹 문제 및 연료 소비 증가 등의 문제점을 개선하기 위해 첨가된다. 연료 첨가제의 주된 기능으로는 옥탄가를 높여 연료를 절약하거나 엔진 내의 퇴적물 제거, 엔진 청정 기능의 강화, 유해 배출가스(매연) 저감 작용 및 연비 향상 작용 등을 들 수 있다.

연료 첨가제는 금속화합물, 탄산염 등의 미세분말을 분산제(계면활성제)에 분산시켜 사용되어 왔다. 그러나 이와 같은 종래의 연료 첨가제는 보관 중 침전 현상이 일어나고, 연료에 첨가되었을 때 배관부분이나 버너 부분에서 침전하여 엔진의 폐쇄 및 마모를 발생시키는 문제점이 지적되어 왔다. 이에 따라 근래에는 파라핀계, 나프타계, 올레핀계, 방향족 등이 주로 사용되고 있으며, 파라핀계가 가장 큰 비중을 차지한다. 옥탄가는 휘발유 연료의 자발화성을 나타내는 지표로서, 옥탄가가 증가될수록 자발화성은 감소하게 된다. 자동차 엔진의 자발화성을 포함하는 이상연소는 연소가 일어나는 시점 이전에 혼합기의 과열로 인하여 주로 발생하게 된다. 이러한 이상연소가 발생하기 이전에 옥탄가를 증가시킬 필요가 있다. 특히, 옥탄가의 증대가 요구되는 경우는 엔진의 출력비가 증가되어 혼합기의 온도가 증가됨으로써 이상연소가 발생되기 쉬운 경우를 들 수 있다. 그러나 파라핀계는 높은 옥탄가를 갖기 어려우며, 가격이 비싸다. 이를 위해, 4-에틸납이라고 하는 안티녹제를 사용하여 옥탄가를 높이는 방법이 시도되었으나, 4-에틸납은 납(Pb)을 함유하여 그 자체가 오염물질이며, 대기 환경에 미치는 영향이 크기 때문에 사용이 중지되고 있다.

연료 첨가제와 관련한 선행특허문헌으로서, 미국특허 제4,264,335호에는 엔진에서의 옥탄 필요량을 억제시키기 위한 수단으로 세륨-2-에틸헥사노에이트를 이용하는 기술이 제시되어 있다. 또한, 미국특허 제5,240,896호에는 금속산화물(희토류 산화물)을 포함하는 세라믹 물질을 이용하는 기술이 제시되어 있다. 그러나 상기 선택특허문헌들에 제시된 세륨-2-에틸헥사노에이트나 금속산화물은 점성이 높거나 고형물로서 연료(휘발유)와의 혼화가 어렵고, 무엇보다 퇴적물을 발생시키는 문제점이 지적된다.

아울러, 대한민국 등록특허 제0351794호에는 옥탄가를 높이면서 질소산화물(NO_x)이나 일산화탄소(CO) 등의 유해 가스 발생을 방지시킬 목적으로 메틸터셔리부틸에테르(MTBE ; Methyl Tertiary Butyl Ether)를 포함하는 연료 첨가제가 제시되어 있다. 그러나 상기 메틸터셔리부틸에테르(MTBE)는 대기 오염을 감소시키기는 하나, 연구조사에서 건강장애가 확실시되었고, 또한 발암물질임이 규명되어, 이의 사용은 금지되어야 한다는 주장이 대두되고 있다.

위와 같이, 종래의 연료 첨가제는 고가(파라핀계)이거나 실용성이 부족하고, 그 자체로서 오염 물질이거나 건강장애 물질이며, 퇴적물을 유발시킨다. 또한, 연료는 불완전 연소에 의해 탄화수소(HC), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NO_x) 및 황산화물(SO_x) 등의 유해 배출가스(매연)룰 발생시키는데, 종래의 연료 첨가제는 배출가스 저감능이 부족하다. 아울러, 연료는 불완전 연소 시, 위와 같은 배출가스와 함께 탄소 퇴적물을 생성시키는 데, 종래의 연료 첨가제는 탄소 퇴적물 제거능이 부족하여 엔진 성능 개선에 도움을 주지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 옥탄가를 높여 연료를 절약(연비 상승)할 수 있고, 퇴적물 제거능이 우수하며, 배출가스(매연) 발생량을 줄일 수 있는 연료 첨가제 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

