KR20140103904A

KR20140103904A - 연료 블렌딩용 아이소부탄올 조성물 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140103904A
Application number: KR1020147010433A
Authority: KR
Inventors: 제임스 제이. 바우스티안; 레슬리 알. 울프
Original assignee: 부타맥스 어드밴스드 바이오퓨얼스 엘엘씨
Priority date: 2011-09-23
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2014-08-27
Also published as: US20150128486A1; JP6663401B2; JP6247212B2; AU2017201529A1; AU2012312967A1; JP2018031014A; WO2013043286A1; US20120247003A1; US9359568B2; CA2846771A1; CN103987817A; ZA201401048B; EP2758497A1; NZ620991A; US9938480B2; CA3076053A1; US8968429B2; US20160257900A1; BR112014006881A2; JP2014527118A

Abstract

본 발명은 연료 블렌딩용 부탄올 조성물 및 그러한 조성물을 포함하는 연료 블렌드에 관한 것이다. 본 발명의 조성물 및 연료 블렌드는 바람직한 성능 특성을 가지며, 에탄올-함유 연료 블렌드의 대체물로서의 역할을 할 수 있다. 본 발명은 또한 그러한 부탄올 조성물 및 연료 블렌드의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

연료 블렌딩용 아이소부탄올 조성물 및 그의 제조 방법{ISOBUTANOL COMPOSITIONS FOR FUEL BLENDING AND METHODS FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 연료 블렌딩용 부탄올 조성물 및 그러한 조성물을 포함하는 연료 블렌드에 관한 것이다. 본 발명의 조성물 및 연료 블렌드는 바람직한 성능 특성을 가지며, 에탄올-함유 연료의 대체물로서의 역할을 할 수 있다. 본 발명은 또한 그러한 부탄올 조성물 및 연료 블렌드의 제조 방법에 관한 것이다.

액체 수송 연료에 대한 전 세계적 수요는 소정의 환경 중심의 목적, 예를 들어 오일 매장량의 보존을 충족시키는 능력을 한계에 이르게 할 것으로 예상된다. 그러한 수요는 재생가능한 자원의 이용을 가능하게 하여 오일 매장량의 고갈을 완화시키는 기술의 개발을 이끌어 왔다. 본 발명은 오일 매장량의 보존을 가능하게 하는 개선된 대체 연료 조성물 및 방법에 대한 필요성에 대처한다. 그러한 조성물 및 방법은 연료 수요 및 환경 문제 둘 모두를 만족시킬 것이다.

연료, 및 특히 가솔린은 전형적으로 소정의 성능 파라미터 또는 표준을 충족시키도록 요구된다. 그러한 표준은 엔진 또는 다른 연료 연소 장치의 적절한 작동을 위해, 또는 환경 관리와 같은 다른 이유로 시행된다. 성능 파라미터의 예에는 증기압 (예를 들어, 레이드(Reid) 증기압), 황 함량, 산소 함량, 방향족 탄화수소 함량, 벤젠 함량, 올레핀 함량, 연료의 90%가 증류되는 온도(T90), 연료의 50%가 증류되는 온도(T50), 연료의 10%가 증류되는 온도(T10), 옥탄 등급(octane rating), 안티-노킹 지수(anti-knock index), ASTM 운전성 지수(Driveability Index), 연소 특성, 및 배기가스 성능 파라미터가 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.

미국의 다수의 주 내에서의 판매용 가솔린에 대한 표준은 미국 재료시험 협회(American Society for Testing and Materials, ASTM)에 의해, 특히 ASTM 표준 규격 번호 D-4814 ("ASTM D-4814")에 기술되어 있으며, 이는 본 명세서에 참고로 포함된다. 추가적인 연방 및 주의 규정이 이러한 표준을 보충한다. ASTM D-4814에 기술된 가솔린에 대한 규격은 휘발성 및 연소에 영향을 주는 다수의 파라미터, 예를 들어 기후, 계절, 지리적 위치 및 고도에 기초하여 달라진다. 이러한 이유로, ASTM D-4814에 따라 제조된 가솔린은 증기압/증류 클래스(vapor pressure/distillation class) AA, A, B, C, D 및 E와, 베이퍼 로크 보호 클래스(vapor lock protection class) 1, 2, 3, 4, 5 및 6으로 나눠지며, 각 클래스는 각각의 클래스들의 요건을 충족시키는 가솔린을 기술하는 일 세트의 세목(specification)을 갖는다. 이들 세목은 또한 그 세목 내의 파라미터들을 측정하기 위한 시험 방법을 기술한다.

연료 블렌드를 제조하기 위해 에탄올이 가솔린 완제품(finished gasoline) 및 가솔린 하위등급물 (예를 들어, 함산소 블렌딩용 블렌드스톡(blendstock for oxygenate blending) 또는 BOB) 둘 모두와 일상적으로 블렌딩된다. 블렌딩 공정은 트럭 로딩 터미널(truck loading terminal)에서 일어날 수 있는데, 여기서 가솔린 또는 가솔린 하위등급물과 에탄올이, 서비스 스테이션(service station)으로의 수송을 위해 탱커 트럭 상에 로딩하는 동안 이들 스트림을 혼합함으로써, 별개의 저장 탱크들로부터 연료 생성물로 배합된다. 이러한 블렌딩 공정은 순차적으로 달성되거나 (즉, 먼저 한 성분이 로딩되고, 이어서 다른 성분이 로딩됨), 또는 실시간 스트림 블렌더들에 의해 동시에 달성될 수 있다. 일부 그러한 블렌딩 공정은 보통 스플래시-블렌딩(splash-blending)으로 지칭된다.

부탄올은 연료 블렌드에 사용하기에 또한 적합한 중요한 산업적 화학물질이다. 연료 블렌드에 부탄올을 사용하는 것은 에탄올에 비하여 몇 가지 이점을 갖는다. 예를 들어, 부탄올은 가솔린의 에너지 함량에 더 가까운 에너지 함량을 갖기 때문에, 소비자들은 부탄올 연료에 의한 연료 경제성에 관한 타협에 덜 대항하게 된다. 또한, 부탄올은 낮은 증기압을 갖는데, 이는 그것이 종래의 가솔린에 용이하게 첨가될 수 있다는 것을 의미한다. 부탄올은 특별히 개조된 차량을 필요로 하지 않고서 에탄올보다 더 높은 블렌드 농도로 사용될 수 있다. 부탄올 연료 블렌드는 또한 에탄올 연료 블렌드보다 물의 존재 하에서 덜 분리되기 쉽다. 추가로, 부탄올의 화학적 특성은 그것이 가솔린에 16 부피% 이상으로 블렌딩될 수 있게 하며, 그럼으로써 표준 10 부피% 에탄올 블렌드보다 소비되는 연료 갤런당 더 많은 가솔린을 대체하게 된다.

부탄올과 에탄올의 상이한 물리적 특성으로 인해, 부탄올은, 특히 상대적으로 더 높은 부탄올 농도 (예를 들어, 20 부피% 이상)에서는 항상 연료 블렌드 내의 에탄올을 직접 대체할 수 있는 것은 아니다. 그러한 농도에서, 부탄올의 상대적으로 더 높은 비점은 연료 블렌드의 증발 특성을 변경시킬 수 있으며, 이는 차량에서의 냉간 시동 및 예열 운전성 문제로 이어질 수 있다. 추가적으로, 에탄올 가솔린 블렌드용으로 제형화된 가솔린 블렌드스톡(BOB) 및 하위등급물은 부탄올과 완전히 상용성인 것은 아니다. 이러한 점에서, 특정 에탄올 백분율용으로 제형화된 블렌드스톡 또는 하위등급물과의 블렌딩을 위한 에탄올을 부탄올로 간단히 대체할 수는 없다. 본 출원 이전에는, 에탄올용으로 제형화된 블렌드스톡 또는 하위등급물 내로 부탄올을 블렌딩함으로써 에탄올을 부탄올로 대체하려 했다면, 생성된 가솔린은 성능에 대한 필수 규정 요건을 충족시키지 않았을 것이다. 다시 말해서, 그러한 대체는 규격을 벗어난(off-specification) 가솔린 블렌드를 생성했을 것이며, 이에 따라 시장성이 없었을 것이다.

본 발명의 일 태양은 부탄올 및 연료 블렌딩에 유용한 본 명세서에 기재된 다른 물질을 갖는 조성물을 제공한다. 그러한 조성물은 연료 블렌드 내의 에탄올을 직접 대체할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 부탄올 조성물은 에탄올용으로 제형화된 블렌드스톡 및 하위등급물을 포함한, 산소 블렌딩용 가솔린 블렌드스톡 (가솔린, BOB) 또는 가솔린 하위등급물 (예를 들어, 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물)에 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 부탄올, 및 상대적으로 높은 부탄올 농도가 연료 블렌드의 성능 특성 (예를 들어, 휘발성)에 미치는 부정적인 영향을 완화시키는 본 명세서에 기재된 다른 물질을 함유하는 조성물을 제공한다. 본 발명의 조성물은 직접 터미널에서 에탄올의 대체물로서 사용될 수 있기 때문에, 본 발명의 조성물은 연료 블렌드의 생성에 있어서 에탄올과 적어도 동일한 유연성을 제공한다. 이러한 점에서, 블렌드스톡 및 하위등급물이 에탄올 블렌드용으로 제형화되었다 하더라도, 본 발명의 조성물은 연료 제조업체가 부탄올 블렌드 및 에탄올 블렌드에 대해 동일한 가솔린 블렌드스톡 및 하위등급물을 사용할 수 있게 한다. 전에는, 연료 제조업체는 에탄올을 사용하여 에탄올용으로 제형화된 블렌드스톡 및 하위등급물만을 사용할 수 있었다. 이러한 신규한 진보는 상이하거나 개질된 블렌드스톡 및 하위등급물을 얻거나 제조해야 함이 없이 연료 제조 및 블렌드에 대한 더 큰 기회를 연료 제조업체에게 제공한다. 추가적으로, 본 출원은, 에탄올 재고의 소진을 필요로 하거나, 상이한 블렌드스톡 또는 하위등급물을 제공 또는 제조해야 하거나, 또는 부탄올 블렌딩을 취급하기 위한 추가 시설을 제공해야 함이 없이, 에탄올과의 블렌딩으로부터 부탄올과의 블렌딩으로 편리하게 전환함으로써, 에탄올을 가솔린 또는 가솔린 하위등급물과 블렌딩하는 터미널이 연료를 제조할 수 있게 한다. 이러한 점에서, 본 출원은 부탄올 블렌딩을 취급하기에 편리한 방법을 갖지 않는 터미널이 여전히 부탄올-함유 연료를 제조할 수 있게 한다. 본 출원은 또한, 트럭 터미널을 포함하지만 이로 한정되지 않는 터미널이, 임의의 추가적인 변경 또는 장비 없이, 터미널에서 에탄올용으로 제형화된 가솔린 블렌드스톡, 하위등급물, 또는 이들의 혼합물을 사용하여 부탄올 가솔린 블렌드를 제조할 수 있게 한다. 더욱이, 본 출원은 기존의 에탄올 제조 플랜트가 바이오부탄올 제조용 시설을 개장할 수 있게 하는데, 이는 바람직하게는 고가의 장비 변경 또는 부가를 피하도록 하기 위해 이미 시설되어 있는(in place) 장비를 경제적으로 사용하는 방식으로 이루어진다. 더욱이, 본 발명은 이미 시설되어 있고 이용가능한 장비를 사용하여 부탄올이 이미 제조된 장소에서 연료 블렌딩용 부탄올 조성물 및 연료 블렌드를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명은 부탄올 및 본 명세서에 기재된 다른 물질을 함유하는 조성물을 제공함으로써 에탄올계 연료 블렌드의 성능 표준 및 파라미터를 충족시키거나 초과하는 개선된 대체 연료에 대한 필요성에 대처한다. 그러한 조성물은 연료 블렌드 내의 에탄올을 직접 대체하거나 보충할 수 있다. 따라서, 그러한 조성물은 허용가능한 성능 표준 및 파라미터를 제공하면서 연료 수요 및 환경 문제 둘 모두를 만족시킬 수 있다. 본 발명은 이러한 요구 및 다른 요구를 만족시키며, 후술되는 실시 형태의 설명에 의해 명백해지는 바와 같은 추가의 관련 이점을 제공한다.

본 발명의 일 태양은 연료 블렌딩용 조성물에 관한 것이며, 본 조성물은 (i) 부탄올; (ii) 선택적으로, 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 증기압 조절 성분을 포함한다. 본 발명의 다른 태양에서, 부탄올은 n-부탄올, 2-부탄올, 아이소부탄올, tert-부틸 알코올, 또는 이들의 조합이다. 본 발명의 다른 태양에서, 부탄올의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 10 부피% 내지 약 99 부피%이다. 다른 태양에서, 부탄올의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%이다. 다른 태양에서, 부탄올의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 70 부피%이다.

본 발명의 일 태양에서, 옥탄 개선 성분에는 고-옥탄 방향족 물질, 고-옥탄 아이소파라핀, 알킬레이트, 에탄올, 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다. 본 발명의 다른 태양에서, 고-옥탄 방향족 물질에는 톨루엔, 자일렌, 리포메이트(reformate), 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다. 다른 태양에서, 고-옥탄 아이소파라핀에는 아이소-옥탄이 포함된다. 다른 태양에서, 옥탄 개선 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0 부피% 내지 약 50 부피%이다. 다른 태양에서, 옥탄 개선 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%이다. 다른 태양에서, 옥탄 개선 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 20 부피%이다.

본 발명의 일 태양에서, 증기압 조절 성분에는 n-부탄, 아이소-부탄, n-펜탄, 아이소-펜탄, 혼합 부탄, 혼합 펜탄, 아이소머레이트(isomerate), 액상 천연 가스(natural gas liquid), 경질 촉매-분해 나프타(light catalytically-cracked naphtha), 경질 수소화분해 나프타(light hydrocracked naphtha), 수소처리 경질 촉매-분해 나프타(hydrotreated light catalytically-cracked naphtha), 천연 가솔린, 에탄올 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다. 본 발명의 다른 태양에서, 증기압 조절 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 1 부피% 내지 약 30 부피%이다. 다른 태양에서, 증기압 조절 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 20 부피%이다. 다른 태양에서, 증기압 조절 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 10 부피%이다.

본 발명의 일 태양에서, 조성물은 운전성 성분(driveability component)을 추가로 포함한다. 본 발명의 다른 태양에서, 운전성 성분에는 n-펜탄, 아이소-펜탄, 2,2-다이메틸 부탄, 액상 천연 가스, 경질 촉매-분해 나프타, 경질 수소화분해 나프타, 수소처리 경질 촉매-분해 나프타, 아이소머레이트, 헥산 또는 이들의 임의의 조합이 포함된다. 다른 태양에서, 운전성 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 1 부피% 내지 약 30 부피%이다. 다른 태양에서, 운전성 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 15 부피%이다.

