KR940009045B1 - 연료의 개질제(改質劑) - Google Patents

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내용 없음.

Description

연료의 개질제(改質劑)

본 발명은 가솔린, 경유 등의 석유계 연료의 열효율 등을 개량하고 아울러 연소시의 유해 배기 가스 발생을 저감하기 위한 연료의 개질제에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 엔진 등의 불꽃 점화 엔진에 있어서는 엔진의 압축비가 높을수록 열효율은 높고 출력이 증대되고 연비(然費)가 향상되나, 통상적인 가솔린의 경우 압축비를 높이면 이상연소나 녹킹을 발생케 되어 오히려 열효율이 저하한다.

이때문에 앤티녹크성이 높은 고옥탄가의 가솔린을 사용함으로써 압축비를 높이고 열효율을 향상시키고 있으나, 일반적으로 옥탄가가 높은 가솔린은 각종의 가솔린 조합재(調合材)를 적당한 비율로 배합하여 만들어지기 때문에 값이 비싸진다.

또, 가솔린의 산화에 의한 열화(劣化)는 옥탄가의 저하와 고분자 고무질에 의한 연료소비의 현저한 악화를 초래한다. 이 때문에 시판하는 가솔린에는 산화 방지제를 첨가할 필요가 있다.

한편, 디이젤 엔진(압축 점화 엔진)의 연료로서 사용되는 경유에 있어서는 안정성 이외에 유동성, 착화성이 문제가 되고, 이 때문에 착화성이 양호한 세탄가(cetane價)가 높은 경유가 필요하게 되는데, 세탄가가 높은 경유도 또한 일반경유와 비교하여 값이 비싸다.

또, 경유가 산화 열화하면 가솔린의 경우와 같이 고분자량의 고무질이 생성되고, 이것이 대량으로 생성되면 연료 분사 노즐을 폐색하게 되고 연료의 공급을 저해한다. 이와 같은 경유의 열화에서 오는 문제를 방지하기 위해서는 수수화 정제 등이 필요하게 된다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결코저 하는 것으로서 본 발명의 발명자는 해수(海水)중의 원소의 유효한 이용 및 연소할 때의 알칼리제의 작용에 착안하고 해수에 특수한 알칼리제를 용해시켜서 된 연소조제(일본국 특허 공개 소 63-225695호)를 개발하여 연소성의 향상에 관해서 현저한 효과를 거두었다.

그리고, 이 연소조제(수용액)는 특히 분무상태로 엔진에 첨가함으로써 특히 우수한 효과를 얻을 수 있다는 것을 밝혀내어, 이 연소조제를 엔진에 첨가하기 위한 시스템을 개발하였다(일본국 특허 공개 소 63-147938호, 일본국 특허 출원 소 62-319827호).

그러나, 이 연소조제는 엔진 등의 개조를 필요로 하게 되므로 즉시 모든 자동차에 적용할 수는 없었다. 특히, 상기의 시스템은 피스톤의 부압(負壓)으로 가스를 송출하는 시스템용으로 개발되어 있기 때문에 터어보 엔진에 적용할 경우에 압력을 가하여 연소조제를 공급해야만 하는 고도의 시스템을 필요로 하며 기술적으로 곤란한 점이 많았다.

본 발명은 이와 같은 종래의 목적을 해결하고 가솔린, 경유, 등유 등의 모든 액체 연료에 직접 첨가할 수가 있고, 이들 액체 연료의 연소상태를 개선할 수가 있는 연료의 개질제를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 모든 자동차 등의 내연기관에 적용할 수 있고 내연기관의 연비 효율을 높이고 유해한 배기 가스의 저감을 도모할 수 있는 연료의 개질제를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하는 본 발명의 연료의 개질제는 기름과 강알칼리제와의 반응물을 해수에 용해한 용액(a)으로부터 수분을 제거한 후의 고체(b)를 알코올과 유기 용제의 혼합 용제에 용해시킨 것으로 되어 있다.

여기서 기름과 강알칼리제와의 반응물을 해수에 용해한 용액(a)이라 함은 일본국 특허 공개 소 63-225695호 공보에 기재되어 있는 연소조제 바로 그것이다.