지방족 탄화수소계 용매에 아밀메틸에테르(amyl methyl ether), 2-메틸부탄(2-methylbutane) 및 n-헥산(n-hexane)이 혼합된 제1혼합물; 및

방향족 탄화수소계 용매에 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether) 및 n-펜탄(n-pentane)이 혼합된 제2혼합물을 포함하는 연료 첨가제를 제공한다.

또한, 본 발명은,

지방족 탄화수소계 용매에 아밀메틸에테르(amyl methyl ether), 2-메틸부탄(2-methylbutane) 및 n-헥산(n-hexane)을 첨가한 다음, 35℃ ~ 45℃에서 10분 ~ 60분 동안 혼합하여 제1혼합물을 얻는 단계 a);

방향족 탄화수소계 용매에 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether) 및 n-펜탄(n-pentane)을 첨가한 다음, 45℃ ~ 55℃에서 1시간 ~ 2시간 동안 혼합하여 제2혼합물을 얻는 단계 b); 및

상기 교반된 제2혼합물을 35℃ ~ 45℃에서 10분 ~ 60분 동안 숙성시킨 다음, 상기 숙성된 제2혼합물에 상기 제1혼합물을 첨가하여 35℃ ~ 45℃에서 1시간 ~ 3시간 동안 혼합하는 단계 c)를 포함하는 연료 첨가제의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 제1혼합물의 지방족 탄화수소계 용매는 메틸알코올(methyl alcohol), 에틸알코올(ethyl alcohol) 및 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상이고, 상기 제2혼합물의 방향족 탄화수소계 용매는 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene) 및 크실렌(xylene)으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에 따른 연료 첨가제는 상기 제1혼합물과 제2혼합물을 1 : 0.2 ~ 2.0의 중량비로 포함하는 것이 좋다. 아울러, 본 발명에 따른 연료 첨가제는 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)를 더 포함하면 좋다.

본 발명에 따르면, 연료 첨가제가 상기와 같은 성분의 혼합물을 포함하여, 옥탄가를 높이고 효율적인 연소를 가능케 하여 연료(예, 휘발유 등)를 절약할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 엔진 내의 퇴적물 제거능이 우수하며, 유해 배출가스(매연) 발생량을 저감할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 연료 첨가제는, 자체적으로 오염물질을 포함하고 있지 않으며, 연소 후 퇴적물을 남기지 않는 청정 성분으로 조성된다.

본 발명에 따른 연료 첨가제는, 연료 내에 첨가되어 주로 옥탄가를 높이는 작용을 하는 제1혼합물과, 엔진 내의 퇴적물 제거 작용과 유해 배출가스 저감 작용을 하는 제2혼합물을 포함한다.

상기 제1혼합물은 지방족 탄화수소계 용매에 아밀메틸에테르(amyl methyl ether), 2-메틸부탄(2-methylbutane) 및 n-헥산(n-hexane)이 혼합되어 조성되며, 상기 제2혼합물은 방향족 탄화수소계 용매에 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether) 및 n-펜탄(n-pentane)이 혼합되어 조성된다. 바람직한 구현예에 따라서, 상기 제1혼합물과 제2혼합물은 연료 첨가제 내에 1 : 0.2 ~ 2.0(제1혼합물 : 제2혼합물 = 1 : 0.2 ~ 2.0)의 중량비로 포함된다. 이때, 제2혼합물이 제1혼합물에 대하여 0.2 중량비 미만으로 포함되는 경우, 엔진 내의 퇴적물 제거 작용과 유해 배출가스 저감 작용이 미흡할 수 있다. 또한, 제2혼합물이 제1혼합물에 대하여 2.0 중량비를 초과하여 포함되는 경우, 고옥탄가를 도모하기 어렵고 연비를 높이기가 어렵다.