본 발명의 일 태양은 (i) 아이소부탄올; (ii) 톨루엔; 및 (iii) n-부탄을 포함하는 연료 블렌딩용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 다른 태양은 연료 블렌딩용 조성물에 관한 것이며, 본 조성물은 (i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%의 아이소부탄올; (ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%의 톨루엔; 및 (iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 20 부피%의 n-부탄을 포함한다. 다른 태양에서, 본 조성물은 (i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 69.5 부피%의 아이소부탄올; (ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 19.6 부피%의 톨루엔; 및 (iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 10.9 부피%의 n-부탄을 포함한다. 다른 태양에서, 본 발명의 조성물은 가솔린 또는 함산소 블렌딩용 블렌드스톡 (BOB)과의 블렌딩용이거나, 가솔린, BOB 또는 가솔린 하위등급물과의 터미널 블렌딩(terminal blending)용이거나, 또는 가솔린, BOB 또는 가솔린 하위등급물과의 스플래시-블렌딩용이다.

본 발명의 일 태양은 (i) 본 명세서에 기재된 연료 블렌딩용 조성물; 및 (ii) 연료를 포함하는 연료 블렌드에 관한 것이다. 본 발명의 다른 태양에서, 연료는 가솔린을 포함한다. 다른 태양에서, 연료는 BOB 또는 가솔린 하위등급물을 포함한다. 다른 태양에서, BOB는 개질 가솔린(reformulated gasoline)용 BOB (rBOB) 또는 종래의 BOB (cBOB)이다. 다른 태양에서, 부탄올의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 1 부피% 내지 약 60 부피%이다. 다른 태양에서, 부탄올의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 16 부피% 이하이다. 다른 태양에서, 부탄올의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 20 부피% 이상이다. 다른 태양에서, 조성물의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 1 부피% 내지 약 50 부피%이다. 다른 태양에서, 조성물의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 10 부피% 내지 약 25 부피%이다. 다른 태양에서, 조성물의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 23 부피%이다. 다른 태양에서, 연료의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 50 부피% 내지 약 99 부피%이다. 다른 태양에서, 연료의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 75 부피% 내지 약 90 부피%이다. 다른 태양에서, 연료의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 77 부피%이다.

본 발명의 일 태양에서, 본 연료 블렌드는 약 10 부피%의 에탄올 및 약 90 부피%의 가솔린 또는 BOB를 포함하는 연료 블렌드와 비교할 때 유사한 성능 특성을 갖는다. 본 발명의 다른 태양에서, 본 연료 블렌드는 약 10 부피%의 에탄올 및 약 90 부피%의 가솔린 또는 BOB를 포함하는 연료 블렌드와 비교할 때 동일한 성능 특성을 갖는다. 다른 태양에서, 본 연료 블렌드는 약 10 부피%의 에탄올 및 약 90 부피%의 가솔린 또는 BOB를 포함하는 연료 블렌드와 비교할 때 개선된 성능 특성을 갖는다.

다른 태양에서, 본 연료 블렌드는 옥탄 등급이 80 이상이다. 다른 태양에서, 본 연료 블렌드는 옥탄 등급이 90 이상이다. 다른 태양에서, 본 연료 블렌드는 미국 재료시험협회(ASTM) D-2699 및 D-2700에 의해 측정할 때 최소 안티-노킹 지수가 87이다. 다른 태양에서, 본 연료 블렌드는 레이드 증기압이 약 0.06 MPa (8 psi) 이하이다. 다른 태양에서, 본 연료 블렌드는 ASTM 운전성 지수가 약 676.7℃ (1250℉) 이하이다. 다른 태양에서, 본 연료 블렌드는 저-부탄올 운전성 지수(Low-Butanol Driveability Index, LBDI)가 약 676.7℃ (1250℉) 이하이다.

본 발명의 일 태양은 연료 블렌드의 제조 방법에 관한 것이며, 본 방법은 본 명세서에 기재된 연료 블렌딩용 조성물을 연료, 예를 들어 가솔린 또는 BOB와 배합하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 태양에서, 본 조성물은 터미널로 수송되고 터미널에서 가솔린 또는 BOB와 배합된다. 다른 태양에서, 본 조성물과 가솔린 또는 BOB는 탱커 트럭, 레일 카(rail car) 또는 선박과 같은 탱크 내에서 배합된다. 다른 태양에서, 본 조성물과 가솔린 또는 BOB는 가솔린 또는 BOB를 첨가하기 전에 본 조성물을 탱크에 첨가함으로써 배합된다. 다른 태양에서, 본 조성물과 가솔린 또는 BOB는 본 조성물을 첨가하기 전에 가솔린 또는 BOB를 탱크에 첨가함으로써 배합된다. 다른 태양에서, 본 조성물과 가솔린 또는 BOB는 본 조성물과 가솔린 또는 BOB를 동시에 탱크에 첨가함으로써 배합된다. 다른 태양에서, 본 조성물과 가솔린 또는 BOB는 본 조성물과 가솔린 또는 BOB를 동시에 탱커 트럭, 레일 카 또는 선박에 첨가함으로써 배합된다. 다른 태양에서, 본 조성물은 조성물이 제조되었던 장소와는 상이한 장소에서 가솔린 또는 BOB에 첨가된다. 다른 태양에서, 본 조성물은 조성물이 제조되었던 장소와 동일한 장소에서 가솔린 또는 BOB에 첨가된다.

본 발명의 일 태양은 본 명세서에 기재된 연료 블렌딩용 조성물의 제조 방법에 관한 것이며, 본 방법은 부탄올, 옥탄 개선 성분, 및 증기압 조절 성분을 배합하는 단계를 포함한다. 본 발명의 다른 태양에서, 배합 단계는 (i) 부탄올을 주로 포함하는 부탄올 스트림, 옥탄 개선 성분을 주로 포함하는 옥탄 개선 성분 스트림, 및 증기압 조절 성분을 주로 포함하는 증기압 조절 성분 스트림을 제공하는 단계; (ii) 부탄올 스트림을 옥탄 개선 성분 스트림과 함께 블렌딩하는 단계; 및 (iii) 부탄올 스트림을 증기압 조절 성분 스트림과 함께 블렌딩하는 단계를 포함한다. 다른 태양에서, 배합 단계는 옥탄 개선 성분 스트림과 증기압 조절 성분 스트림을, 이들 스트림을 부탄올 스트림과 블렌딩하기 전에, 함께 블렌딩하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 태양에서, 옥탄 개선 성분 스트림과 증기압 조절 성분 스트림을 함께 블렌딩하는 단계는 블렌딩된 옥탄 개선 성분 스트림 및 증기압 조절 성분 스트림을, 이들 스트림을 부탄올 스트림과 블렌딩하기 전에, 개장된 에탄올 제조 플랜트의 변성제 탱크(denaturant tank) 내에 유지하는 단계를 포함한다.

다른 태양에서, 배합 단계는 부탄올 스트림의 유량을 모니터링하는 단계, 옥탄 개선 성분 스트림의 유량을 모니터링하는 단계, 및 증기압 조절 성분 스트림의 유량을 모니터링하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 태양에서, 배합 단계는 부탄올 스트림, 옥탄 개선 성분 스트림, 및 증기압 조절 성분 스트림 각각의 유량을 제어하는 단계를 추가로 포함한다.

다른 태양에서, 부탄올 스트림, 옥탄 개선 성분 스트림, 및 증기압 조절 성분 스트림 각각의 유량은, 생성물 스트림이 (i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%의 부탄올; (ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%의 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 20% 부피%의 증기압 조절 성분을 갖도록 제어된다. 다른 태양에서, 부탄올 스트림의 유량은 제어되지 않고, 배합 단계는 부탄올 스트림의 모니터링된 유량에 기초하여 옥탄 개선 성분 스트림 각각의 유량을 제어하는 단계를 추가로 포함한다. 다른 태양에서, 옥탄 개선 성분 스트림 및 증기압 조절 성분 스트림 각각의 유량은, 생성물 스트림이 (i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%의 부탄올; (ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%의 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 20 부피%의 증기압 조절 성분을 갖도록 제어된다.

다른 태양에서, 부탄올 스트림과 옥탄 개선 성분 스트림을 함께 블렌딩하여 프리믹스 스트림(premix stream)을 생성하며, 프리믹스 스트림을 증기압 조절 성분 스트림과 블렌딩하여 생성물 스트림을 형성한다. 다른 태양에서, 배합 단계는 프리믹스 스트림을 터미널로 수송하는 단계를 추가로 포함하며, 프리믹스 스트림과 증기압 조절 성분 스트림은 터미널에서 블렌딩된다.

본 발명의 다른 태양은 옥탄 개선 성분이 없는 조성물의 제조 방법에 관한 것이며, 본 방법에서는 부탄올과 증기압 성분이 배합된다. 일 태양에서, 부탄올 스트림은 증기압 조절 성분 스트림과 블렌딩되어 상기 조성물을 주로 포함하는 생성물 스트림을 형성한다.

본 발명의 다른 태양은 연료 블렌딩용 조성물의 제조 방법에 관한 것이며, 본 방법은 (i) 옥탄 개선 성분 단독 및 (ii) 옥탄 개선 성분과 증기압 조절 성분의 배합물 중 하나를 용기(vessel) - 이는 변성제를 그 용기로부터 에탄올의 스트림 내로 계량할 수 있음 - 내로 도입하는 단계를 포함하며, 여기서 개선은 변성제를 용기로부터 에탄올의 스트림 내로 계량하기보다는, (i) 옥탄 개선 성분 및 (ii) 옥탄 개선 성분과 증기압 조절 성분의 배합물 중 하나를 용기로부터 부탄올의 스트림 내로 계량하는 것을 포함한다.

본 출원에 포함되고 명세서의 일부를 이루는 첨부 도면은 본 발명을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리를 설명하고 당업자가 본 발명을 제조 및 사용하는 것을 가능하게 하는 역할을 또한 한다.
<도 1>
도 1은 종래의 하계용 가솔린에 있어서 30 부피% 아이소부탄올의 스플래시-블렌딩의 영향을 도시한다.
<도 2>
도 2는 가솔린 냉간 시동 및 예열 성능에 대한 아이소부탄올의 영향을 도시한다.
<도 3>
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따라 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 제조하기 위한 예시적인 방법 및 시스템을 도시하는데, 여기서 부탄올은 사이드-스트림(side-stream)이며, 이는 옥탄 개선 성분 및 증기압 조절 성분을 함유하는 프리믹스와 블렌딩되어 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 생성한다.
<도 4>
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따라 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 제조하기 위한 예시적인 방법 및 시스템을 도시하는데, 여기서 부탄올, 옥탄 개선 성분, 및 증기압 조절 성분이 비율-블렌딩되어(ratio-blend) 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 생성한다.
<도 5>
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따라 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 제조하기 위한 예시적인 방법 및 시스템을 도시하는데, 여기서 부탄올은 와일드-스트림(wild-stream)이며, 이는 옥탄 개선 성분 및 증기압 조절 성분을 함유하는 프리믹스와 블렌딩되어 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 생성한다.

달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에 사용된 모든 기술 및 과학 용어들은 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 상충될 경우, 정의를 포함하는 본 출원이 우선할 것이다. 문맥에 의해 달리 요구되지 않는 한, 단수 용어는 복수를 포함할 것이며, 복수 용어는 단수를 포함할 것이다. 특허 또는 특허 공개의 특정 섹션만이 참고로 포함되는 것으로 지시되지 않는 한, 본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 다른 참고 문헌은 마치 각각의 개별 간행물 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 참고로 포함되는 것으로 지시되는 것처럼 모든 목적을 위해 전체적으로 참고로 포함된다.

본 명세서에 개시된 것과 유사하거나 또는 등가인 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 하기에 개시되어 있다. 재료, 방법 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 다른 특징 및 이점이 상세한 설명 및 특허청구범위로부터 명백할 것이다.

본 발명을 추가로 정의하기 위하여, 하기의 용어, 약어 및 정의가 제공된다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "포함하다", "포함하는", "구비하다", "구비하는", "갖는다", "갖는", "함유하다", 또는 "함유하는", 또는 이들의 임의의 다른 변형은 비-배타적인 것으로 또는 개방형인 것으로 의도된다. 예를 들어, 요소들의 목록을 포함하는 조성물, 혼합물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치는 반드시 그러한 요소만으로 제한되지는 않으며, 명시적으로 열거되지 않거나 그러한 조성물, 혼합물, 공정, 방법, 용품, 또는 장치에 내재적인 다른 요소를 포함할 수도 있다. 더욱이, 명백히 반대로 기술되지 않는 한, "또는"은 포괄적인 '또는'을 말하며 배타적인 '또는'을 말하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 하기 중 임의의 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참 (또는 존재함)이고 B는 거짓 (또는 존재하지 않음), A는 거짓 (또는 존재하지 않음)이고 B는 참 (또는 존재함), A 및 B가 모두가 참 (또는 존재함).

또한, 본 발명의 요소 또는 성분 앞의 부정 관사("a", "an")는 그 요소 또는 성분의 경우의 수, 즉, 출현의 수에 관해서는 비제한적인 것으로 의도된다. 따라서, 부정 관사는 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 요소 또는 성분의 단수형 단어는 그 수가 단수형을 명백하게 의미하는 것이 아니라면 복수형을 또한 포함한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "발명" 또는 "본 발명"은 비제한적인 용어이며, 특정 발명의 임의의 단일의 실시 형태를 언급하는 것으로 의도되는 것이 아니라, 본 출원에 개시된 바와 같은 모든 가능한 실시 형태들을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 채용된 발명의 성분 또는 반응물의 양을 수식하는 용어 "약"은, 예를 들어, 현실에서 농축물을 제조하거나 용액을 사용함에 있어서의 통상적 측정 및 액체 취급 과정; 이들 과정에서의 우발적인 오차; 조성물을 제조하거나 방법을 실행하기 위해 채용된 성분의 제조, 공급원 또는 순도의 차이 등을 통하여 일어날 수 있는 수치적 양의 변동을 말한다. 용어 "약"은 또한 특정 초기 혼합물로부터 생성되는 조성물에 대한 상이한 평형 조건으로 인해 달라지는 양을 포함한다. 용어 "약"에 의한 수식 여부를 불문하고, 특허청구범위는 그 양의 등가를 포함한다. 일 실시 형태에서, 용어 "약"은 보고된 수치의 10% 이내, 바람직하게는 보고된 수치의 5% 이내를 의미한다.