즉, 기름과 강알칼리제와의 반응물이라 함은 석유의 각 유분(留分), 플라스틱, 고(古)타이어 등의 분류(分留)오일, 폐유 등의 기름에 조가비, 석회석 등의 고온 소성물과 같은 산화 칼슘을 주성분으로 하는 강알칼리제의 분말을 가하고 약간의 물의 존재하에서 교반, 혼합하여 반응시켜서 얻어지는 분말이다. 기름과 강알칼리제와의 혼합 비율과 가해지는 물의 양은 기름의 종류에 따라서 다르나, 통상 기름대 강알칼리제의 혼합 비율이 0.5 : 1 내지 1 : 0.5정도, 물은 기름과 알칼리제 전체 중량에 대하여 0∼10wt％ 정도 첨가한다.

이 기름과 강알칼리제의 반응물은 기름과 알칼리제가 결합한 매크로(macro)적으로는 균일한 분상체(粉賞體)이며, 해수에 대하여 1∼10wt％ 가하여 교반한 후 방치함으로써 용해되어 균일한 용액(a)이 된다. 이때에 해수는 미리 저 pH 내지 고 pH로 조정해 두는 것이 바람직하다. 또, 불용물(不溶物)이 있으면 제거한다. 이 용액(a)은 전술한 바와 같이 그 자체가 연소상태를 개선하는 연소조제로서 기능을 하는 것인데, 수용액이기 때문에 특수한 방법이 아니면 연소계에 적용할 수가 없다.

본 발명의 연료의 개질제는 이 용액(a)에서 수분을 제거하고 다시 소정의 용제에 용해시킨 것이다.

용액(a)에서 수분을 제거하는데는 통상 가열증발에 의해서 한다. 강압하에서 하여도 좋다. 이렇게 함으로써 고체(b)를 얻는다. 이 고체(b)의 원소 분석 결과를 표 1에 표시한다.

[표 1]

표 1에서도 분명한 바와 같이 고체(b)는 해수중의 원소와 비교하여 염소가 상당하게 감소되어 있고 강한 염기성의 물질인 것이다.

용제로서는 고체(b)를 용해시키는 것으로서 또한 적용되는 연료에 대해 상용성(相溶性)이 있는 용제를 사용한다. 이와 같은 용제로서는, 바람직하게는 알코올과 적당한 유기 용제와의 혼합 용제가 사용된다. 유기 용제로서는 등유가 실용적이다. 등유와 알코올과의 혼합 비율 및 사용하는 알코올의 종류는 적용되는 연료에 따라 적당히 선택되는데, 가솔린과 경유의 경우 알코올로서는 메틸 알코올, 부틸 알코올 혹은 이들의 혼합물 등이 사용되며, 부틸 알코올을 적어도 용제 전체의 10vol.％ 이상 함유하는 것이 바람직하다.

이와 같이 조정된 알코올을 함유한 혼합 용제에 전술한 고체(b)를 용해시킴으로써 본 발명의 연료의 개질제를 얻을 수 있다. 혼합 용제에 대한 고체(b)의 농도는 약 1wt.％ 정도이다.

바람직하게는 상기 혼합 용제중에 고체(b)를 수 wt.％ 정도 용해시킨 개질제의 원액을 조정해 두고, 이 원액을 다시 적용되는 연료에 적합하도록 소정의 혼합 용제로 희석함으로써 농도 및 용제 조성을 조정한다. 개질제의 원액의 원소 분석의 결과도 표 1에 아울러 표시하였다.

이와 같이 얻어진 본 발명의 연료의 개질제는 가솔린, 중유, 경유 등의 연료에 직접 첨가하여 사용된다.

첨가량은 적용되는 연료에 따라 다르나 예컨대 가솔린의 경우 0.1∼0.3vol.％, 경유의 경우 0.3∼0.5vol.％, 중유의 경우 1vol.％ 정도 첨가할 수가 있다.

본 발명의 개질제의 첨가에 의해 어떠한 연료에 있어서도 연료상태가 현저하게 개선되고 연소 효율이 향상됨과 동시에 HC, CO 등의 유해 배기 가스의 발생이 감소된다.

[실시예]

이하, 실시예에 의해서 설명한다.

가리비 조개 등의 조개껍질을 수세한 후 분쇄하고, 이 분쇄한 것을 로(爐)에 넣어서 1000℃∼1200℃에서 약 30분간 구운 후에 약 1350℃로 올려서 5분∼10분간 구워 약 200메쉬의 분말상태의 강알칼리제를 얻었다.

