KR890001764B1 - 연료유 개질제 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

연료유 개질제 조성물

본 발명은 통상의 석유계 연료유에 실리콘 화합물과 저급 알코올을 혼합첨가하여 연료유의 발열량을 증진시키는 한편 공해물질발생을 감소시킨 연료유 개질제 조성물에 관한 것이다.

종래의 연료유 조연재 혹은 매연발생억제제등은 대부분이 특정금속이온으로 구성되어 있으며 이 금속이온의 산화촉진 작용에 의한 연료연소 촉진에 의하여 매연이 감소되는 효과가 있으며 동시에 열효율도 크게 증진시키지만, 이들 금속이온류는 연료유중에 균질분산시키기 위하여 금속비누 혹은 유용성 유기금속화합물 형태로 제조하여 첨가하여야 하므로 다량의 지방산, 나프텐산, 유용성의 송지산, 술폰산등이 소요되므로 연료유의 단가가 상승하게 되어 경제성이 없게 되며 슬리지분산성이 극히 미약하고 장기간 저장시 분리석출되는 경향이 있으며 연소시간이 긴 경우에는 비교적 효과를 얻을 수 있으나 고속디젤엔진과 같이 연소시간이 짧은 경우에는 효과가 없었다.

본 발명은 종래의 결점을 극복한 새로운 연료유 개질재 조성물로서 종전과 같은 금속촉매에 의한 산화촉진등으로 연료의 연소율증대를 가하는 것이 아니고 산소를 다량 함유한 고분자 실록산(Siloxane) 계통의 화합물을 저가의 저급 알코올에 최대의 연소율증대와 발열량을 발휘하는 특정비율로 용해하여 연료유에 혼합첨가시켜서 연료유 연소중에 실록산 화합물 내에 함유된 산소가 분리발생되므로서 완전연소에 의한 놀라운 연료유 절감효과를 얻었다.

본 발명에서 사용하는 실리콘 화합물은 유기실리콘(-R₂SiO-)_n으로서 R은 탄소수 1-3의 저급알킬기이며, 필요에 따라서 수소로 치환된 것도 사용될 수 있다. 특히 적합한 유기실리콘은

(n은 정수임)의 구조를 갖는 실리콘이다.

이 유기실리콘은 직쇄 혹은 교차 결합된 구조를 갖는 액상물로서 표면장력이 매우 낮으며 윤활성이 대단히 우수하므로 내연기관내에서 윤활작용을 동시에 행하며 기포발생억제작용도 우수하여서 석유계연료의 원할한 공급과 산화촉진에 중요한 작용을 한다.

또한, 본 발명에서는 파라핀계탄화수소와 유사한 구조를 갖는 직쇄구조의 실록산을 상기한 유기실리콘과 혼용하므로서 대단히 놀라운 연료절감효과를 얻었다. 실록산은

와 같은 Si에 4개의 산소원자가 단일결합된 화합물로서 Si에 결합된 4개의 O가 분해시에 다량의 산소발생이 되므로 연료의 연소율이 적어도 10%이상 상승되는 효과를 얻었다. 상기한 실록산에서 O가 H로 치환된 디실록산 혹은 트리실록산도 거의 유사한 수준의 효과를 얻었다.

본 발명에서는 상기한 유기실린콘과 실록산을 저급 알코올, 가장 적합하게는 n-부탄올에 용해하여 연료유에 첨가한 후 내연기관에서 가열분해산화될 때 다음과 같이 반응이 발생된다.

((CH₃)₂-SiO)_n+O₂→CO₂+SiO+[O]+O₂

(SiO₂)+O₂→SiO₂+O₂+[O]

상기식에서 처럼 발생된 산소는 즉시 탄화수소연료의 산화에 작용하여 연료의 완전연소를 가속화한다. 그 결과 불완전연소에 의한 매연물질, 특히 아황산가스, 일산화탄소의 발생이 대폭 감소되며 동시에 단위량당 발열량도 크게 증대되는 효과를 얻었다. 즉, 연료가 연소되는 내연기관내의 연소부위는 외부에서 공급되는 산소의 표면확산에 의하여 공급되므로 산소가 충분히 전체적으로 공급되기 어려운 관계로 불완전 연소가 발생하지만, 본 발명에 의한 연료유 개질제 조성물은 연료유내에 함유된 상태에서 다량의 산소를 발생하므로서 외부 공급산소와 함께 내부적인 연소가 동시에 진행되어서 공해방지와 발열량증대 효과를 이룰 수 있었다.

상기한 유기 실리콘, 실록산을 용해하는 n-부탄올은 비점이 117.7℃로서 본 발명의 개질유 인화점 145℃에 이르기 전에 충분히 휘발되므로 가장 적합한 용매이다.

이 n-부탄올에 상기한 유기 실리콘등을 1 : 2-1 : 4의 비율로 혼합하며, 이 용액을 통상의 석유에 5-15% 혼가하여 목적으로 하는 연료유 개질제 조성물을 얻었다.

본 발명의 개질제는 최종적으로 n-부탄올 : 실록산 혹은 유기실리콘 : 석유가 1 : 2-4 : 5-20의 비율로 된다.