조성물의 성분을 정의하는 용어 "주로 포함하는"은 확인된 성분이 50%를 초과하는 조성물을 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "연료"는 제어된 방식으로 에너지를 발생시켜 기계적 일을 생성하는 데 사용될 수 있는 임의의 물질을 말한다. 연료의 예에는 바이오연료(즉, 어떤 방법으로 바이오매스로부터 유도된 연료), 가솔린 또는 BOB가 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "연료 블렌드"는 적어도 본 발명의 조성물 및 연료, 예를 들어 가솔린, BOB 또는 이들의 임의의 조합을 함유하는 혼합물을 말한다. 연료 블렌드에는 자동차 엔진에서의 연소에 적합한 무연 가솔린이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "가솔린"은 스파크 점화 내연 기관에서 연료로서 사용하기에 적합한 소량의 첨가제를 함유할 수 있는 액체 탄화수소의 휘발성 혼합물을 말한다. 이 용어는 종래의 가솔린, 함산소 가솔린, 개질 가솔린, 바이오가솔린 (즉, 어떤 방법으로 바이오매스로부터 유도된 가솔린), 및 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 가솔린을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "함산소 블렌딩용 블렌드스톡", "BOB", 및 "가솔린 블렌드스톡"은 정유 공장 - 여기서 알코올 연료가 생성됨 - 의 하류측에서의 알코올 연료 및/또는 함산소제와의 블렌딩용으로 의도된 가솔린 블렌딩 성분을 말한다. BOB는 하기에 정의된 바와 같은 개질 가솔린용 BOB (rBOB), 종래의 BOB (cBOB, 종래의 가솔린 블렌드스톡), 또는 CARBOB일 수 있다. BOB는 부탄올 또는 에탄올 블렌딩된 가솔린 완제품이 연료 표준을 충족시키도록 하기 위하여 이와 혼합되는 부탄올 또는 에탄올의 옥탄보다 더 낮은 옥탄을 종종 갖는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, BOB에는 가솔린 하위등급물이 포함된다. BOB에는 또한 에탄올 연료를 블렌딩하는 데 사용되는 가솔린 블렌딩 성분, 예를 들어 E10, E15, E20 또는 E85 BOB (무연 레귤러 또는 프리미엄)가 포함된다. 추가적으로, 용어 "함산소 블렌딩용 블렌드스톡", "BOB", 및 "가솔린 블렌드스톡"은 본 출원 전체에 걸쳐 상호교환적으로 사용될 수 있다.

용어 "함산소 블렌딩용 개질 블렌드스톡" 또는 "rBOB"는 함산소제, 예를 들어 부탄올과 블렌딩하기에 적합한 비-함산소 가솔린을 말한다. 소정 실시 형태에서, rBOB는 대기오염방지법(Clean Air Act)의 섹션 211(k) 하에서 미국 환경보호청(Environmental Protection Agency)의 요건을 충족시킨다.

용어 "CARBOB"는 캘리포니아 대기자원위원회(California Air Resources Board)에 의해 규정된 바와 같은, 미국 캘리포니아주에서 사용하기에 적합한 rBOB를 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "스플래시-블렌딩된" 또는 "스플래시-블렌딩"은 성분 (예를 들어, 알코올 연료, 예컨대 에탄올 또는 부탄올)이 가솔린 또는 BOB와 블렌딩되어 연료 블렌드를 제조하게 하는 공정을 말한다. 예를 들어, 이 공정은 트럭 로딩 터미널에서 일어날 수 있는데, 여기서 별개의 저장 탱크들로부터의 가솔린 (또는 가솔린 하위등급물)과 에탄올 또는 부탄올이, 서비스 스테이션으로의 수송을 위해 탱커 트럭 상에 로딩하는 동안 이들 스트림을 혼합함으로써, 연료 블렌드 생성물로 배합된다. 이 공정은 순차적으로 달성되거나 (즉, 먼저 한 성분이 로딩되고, 이어서 다른 성분이 로딩됨), 또는 실시간 스트림 블렌더들에 의해 동시에 달성될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "부탄올"은 n-부탄올, 2-부탄올, 아이소부탄올, tert-부틸 알코올 또는 이들의 조합을 말한다. 더욱이, 부탄올은 생물학적 공급원 (예를 들어, 바이오부탄올)으로부터 유도될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "액상 천연 가스" 또는 "NGL"은 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산, 헵탄뿐만 아니라 더 높은 분자량의 탄화수소의 임의의 이성체 및 조합을 말한다. 추가적으로, 메탄, 에탄, 및 이들의 혼합물이 포함될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "미국 재료시험협회" 및 "ASTM"은 연료를 비롯한 광범위한 재료, 제품, 시스템, 및 서비스에 대한 자발적 합의 기술 표준을 개발 및 공표하는 국제 표준 기구를 말한다.

본 발명의 조성물 및 연료 블렌드와 관련하여 사용되는 바와 같은 용어 "성능 특성" 또는 "성능 파라미터"는 (예를 들어, 스파크-점화 엔진을 갖는 차량용 자동차 연료 또는 그의 성분으로서의) 그러한 조성물 또는 연료의 사용과 관련된 측정가능한 물리적 특성을 말한다. 성능 특성의 예에는 옥탄 등급 (예를 들어, 리서치 옥탄(research octane) 또는 모터 옥탄(motor octane)), 안티-노킹 지수, 증기압 (예를 들어, 레이드 증기압(Rvp)), 운전성 지수, 저-부탄올 운전성 지수, 동적 점도, 순(net) 연소열, 점도, 휘발성, 및 부식 (예를 들어, 구리 스트립 부식)이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다. 본 명세서에 기재된 것들을 포함한 본 발명의 조성물 및 연료 블렌드의 성능 특성은 하나 초과의 카테고리 내에 포함될 수 있으며, 하나 초과의 유형의 장치에 의해 분석되고 측정될 수 있다. 성능 특성 및 성능 특성의 측정 방법은 알려져 있으며, 이에는 ASTM D-4814에 기재된 것들이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "옥탄 등급"은 스파크 점화 내연 기관에서의 자동-점화(auto-ignition)에 대한 연료의 저항성의 측정치를 말하거나, 또는 연료가 제어된 방식으로 연소되는 경향의 척도를 말한다. 옥탄 등급은 리서치 옥탄가(research octane number, RON) 또는 모터 옥탄가(motor octane number, MON)일 수 있다. RON은 제어된 조건 하에서 가변 압축비를 갖는 시험 엔진 내에서 연료를 실행시키고 그 결과를 아이소-옥탄과 n-헵탄의 혼합물에 대한 것과 비교함으로써 결정된 측정치를 말한다. RON은 ASTM D2699를 사용하여 결정될 수 있다. MON은 RON 시험에서 사용된 것과 유사한 시험을 사용하지만 사전가열된 연료 혼합물, 더 높은 엔진 속도, 및 압축비에 따라 조정된 점화 타이밍을 사용하여 결정된 측정치를 말한다. MON은 ASTM D2700을 사용하여 결정될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "안티-노킹 지수"는 RON 값과 MON 값의 평균을 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "옥탄 개선 성분"은 연료에 대한 화합물의 첨가시에 연료의 옥탄 등급을 개선하는 화합물을 말한다. 옥탄 개선 성분의 예는 알려져 있으며, 이에는 고-옥탄 방향족 물질 (예를 들어, 톨루엔, 자일렌, 리포메이트, 및 이들의 혼합물), 고-옥탄 아이소파라핀 (예를 들어, 아이소-옥탄), 알킬레이트, 에탄올, 아이소펜탄, 및 이들의 임의의 조합이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 옥탄 개선 성분은 부탄올-함유 연료 블렌드와 에탄올-함유 연료 블렌드 사이의 옥탄 결핍을 보상하는 데 사용될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "증기압"은 폐쇄 시스템에서의 증기의 응축된 상과의 열역학적 평형에서의 증기의 압력을 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "증기압 조절 성분"은 그 화합물을 함유하지 않는 연료의 증기압과 비교하여 연료의 증기압을 변경시키는 화합물을 말한다. 연료의 증기압은 엔진 시동의 용이성을 보장하기에 충분히 높아야 하지만, 베이퍼 로크(vapor lock) 또는 과도한 증발 배기가스(evaporative emission) 및 작동 손실(running loss)에 기여할 정도로 높아서는 안된다. 증기압 조절 성분은 부탄올-함유 연료 블렌드와 에탄올-함유 연료 블렌드 사이에 존재하는 증기압 결핍을 보상하는 데 사용될 수 있다. 증기압 조절 성분의 예에는 n-부탄, 아이소-부탄, n-펜탄, 아이소-펜탄, 혼합 부탄, 혼합 펜탄, 에탄올, 아이소머레이트, 액상 천연 가스, 경질 촉매-분해 나프타, 경질 수소화분해 나프타, 수소처리 경질 촉매-분해 나프타, 및 천연 가솔린뿐만 아니라 이들의 임의의 조합이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "레이드 증기압" 및 "Rvp"는 시험 방법 ASTM D-323에 의해 결정할 때 37.8℃ (100℉)에서 액체에 의해 발휘되는 절대 증기압을 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "T10 증류값"은 액체의 10 부피%가 증발되는 증류 온도를 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "T30 증류값"은 액체의 30 부피%가 증발되는 증류 온도를 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "T50 증류값"은 액체의 50 부피%가 증발되는 증류 온도를 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "T70 증류값"은 액체의 70 부피%가 증발되는 증류 온도를 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "T90 증류값"은 액체의 90 부피%가 증발되는 증류 온도를 말한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "ASTM 운전성 지수", "운전성 지수" 및 "DI"는 연료 증류 온도와 차량 냉간 시동 및 예열 조건 사이의 관계를 말한다. 이 측정치는 액체 (예를 들어, 본 발명의 조성물 또는 연료)의 10 부피%, 50 부피% 및 90 부피%가 증발될 때의 증류값으로서 표현된 연료 휘발성 및 주위 온도의 함수이다.

운전성 지수 연료 표준 및 운전성 지수를 결정하기 위한 방법은 알려져 있으며, 이에는 ASTM D4814에 기재된 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않으며, 이는 하기 식으로 나타낼 수 있다:

[식 1]

DI = 1.5 (T10) + 3.0 (T50) + 1.0 (T90) + 1.33℃ (2.4℉) x 에탄올%

하기의 식 2a 및 식 2b는 "저-부탄올 운전성 지수" (LBDI)를 제시하는데, 이는 상기의 ASTM DI의 수정이며, 온도, 알코올 농도, 및 E200의 선형 조합이다.

[식 2a]

LBDI = a₁T₁₀ + a₂T₅₀ + a₃T₉₀ + a₄EtOH + BuOH(a₅ - a₆E200)

여기서, LBDI는 수정된 운전성 지수이고; T_10, T_50, 및 T₉₀은 상기에 정의되어 있으며, 각각 블렌드의 10, 50 및 90 부피%의 증류에 대한 온도이고; EtOH 및 BuOH는 각각 블렌드 내의 에탄올 및 부탄올의 부피%이고; E200은 최대 93.3℃ (200℉)의 온도에서 증류되는 블렌드의 부피%이고; a₁, a₂ _, a₃ _, a₄ _, a₅ 및 a₆은 부탄올 및 선택적으로 에탄올을 함유하는 가솔린 블렌드에 대한 상기 선형 조합의 값들 사이에 실질적으로 선형인 관계를 제공하도록 선택된 계수이고, 20 부피% 미만, 19 부피% 미만, 18 부피% 미만, 17 부피% 미만, 16 부피% 미만, 15 부피% 미만, 14 부피% 미만, 13 부피% 미만, 12 부피% 미만, 11 부피% 미만, 10 부피% 미만, 9 부피% 미만, 8 부피% 미만, 7 부피% 미만, 6 부피% 미만, 또는 5 부피% 미만의 에탄올의 농도에서의, 30 부피% 미만, 29 부피% 미만, 28 부피% 미만, 27 부피% 미만, 26 부피% 미만, 25 부피% 미만, 24 부피% 미만, 23 부피% 미만, 22 부피% 미만, 21 부피% 미만, 20 부피% 미만, 19 부피% 미만, 18 부피% 미만, 17 부피% 미만, 16 부피% 미만, 15 부피% 미만, 14 부피% 미만, 13 부피% 미만, 12 부피% 미만, 11 부피% 미만, 10 부피% 미만, 9 부피% 미만, 8 부피% 미만, 7 부피% 미만, 6 부피% 미만, 또는 5 부피% 미만의 부탄올의 농도에서의, 그리고 35 부피% 미만, 30 부피% 미만, 25 부피% 미만, 20 부피% 미만, 15 부피% 미만, 10 부피% 미만의 에탄올 및 부탄올의 총 농도에서의, 그러한 블렌드에 대한 측정된 총 가중 벌점의 평균의 로그이다. 일 실시 형태에서, 블렌드는 에탄올-무함유이다.

에탄올의 농도가 10 부피% 미만인 경우, a₁, a_2, a_3,및 a₄는 각각 대략 1.5, 3, 1, 및 2.4이며, 식 2a는 다음과 같이 된다:

[식 2b]

LBDI = 1.5 T₁₀ + 3T₅₀ + T₉₀ + 2.4EtOH + BuOH(a₅ - a₆E200)

더욱이, 에탄올의 농도가 10 부피% 미만이고 부탄올의 농도가 약 40 부피% 미만, 바람직하게는 약 30 부피% 미만인 경우, a₁, a_2, a_3, a_4, a₅ 및 a₆은 각각 대략 1.5, 3, 1, 2.4, 16 및 0.3이며, 식 2a 및 식 2b는 다음과 같이 된다:

[식 2c]

LBDI = 1.5 T₁₀ + 3T₅₀ + T₉₀ + 2.4EtOH + BuOH(16 - 0.3E200)

또는 다시 말하면:

[식 2d]

LBDI = DI + BuOH(16 - 0.3E200)

여기서, DI는 상기 ASTM DI이다. 이 식의 형태로부터 알 수 있는 바와 같이, LBDI는 부탄올이 부재인 경우 통상의 ASTM DI로 되며, 그러므로 DI에 대해 확립된 것과 동일한 규격 한계가 LBDI에 대해서도 적용가능하다.

본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "운전성 성분"은 그 화합물을 함유하지 않는 동일한 연료의 운전성 지수와 비교하여 연료의 운전성 지수를 개선하는 화합물을 말한다. 운전성 성분은 본 발명의 조성물 또는 연료 블렌드와 에탄올을 함유하는 연료 블렌드 사이의 중간-범위 휘발성 및 운전성의 차이를 보상할 수 있다. 운전성 성분의 예는 알려져 있으며, 이에는 n-펜탄, 아이소-펜탄, 2,2-다이메틸 부탄, 에탄올, 아이소머레이트, 헥산, 액상 천연 가스, 경질 촉매-분해 나프타, 경질 수소화분해 나프타, 및 수소처리 경질 촉매-분해 나프타뿐만 아니라 이들의 임의의 조합이 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.

연료 블렌딩용 부탄올 조성물 및 연료 블렌드

본 발명의 실시 형태에서, (i) 부탄올; (ii) 선택적으로, 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 증기압 조절 성분을 포함하는 연료 블렌딩용 조성물이 제공된다. 실시 형태에서, 본 조성물은 가솔린 또는 함산소 블렌딩용 블렌드스톡 (BOB)과의 블렌딩용이거나, 가솔린 또는 BOB와의 터미널 블렌딩용이거나, 또는 가솔린 또는 BOB와의 스플래시-블렌딩용이다. 실시 형태에서, 부탄올은 n-부탄올, 2-부탄올, 아이소부탄올, tert-부틸 알코올 또는 이들의 조합이다.