상기 제1혼합물을 구성하는 지방족 탄화수소계 용매는, 바람직하게는 메틸알코올(methyl alcohol), 에틸알코올(ethyl alcohol) 및 이소프로필알코올(isopropyl alcohol) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상(1종 또는 2종 이상의 혼합)이 좋으며, 이들 중에서 가장 바람직하게는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)을 사용하는 것이 좋다. 상기 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)은 옥탄가를 높일 수 있으면서도 동결 방지 성능(동결 안정성)이 우수하여 본 발명에 유용하게 사용된다.

또한, 상기 제1혼합물을 구성하는 아밀메틸에테르(amyl methyl ether)는 분자 내에 아밀기(amyl group ; C₅H₁₁-)를 가지는 에테르 화합물로서, 이는 펜틸메틸에테르(pentyl methyl ether)로 명명될 수 있다. 상기 아밀메틸에테르(amyl methyl ether)는 연료와 혼합되어 연소 시 옥탄가를 높이는데 유용하게 작용한다. 이러한 아밀메틸에테르(amyl methyl ether)로서 바람직하게는 t-아밀메틸에테르(tertiary-amyl methyl ether)를 사용할 수 있다. 상기 아밀메틸에테르(amyl methyl ether)는, 특별히 한정하는 것은 아니지만 상기 지방족 탄화수소계 용매 100중량부에 대하여 5 ~ 80중량부로 제1혼합물 내에 혼합되는 것이 좋다. 이때, 아밀메틸에테르(amyl methyl ether)의 함량이 5중량부 미만이면, 본 발명에서 목적하는 고옥탄가를 도모하기 어려우며, 80중량부를 초과하면 탄화수소(HC) 가스를 발생시킬 수 있다.

아울러, 상기 제1혼합물을 구성하는 2-메틸부탄(2-methylbutane)은 고옥탄가 및 안티노킹(anti-knocking)을 위해 첨가된다. 또한, 상기 n-헥산(n-hexane)은 고옥탄가 및 제1혼합물의 혼화성을 위해서 첨가된다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 지방족 탄화수소계 용매 100중량부에 대하여 상기 2-메틸부탄(2-methylbutane)은 30 ~ 200중량부로, 상기 n-헥산(n-hexane)은 20 ~ 150중량부로 제1혼합물 내에 혼합될 수 있다.

상기 제2혼합물을 구성하는 방향족 탄화수소계 용매는 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene) 및 크실렌(xylene) 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상(1종 또는 2종 이상의 혼합)이 바람직하며, 이들 중에서 가장 바람직하게는 크실렌(xylene)을 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 제2혼합물을 구성하는 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine)은 연료의 불완전 연소 시에 발생되는 유해 배출가스(HC, CO, NO_x 등)의 저감을 위해 첨가된다. 본 발명에 따르면, 상기 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine)은 연료 내에 첨가되어 우수한 배출가스(매연) 저감 작용을 발휘한다. 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine)은, 바람직하게는 디에틸하이드록실아민(diethylhydroxyl amine)을 사용할 수 있다. 이러한 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine)은 상기 방향족 탄화수소계 용매 100중량부에 대하여 20 ~ 200중량부로 제2혼합물 내에 혼합되는 것이 바람직하다. 이때, 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine)의 함량이 20중량부 미만이면, 본 발명에서 목적하는 우수한 배출가스 저감능을 도모하기 어려우며, 200중량부를 초과하면 과잉 사용에 따른 효과가 그다지 크지 않고 경제적으로도 바람직하지 않다.

또한, 상기 제2혼합물을 구성하는 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether)는 연료의 불완전 연소 시에 발생되는 탄소 퇴적물의 제거를 위해 첨가된다. 본 발명에 따르면, 상기 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether)는 탄소 퇴적물의 제거능이 우수함은 물론 고형분(회분 등)을 효과적으로 제거하며, 이는 또한 옥탄가를 높인다. 이러한 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether)는 상기 방향족 탄화수소계 용매 100중량부에 대하여 50 ~ 300중량부로 제2혼합물 내에 혼합되는 것이 바람직하다. 이때, 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether)의 함량이 50중량부 미만이면, 본 발명에서 목적하는 우수한 퇴적물 제거능을 도모하기 어려우며, 300중량부를 초과한 경우 과잉 사용에 따른 효과가 그다지 크지 않다.