이와같이 혼합비는 첨가될 연료유의 종류에 따라서 가감이 가능하지만 가장 중요한 혼합비 선택은 연료유의 점도, 옥탄가 혹은 인화점 등에 의하여 변경할 수 있으며 최적의 연소조건과 경제적인 조건에 따라서 상기한 조성비로 제조함이 가장 우수한 연료절감효과가 있음을 발견하였다.

예를 들면, 상기한 유기실리콘 등이 너무 과량 첨가되는 경우 오히려 연료유 분무연소에 지장을 초래하며, 너무 소량으로 첨가되는 경우 충분한 산소발생과 윤활작용이 없어서 목적하는 수준의 효과를 얻을 수 없으므로 상기한 비율만이 최적의 효과를 얻음을 수 많은 실험결과 발견하였다.

본 발명이 조성물은 통상이 연료유에 최대 사용량이 1/5000로서 충분한 연료절감효과를 얻었으며 경제적인 첨가비율이 되고있다.

이하 본 발명의 조성물을 첨가한 각종 연료유의 실험예의 구체적으로 설명한다.

[실험예 1]

본조성물 첨가연료의 성상분석실험

상기한 방법에 의하여 제조된 경유 및 휘발유에 대한 성상분석 실험결과는 다음과 같다.

시험장소 : 경인에너지 주식회사.

실험의뢰일 : 1986년 2월 12일.

[실험예 2]

총발열량 검사

시험장소 : 부산지방공업시험소.

시험일자 : 1986년 2월11일.

시험방법 : KSM 2057(182).

상기한 총발열량은 1984. 10. 8시험한 한국동력자원연구소의 시험결과와 일치하며, 본 발명의 개질제조성 물/벙커 C유 = 1/5000으로 하였다. 즉, 발열량은 약 400㎉/g이 상승하였다.

[실험예 3]

내연기관에서의 연료소비 절감효과

통상의 가솔린에 1/5000의 본 발명의 연료개질제를 혼합한 후 다음과 같은 시험을 행하였다.

시험장소 : 부산대학교 기계공학과 열공학실험실.

시험일자 : 1985년 5월 6일

시험장치 : 내연기관 성능 종합시험장치(RQ-T-GWEM-85/100-DB).

시험조건 및 결과 :

(1)시험용 기관 : 4-83×66(1428cc) 수냉직열 사이클 가솔린기관 [85PS/6000 rpm(max.).

(2) 가솔린에 대한 본 발명의 개질제 혼합체적비율 : 1/5000.

(3) 무과급 경부하운전(20PS, 2400rpm).

(4)시험결과 : 연료소비율 절감효과 18.9% 기관 각부에 미치는 부식현상은 발견 못했음.

상기한 실시예에서 나타난 바와같이 각종 연료유에 본 발명에 의한 개질제를 첨가하므로서 연료소비율이 크게 절감될 수 있고 내연기관 각부에 부식현상이나 기계적인 무리가 없다는 것도 객관적으로 입증되어 있으며, 더구나 공해요인인 일산화탄소, 황화물 및 탄화물 등의 불완전연소물의 발생되 크게 줄일 수 있게 되었다.

이와같은 효과는 전술한 바와 같이 실록산 혹은 유리실리콘내의 다량의 산소가 연소분해할 때 발생하므로 탄화 수소화합물인 연료의 연소에 필요한 산소의 자체공급원이 되므로 외부에서 공급되는 공기중의 산소보다 연소효율과 연소속도를 증가시킬 수 있으므로 불완전 연소 연료를 줄일 수 있고 발열량을 증가시킬 수 있게 되었다.

또한, 엔진 혹은 버너의 노출에서 분사되는 본 발명의 실록산 혹은 유기실리콘은 물리적 특성인 윤활성, 적은 계면장력 및 침투력 때문에 연료를 미세유적으로 분사시켜 연소속도와 연소효율을 증가시킨다.

상술한 연소반응식에서 기술하였듯이 본 발명의 연료유 첨가제가 연소되면 SiO₂(산화 실리콘)이 발생하는데, 이 산화실리콘은 초미립자상으로서 이것은 엔진내부의 마모부위의 연료누출 혹은 가스의 유출을 방지하는 역활을 하므로서 연료를 절약할 수 있으며 기계간의 마찰을 감소시키므로서 소요동력을 감소시킬 수 잇다. 그외에도 발생된 산소분자는 불완전연소에 의한 생성물질인 일산화탄소 혹은 아황산가스등을 완전연소시키므로 공해물질 배출도 현저하게 감소시킨다.

첨가된 저급알코올은 실록산 혹은 유기실리콘을 완전용해 시켜서 연료유내에서 균질분산되도록 하므로서 연료유내에 안정된 분포를 이루므로 내연기관 혹은 노즐로 분무연소되면서 더욱 용이한 연소촉진 및 발열량 증대를 이를 수 있었다. 함유된 저급 알코올은 미량으로서 쉽게 휘발연소되므로 부차적인 공해물질발생은 전혀 없었다.

Claims (1)

1. 실록산 혹은 유기실리콘을 저급 알코올에 1 : 2 내지 1 : 4의 비율로 일차 용해하고 이용액을 통상의 석유에 1 : 5 내지 1 : 20의 비율로 첨가함을 특징으로하는 연료유 개질제 조성물.