실시 형태에서, 조성물은 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 99 또는 100 부피% (v/v %) 이상의 부탄올 농도를 포함하며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01 부피% 내지 약 99 부피%, 약 0.01 부피% 내지 약 1 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 10 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 10 부피%, 약 1 부피% 내지 약 5 부피%, 약 5 부피% 내지 약 25 부피%, 약 5 부피% 내지 약 95 부피%, 약 5 부피% 내지 약 80 부피%, 약 10 부피% 내지 약 95 부피%, 약 15 부피% 내지 약 95 부피%, 약 20 부피% 내지 약 95 부피%, 약 25 부피% 내지 약 95 부피%, 약 30 부피% 내지 약 95 부피%, 약 35 부피% 내지 약 95 부피%, 약 40 부피% 내지 약 95 부피%, 약 45 부피% 내지 약 95 부피%, 약 50 부피% 내지 약 95 부피%, 약 1 부피% 내지 약 99 부피%, 약 5 부피% 내지 약 99 부피%, 약 10 부피% 내지 약 99 부피%, 약 15 부피% 내지 약 99 부피%, 약 20 부피% 내지 약 99 부피%, 약 25 부피% 내지 약 99 부피%, 약 30 부피% 내지 약 99 부피%, 약 35 부피% 내지 약 99 부피%, 약 40 부피% 내지 약 99 부피%, 약 45 부피% 내지 약 99 부피%, 약 50 부피% 내지 약 99 부피%, 약 5 부피% 내지 약 70 부피%, 약 10 부피% 내지 약 70 부피%, 약 15 부피% 내지 약 70 부피%, 약 20 부피% 내지 약 70 부피%, 약 25 부피% 내지 약 70 부피%, 약 30 부피% 내지 약 70 부피%, 약 35 부피% 내지 약 70 부피%, 약 40 부피% 내지 약 70 부피%, 약 45 부피% 내지 약 70 부피%, 및 약 50 부피% 내지 약 70 부피%, 약 60 부피% 내지 약 90 부피%). 부탄올의 농도는 용이하게 결정될 수 있으며, 일부 실시 형태에서 원하는 연료 블렌딩용 조성물 또는 연료 블렌드의 부탄올 또는 산소 함량에 좌우된다.

실시 형태에서, 옥탄 개선 성분은 고-옥탄 방향족 물질, 고-옥탄 아이소파라핀, 알킬레이트, 천연 가솔린 또는 이들의 임의의 조합이다. 실시 형태에서, 고-옥탄 방향족 물질은 톨루엔, 자일렌, 리포메이트, 또는 이들의 임의의 조합이다. 실시 형태에서, 고-옥탄 아이소파라핀은 아이소-옥탄이다. 에탄올이 또한 단독으로 또는 상기 언급된 성분들과 조합하여 옥탄 개선 성분으로서 사용될 수 있다.

실시 형태에서, 옥탄 개선 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0, 0.01, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 또는 70 부피% (v/v %) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01 부피% 내지 약 70 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 70 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 70 부피%, 약 1 부피% 내지 약 70 부피%, 약 5 부피% 내지 약 70 부피%, 약 10 부피% 내지 약 70 부피%, 약 15 부피% 내지 약 70 부피%, 약 20 부피% 내지 약 70 부피%, 약 25 부피% 내지 약 70 부피%, 약 30 부피% 내지 약 70 부피%, 약 35 부피% 내지 약 70 부피%, 약 0.01 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 50 부피%, 약 1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 5 부피% 내지 약 50 부피%, 약 10 부피% 내지 약 50 부피%, 약 15 부피% 내지 약 50 부피%, 약 20 부피% 내지 약 50 부피%, 약 25 부피% 내지 약 50 부피%, 약 15 부피% 내지 약 35 부피%). 옥탄 개선 성분의 농도는 용이하게 결정될 수 있으며, 일부 실시 형태에서 연료 블렌딩 조성물 또는 연료 블렌드에 요구되는 옥탄 등급 또는 BOB 또는 부탄올의 농도에 좌우된다.

실시 형태에서, 증기압 조절 성분은 n-부탄, 아이소-부탄, n-펜탄, 아이소-펜탄, 혼합 부탄, 혼합 펜탄, 에탄올, 아이소머레이트, 헥산, 액상 천연 가스, 경질 촉매-분해 나프타, 경질 수소화분해 나프타, 수소처리 경질 촉매-분해 나프타, 천연 가솔린 또는 이들의 임의의 조합이다.

실시 형태에서, 증기압 조절 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0, 0.01, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 50 부피% (v/v %) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 50 부피%, 약 1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 5 부피% 내지 약 50 부피%, 약 10 부피% 내지 약 50 부피%, 약 15 부피% 내지 약 50 부피%, 약 20 부피% 내지 약 50 부피%, 약 25 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.01 부피% 내지 약 30 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 30 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 30 부피%, 약 1 부피% 내지 약 30 부피%, 약 5 부피% 내지 약 30 부피%, 약 10 부피% 내지 약 30 부피%, 약 15 부피% 내지 약 30 부피%, 약 20 부피% 내지 약 30 부피%, 약 5 부피% 내지 약 15 부피%, 약 5 부피% 내지 약 15 부피%). 증기압 조절 성분의 농도는 용이하게 결정될 수 있으며, 일부 실시 형태에서 연료 블렌딩 조성물 또는 연료 블렌드에 요구되는 휘발성 등급에 따라, 또는 연료 블렌딩 조성물 또는 연료 블렌드와 에탄올을 함유하는 주어진 연료 블렌드 사이의 옥탄 등급 결핍의 정도에 따라 좌우된다.

실시 형태에서, 본 조성물은 운전성 성분을 추가로 포함한다. 실시 형태에서, 운전성 성분은 n-펜탄, 아이소-펜탄, 2,2-다이메틸 부탄, 아이소머레이트, 헥산, 액상 천연 가스, 경질 촉매-분해 나프타, 경질 수소화분해 나프타, 수소처리 경질 촉매-분해 나프타 또는 이들의 임의의 조합이다.

실시 형태에서, 운전성 성분의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0, 0.01, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 50 부피% (v/v %) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 50 부피%, 약 1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 5 부피% 내지 약 50 부피%, 약 10 부피% 내지 약 50 부피%, 약 15 부피% 내지 약 50 부피%, 약 20 부피% 내지 약 50 부피%, 약 25 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.01 부피% 내지 약 30 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 30 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 30 부피%, 약 1 부피% 내지 약 30 부피%, 약 5 부피% 내지 약 30 부피%, 약 10 부피% 내지 약 30 부피%, 약 15 부피% 내지 약 30 부피%, 약 20 부피% 내지 약 30 부피%, 약 5 부피% 내지 약 15 부피%, 약 5 부피% 내지 약 20 부피%). 운전성 성분의 농도는 용이하게 결정될 수 있으며, 일부 실시 형태에서 연료 블렌딩 조성물 또는 연료 블렌드에 요구되는 휘발성 등급에 따라, 또는 연료 블렌딩 조성물 또는 연료 블렌드와 에탄올을 함유하는 주어진 연료 블렌드 사이의 옥탄 등급 결핍의 정도에 따라 좌우된다.

본 발명의 일부 실시 형태에서, 본 조성물은 (i) 부탄올; (ii) 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 증기압 조절 성분으로 본질적으로 이루어진다. 실시 형태에서, 본 조성물은 (i) 아이소부탄올; (ii) 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 증기압 조절 성분을 포함한다. 실시 형태에서, 본 조성물은 (i) 아이소부탄올; (ii) 톨루엔; 및 (iii) n-부탄을 포함한다.

실시 형태에서, 본 조성물은 (i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%의 부탄올; (ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%의 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 20 부피%의 증기압 조절 성분을 포함한다. 실시 형태에서, 본 조성물은 (i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 69.5 부피%의 부탄올; (ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 19.6 부피%의 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 10.9 부피%의 증기압 조절 성분을 포함한다.

실시 형태에서, 본 조성물은 (i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%의 아이소부탄올; (ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%의 톨루엔; 및 (iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 20% 부피%의 n-부탄을 포함한다. 실시 형태에서, 본 조성물은 (i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 69.5 부피%의 아이소부탄올; (ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 19.6 부피%의 톨루엔; 및 (iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 10.9 부피%의 n-부탄을 포함한다.

실시 형태에서, 본 조성물은 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 초과의 측정가능한 성능 특성을 갖는다. 실시 형태에서, 본 조성물은 하기 성능 특성들 중 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 초과를 갖는다: 옥탄 등급 (예를 들어, 리서치 옥탄 또는 모터 옥탄), 안티-노킹 지수, 증기압 (예를 들어, 레이드 증기압), 증류 특성, 운전성 지수, 저-부탄올 운전성 지수, 동적 점도, 순 연소열, 점도, 휘발성, 및 부식 (예를 들어, 구리 스트립 부식). 본 명세서에 기재된 것들을 포함한 본 발명의 조성물의 성능 특성은 하나 초과의 카테고리 내에 포함될 수 있으며, 알려진 방법 (예를 들어, ASTM D-4814에 기재된 것들)을 사용하여 하나 초과의 유형의 장치에 의해 분석되고 측정될 수 있다.

실시 형태에서, 본 조성물은 옥탄 등급이 약 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 또는 120 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 약 80 내지 약 110, 또는 약 87 내지 약 105). 옥탄 등급 표준 및 옥탄 등급의 측정 방법은 알려져 있으며, 이에는 ASTM D-4814, D-2699 및 D-2700에 기재된 것들이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않으며, 100 초과의 수에 대한 허용된 참조값을 포함할 수 있다.

실시 형태에서, 본 조성물은 안티-노킹 지수가 약 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 또는 120 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 약 80 내지 약 105, 또는 약 87 내지 약 100). 안티-노킹 지수 표준 및 안티-노킹 지수의 측정 방법은 알려져 있으며, 이에는 ASTM D-4814, D-2699 및 D-2700에 기재된 것들이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않으며, 100 초과의 수에 대한 허용된 참조값을 포함할 수 있다.

실시 형태에서, 본 조성물은 증기압 (예를 들어, 레이드 증기압)이 약 0.10, 0.10, 0.09, 0.08, 0.08, 0.07, 0.06, 0.06, 0.05, 0.04, 0.04, 0.03, 0.02, 0.01 또는 0.01 MPa [15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1 psi (pound-force per square inch, 제곱인치당 파운드-힘)] 이하이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 0.10 MPa 내지 약 0.04 MPa (약 15 psi 내지 약 5 psi)], 또는 약 0.09 MPa 내지 약 0.04 MPa (약 13 psi 내지 약 5 psi). 증기압 연료 표준 및 증기압의 측정 방법은 알려져 있으며, 이에는 ASTM D-4814에 기재된 것들이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않는다.

실시 형태에서, 본 조성물은 증류값 (예를 들어, T10, T30, T50, T70, T90, IBP 또는 FBP)을 갖는다. 실시 형태에서, 본 조성물은 증류 IBP가 약 4.5, 7.2, 10, 12.8, 15.6, 18.3, 21.1, 23.9, 26.7, 29.4, 32.2, 35, 37.8, 43.3, 48.9, 54.4, 60 또는 65.6℃ (40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140 또는 150℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [(예를 들어, 약 29.4℃ 내지 약 37.8℃ (약 85℉ 내지 약 100℉)]. 실시 형태에서, 본 조성물은 T10 증류값이 약 37.8, 40.6, 43.3, 46.1, 48.9, 51.7, 54.4, 57.2, 60, 62.8, 65.6, 68.3, 71.1, 73.9 또는 76.7℃ (100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165 또는 170℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 54.4℃ 내지 약 62.8℃ (약 130℉ 내지 약 145℉)]. 실시 형태에서, 본 조성물은 T30 증류값이 약 48.9, 51.7, 54.4, 57.2, 60, 62.8, 65.6, 68.3, 71.1, 73.9, 76.7, 79.4, 82.2, 85, 87.8, 90.6, 또는 93.3℃ (120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195 또는 200℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 65.6℃ 내지 약 82.2℃ (약 150℉ 내지 약 180℉)]. 실시 형태에서, 본 조성물은 T50 증류값이 약 82.2, 85, 87.8, 90.6, 93.3, 96.1, 98.9, 101.7 또는 104.4℃ (180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215 또는 220℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 93.3℃ 내지 약 98.9℃ (약 200℉ 내지 약 210℉)]. 실시 형태에서, 본 조성물은 T70 증류값이 약 65.6, 71.1, 76.7, 82.2, 87.8, 93.3, 96.1, 98.9, 101.7, 104.4, 107.2, 110, 112.8, 115.6, 118.3, 121.1, 123.9, 126.7, 129.4, 132.2, 135 또는 137.8℃ (150, 160, 170, 180, 190, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 260, 265, 270, 275 또는 280℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 104.4℃ 내지 약 121.1℃ (약 220℉ 내지 약 250℉)]. 실시 형태에서, 본 조성물은 T90 증류값이 약 65.6, 71.1, 76.7, 82.2, 87.8, 93.3, 96.1, 98.9, 101.7, 104.4, 107.2, 110, 112.8, 115.6, 118.3, 121.1, 126.7, 132.2℃ (150, 160, 170, 180, 190, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 260, 270℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 93.3℃ 내지 약 115.6℃ (약 200℉ 내지 약 240℉)]. 실시 형태에서, 본 조성물은 FBP 증류값이 약 65.6, 71.1, 76.7, 82.2, 87.8, 93.3, 96.1, 98.9, 101.7, 104.4, 107.2, 110, 112.8, 115.6, 118.3, 121.1, 126.7, 132.2℃ (150, 160, 170, 180, 190, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 260, 270℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 98.9℃ 내지 약 121.1℃ (약 210℉ 내지 약 250℉)]. 증류값 연료 표준 및 증류값의 측정 방법은 알려져 있으며, ASTM D-4814 또는 ASTM D-86에 기재된 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

연료 블렌드

본 발명의 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 부탄올 조성물들 중 임의의 것 및 연료, 예를 들어 가솔린 또는 BOB를 포함하는 연료 블렌드가 제공된다. 실시 형태에서, BOB는 개질 가솔린용 BOB (rBOB), 종래의 BOB (cBOB) 또는 이들의 조합이다. 실시 형태에서, BOB는 하계용 가솔린 BOB이다. 소정 실시 형태에서, 가솔린 블렌드 스톡은 에탄올 첨가용으로, 그리고 특히 적어도 5%의 에탄올, 적어도 10%의 에탄올, 또는 적어도 15%의 에탄올용으로 제형화될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 가솔린 블렌드 스톡은 적어도 75%의 에탄올, 적어도 80%의 에탄올, 또는 적어도 85%의 에탄올용으로 제형화될 수 있다.