아울러, 상기 제2혼합물을 구성하는 n-펜탄(n-pentane)은 고옥탄가 및 제2혼합물의 혼화성을 위해 첨가되며, 이는 특별히 한정하는 것은 아니지만 상기 방향족 탄화수소계 용매 100중량부에 대하여 50 ~ 300중량부로 제2혼합물 내에 혼합될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 연료 첨가제는 상기 제1혼합물 및 제2혼합물에 더하여, 필요에 따라 분자 내에 아세틸기(CH₃CO-)를 가지는 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)를 더 포함하는 것이 좋다. 이때, 상기 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)는 분자 내에 존재하는 아세틸기(CH₃CO-)가 질소산화물(NO_x)과 반응하여 암모니아(NH₃)를 생성시킨다. 예를 들어, 아세틸기(CH₃CO-)는 이산화질소(NO₂)와 반응하여 암모니아(NH₃)를 생성한다. 이때, 생성된 암모니아(NH₃)는 황산화물(SO_x)과 반응하여 황산암모늄((NH₄)₂SO₄)을 생성한다. 그리고 상기 황산암모늄((NH₄)₂SO₄)은 저온에서 연소가 가능하여 완전 연소를 촉진시킨다. 아울러, 이러한 황산암모늄((NH₄)₂SO₄)의 연소 분말(황분)은 상기 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether)에 의해 제거될 수 있다.

따라서 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)가 더 포함되는 경우, NO_x 및 SO_x 등의 배출가스 저감능이 더 향상된다. 그리고 상기 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)에 의해 생성된 황산암모늄((NH₄)₂SO₄)의 연소 분말(황분)은 상기 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether)에 의해 제거되어, 본 발명에서 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)와 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether)의 사용은 유해 배출가스 저감과 퇴적물 제거에 바람직하게 작용한다.

상기 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)는 제1혼합물 100중량부에 대하여 5 ~ 30중량부로 본 발명에 따른 연료 첨가제에 포함될 수 있다. 이때, 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)의 함량이 5중량부 미만이면, 이의 함유에 따른 효과(NO_x 및 SO_x 등의 배출가스 저감능)를 도모하기 어렵고, 30중량부를 초과하면 과잉 함유에 따른 효과가 그다지 크지 않다. 이와 같은 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)가 더 포함된 경우, 본 발명에 따른 연료 첨가제는 그 조성비(중량비)에 있어서 제1혼합물, 제2혼합물 및 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)가 1 : 0.2 ~ 2.0 : 0.05 ~ 0.3의 중량비를 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 연료 첨가제 전체 중량 기준으로 제1혼합물 : 제2혼합물 : 펜타아세틸-알파-글루코오스 = 1 : 0.2 ~ 2.0 : 0.05 ~ 0.3의 중량비로 포함될 수 있다.

아울러, 본 발명에 따라 연료 첨가제는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 세정제, 부식방지제, 산화방지제, 착색제 등의 부가 성분이 더 포함될 수 있다. 이들 부가 성분은 당 분야에서 공지된 것으로서, 세정제의 경우 아민, 아마이드, 이미다졸린 등의 화합물로부터 선택될 수 있고, 상기 부식방지제는 알케닐 숙신이미드, 알킬 오르토포스포릭산, 알릴 설포닉산 등으로부터 선택될 수 있으며, 상기 산화방지제는 페놀류, 아민류 및 징크디알킬포스페이트(Zinc dialkyl phosphate) 등으로부터 선택될 수 있고, 상기 착색제는 p-메틸아미드 아조벤젠 등을 예 들 수 있다.

한편, 이상에서 설명한 본 발명에 따른 연료 첨가제는 아래와 같은 방법으로 제조될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 연료 첨가제의 제조방법을 설명하다.

본 발명에 따른 제조방법은, 제1혼합물을 얻는 단계 a); 제2혼합물을 얻는 단계 b); 및 상기 제1혼합물과 제2혼합물을 혼합하는 단계 c)를 포함한다.

