KR20130010434A - 연료첨가제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연료첨가제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자일렌, 이소파라핀, 에탄올, 산소발생제, 이소옥탄, 헵탄, 톨루엔, 이산화티탄 및 산화방지제로 이루어진다.
전술한 성분으로 이루어진 연료첨가제 조성물은 대기오염물질의 방출을 저감시키고, 연료의 연소효율을 향상시키는 효과를 나타낸다.

Description

연료첨가제 조성물 {COMPOSITION OF FUEL-ADDITIVES}

본 발명은 연료첨가제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기오염물질의 방출을 저감시키고, 연료의 연소효율을 향상시키는 연료첨가제 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 연료첨가제 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대기오염물질의 방출을 저감시키고, 연료의 연소효율을 향상시키는 연료첨가제 조성물에 관한 것이다.

최근에는 국제유가의 상승과 탄소발생량에 대한 선진국들의 규제가 강화됨에 따라, 연료의 연소효율을 향상시키고, 대기오염물질인 탄소의 발생량을 줄여줄 수 있는 연료첨가제에 대한 개발이 요구되고 있는데, 대한민국특허공개 제94-700487호에는 유기화합물로 제 1성분으로 유용성 폴리올레핀 아민과 제 2성분으로 C2 -C6 모노-올레핀의 중합체를 가솔린 석유 연료용 첨가제로 사용하는 예가 개시되어 있고, 대한민국특허공개 제94-701439호에는 약 1500 미만의 분자량을 갖는 C2 -C6 모노-올레핀의 유용성 중합체(예를 들면, 폴리이소부틸렌) 및 질소함유 화합물이 개시되어 있다.

그런데, 전술한 공지의 기술들은 단지 밸브 및 엔진의 연소실 내부를 세정하여 연소 효율을 높이고 불완전 연소를 줄이는 기술이기 때문에 직접적인 연소과정에 촉매로 작용하는 것은 아니며, 잔류하지 않아 보일러 등과 같은 연소기에 적합하다.

이외에도, 유용성 알칼리금속, 알칼리 토금속 또는 희토류의 착물(유기금속 착화합물)을 사용한 예가 대한민국 특허출원공개 제95-703630호에 개시되어 있으며, 대한민국특허 제92-1050호에는 가솔린이나 디젤엔진의 연료 탱크에 첨가할 수 있는 유기과산화물, 청정제(지방성 아민, 지방성 아민의 에톡시화 또는 프로폭시화 유도체, 지방성 디아민, 지방성 이미다졸린, 폴리머 아민과 그의 유도체 중의 한 성분 이상과 유기 카르복실산 및 그외 산과의 혼합물) 및 탄 화수소계 용매로 구성되는 연료 첨가제 조성물이 개시되어 있다.

그러나, 전술한 공지 기술들은 제조 방법이 복잡하고 고가의 화합물을 사용해야하며, 유용성 과산화물을 사용하는 경우 함량이 적당할 경우에만 효과가 크고 과량이 사용될 경우에는 오히려 연료절감효과가 없어지는 문제점이 있었다.

또한, 염화물, 철화합물 및 알칼리 화합물과 같은 무기화합물을 연료유에 분산시키는 경우 연료와 무기화합물의 극성 차이로 인한 무기화합물의 침전 발생 문제가 있고, 알칼리 사용시 음이온계 및 양이온계 계면활성제는 공통이온 효과, 산-염기 중화반응 등의 영향으로 침전을 일으키는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 연료에 다량 첨가되더라도 분산성이 저하되지 않고, 대기오염물질의 배출을 첨가량에 비례하여 감소시킬 수 있는 연료첨가제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 연료의 연소효율을 향상시켜 고연비의 연료를 제공하는 연료첨가제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 자일렌, 이소파라핀, 에탄올, 산소발생제, 이소옥탄, 헵탄, 톨루엔, 이산화티탄 및 멘틸살리실레이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 조성물을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 연료첨가제 조성물은 자일렌 200 중량부, 이소파라핀 50 중량부, 에탄올 100 내지 175 중량부, 산소발생제 0.05 내지 0.1 중량부, 이소옥탄 25 내지 40 중량부, 헵탄 10 내지 25 중량부, 톨루엔 25 내지 100 중량부, 이산화티탄 0.05 중량부 및 멘틸살리실레이트 0.25 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 산소발생제는 과망간산칼륨 및 오존수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 연료첨가제 조성물에는 탄산칼륨 또는 탄산칼슘으로 이루어진 부식 억제제 0.01 내지 0.03 중량부가 더 첨가되는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 연료첨가제 조성물은 경유, 휘발유 및 등유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 연료 100 중량부에 0.3 내지 0.5 중량부가 첨가되는 것으로 한다.