실시 형태에서, 연료 블렌드 내의 부탄올의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 15, 16, 20, 24, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 99 또는 100 부피% (v/v %) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01 부피% 내지 약 99 부피%, 약 0.01 부피% 내지 약 1 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 10 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 10 부피%, 약 1 부피% 내지 약 5 부피%, 약 5 부피% 내지 약 25 부피%, 약 5 부피% 내지 약 95 부피%, 약 5 부피% 내지 약 80 부피%, 약 10 부피% 내지 약 95 부피%, 약 15 부피% 내지 약 95 부피%, 약 20 부피% 내지 약 95 부피%, 약 25 부피% 내지 약 95 부피%, 약 30 부피% 내지 약 95 부피%, 약 35 부피% 내지 약 95 부피%, 약 40 부피% 내지 약 95 부피%, 약 45 부피% 내지 약 95 부피%, 약 50 부피% 내지 약 95 부피%, 약 1 부피% 내지 약 99 부피%, 약 5 부피% 내지 약 99 부피%, 약 10 부피% 내지 약 99 부피%, 약 15 부피% 내지 약 99 부피%, 약 20 부피% 내지 약 99 부피%, 약 25 부피% 내지 약 99 부피%, 약 30 부피% 내지 약 99 부피%, 약 35 부피% 내지 약 99 부피%, 약 40 부피% 내지 약 99 부피%, 약 45 부피% 내지 약 99 부피%, 약 50 부피% 내지 약 99 부피%, 약 5 부피% 내지 약 70 부피%, 약 10 부피% 내지 약 70 부피%, 약 15 부피% 내지 약 70 부피%, 약 20 부피% 내지 약 70 부피%, 약 25 부피% 내지 약 70 부피%, 약 30 부피% 내지 약 70 부피%, 약 35 부피% 내지 약 70 부피%, 약 40 부피% 내지 약 70 부피%, 약 45 부피% 내지 약 70 부피%, 및 약 50 부피% 내지 약 70 부피%, 약 60 부피% 내지 약 90 부피%). 부탄올의 농도는 용이하게 결정될 수 있으며, 일부 실시 형태에서 원하는 연료 블렌드의 부탄올 또는 산소 함량에 좌우된다.

실시 형태에서, 연료 블렌드 내의 부탄올 조성물의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 또는 50 부피% (v/v %) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01 부피% 내지 약 60 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 50 부피%, 약 1 부피% 내지 약 50 부피%, 약 5 부피% 내지 약 50 부피%, 약 10 부피% 내지 약 50 부피%, 약 15 부피% 내지 약 50 부피%, 약 20 부피% 내지 약 50 부피%, 약 25 부피% 내지 약 50 부피%, 약 0.01 부피% 내지 약 30 부피%, 약 0.1 부피% 내지 약 30 부피%, 약 0.5 부피% 내지 약 30 부피%, 약 1 부피% 내지 약 30 부피%, 약 5 부피% 내지 약 30 부피%, 약 10 부피% 내지 약 30 부피%, 약 15 부피% 내지 약 30 부피%, 약 20 부피% 내지 약 30 부피%, 약 5 부피% 내지 약 15 부피%, 약 5 부피% 내지 약 20 부피%, 또는 약 10 부피% 내지 약 25 부피%). 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 부탄올 조성물은 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 23 부피% 이상의 양으로 연료 블렌드 내에 존재한다.

실시 형태에서, 연료 블렌드 내의 가솔린 또는 BOB의 농도는 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 99 또는 99.5 부피% (v/v %) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 조성물의 총 부피를 기준으로 약 0.01 부피% 내지 약 99 부피%, 약 5 부피% 내지 약 95 부피%, 약 5 부피% 내지 약 80 부피%, 약 10 부피% 내지 약 95 부피%, 약 15 부피% 내지 약 95 부피%, 약 20 부피% 내지 약 95 부피%, 약 25 부피% 내지 약 95 부피%, 약 30 부피% 내지 약 95 부피%, 약 35 부피% 내지 약 95 부피%, 약 40 부피% 내지 약 95 부피%, 약 45 부피% 내지 약 95 부피%, 약 50 부피% 내지 약 95 부피%, 약 1 부피% 내지 약 99 부피%, 약 5 부피% 내지 약 99 부피%, 약 10 부피% 내지 약 99 부피%, 약 15 부피% 내지 약 99 부피%, 약 20 부피% 내지 약 99 부피%, 약 25 부피% 내지 약 99 부피%, 약 30 부피% 내지 약 99 부피%, 약 35 부피% 내지 약 99 부피%, 약 40 부피% 내지 약 99 부피%, 약 45 부피% 내지 약 99 부피%, 약 50 부피% 내지 약 99 부피%, 약 5 부피% 내지 약 70 부피%, 약 10 부피% 내지 약 70 부피%, 약 15 부피% 내지 약 70 부피%, 약 20 부피% 내지 약 70 부피%, 약 25 부피% 내지 약 70 부피%, 약 30 부피% 내지 약 70 부피%, 약 35 부피% 내지 약 70 부피%, 약 40 부피% 내지 약 70 부피%, 약 45 부피% 내지 약 70 부피%, 및 약 50 부피% 내지 약 70 부피%, 약 60 부피% 내지 약 90 부피%, 또는 약 75 부피% 내지 약 90 부피%).

실시 형태에서, 가솔린 또는 BOB의 농도는 연료 블렌드의 총 부피를 기준으로 약 77 부피%이다. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 약 23 부피% 농도의 부탄올 조성물 및 약 77 부피% 농도의 가솔린 또는 BOB를 포함한다.

실시 형태에서, 연료 블렌드는 적어도 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 초과의 측정가능한 성능 특성을 갖는다. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 하기 성능 특성들 중 적어도 하나 이상을 갖는다: 옥탄 등급 (예를 들어, 리서치 옥탄 또는 모터 옥탄), 안티-노킹 지수, 증기압 (예를 들어, 레이드 증기압), 증류 특성, 운전성 지수, 저-부탄올 운전성 지수, 동적 점도, 순 연소열, 점도, 휘발성, 및 부식 (예를 들어, 구리 스트립 부식), 램스보텀 탄소 잔류물(Ramsbottom carbon residue), 애시 함량 및 발연점(smoke point). 본 명세서에 기재된 것들을 포함한 본 발명의 연료 블렌드의 성능 특성은 하나 초과의 카테고리 내에 포함될 수 있으며, 알려진 방법 (예를 들어, ASTM D-4814에 기재된 것들)을 사용하여 하나 초과의 유형의 장치에 의해 분석되고 측정될 수 있다.

실시 형태에서, 연료 블렌드는 옥탄 등급이 약 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 또는 120 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 약 80 내지 약 90, 또는 약 87 내지 약 91). 옥탄 등급 표준 및 옥탄 등급의 측정 방법은 알려져 있으며, 이에는 ASTM D-4814, D-2699 및 D-2700에 기재된 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않으며, 100 초과의 수에 대한 허용된 참조값을 포함할 수 있다.

실시 형태에서, 연료 블렌드는 안티-노킹 지수가 약 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 이상, 또는 120 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 (예를 들어, 약 80 내지 약 90, 또는 약 87 내지 약 91). 안티-노킹 지수 표준 및 안티-노킹 지수의 측정 방법은 알려져 있으며, 이에는 ASTM D-4814, D-2699 및 D-2700에 기재된 것들이 포함될 수 있지만 이로 한정되지 않으며, 100 초과의 수에 대한 허용된 참조값을 포함할 수 있다.

실시 형태에서, 연료 블렌드는 증기압 (예를 들어, 레이드 증기압)이 약 0.10, 0.10, 0.09, 0.08, 0.08, 0.07, 0.06, 0.06, 0.05, 0.04, 0.04, 0.03, 0.02, 0.01 또는 0.01 MPa [15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1 psi (제곱인치당 파운드-힘)] 이하이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 0.10 MPa 내지 약 0.04 MPa (약 15 psi 내지 약 5 psi), 또는 약 0.09 MPa 내지 약 0.04 MPa (약 13 psi 내지 약 5 psi)]. 증기압 연료 표준 및 증기압의 측정 방법은 알려져 있으며, 이에는 ASTM D-4814에 기재된 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

실시 형태에서, 연료 블렌드는 증류값 (예를 들어, T10, T30, T50, T70, T90, IBP 또는 FBP)을 갖는다. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 증류 IBP가 약 4.5, 7.2, 10, 12.8, 15.6, 18.3, 21.1, 21.1, 23.9, 26.7, 29.4, 32.2, 35, 37.8, 43.3, 48.9, 54.4, 62.8 또는 65.6℃ (40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110, 120, 130, 140 또는 150℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 29.4℃ 내지 약 37.8℃ (약 85℉ 내지 약 100℉)]. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 T10 증류값이 약 37.8, 40.6, 43.3, 46.1, 48.9, 51.7, 54.4, 57.2, 60, 62.8, 65.6, 68.3, 71.1, 73.9 또는 76.7℃ (100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165 또는 170℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 54.4℃ 내지 약 62.8℃ (약 130℉ 내지 약 145℉)]. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 T30 증류값이 약 48.9, 51.7, 54.4, 57.2, 60, 62.8, 65.6, 68.3, 71.1, 73.9, 76.7, 79.4, 82.2, 85, 87.8, 90.6, 또는 93.3℃ (120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195 또는 200℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 65.6℃ 내지 약 82.2℃ (약 150℉ 내지 약 180℉)]. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 T50 증류값이 약 82.2, 85, 87.8, 90.6, 93.3, 96.1, 98.9, 101.7 또는 104.4℃ (180, 185, 190, 195, 200, 205, 210, 215 또는 220℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 93.3℃ 내지 약 98.9℃ (약 200℉ 내지 약 210℉)]. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 T70 증류값이 약 65.6, 71.1, 76.7, 82.2, 87.8, 93.3, 96.1, 98.9, 101.7, 104.4, 107.2, 110, 112.8, 115.6, 118.3, 121.1, 123.9, 126.7, 129.4, 132.2, 135 또는 137.8℃ (150, 160, 170, 180, 190, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 255, 260, 265, 270, 275 또는 280℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 104.4℃ 내지 약 121.1℃ (약 220℉ 내지 약 250℉)]. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 T90 증류값이 약 65.6, 71.1, 76.7, 82.2, 87.8, 93.3, 96.1, 98.9, 101.7, 104.4, 107.2, 110, 112.8, 115.6, 118.3, 121.1, 126.7, 132.2℃ (150, 160, 170, 180, 190, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 260, 270℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 93.3℃ 내지 약 115.6℃ (약 200℉ 내지 약 240℉)]. 실시 형태에서, 연료 블렌드는 FBP 증류값이 약 65.6, 71.1, 76.7, 82.2, 87.8, 93.3, 96.1, 98.9, 101.7, 104.4, 107.2, 110, 112.8, 115.6, 118.3, 121.1, 126.7, 132.2℃ (150, 160, 170, 180, 190, 200, 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 250, 260, 270℉) 이상이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 98.9℃ 내지 약 121.1℃ (약 210℉ 내지 약 250℉)]. 증류값 연료 표준 및 증류값의 측정 방법은 알려져 있으며, ASTM D-4814 또는 ASTM D-86에 기재된 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

실시 형태에서, 연료 블렌드는 운전성 지수가 약 537.8, 543.3, 548.9, 554.4, 560, 565.6, 571.1, 576.7, 582.2, 587.8, 593.3, 604.4, 610, 615.6, 621.1, 626.7, 632.2, 637.8, 643.3, 648.9, 654.4, 660, 665.6, 671.1, 676.7, 682.1, 687.8, 693.3, 698.9, 704.4, 710, 715.6, 721.1, 726.7, 732.2, 737.8, 743.3, 748.9, 754.4 또는 760℃ [1000, 1010, 1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070, 1080, 1090, 1100, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160, 1170, 1180, 1190, 1200, 1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280, 1290, 1300, 1310, 1320, 1330, 1340, 1350, 1360, 1370, 1380, 1390 또는 1400 화씨도(℉)] 이하이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 593.3℃ 내지 약 676.7℃ (1100℉ 내지 약 1250℉)]. 운전성 지수 연료 표준 및 운전성 지수의 측정 방법은 알려져 있으며, ASTM D-4814에 기재된 것들이 포함되지만 이로 한정되지 않는다.

실시 형태에서, 연료 블렌드는 저-부탄올 운전성 지수(LBDI)가 약 537.8, 543.3, 548.9, 554.4, 560, 565.6, 571.1, 576.7, 582.2, 587.8, 593.3, 604.4, 610, 615.6, 621.1, 626.7, 632.2, 637.8, 643.3, 648.9, 654.4, 660, 665.6, 671.1, 676.7, 682.1, 687.8, 693.3, 698.9, 704.4, 710, 715.6, 721.1, 726.7, 732.2, 737.8, 743.3, 748.9, 754.4 또는 760℃ [1000, 1010, 1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070, 1080, 1090, 1100, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160, 1170, 1180, 1190, 1200, 1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280, 1290, 1300, 1310, 1320, 1330, 1340, 1350, 1360, 1370, 1380, 1390 또는 1400 화씨도(℉)] 이하이며, 유용한 범위는 임의의 이들 값 사이에서 선택될 수 있다 [예를 들어, 약 593.3℃ 내지 약 676.7℃ (약 1100℉ 내지 약 1250℉)].

실시 형태에서, 본 발명의 연료 블렌드는 약 10 부피%의 에탄올 및 약 90 부피%의 가솔린 또는 BOB를 포함하는 연료 블렌드와 비교할 때 유사한 성능 특성을 갖는다. 실시 형태에서, 본 발명의 연료 블렌드는 약 10 부피%의 에탄올 및 약 90 부피%의 가솔린 또는 BOB를 포함하는 연료 블렌드와 비교할 때 동일한 성능 특성을 갖는다. 실시 형태에서, 본 발명의 연료 블렌드는 약 10 부피%의 에탄올 및 약 90 부피%의 가솔린 또는 BOB를 포함하는 연료 블렌드와 비교할 때 개선된 성능 특성을 갖는다.

실시 형태에서, 본 발명의 연료 블렌드는 부탄올 대신에 에탄올을 포함하는 연료 블렌드에서의 동일한 성능 특성보다 약 10% 더 큰 것부터 약 10% 더 낮은 것까지인 적어도 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 초과의 성능 특성을 갖는다. 실시 형태에서, 본 발명의 연료 블렌드는 부탄올 대신에 에탄올을 포함하는 연료 블렌드에서의 동일한 성능 특성보다 약 20% 더 큰 것부터 약 20% 더 낮은 것까지인 적어도 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 초과의 성능 특성을 갖는다. 실시 형태에서, 본 발명의 연료 블렌드는 부탄올 대신에 에탄올을 포함하는 연료 블렌드에서의 동일한 성능 특성보다 약 30% 더 큰 것부터 약 30% 더 낮은 것까지인 적어도 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 8개, 9개, 10개, 또는 그 초과의 성능 특성을 갖는다. 실시 형태에서, 부탄올 대신에 에탄올을 포함하는 연료 블렌드는 약 10 부피%의 에탄올 및 약 90 부피%의 가솔린 또는 BOB를 포함한다. 실시 형태에서, 성능 파라미터는 안티-노킹 지수, 레이드 증기압, 운전성 지수 및/또는 저-부탄올 운전성 지수이다. 실시 형태에서, 안티-노킹 지수는 87 이상이다. 실시 형태에서, 운전성 지수는 676.7℃ (1250℉) 이하이다. 실시 형태에서, 저-부탄올 운전성 지수는 676.7℃ (1250℉) 이하이다.