부가적으로, 본 발명에 따른 제조방법은, 상기 단계 c)에서 얻어진 혼합물(제1혼합물 및 제2혼합물을 포함하는 혼합물)에 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)를 혼합하는 단계 d)를 더 포함할 수 있다.

상기 단계 a)에서는 지방족 탄화수소계 용매에 아밀메틸에테르(amyl methyl ether), 2-메틸부탄(2-methylbutane) 및 n-헥산(n-hexane)을 첨가한 다음, 35℃ ~ 45℃의 온도에서 10분 ~ 60분 동안 혼합, 교반하는 방법으로 제1혼합물을 얻는다. 이러한 제1혼합물을 구성하는 각 성분의 혼합 함량은 전술한 바와 같다. 이때, 제1혼합물의 혼합 시 온도가 35℃ 미만으로서 너무 낮으면 각 성분들의 혼화성이 떨어지고, 45℃를 초과하면 휘발이 발생되어 바람직하지 않다. 또한, 교반 시간이 10분 미만이면 각 성분들의 혼화성이 떨어질 수 있고, 60분을 초과한 경우 과잉 시간 사용에 따른 효과가 미미하다.

또한, 상기 단계 b)에서는 방향족 탄화수소계 용매에 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether) 및 n-펜탄(n-pentane)을 첨가한 다음, 45℃ ~ 55℃의 온도에서 1시간 ~ 2시간 동안 혼합, 교반하는 방법으로 제2혼합물을 얻는다. 이러한 제2혼합물을 구성하는 각 성분의 혼합 함량은 전술한 바와 같다. 이때, 제2혼합물의 혼합 시 온도가 45℃ 미만으로서 너무 낮으면 각 성분들의 혼화성이 떨어지고, 55℃를 초과하면 휘발이 발생되어 바람직하지 않다. 또한, 교반 시간 1시간 미만이면 각 성분들의 혼화성이 떨어질 수 있고, 2시간을 초과한 경우 과잉 시간 사용에 따른 효과가 미미하다.

아울러, 상기 단계 c)는, 먼저 상기 단계 b)에서 교반된 제2혼합물을 35℃ ~ 45℃에서 10분 ~ 60분 동안 방치하여 숙성시킨 다음, 상기 숙성된 제2혼합물에 상기 단계 a)에서 얻어진 제1혼합물을 첨가하는 공정으로 진행된다. 이때, 제2혼합물은 숙성에 의해 제1혼합물과의 혼화성이 좋아진다. 이와 같이 제2혼합물을 숙성시킨 후, 제1혼합물을 첨가한 다음, 후속하여 35℃ ~ 45℃의 온도에서 1시간 ~ 3시간 동안 혼합, 교반한다. 이때, 혼합 시 온도가 너무 낮거나 교반 시간이 짧은 경우 제1혼합물과 제2혼합물의 혼화성이 떨어질 수 있고, 온도가 너무 높거나 교반 시간이 길면 휘발이 발생될 수 있어 바람직하지 않다.

또한, 상기 단계 d)는 상기 단계 c)에서 얻어진 혼합물(제1혼합물 및 제2혼합물을 포함하는 혼합물)에 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)를 첨가한 다음, 상온 내지 45℃의 온도에서 혼합, 교반하는 방법으로 진행될 수 있다. 이때, 첨가되는 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)의 혼합 함량은 전술한 바와 같다.

한편, 상기 단계 c)에서는 제1혼합물과 제2혼합물을 1 : 0.2 ~ 2.0의 중량비로 혼합하고, 상기 단계 d)에서는 제1혼합물과 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)가 1 : 0.05 ~ 0.3의 중량비가 되도록 혼합할 수 있다. 그리고 후속하여 세정제, 부식방지제, 산화방지제, 착색제 등의 부가성분을 더 혼합하는 단계가 진행될 수 있다. 부가적으로, 위와 같은 단계를 진행하는 다음에는 냉각 공정 및 추출 공정 등을 더 진행할 수 있다.