본 발명에 따른 연료첨가제 조성물은 연료에 다량 첨가되더라도 분산성이 저하되지 않고, 대기오염물질의 배출을 첨가량에 비례하여 감소시킬 수 있는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 연료의 연소효율을 향상시켜 고연비의 연료를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 연료첨가제 조성물은 자일렌, 이소파라핀, 에탄올, 산소발생제, 이소옥탄, 헵탄, 톨루엔, 이산화티탄 및 산화방지제로 이루어지며, 자일렌 200 중량부, 이소파라핀 50 중량부, 에탄올 100 내지 175 중량부, 산소발생제 0.05 내지 0.1 중량부, 이소옥탄 25 내지 40 중량부, 헵탄 10 내지 25 중량부, 톨루엔 25 내지 100 중량부, 이산화티탄 0.05 중량부 및 멘틸살리실레이트 0.25 중량부로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.

전술한 자일렌, 이소파라핀, 헵탄 및 톨루엔은 산소발생제 및 이산화티탄의 용해도와 부동성을 높이는 역할을 한다.

전술한 산소발생제는 과망간산칼륨 및 오존수로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나로 이루어지는데, 이러한 성분으로 이루어지는 산소발생제는 연료 연소 시 산소를 발생시키면서 연소를 활성시키고 연료의 화력을 증가시키는 역할을 한다.

이때, 산소발생제는 탄화분 사용량 기준으로 0.05 중량부 미만을 사용하면 전술한 효과가 미미하게 나타나며, 0.1 중량부를 초과하여 사용하면 오히려 원하는 연소시간이 줄어들 수 있다.

전술한 에탄올은 전술한 산소발생제의 안정성을 높이는 역할을 하고, 산소발생제의 분해를 지연시키는 동시에 이산화티탄의 응고를 억제하는 역할을 한다.

또한, 본발명의 연료첨가제에 탄산칼륨 및 탄산칼슘과 같은 알칼리 화합물을 첨가하여 연소할 때, 매연의 발생량을 줄일 수 있고, 저온연소를 유도하여 NOx를 제어할 수 있으며, 가스연료 연소시 복사열전도체계를 개선하여 연료절감을 유도할수 있다.

전술한 이산화티탄은 전술한 산소발생제를 안정화시키는 안정제의 역할을 하는데, 이산화티탄의 혼합으로 인해 상온에서 약 180℃의 온도로 가열하는 과정에서 산소발생제의 분해가 지연되도록 하며, 180℃의 온도 이상으로 가열되면 산소발생제에서 산소를 대량 방출하게 하고 그로 인해 연료의 연소를 촉진시키며, 대량으로 방출된 산소에 의해 로 및 연소관에 유입되는 산소량이 적더라도 연료를 쉽게 태우며 수소보다 잘 타지 않는 탄소를 빨리 태울 수 있도록 하는 역할을 한다.

전술한 멘탈살리실레이트는 박하향을 발생시키는 방향제 성분으로 0.05 중량부가 첨가되는데, 본 발명에 따른 연료첨가제 성분에 함유되는 톨루엔과 같은 방향족 화합물에서 방출되는 악취를 억제하여, 보관 및 사용이 용이한 연료첨가제 조성물을 제공하는 역할을 한다.

또한, 전술한 연료첨가제 조성물에는 탄산칼륨 또는 탄산칼슘으로 이루어진 부식 억제제 0.01 내지 0.03 중량부가 더 첨가될 수도 있는데, 전술한 성분으로 이루어진 부식 억제제는 연료첨가제 조성물의 세정능력을 높일 수 있으며, 약 800℃ 이상의 온도에서 연소되는 경우에 부식을 억제한다.

전술한 성분으로 이루어지는 연료첨가제 조성물은 자일렌 200 중량부 및 이소파라핀 50 중량부를 교반기에 투입하여 35 내지 38℃의 온도에서 10분간 교반하고, 에탄올 100 내지 175 중량부 및 산소발생제 0.05 내지 0.1 중량부를 교반기에 투입하여 35 내지 38℃의 온도에서 10분간 교반하고, 이소옥탄 25 내지 40 중량부 및 헵탄 10 내지 25 중량부을 교반기에 투입하고 35 내지 38℃의 온도에서 5분간 교반하고, 톨루엔 25 내지 100 중량부를 교반기에 투입하고 35 내지 38℃의 온도에서 10분간 혼합하고, 이산화티탄 0.05 중량부 및 멘틸살리실레이트 0.25 중량부를 교반기에 투입하고 35 내지 38℃의 온도에서 교반하여 제조된다.

전술한 과정을 통해 제조되는 연료첨가제 조성물은 경유, 휘발유 및 등유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 연료 100 중량부에 0.3 내지 0.5 중량부가 첨가되는데, 본 발명에 따른 연료첨가제 조성물을 사용하는 경우 휘발유, 경유 및 등유 중에서 선택되는 어느 하나의 연료를 사용하고 연료 : 연료첨가제 조성물의 비율을 100 : 0.3 내지 0.5로 혼합하여 연소시킴으로써 대기오염물질인 SOx을 줄일 수 있다.