실시 형태에서, 본 발명은 자동차 엔진에서의 연소에 적합한 연료 조성물 (예를 들어, 무연 가솔린)에 관한 것이다. 실시 형태에서, 본 발명은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 성능 파라미터(들)를 갖는 자동차 엔진에서의 연소에 적합한 무연 가솔린에 관한 것이다. 실시 형태에서, 본 발명은 연소 엔진을 갖는 자동차 차량의 작동 방법에 관한 것이며, 본 방법은 본 명세서에 기재된 무연 가솔린을 엔진 내로 도입하는 단계, 및 엔진 내에서 무연 가솔린을 연소시키는 단계를 포함한다. 실시 형태에서, 본 발명은 연소 엔진을 갖는 자동차 차량의 배기가스에 의해 적어도 부분적으로 야기되는 공기 오염을 최소화하는 데 도움이 되는 방법에 관한 것이며, 본 방법은 본 명세서에 기재된 무연 가솔린을 엔진 내로 도입하는 단계, 및 엔진 내에서 무연 가솔린을 연소시키는 단계를 포함한다.

실시 형태에서, 본 발명은 ASTM D-4814의 적용가능한 최소 성능 파라미터(들)를 따르는 하나 이상의 성능 파라미터(들)를 갖는 본 명세서에 기재된 연료 블렌딩용 부탄올 조성물을 포함하는 연료 조성물 (예를 들어, 무연 가솔린)에 관한 것이다. 실시 형태에서, 본 발명은 ASTM D-5798의 적용가능한 최소 증기압 한계를 따르는 에탄올 연료와 실질적으로 동일한 최소 증기압 한계를 갖는 본 명세서에 기재된 연료 블렌딩용 부탄올 조성물을 포함하는 연료 조성물 (예를 들어, 무연 가솔린)에 관한 것이다. 실시 형태에서, 본 연료 조성물은 옥탄 개선 성분 (예를 들어, 아이소펜탄)을 추가로 포함한다.

연료 블렌딩용 부탄올 조성물 및 연료 블렌드를 제조하기 위한 시스템 및 방법

이제, 본 발명에 따른 부탄올 조성물을 제조하기 위한 시스템 및 방법의 예시적인 실시 형태를 도 3 내지 도 5를 참고하여 설명할 것이다. 도 3은 본 발명의 실시 형태에 따라 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 제조하기 위한 시스템(100)을 도시한다. 도 3을 참조하면, (예를 들어, 개장된 에탄올 플랜트 내에서 제조된) 부탄올은 제조 플랜트로부터 터미널로의 수송을 위해 로딩 탱크(150) 내로 부탄올이 로딩되도록 요구될 때까지 탱크(110) 내에 저장될 수 있다. 로딩 탱크(150)는 본 명세서에 기재된 연료 조성물을 보유할 수 있는 임의의 탱크일 수 있으며, 이러한 탱크에는 현장의 고정식 저장 탱크 및 가동식 탱크, 예컨대 탱커 트럭, 레일 카 또는 선박이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 연료-등급 부탄올이 요구되는 경우, 연료-등급 부탄올의 스트림(112)이 탱크(110)로부터 디버터 제어 밸브(diverter control valve)(160)를 통해 이송될 수 있는데, 이 밸브는 스트림(112)을 사이드 스트림(112')으로 전환시키지 않도록 제어되며 오히려 스트림(112)을 직접 탱크(150)로 보낸다. 그러나, 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물이 요구되는 경우, 시스템(100)은 부탄올(112)과 다른 성분들, 특히 옥탄 개선 성분(OIC) 및 증기압 조절 성분(VPAC)의 사이드-스트림 블렌딩을 제공하여 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 생성할 수 있으며, 이는 스트림(172)으로서 로딩 탱크(150)로 전달된다. 그러한 경우에, 밸브(160)는 부탄올 스트림(112)을 부탄올 사이드-스트림(112')으로 전환시키도록 제어되며, 이 부탄올 사이드-스트림은 OIC 및 VPAC와 블렌딩되어 스트림(172)을 생성한다.

일부 실시 형태에서, 에탄올 플랜트는, OIC 및 VPAC를 부탄올과 블렌딩하기 위하여, 변성제 탱크(140) 및 제어 밸브(144)를 포함한 기존의 변성 유닛(denaturation unit)의 구성요소들을 사용하도록 개장될 수 있다. 연료 에탄올을 제조하는 전형적인 에탄올 플랜트에서, 변성 유닛은 변성 첨가제(들) (예를 들어, 가솔린)를 정제 에탄올(refined ethanol)에 첨가하는데, 이는 전형적으로 그 에탄올이 로딩 탱크 내로 방출될 때 행해진다. 변성 에탄올은 식용(human consumption)으로 부적합하며, 이에 따라 소비세(excise tax)가 가해지지 않는다. 도 3의 실시 형태에서, 변성제 탱크(140)는 VPAC와 OIC의 프리믹스(142)를 저장하며, 이 프리믹스는 제어 밸브(144)를 통해 계량되어 부탄올 사이드-스트림(112')과 블렌딩될 수 있다. 프리믹스(142)는, 프리믹스 스트림(142)과 스트림(112')이 블렌딩되어 최종 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)에서 VPAC, OIC 및 부탄올의 원하는 농도를 달성할 수 있게 하기 위한 VPAC 및 OIC의 상대 농도를 포함하도록 제조된다. 일부 실시 형태에서, VPAC 및 OIC 각각은 별개로 저장될 수 있으며, 개별 저장 탱크들 각각으로부터의 스트림이 제어가능하게 블렌딩되어 프리믹스(142)를 생성할 수 있다. 도 3의 실시 형태에서, OIC는 적절한 탱크(120) 내에 저장되고, VPAC는 적절한 탱크(130) 내에 저장된다. 프리믹스를 제조할 때, VPAC의 스트림(132)은 제어 밸브(134)를 통해 계량되고, 제어 밸브(124)를 통해 계량된 OIC의 스트림(122)과 배합된다. 생성된 프리믹스(142)는 변성제 탱크(140)로 이송되는데, 이 탱크는 부탄올 사이드-스트림(112')과의 블렌딩을 위하여 제어 밸브(144)를 통해 방출될 때까지 보유하기 위한 것이다. 대안적으로, 일부 실시 형태에서, 계량된 VPAC 및 OIC 스트림(132, 122) 각각이 변성제 탱크(140)로 공급되고 탱크(140) 내에서 직접 배합될 수 있다. 그러한 경우에, OIC 스트림(122) (예를 들어, 톨루엔)은 전형적으로 VPAC 스트림(132) (예를 들어, n-부탄, 이는 실온에서 기체임)보다 더 낮은 증기압을 가질 것이기 때문에, OIC 스트림(122)은 OIC 스트림(132)에서의 계량 전에 변성제 탱크(140) 내로 계량되어야 한다.

탱크(110, 120, 130, 140, 150)는 조성물의 물리적 특성 (예를 들어, 증기압, 실온에서의 물리적 상태 등)에 기초하여 각각의 조성물 (즉, 부탄올, OIC, VPAC, 프리믹스(142) 및 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172))을 안전하게 수용하도록 구성되어야 하는 것이 이해되어야 한다. 일부 실시 형태에서, 프리믹스의 증기압이 기존의 변성제 탱크(140)의 허용 한계 미만이면, 변성제 탱크(140)는 추가의 변경 없이 프리믹스(142)를 저장할 수 있다. 예를 들어, OIC 스트림(122)이 톨루엔이고 VPAC 스트림(132)이 n-부탄인 일부 실시 형태에서, 추정되는 레이드 증기압(Rvp)은 약 0.25 MPa 내지 약 0.28 MPa (약 36 psia 내지 약 40 psia)일 수 있다. 따라서, 당업자에게 명백한 바와 같이, 변성제 탱크(140)는 이들 Rvp 이내에서 물질들을 안전하게 수용할 수 있거나, 적절한 바에 따라 그러한 안전한 수용을 가능하게 하도록 개장되어야 한다. 일부 실시 형태에서, 단지 OIC 스트림(122) (전형적으로 VPAC의 것보다 더 낮은 Rvp를 가짐)만이 변성제 탱크 내에 저장될 수 있는 반면 (예를 들어, 도 4 및 도 5의 실시 형태 참조), VPAC 스트림(132)은 (탱크(130) 내에) 별개로 저장되고 변성제 탱크(140)의 하류측에서 OIC 스트림(122)과 배합된다. 또 다른 실시 형태에서, 변성제 탱크(140)는 OIC 또는 VPAC의 저장에 사용되지 않고, 그보다는 OIC 스트림(122) 및 VPAC 스트림(132) 각각이 그들 각자의 탱크(120, 130)로부터 계량되고 배합되어 프리믹스(142)를 형성하고, 프리믹스 스트림(142)이 변성제 탱크(140)를 우회하거나 변성제 탱크(140)를 통과하여 연속해서 채널링됨으로써 제어 밸브(144)로 직접 이송된다.

이제, 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 제조하기 위한 시스템 및 방법의 다른 실시 형태를 도 4 및 도 5를 참조하여 설명할 것이다. 도 4 및 도 5에서, 도 3의 실시 형태에 관하여 이미 기재된 것과 유사한 도면 부호는 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타내며, 이에 따라 다시 상세히 설명하지 않을 것이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따라 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 제조하기 위한 시스템(200)을 도시한다. 도 4의 실시 형태에서는, 부탄올 스트림(112), OIC 스트림(122), 및 VPAC 스트림(132) 각각은 최종 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)에서 그들의 원하는 농도를 달성하도록 적절한 비로 연속해서 블렌딩된다. 도시된 실시 형태에서, OIC(122)는 변성제 탱크(140) 내에 저장되고, VPAC(132)는 탱크(130) 내에 별개로 저장된다. 따라서, 주어진 조성의 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)이 개별 제어 밸브(114, 144, 134)를 통해 부탄올 스트림(112), OIC 스트림(122), 및 VPAC 스트림(132)의 적절한 상대량을 제어가능하게 계량함으로써 연속적으로 생성될 수 있다. 게다가, 시스템(200)은 2개 이상의 생성물 스트림의 블렌딩을 제어하기 위한 알려진 기술로서의 임의의 다른 적합한 공정 제어 장비를 사용할 수 있는데, 이러한 장비에는, 예를 들어 도 5의 실시 형태에 기재된 것과 같은 유량계 및 제어기 유닛이 포함된다. 이어서, 생성된 각각의 계량된 스트림이 제어 밸브(114, 144, 134)의 하류측에서 배합되어 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)을 형성한다. 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)의 임의의 추가 성분들에 대해 필요에 따라 하나 이상의 추가의 스트림, 관련 밸브 등이 추가될 수 있다는 것이 명백할 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 형태에 따라 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물을 제조하기 위한 시스템(300)을 도시한다. 도 3의 실시 형태에서, 부탄올 스트림(112), OIC 스트림(122), 및 VPAC 스트림(132)이 와일드 스트림 연속 블렌딩을 통해 배합되는데, 여기서 부탄올 스트림(112), OIC 스트림(122), 및 VPAC 스트림(132) 중 하나는, 모니터링되는 "와일드" 또는 "비제어된" 유동을 갖는 와일드 스트림이고, 다른 스트림들은 주어진 조성의 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)을 달성하도록 비제어된 스트림의 속도에 기초하여 필요한 속도로 계량된다. 도 5를 참조하면, 부탄올 스트림(112)은 (펌프(162)를 통해) 로딩 탱크(150) (예를 들어, 고정식 탱크 또는 가동식 탱크, 예컨대 탱커 트럭, 레일 카 또는 선박)로 펌핑되는 비제어된 스트림이고, OIC 스트림(122) 및 VPAC(132)는 각각 개별 제어 밸브(144, 134)를 통해 계량되는 제어된 스트림이다. 비제어된 부탄올 스트림(112)은 저장 탱크 (예를 들어, 도 3 및 도 4의 실시 형태의 탱크(110))로부터 공급될 수 있거나, 대안적으로, 예를 들어 제조 플랜트의 정제 섹션을 즉시 빠져나오는 연속 공정 스트림일 수 있다. 유량계(118)가 부탄올 스트림(112)의 유량을 모니터링하고, 그와 전기적으로 연결되는 제어기 유닛(170)에 피드백을 제공한다. 개별 제어 밸브(144, 134)의 하류측에 있는 유량계(148, 138)는 OIC 스트림(122) 및 VPAC(132)의 각각의 계량된 유동의 유량을 모니터링하고, 그와 전기적으로 연결되는 제어기 유닛(170)에 피드백을 제공한다. 유량계(118, 148, 138)로부터의 피드백에 기초하여, 제어기 유닛(170)은 밸브(144, 134)를 제어하여, 부탄올 스트림(112)의 유량에 대해 OIC 스트림(122) 및 VPAC 스트림(132)의 유량이, 부탄올 스트림(112)과 배합하여 주어진 조성의 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)을 달성하기 위해 적절하게 계량되도록 한다.

도 5의 실시 형태에서, 부탄올 스트림(112)과 배합되기 전에 OIC 스트림(122)과 VPAC 스트림(132)이 사이드 스트림에서 먼저 함께 블렌딩되지만, 다른 구성이 가능하다는 것은 명백할 것이다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 계량된 스트림(122) 및 계량된 스트림(132)이 스트림(112)에 개별적으로 공급될 수 있다. 또한, 도 5의 실시 형태에서, 비제어된 스트림(112)의 유량은 스트림(172)의 유량을 모니터링함으로써 모니터링되지만 (즉, 계량된 스트림(122, 132)이 유량계(118)의 상류측에서 스트림(112)과 배합됨), 다른 실시 형태가 가능하다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 비제어된 스트림(112)의 유량은, 계량된 스트림(122, 132)의 사이드 스트림이 스트림(112)과 배합되는 곳의 상류측에 유량계(118)를 위치시킴으로써 직접 모니터링된다. 추가로, 변성제 탱크(140)가 도 3의 실시 형태에 대해 기재된 바와 같은 프리믹스(142)를 저장하는 일부 실시 형태에서, 탱크(130), 밸브(134) 및 유량계(138)는 생략될 수 있다. 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)의 임의의 추가 성분들에 대해 필요에 따라 하나 이상의 추가의 스트림, 관련 밸브 등이 또한 추가될 수 있다는 것이 명백할 것이다.