본 발명에 따른 연료 첨가제는 이상에서 설명한 바와 같이, 혼합물(제1 및 제2혼합물)을 포함하여, 연료의 옥탄가를 높여 효율적인 연소를 가능케 한다. 이에 따라, 연비가 높아 연료를 절약할 수 있다. 또한, 엔진 내의 탄소분이나 회분, 황분 등의 퇴적물 제거능이 우수하며, 유해 배출가스(매연) 발생량을 저감한다.

본 발명에 따른 연료 첨가제는 연료, 바람직하게는 휘발유 등에 첨가되어 사용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 연료 첨가제는, 특별히 한정하는 것은 아니지만 예를 들어 자동차용 휘발유 연료에 첨가되는 경우 휘발유 1ℓ 당 0.5㎖ ~ 400㎖로 첨가되어 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

먼저, 반응기에 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)을 넣은 다음, 여기에 t-아밀메틸에테르(tert-amyl methyl ether), 2-메틸부탄(2-methylbutane) 및 n-헥산(n-hexane)을 천천히 적하한 다음, 40℃에서 30분 동안 100rpm으로 혼합, 교반한 후, 상온으로 냉각하였다.(제1혼합물 제조)

또한, 다른 반응기에 크실렌(xylene)을 넣은 다음, 여기에 디에틸하이드록실아민(diethylhydroxyl amine), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether) 및 n-펜탄(n-pentane)을 투입한 다음, 50℃에서 1시간 동안 125rpm으로 혼합, 교반하였다.(제2혼합물 제조)

다음으로, 상기 교반된 제2혼합물을 40℃에서 30분 동안 방치하여 숙성시킨 다음, 상기 상온 상태로 냉각된 제1혼합물을 상기 숙성된 제2혼합물에 천천히 적하하였다. 그리고 온도 40℃에서 2시간 동안 150rpm으로 혼합, 교반한 후 상온으로 냉각시켰다. 이와 같이 제조된 본 실시예에 따른 연료 첨가제의 조성(성분 및 함량)은 하기 [표 1]과 같다. 하기 [표 1]에서 각 성분의 함량은, 제1혼합물의 경우에는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol) 100중량부를 기준으로 한 것이고, 제2혼합물의 경우에는 크실렌(xylene)을 100중량부를 기준으로 한 것이다.

[실시예 2]

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 각 성분의 함량을 달리하였다. 본 실시예 2에 따른 연료 첨가제의 조성은 하기 [표 1]과 같다.

[실시예 3 및 4]

상기 실시예 1의 조성에 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)를 더 첨가한 후, 상온 교반한 것을 실시예 3으로 하였으며, 상기 실시예 2의 조성에 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)를 더 첨가한 후, 상온 교반한 것을 실시예 4로 하였다. 이때, 상기 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)는 제1혼합물의 용매(이소프로필알코올) 100중량부에 대해 각각 12중량부로 첨가하였다. 본 실시예 3 및 4에 따른 연료 첨가제의 조성을 하기 [표 1]에 나타내었다.

[비교예 1 및 2]

상기 실시예 1과 대비하여 하기 [표 1]에 나타낸 바와 같이 각 성분 및 함량을 달리하여 조성하였다.

위와 같이 제조된 각 실시예 및 비교예에 따른 연료 첨가제를 일반 휘발유에 첨가(휘발유 1ℓ당 연료 첨가제 10㎖의 체적비로 첨가)한 다음, 이를 자동차에 적용하여 옥탄가, 연비, 유해 배출가스 발생량 및 퇴적물(잔류 탄소분, 회분, 황분)을 측정하여 그 결과를 하기 [표 2] 내지 [표 5]에 나타내었다. 실험 차종은 2000cc, 4기통으로서 SM5 2002산(제조사 : 대한민국 (주)삼성자동차)을 사용하였으며, 80km/hr 속도로 주행 시의 결과치로 평가하였다. 그리고 연료 첨가제를 사용하지 않은 경우(미첨가)에 대해서도 성능을 평가하여 그 결과를 하기 [표 2] 내지 [표 5]에 함께 나타내었다.