또한, 본 발명의 연료첨가제 조성물을 중유보일러에 첨가하여 사용하는 경우에는 연료의 완전연소를 유도하고 그로 인해 중유의 불완전연소로 인한 플라이 애쉬 중의 유진을 줄이고 집진기의 집진효율 및 촉매의 수명을 연장시키며, 석탄보일러의 경우 완전연소를 유도하여 먼지와 매연을 줄일 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 연료첨가제 조성물의 제조방법 및 물성을 실시예를 들어 설명한다.

<실시예 1>

자일렌 200 중량부 및 이소파라핀 50 중량부를 교반기에 투입하여 36℃의 온도에서 10분간 교반하고, 에탄올 100 중량부 및 과망간산칼륨 0.05 중량부를 교반기에 투입하여 36℃의 온도에서 10분간 교반하고, 이소옥탄 40 중량부 및 헵탄 10 중량부을 교반기에 투입하고 36℃의 온도에서 5분간 교반하고, 톨루엔 100 중량부를 교반기에 투입하고 36℃의 온도에서 10분간 혼합하고, 이산화티탄 0.05 중량부 및 멘틸살리실레이트 0.25 중량부를 교반기에 투입하고 35 내지 38℃의 온도에서 교반하여 제도된 연료첨가제 조성물을 제조하였다.

<실시예 2>

자일렌 200 중량부 및 이소파라핀 50 중량부를 교반기에 투입하여 36℃의 온도에서 10분간 교반하고, 에탄올 175 중량부 및 과망간산칼륨 0.05 중량부를 교반기에 투입하여 36℃의 온도에서 10분간 교반하고, 이소옥탄 25 중량부 및 헵탄 25 중량부을 교반기에 투입하고 36℃의 온도에서 5분간 교반하고, 톨루엔 25 중량부를 교반기에 투입하고 36℃의 온도에서 10분간 혼합하고, 이산화티탄 0.05 중량부 및 멘틸살리실레이트 0.25 중량부를 교반기에 투입하고 35 내지 38℃의 온도에서 교반하여 연료첨가제 조성물을 제조하였다.

<비교예 1>

SK주유소에서 시판중인 휘발유.

<비교예 2>

SK주유소에서 시판중인 경유.

<실시예 3>

전술한 실시예 1을 통해 제조된 연료첨가제 조성물 0.4 중량부를 비교예 1의 휘발유 100 중량부와 혼합하여 연료첨가제 조성물이 혼합된 휘발유를 제조하였다.

<실시예 4>

전술한 실시예 2을 통해 제조된 연료첨가제 조성물 0.4 중량부를 비교예 2의 경유 100 중량부와 혼합하여 연료첨가제 조성물이 혼합된 경유를 제조하였다.

전술한 실시예 3을 통해 제조된 연료첨가제 조성물이 혼합된 휘발유와 비교예 1의 휘발유의 연비를 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.

{단, 휘발유의 연비는 현대자동차의 NF소나타(2006년 8월 출고, 77,969km 주행, 오토)를 이용하여 측정하였으며, 남 원주 IC 에서 중앙고속도로를 이용하여 경북 의성 IC를 거치며, 평균 시속 100km/h로 왕복주행을 실시하였다. 운전자의 몸무게는 70kg이며, 온도는 23℃, 습도는 62%, 풍향은 남남동 3.5 ㎧, 휘발유 및 경유의 주유용량은 65L 였다.)

<표 1>

위에 표 1에 나타낸 것처럼 본 발명에 의해 제조된 연료첨가제 조성물이 함유된 휘발유는 연비가 월등하게 향상되는 것을 알 수 있다.

전술한 실시예 4를 통해 제조된 연료첨가제 조성물이 혼합된 경유와 비교예 2의 경유의 연비를 측정하여 아래 표 2에 나타내었다.

{단, 경유의 연비는 현대자동차의 산타페(싼타페 (2004년 6월 출고, 108,334km 주행, 오토)를 이용하여 측정하였고, 남 원주 IC 에서 중앙고속도로를 이용하여 경북 의성 IC를 거치며, 평균 시속 100km/h로 왕복주행을 실시하였다. 운전자의 몸무게는 70kg이며, 온도는 23℃, 습도는 62%, 풍향은 남남동 3.5 ㎧, 휘발유 및 경유의 주유용량은 65L 였다.)

<표 2>

위에 표 2에 나타낸 것처럼 본 발명에 의해 제조된 연료첨가제 조성물이 함유된 경유는 연비가 월등하게 향상되는 것을 알 수 있다.

Claims (2)

1. 자일렌 200 중량부, 이소파라핀 50 중량부, 에탄올 100 내지 175 중량부, 오존수로 이루어진 산소발생제 0.05 중량부, 이소옥탄 25 내지 40 중량부, 헵탄 10 내지 25 중량부, 톨루엔 25 내지 100 중량부, 이산화티탄 0.05 중량부 및 멘틸살리실레이트 0.25 중량부로 이루어지며,
   탄산칼륨 또는 탄산칼슘으로 이루어진 부식 억제제 0.01 내지 0.03 중량부가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 조성물.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 연료첨가제 조성물은 경유, 휘발유 및 등유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 연료 100 중량부에 0.3 내지 0.5 중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 연료첨가제 조성물.