상기 언급된 임의의 실시 형태에서, 부탄올 스트림(112)은 부탄올의 저장 탱크(110)로부터 공급될 필요가 없으며, 그보다는 도 3의 실시 형태에 대해 상기에 언급된 바와 같은, 제조 플랜트의 정제 섹션을 즉시 빠져나오는 연속 공정 스트림일 수 있다는 것이 명백할 것이다. 더욱이, 상기 언급된 임의의 실시 형태에서, 시스템(100, 200, 300)은 탱크(140), 제어 밸브(144), 또는 둘 모두 어느 것이나, 또는 기존의 변성 유닛의 구성요소들 중 임의의 다른 구성요소 (예를 들어, 변성제(들)를 이송하기 위한 관련 배관 및 펌프) 어느 것도 VPAC, OIC 및 부탄올을 함께 블렌딩하는 데 사용되지 않도록 변경될 수 있으며, 그러한 변경은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않을 것임이 명백할 것이다. 오히려, 일부 실시 형태에서, 이들 시스템의 공정 장비 (탱크, 제어 밸브, 펌프, 배관 등)는 변성 공정 장비로부터 개장되기보다는 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물의 구성성분들의 취급 및 블렌딩을 위해 특수 설계된다.

더욱이, 본 발명의 일부 실시 형태에 따르면, 시스템(100, 200, 300) 중 임의의 것을 사용하여 제조된 것과 같은 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)은 연료, 예를 들어 가솔린 또는 BOB와 순차적으로 블렌딩되어 연료 블렌드를 생성할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 로딩 탱크(150) 내에 저장된 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)은 터미널로 수송되고, 터미널에서 연료 (예를 들어, 가솔린 또는 BOB)와 배합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 로딩 탱크, 예컨대 탱커 트럭, 레일 카 또는 선박이 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)을 가솔린 또는 BOB와 배합하는 데 사용된다. 일부 실시 형태에서, 가솔린 또는 BOB와 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)의 블렌딩은 부탄올 제조 플랜트에서 행해질 수 있다. 예를 들어, 시스템(100, 200, 300) 중 임의의 것에서 제조된 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)은 연료 블렌드의 원하는 조성을 달성하도록 가솔린 또는 BOB의 계량된 유동과 함께 로딩 탱크(150) 내로 계량될 수 있다. 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)은 가솔린 또는 BOB 스트림 전에, 그 동안에, 또는 그와 동시에 탱크(150)에 첨가될 수 있으며, 일부 실시 형태에서, 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)과 가솔린 또는 BOB 스트림은 탱크(150) 내로 로딩되기 전에 블렌딩될 수 있다. 제품 블렌딩의 임의의 방법이 가솔린 또는 BOB의 스트림을 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)과 배합하는 데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 하며, 이러한 방법에는, 예를 들어 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)을 제조하기 위한 시스템(100)의 블렌딩 공정과 유사한 사이드스트림 블렌딩 방법, 시스템(200)의 블렌딩 공정과 유사한 비례 연속 블렌딩 방법, 및 시스템(300)의 블렌딩 공정과 유사한 와일드 스트림 연속 블렌딩 방법이 포함된다. 예를 들어, 와일드 스트림 블렌딩의 경우, 저장 탱크로부터 펌핑된 가솔린 또는 BOB의 비제어된 유동이 탱크(150)로 이송될 수 있다. (시스템(300)의 제어기 유닛(170) 및 유량계(118)와 유사한) 제어기 유닛 및 유량계가, 가솔린 또는 BOB의 스트림의 유동을 모니터링하고 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172) - 이는 시스템(100, 200, 300) 중 임의의 것을 빠져나가고 또한 탱크(150)로 이송됨 - 의 유동을 제어하는 데 사용될 수 있다. 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)의 제어된 스트림은 탱크(150)의 상류측에서 가솔린 또는 BOB의 비제어된 스트림과 배합되고, 그럼으로써 원하는 조성의 연료 블렌드 스트림을 생성하며, 이는 탱크(150) 내로 도입된다.

도면을 참조하여 기술된 장치 및 방법의 구체적인 실시 형태에 대한 상기의 설명은 본 발명의 일반적인 특성을 충분히 나타낼 것이어서, 다른 사람들은 과도한 실험 없이, 본 발명의 일반 개념으로부터 벗어나지 않고, 이 분야의 기술 내의 지식을 적용하여, 다양한 응용을 위해 그러한 구체적인 실시 형태를 쉽게 변경 및/또는 개조할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)은 탱크(150) 내에 저장되고 제2 로딩 탱크, 예컨대 탱커 트럭, 레일 카 또는 선박으로 펌핑될 수 있다. 예를 들어, 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)은 탱크(150)로부터 제어가능하게 (비례된 스트림) 또는 제어불가능하게 (와일드 스트림) 펌핑되고 저장 탱크로부터의 가솔린 또는 BOB의 계량된 스트림과 배합될 수 있으며, 그럼으로써 원하는 조성의 연료 블렌드를 구성하는 배합된 스트림은 이어서 제2 로딩 탱크로 공급된다. 대안적으로, 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)은 탱크(150)로부터 제어가능하게 펌핑되고 저장 탱크로부터 제어불가능하게 (와일드 스트림) 펌핑되는 가솔린 또는 BOB와 배합될 수 있으며, 그럼으로써 배합된 스트림은 이어서 제2 로딩 탱크로 공급된다. 대안적으로, 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172) 및 가솔린 또는 BOB 스트림은 동시에 또는 순차적으로 (예를 들어, 가솔린 또는 BOB 스트림의 전에 또는 후에 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물 스트림(172)을 첨가함) 제2 탱크에 직접 개별적으로 첨가될 수 있다. 제2 로딩 탱크는 부탄올 제조 플랜트에 위치될 수 있다. 대안적으로, 제2 로딩 탱크는 터미널에 위치될 수 있는데, 이때 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)의 탱크(150)는 제2 로딩 탱크를 사용하여 터미널에서 가솔린 또는 BOB와 블렌딩하기 위하여 터미널로 수송된다.

일부 실시 형태에서, 시스템(100, 200, 300)은 단지 부탄올 및 OIC만을 함유하는 스플래시 블렌딩 조성물(172)을 생성하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100, 200, 300)은 시스템으로부터 전체적으로 VPAC 탱크(130) 및 VPAC 스트림(132)을 생략함으로써 공정 작동으로부터 VPAC 탱크(130) 및 관련 VPAC 스트림(132)을 제외시키도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)의 경우, 시스템이 VPAC-무함유 스플래시 블렌딩 조성물을 생성한다면, 변성제 탱크(140)는 더 이상 VPAC와 OIC의 프리믹스(142)를 저장할 필요가 없을 것이기 때문에, 변성제 탱크(140)는 대신에 OIC를 저장하는 데 사용될 수 있으며 (시스템(200)과 유사함), 탱크(120, 130)는 생략될 수 있다. 대안적으로, 시스템(100, 200, 300)은 (예를 들어, 밸브(134)를 폐쇄하여 스트림(132)의 유동을 방지함으로써) 간단히 VPAC의 공급을 오프-라인(off-line) 상태로 함으로써 VPAC-무함유 스플래시 블렌딩 조성물(172)을 생성하도록 작동될 수 있다. VPAC-무함유 스플래시 블렌딩 조성물(172)은 추후에 터미널에서 VPAC와 배합될 수 있다. 예를 들어, VPAC는 터미널에서 (예를 들어, 탱크(130)와 유사한 탱크 내에) 저장될 수 있으며, 로딩 탱크(150) 내에 저장된 VPAC-무함유 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물(172)은 터미널로 수송되고 VPAC와 배합될 수 있다. 이어서, 생성된 스플래시-블렌딩 조성물은 저장되거나 터미널에서 연료 (예를 들어, 가솔린 또는 BOB)와 즉시 배합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, VPAC와 연료가 동시에 또는 순차적으로 VPAC-무함유 부탄올 스플래시-블렌딩 조성물과 배합될 수 있다 (즉, VPAC에 이어 연료가 스플래시-블렌딩 조성물에 첨가될 수 있거나, 연료에 이어 VPAC가 첨가될 수 있다).

일부 실시 형태에서, 단지 부탄올 및 VPAC만의 조성물은 조성물로부터 OIC가 제외될 수 있을 정도로 충분한 옥탄을 갖는다. 따라서, 일부 실시 형태에서, 시스템(100, 200, 300)은 단지 부탄올 및 VPAC만을 함유하는 OIC-무함유 스플래시 블렌딩 조성물(172)을 생성하도록 작동될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100, 200, 300)은 시스템으로부터 전체적으로 OIC 탱크(120) 및 관련 OIC 스트림(122)을 생략하도록 변경될 수 있다. 대안적으로, 시스템(100, 200, 300)은 (예를 들어, 시스템(100)에서의 밸브(124), 또는 시스템(200, 300)에서의 밸브(144)를 폐쇄하여 스트림(122)의 유동을 방지함으로써) 간단히 OIC의 공급을 오프-라인 상태로 함으로써 OIC-무함유 스플래시 블렌딩 조성물(172)을 생성하도록 작동될 수 있다. 대안적으로, 일부 실시 형태에서, 연료-등급 부탄올의 스트림(112)이 탱크(150)로 이송되며, 이 부탄올은 터미널로 수송되고 터미널에서 VPAC와 블렌딩된다.

일반적으로, 본 발명은 부탄올 가솔린 블렌드의 제조 방법을 가능하게 할 수 있는데, 본 방법은 (a) (i) 부탄올; (ii) 선택적으로, 옥탄 개선 성분; 및 (iii) 증기압 조절 성분을 포함하는 조성물을 (b) 가솔린 블렌드 스톡과 블렌딩하는 단계를 포함하며, 여기서 가솔린 블렌드 스톡은 에탄올 첨가용으로 제형화될 수 있다. 소정 실시 형태에서, 가솔린 블렌드 스톡은 단지 에탄올 및 첨가제 첨가용으로만 제형화될 수 있으며, 여기서 첨가제는 세제, 분산제, 침착 제어 첨가제, 카뷰레터 세제, 흡기 밸브 침착 세제, 흡기 시스템 세제, 연소 챔버 침착 제어 첨가제, 연료 분사기 세제, 유동화제, 캐리어 오일 및 중합체, 부식 억제제, 산화방지제, 금속 표면 불활성화제, 금속 표면 부동태화제, 연소 향상 첨가제, 냉간 시동 보조제, 스파크 촉진제, 스파크 개선제, 스파크 플러그 세제, 계면활성제, 점도 개선제, 점도 개질제, 마찰 개질제, 연료 분사기 분무 개질제, 연료 분사기 분무 향상제, 연료 액적 크기 개질제, 휘발제(volatility agent), 함산소제, 물 해유화제(water demulsifier), 물-거부제(water-rejection agent), 물-분리제, 해빙제(deicer), 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 더욱이, 본 발명은 부탄올 가솔린 블렌드가 터미널에서 생성될 수 있게 하며, 여기서 터미널은 트럭, 철도, 또는 해상 터미널이다.

따라서, 그러한 개조 및 변경은, 본 명세서에 제시된 교시 및 안내에 기초하여, 개시된 예시적인 실시 형태의 등가물의 의미 및 범위 내에 있도록 의도된다는 것이 명백할 것이다.

실시예

본 발명이 하기 실시예에서 추가로 나타내어진다. 이들 실시예는, 본 발명의 실시 형태를 나타내지만, 단지 예시로서 제공되며 포괄적이거나 제한적인 것으로 의도되지 않음이 이해되어야 한다. 상기 논의 및 이들 실시예로부터, 당업자는 본 발명의 본질적인 특징을 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고서, 본 발명을 다양한 용도와 조건에 맞추어 개조하도록 본 발명의 다양한 변경 및 변형을 이룰 수 있다.

일반적 방법 및 약어

하기의 실시예에 기재된 것들과 같은, 조성물 및 연료 블렌드의 제조 방법 및 그들의 성능 파라미터의 측정 방법은 본 명세서에 기재되어 있으며, 당업계에 알려져 있고, 예를 들어 ASTM D-4814에서 찾아볼 수 있다.

실시예에 사용된 약어는 다음과 같다. "부피%" 또는 "v/v %"는 액체 용액 내의 액체 용질의 백분율로 표현된 농도의 측정치이며, 용질의 부피를 용액의 총 부피로 나누고 100%를 곱한 것으로 계산된다. "℉"는 화씨도(들)를 의미한다. "psi"는 제곱인치당 파운드-힘을 의미한다. "EtOH"는 에탄올을 의미한다. "BuOH"는 부탄올을 의미한다. "BOB"는 "함산소 블렌딩용 블렌드스톡"을 의미한다.

실시예 1

운전성에 대한 30 부피% 아이소부탄올의 영향

종래의 하계용 가솔린에서 30 부피% 아이소부탄올의 스플래시-블렌딩의 영향을 시험하였다. 구체적으로는, 비개질 가솔린 ("베이스 가솔린") 및 30 부피% 아이소부탄올 스플래시-블렌딩된 가솔린 ("30% 부탄올 스플래시 블렌드")의 증류 특성을 ASTM D-86 시험 방법을 사용하여 측정하였다. 이들 측정으로부터의 결과가 주어진 온도(℉)에서의, 부피%로의 아이소부탄올의 증발 분율로서 도 1에 제공되어 있다. 이들 데이터는 30 부피%로의 아이소부탄올의 첨가가 초기 단계(front-end) 휘발성의 손실을 일으켰다는 것을 나타내는데, 이러한 손실은 생성된 블렌드가 모터 연료로서 사용되는 경우 냉간 시동 및 예열 운전성 문제로 이어질 수 있다.

냉간 시동 및 예열 성능에 대한 20, 30, 40, 50 및 60 부피% 아이소부탄올 스플래시-블렌딩된 가솔린의 영향을 6대의 자동차를 사용하여 운전성 성능 시험에서 시험하였다. 스플래시-블렌딩된 가솔린에 대해 관찰된 운전성 결함(driveability fault)이 도 2에 제시되어 있으며, 온도 및 차량 영향에 대해 보정된 평균 총 가중 벌점 또는 TWD로서 표현되어 있다. 이들 데이터는, 상대적으로 더 낮은 아이소부탄올 농도에 대한 운전성 결함은 블렌딩되지 않은 가솔린의 것들만큼 낮지는 않더라도 그와 유사한 반면, 상대적으로 더 높은 아이소부탄올 농도에 대한 운전성 결함은 블렌딩되지 않은 가솔린과 비교하여 대폭 증가되었다는 것을 나타낸다.

따라서, 이들 결과는 상대적으로 더 높은 아이소부탄올 농도, 예컨대 30 부피%로 스플래시-블렌딩된 가솔린의 운전성 성능이 블렌딩되지 않은 가솔린과 비교하여 감소되었다는 것을 나타낸다.

실시예 2

본 발명의 부탄올 조성물을 함유하는 연료 블렌드의 핵심 성능 파라미터는 에탄올을 함유하는 것과 매우 유사하다.