상기 [표 2] 및 [표 3]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 첨가제를 첨가한 경우가 그렇지 않은 경우(비교예 및 미첨가)보다 옥탄가 및 연비가 높게 평가됨을 알 수 있다. 특히, 본 실험예로부터 t-아밀메틸에테르는 옥탄가 및 연비 상승에 효과적임을 알 수 있었다.

상기 [표 4]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 첨가제를 첨가한 경우가 그렇지 않은 경우(비교예 및 미첨가)보다 배출가스 저감능이 우수한 것으로 평가됨을 알 수 있다. 특히, 본 실험예로부터 에틸하이드록실아민은 배출가스 저감에 효과적임을 알 수 있었다. 아울러, 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)는 질소산화물(NO_x)을 효과적으로 제거시킴을 알 수 있었다.

상기 [표 5]에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 연료 첨가제를 첨가한 경우가 그렇지 않은 경우(비교예 및 미첨가)보다 퇴적물 제거능이 우수한 것으로 평가됨을 알 수 있다. 특히, 본 실험예로부터 에틸렌글리콜 모노부틸에테르는 퇴적물 제거능에 효과적임을 알 수 있었다.

이상의 실시예들에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 연료 첨가제는 연료(휘발유)의 옥탄가를 높이고 연비를 개선함을 알 수 있다. 또한, 엔진 내의 탄소분이나 회분, 황분 등의 퇴적물 제거능이 우수하며, 유해 배출가스(매연) 발생량을 저감함을 알 수 있다.

Claims

지방족 탄화수소계 용매에 아밀메틸에테르(amyl methyl ether), 2-메틸부탄(2-methylbutane) 및 n-헥산(n-hexane)이 혼합된 제1혼합물; 및
방향족 탄화수소계 용매에 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether) 및 n-펜탄(n-pentane)이 혼합된 제2혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제.
제1항에 있어서,
상기 제1혼합물의 지방족 탄화수소계 용매는 메틸알코올(methyl alcohol), 에틸알코올(ethyl alcohol) 및 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상이고,
상기 제2혼합물의 방향족 탄화수소계 용매는 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene) 및 크실렌(xylene)으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료 첨가제.
제1항에 있어서,
상기 연료 첨가제는 제1혼합물과 제2혼합물을 1 : 0.2 ~ 2.0의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제.
제1항에 있어서,
상기 연료 첨가제는 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제.
지방족 탄화수소계 용매에 아밀메틸에테르(amyl methyl ether), 2-메틸부탄(2-methylbutane) 및 n-헥산(n-hexane)을 첨가한 다음, 35℃ ~ 45℃에서 10분 ~ 60분 동안 혼합하여 제1혼합물을 얻는 단계 a);
방향족 탄화수소계 용매에 에틸하이드록실아민(ethylhydroxyl amine), 에틸렌글리콜 모노부틸에테르(ethylene glycol monobutyl ether) 및 n-펜탄(n-pentane)을 첨가한 다음, 45℃ ~ 55℃에서 1시간 ~ 2시간 동안 혼합하여 제2혼합물을 얻는 단계 b); 및
상기 단계 b)에서 교반된 제2혼합물을 35℃ ~ 45℃에서 10분 ~ 60분 동안 숙성시킨 다음, 상기 숙성된 제2혼합물에 상기 단계 a)에서 얻어진 제1혼합물을 첨가하여 35℃ ~ 45℃에서 1시간 ~ 3시간 동안 혼합하는 단계 c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 제1혼합물의 지방족 탄화수소계 용매는 메틸알코올(methyl alcohol), 에틸알코올(ethyl alcohol) 및 이소프로필알코올(isopropyl alcohol)로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상이고,
상기 제2혼합물의 방향족 탄화수소계 용매는 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene) 및 크실렌(xylene)으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 연료 첨가제의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 단계 c)는 제1혼합물과 제2혼합물을 1 : 0.2 ~ 2.0의 중량비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제의 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 단계 c)에서 얻어진 혼합물에 펜타아세틸-알파-글루코오스(penta acetyl-α-glucose)를 혼합하는 단계 d)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 첨가제의 제조방법.