해수 1000㏄를 산으로 저 pH로 한 후에 상기 강알칼리제 20g을 가하여 약 1시간 교반한 후 침전물을 제거하여 고 pH로 조정한 해수를 얻었다. 한편, 고(古)타이어의 분류 오일 500㏄에 상기 강알칼리제 500g을 가하고, 다시 강알칼리 용액 100㏄를 가하여 교반한 후 약 2기압에서 30분 방치하여 분말상태의 반응물을 얻었다.

pH를 일단 2 이하로 조정한 후 다시 약 13으로 조정한 해수 1000㏄에 상기 반응물 30g을 가하여 반응기내에서 1.5기압 및 실온에서 약 1시간 교반한 후 약 1주야 방치하고 불용물을 제거한 다음 균일한 용액(a)을 얻었다.

이어서, 이 용액(a) 1t을 가열하여 수분을 제거함으로써 고체(b)를 60㎏을 얻었다.

한편, 다음의 처방에 의한 등유와 알코올과의 혼합 용제를 조정하고, 이들 혼합 용제에 대하여 각각 상기의 고체(b)를 1㎏ 가하여 혼합함으로써 개질제의 원액을 얻었다.

처방 A

메틸 알코올 6ℓ

부틸 알코올 10ℓ

등유 14ℓ

처방 B

메틸 알코올 8ℓ

부틸 알코올 12ℓ

등유 20ℓ

도료용 신너 4ℓ

처방 C

부틸 알코올 0.5ℓ

도료용 신너 4ℓ

처방 D

메틸 알코올 5ℓ

부틸 알코올 12.5ℓ

처방 A와 처방 D의 원액 10ℓ를 등유 20ℓ 및 부틸 알코올 1.5ℓ로 된 혼합 용제로 희석하여 개질제 A와 개질제 D를 얻었다. 처방 C의 원액 2.5ℓ를 등유 15ℓ 및 부틸 알코올 6.5ℓ로 된 혼합 용제로 희석하여 개질제 C를 얻었다.

[실시예 1 및 2]

총 배기량 2000㏄의 가솔린 엔진차에 상기의 개질제 A와 개질제 D를 각각 가솔린 60ℓ에 대하여 120㏄ 첨가하고 주행 테스트를 하였다. 15000㎞ 주행후의 배기중의 HC 및 CO의 분석 결과 및 연비 효율을 표 2에 표시하였다.

동일 기종의 가솔린차로 본 발명의 개질제를 사용치 않았을 때의 경우(비교예 1)의 주행 테스트의 결과도 똑같이 표 2에 표시하였다.

[표 2]

[실시예 3]

디이젤 엔진차에 상기의 개질제 A를 경유 60ℓ에 대하여 180㏄ 첨가하고 주행 테스트를 하였다. 15000㎞ 주행후의 배기중의 연비 효율 및 흑연(黑撚) 측정의 결과를 표 3에 표시하였다.

동일 기종의 디이젤 엔진차로 본 발명의 개질제를 사용치 않았을 경우(비교예 2)의 결과도 똑같이 표 3에 표시하였다.

[표 3]

[실시예 4 및 5]

상기의 개질제 C와 개질제의 원액 B를 각각 등유 스토오브, 중유 보일러에 연료의 약 1vol.％ 첨가하였다. 어느 경우도 본 발명의 개질제를 사용치 않는 경우와 비교하여 연소상태가 양호하고 냄새나 흑연의 발생이 없고, 또 연료의 소비가 적었다.

이상의 실시예에 따라서 명백한 바와 같이 본 발명의 개질제에 의하면 가솔린차, 디이젤차 어느것에 있어서도 연비를 비약적으로 향상시킬 수가 있고, 아울러 배기 가스중의 HC, CO 등을 저감할 수 있다.

또, 본 발명의 개질제는 연료중에 직접 첨가할 수가 있으므로 자동차 등의 내연기관 뿐만 아니라 보일러, 스토오브, 기타 모든 연소기관에 적용할 수가 있다.

Claims (1)

1. 기름과 강알칼리제의 반응물을 해수에 용해한 용액(a)으로 부터 수분을 제거한 후의 고체(b)를 알코올과 유기 용제의 혼합 용제에 용해시킨 것으로 된 연료의 개질제.