본 발명의 부탄올 조성물 및 BOB를 함유하는 연료 블렌드, 및 에탄올 및 BOB를 함유하는 연료 블렌드에 대한 성능 파라미터를 측정하고 비교하였다. 구체적으로는, 69.5 부피%의 아이소부탄올, 19.6 부피%의 톨루엔, 및 10.9 부피%의 n-부탄을 함유하는 부탄올 조성물을 본 명세서에 기재된 방법에 따라 제조하고, 최종 연료 블렌드가 77 부피%의 BOB 및 23 부피%의 부탄올 조성물로 구성되도록 BOB와 블렌딩하였다. 이어서, 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 최종 연료 블렌드에 대해 하기의 성능 파라미터를 측정하였다: 리서치 옥탄, 모터 옥탄, 안티-노킹 지수, 레이드 증기압, D86 증류 IBP, T10, T30, T50, T70, T90 및 FBP, 운전성 지수 및 저-부탄올 운전성 지수. 표 1은 10 부피%의 에탄올 및 90 부피%의 BOB를 함유하는 이론상 표준 연료 블렌드의 동일한 파라미터에 대한 값과 함께 이들 측정의 결과를 나타낸다.

표 1은 2개의 연료 블렌드의 핵심 성능 특성이 매우 유사하며 두 연료 모두 87 이상의 안티-노킹 지수에 대한 ASTM 규격을 충족시킨다는 것을 나타낸다. 추가로, 두 연료 블렌드 모두 미국 (예컨대, 시카고)에서 휘발성 유기 화합물(VOC)-통제 구역에서의 하계용 연료로서의 그들의 사용을 허용할 낮은 레이드 증기압을 갖는다. 두 연료 블렌드 모두 또한 676.7℃ (1250℉) 이하의 ASTM 운전성 지수 및 저-부탄올 운전성 지수 규격을 충족시켜 우수한 냉간 시동 및 예열 성능을 보장한다.

실시예 3

아이소부탄올 연료를 함유하는 연료 블렌드의 성능 파라미터

조성물과 rBOB의 블렌딩

아이소부탄올 농도가 16 부피% 내지 30 부피% 범위인 30개의 rBOB 연료 블렌드를 산업 표준 방법 (예를 들어, ASTM D-4814)을 사용하여 휘발성 특성 및 성능에 대해 시험할 수 있다.

먼저, 당업계에 알려지고 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 아이소부탄올 (iBuOH), 증기압 조절 성분, 및 선택적으로, 옥탄 개선 성분을 배합함으로써 연료 블렌딩용 아이소부탄올 조성물을 제조할 수 있었다. 표 2는 아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물에 대한 아이소부탄올, 증기압 조절 성분, 및 선택적인 옥탄 개선 성분의 부피 백분율("%")을 제공한다:

다음에, 당업계에 알려지고 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물과 ULR E10 rBOB를 배합함으로써 연료 블렌드를 제조할 수 있다. 표 3은 rBOB에 대한 제곱인치당 파운드-힘(psi)의 단위로의 레이드 증기압(Rvp) (rBOB Rvp), 연료 블렌드를 생성하기 위해 rBOB와 배합되는 아이소부탄올 블렌딩 조성물의 부피 백분율 (연료 내의 %iBuOH 블렌딩 조성물), 및 최종 연료 블렌드 내의 아이소부탄올의 부피 백분율 (연료 블렌드 내의 %iBuOH)을 제공한다.

각각의 연료에 대한 리서치 옥탄가(RON), 모터 옥탄가(MON), 및 Rvp는 산업 표준 방법을 사용하여 시험할 수 있으며 표 3에 제공되어 있다. 상응하는 휘발성 클래스 [ASTM D-4814에 따라 AA, A, B, C, D 또는 E 또는 0.05 MPa (7 psi)] 및 각각의 클래스에 대한 최대 Rvp (Rvp max)가 또한 표 3에 제공되어 있다.

실시예 4

아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물 및 rBOB를 함유하는 연료 블렌드의 성능 파라미터

아이소부탄올 농도가 16 부피% 내지 30 부피% 범위인 5개의 rBOB 연료 블렌드를 산업 표준 방법 (예를 들어, ASTM D-4814 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 LBDI)을 사용하여 휘발성 특성 및 성능에 대해 시험할 수 있다.

먼저, 당업계에 알려지고 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 아이소부탄올 (iBuOH), 증기압 조절 성분, 및 선택적으로, 옥탄 개선 성분 및/또는 운전성 성분을 배합함으로써 연료 블렌딩용 아이소부탄올 조성물을 제조할 수 있다. 표 4는 아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물에 대한 아이소부탄올, 증기압 조절 성분, 및 선택적인 옥탄 개선 성분 및/또는 운전성 성분의 부피 백분율("%")을 제공한다:

다음에, 당업계에 알려지고 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물과 rBOB (ULR E10 rBOB 또는 프리미엄 E10 rBOB)를 배합함으로써 연료 블렌드를 제조할 수 있다. 표 5는 rBOB에 대한 제곱인치당 파운드-힘(psi)의 단위로의 레이드 증기압(Rvp) (rBOB Rvp), 연료 블렌드를 생성하기 위해 rBOB와 배합되는 아이소부탄올 블렌딩 조성물의 부피 백분율 (연료 내의 %iBuOH 블렌딩 조성물), 및 최종 연료 블렌드 내의 아이소부탄올의 부피 백분율 (연료 블렌드 내의 %iBuOH)을 제공한다.

각각의 연료에 대한 리서치 옥탄가(RON), 모터 옥탄가(MON), Rvp, 및 저-부탄올 운전성 지수(LBDI)는 산업 표준 방법을 사용하거나 본 명세서에 기재된 바와 같이 시험할 수 있으며 표 5에 제공되어 있다. 상응하는 휘발성 클래스 및 그 클래스에 대한 최대 Rvp가 또한 표 5에 제공되어 있다.

실시예 5

아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물 및 CARBOB를 함유하는 연료 블렌드의 성능 파라미터

아이소부탄올 농도가 16 부피% 내지 30 부피% 범위인 11개의 CARBOB 연료 블렌드를 산업 표준 방법 (예를 들어, ASTM D-4814 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 LBDI)을 사용하여 휘발성 특성 및 성능에 대해 시험할 수 있다.

먼저, 당업계에 알려지고 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 아이소부탄올 (iBuOH), 증기압 조절 성분, 및 선택적으로, 옥탄 개선 성분 또는 운전성 성분을 배합함으로써 연료 블렌딩용 아이소부탄올 조성물을 제조할 수 있다. 표 6은 아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물에 대한 아이소부탄올, 증기압 조절 성분, 및 선택적인 옥탄 개선 성분 및/또는 운전성 성분의 부피 백분율("%")을 제공한다:

다음에, 당업계에 알려지고 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물과 CARBOB (CARBOB E10)를 배합함으로써 연료 블렌드를 제조할 수 있다. 표 7은 CARBOB에 대한 제곱인치당 파운드-힘(psi)의 단위로의 레이드 증기압(Rvp) (CARBOB Rvp), 연료 블렌드를 생성하기 위해 CARBOB와 배합되는 아이소부탄올 블렌딩 조성물의 부피 백분율 (연료 내의 %iBuOH 블렌딩 조성물), 및 최종 연료 블렌드 내의 아이소부탄올의 부피 백분율 (연료 블렌드 내의 %iBuOH)을 제공한다.

각각의 연료에 대한 리서치 옥탄가(RON), 모터 옥탄가(MON), Rvp, 및 저-부탄올 운전성 지수(LBDI)는 산업 표준 방법을 사용하거나 본 명세서에 기재된 바와 같이 시험할 수 있으며 표 7에 제공되어 있다. 상응하는 휘발성 클래스 및 그 클래스에 대한 최대 Rvp가 또한 표 7에 제공되어 있다.

실시예 6

아이소부탄올 농도가 22 부피% 내지 34 부피% 범위인 10개의 rBOB 연료 블렌드를 산업 표준 방법 (예를 들어, ASTM D-4814 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 LBDI)을 사용하여 휘발성 특성 및 성능에 대해 시험할 수 있다.

먼저, 당업계에 알려지고 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 아이소부탄올 (iBuOH), 증기압 조절 성분, 및 선택적으로, 옥탄 개선 성분 및/또는 운전성 성분을 배합함으로써 연료 블렌딩용 아이소부탄올 조성물을 제조할 수 있다. 표 8은 아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물에 대한 아이소부탄올, 증기압 조절 성분, 및 선택적인 옥탄 개선 성분 및/또는 운전성 성분의 부피 백분율("%")을 제공한다:

다음에, 당업계에 알려지고 본 명세서에 기재된 표준 방법을 사용하여 아이소부탄올 연료 블렌딩 조성물과 rBOB (ULR E15, 프리미엄 E15, ULR E20, 또는 프리미엄 E20)를 배합함으로써 연료 블렌드를 제조할 수 있다. 표 9는 rBOB에 대한 제곱인치당 파운드-힘(psi)의 단위로의 레이드 증기압(Rvp) (rBOB Rvp), 연료 블렌드를 생성하기 위해 rBOB와 배합되는 아이소부탄올 블렌딩 조성물의 부피 백분율 (연료 내의 %iBuOH 블렌딩 조성물), 및 최종 연료 블렌드 내의 아이소부탄올의 부피 백분율 (연료 블렌드 내의 %iBuOH)을 제공한다.

각각의 연료에 대한 리서치 옥탄가(RON), 모터 옥탄가(MON), Rvp, 및 저-부탄올 운전성 지수(LBDI)는 산업 표준 방법을 사용하거나 본 명세서에 기재된 바와 같이 시험하였으며 표 9에 제공되어 있다. 상응하는 휘발성 클래스 및 그 클래스에 대한 최대 Rvp가 또한 표 9에 제공되어 있다.

Claims

연료 블렌딩용 조성물로서,
(i) 아이소부탄올;
(ii) 선택적으로, 옥탄 개선 성분; 및
(iii) 증기압 조절 성분을 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 아이소부탄올은 조성물의 총 부피를 기준으로 약 10 부피% 내지 약 99 부피%의 농도로 존재하는 조성물.
제1항에 있어서, 아이소부탄올은 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%의 농도로 존재하는 조성물.
제1항에 있어서, 아이소부탄올은 조성물의 총 부피를 기준으로 약 70 부피%의 농도로 존재하는 조성물.
제1항에 있어서, 옥탄 개선 성분은 고-옥탄 방향족 물질, 고-옥탄 아이소파라핀, 알킬레이트, 리포메이트(reformate), 에탄올, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
제1항에 있어서, 옥탄 개선 성분은 조성물의 총 부피를 기준으로 약 1 부피% 내지 약 50 부피%의 농도로 존재하는 조성물.
제1항에 있어서, 옥탄 개선 성분은 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%의 농도로 존재하는 조성물.
제1항에 있어서, 증기압 조절 성분은 n-부탄, 아이소-부탄, n-펜탄, 아이소-펜탄, 혼합 부탄, 혼합 펜탄, 에탄올, 아이소머레이트(isomerate), 액상 천연 가스(natural gas liquid), 경질 촉매-분해 나프타(light catalytically-cracked naphtha), 경질 수소화분해 나프타(light hydrocracked naphtha), 수소처리 경질 촉매-분해 나프타(hydrotreated light catalytically-cracked naphtha), 천연 가솔린, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 조성물.
제1항에 있어서, 증기압 조절 성분은 조성물의 총 부피를 기준으로 약 1 부피% 내지 약 30 부피%의 농도로 존재하는 조성물.
제1항에 있어서, n-펜탄, 아이소-펜탄, 2,2-다이메틸 부탄, 아이소머레이트, 헥산, 액상 천연 가스, 경질 촉매-분해 나프타, 경질 수소화분해 나프타, 수소처리 경질 촉매-분해 나프타, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 운전성 성분(driveability component)을 추가로 포함하는 조성물.
제1항에 있어서, 운전성 성분은 조성물의 총 부피를 기준으로 약 1 부피% 내지 약 30 부피%의 농도로 존재하는 조성물.
제1항에 있어서, 가솔린 또는 함산소 블렌딩용 블렌드스톡(blendstock for oxygenate blending, BOB)과의 블렌딩용이거나, 가솔린 또는 BOB와의 터미널 블렌딩(terminal blending)용이거나, 또는 가솔린 또는 BOB와의 스플래시-블렌딩(splash-blending)용인 조성물.
연료 블렌딩용 조성물로서,
(i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%의 아이소부탄올;
(ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%의 톨루엔; 및
(iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 20 부피%의 n-부탄을 포함하는 조성물.
제13항에 있어서, 가솔린 또는 함산소 블렌딩용 블렌드스톡(BOB)과의 블렌딩용이거나, 가솔린 또는 BOB와의 터미널 블렌딩용이거나, 또는 가솔린 또는 BOB와의 스플래시-블렌딩용인 조성물.
연료 블렌드로서,
(i) 아이소부탄올;
(ii) 선택적으로, 옥탄 개선 성분;
(iii) 증기압 조절 성분; 및
(iv) 가솔린, 가솔린 블렌드 스톡, 또는 이들의 혼합물을 포함하며,
가솔린, 가솔린 블렌드 스톡, 또는 이들의 혼합물은 에탄올 첨가용으로 제형화되는 연료 블렌드.
제1항의 조성물과 가솔린, 가솔린 블렌드 스톡, 또는 이들의 혼합물을 배합하는 단계를 포함하는, 연료 블렌드의 제조 방법.
제1항의 조성물의 제조 방법으로서,
부탄올을 주로 포함하는 부탄올 스트림, 옥탄 개선 성분을 주로 포함하는 옥탄 개선 성분 스트림, 및 증기압 조절 성분을 주로 포함하는 증기압 조절 성분 스트림을 제공하는 단계;
부탄올 스트림을 옥탄 개선 성분 스트림과 함께 블렌딩하는 단계; 및
부탄올 스트림을 증기압 조절 성분 스트림과 함께 블렌딩하는 단계를 포함하며,
옥탄 개선 성분 스트림 및 증기압 조절 성분 스트림과 블렌딩된 부탄올 스트림은 상기 조성물을 주로 포함하는 생성물 스트림을 형성하는 방법.
제17항에 있어서, 부탄올 스트림, 옥탄 개선 성분 스트림, 및 증기압 조절 성분 스트림 각각의 유량은, 생성물 스트림이
(i) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 60 부피% 내지 약 90 부피%의 부탄올;
(ii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 35 부피%의 옥탄 개선 성분; 및
(iii) 조성물의 총 부피를 기준으로 약 5 부피% 내지 약 20 부피%의 증기압 조절 성분을 갖도록 제어되는 방법.
제17항에 있어서, 부탄올 스트림과 옥탄 개선 성분 스트림을 함께 블렌딩하여 프리믹스 스트림(premix stream)을 생성하며, 부탄올 스트림을 증기압 조절 성분 스트림과 함께 블렌딩하는 단계는 프리믹스 스트림을 증기압 조절 성분 스트림과 블렌딩하여 생성물 스트림을 형성하는 것을 포함하는 방법.
제17항에 있어서,
프리믹스 스트림을 터미널로 수송하는 단계를 추가로 포함하며, 프리믹스 스트림과 증기압 조절 성분 스트림은 터미널에서 블렌딩되는 방법.