KR950001709B1 - 개량된 연료 조성물 - Google Patents

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엑손 리서치 엔드 엔지니어링 캄퍼니
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Abstract

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Description

개량된 연료 조성물
본 발명은 방오(防汚) 연료 조성물에 관한 것이며, 특히, 본 발명은 전기적으로 조절되는 멀티포오트(multiport) 연료 분사기가 장착된 가솔린 기관에서 연료 분사기가 막히는 것을 최소화 또는 방지하는 특별한 적용성을 지니는 연료 조성물에 관한 것이다.
과거 몇 년에 걸쳐서, 내연 기관에 성능에 있어서의 개량품들이 만들어졌다. 만들어진 가장 중요한 개량품들 중 하나는 내연 기관의 성능 및 연료 경제성을 향상시키기 위한 연료 분사의 광범위한 사용이었다. 기화기 장착 내연 기관은 매니폴드(manifold)를 통한 모든 실린더로의 분배를 위해 공기와 연료를 혼합하는 반면, 연료 분사 기관에서 연료는 연소를 위하여 각각의 실린더의 흡입 밸브 근처에 있는 매니폴드로 분사된다. 연료 분사 장치는 기계적으로 조절되는 것과 전기적으로 조절되는 두 가지의 기본형이 있다. 이전의 연료분사기관은 기계적으로 조절됐던바, 즉, 압력에 의해 조절됐다. 그러나, 최근에는 전기 조절 연료 분사 기관의 사용이 점차로 확대되고 있다, 전기 조절 연료 분사 장치에 있어서, 배기부에 배치되는 감지기는 공기대 연료의 비를 좁은 범위내에서 지속시키도록 사용된다. 전기 조절 연료 분사장치는 기계적 조절 연료 분사 장치로 성취되는 것과 같은 성능 및 연료의 경제적 이익을 제공하고 연료-공기 혼합물을 더욱 엄밀하게 조절하도록 함으로써 촉매식 컨버터(catalytic converter)가 일산화탄소 및 탄화 수소를 이산화 탄소로 산화시킬 수 있게하고 동시에 질소 산화물을 감소 시킬수 있게 하며, 그러므로 배출가스 규제법을 충족시킨다. 말하자면, 배기오염물에 강력한 규제를 부과하는 그러한 법은 궁극적으로 전기적 연료 분사 같은 새로운 기술의 개발 및 폭넓은 사용을 유도한다.
전기조절 연료 분사장치는 퇴적물에 의해 막히기 쉬운 작은 포오트 구멍을 지닌다는 것이 알려졌다. 이들 퇴적물들은 분사기 팁 근처에서 발생하는 가솔린 및 오일 증기에 의해 최소한 부분적으로 발생하여 기관이 정지될 때 분사기 축의 뜨거운 표면 및 축 두레의 환의 표면상에서 굳어진다고 믿어진다. 이 퇴적물들은 그 특정한 실린더로의 연료의 흐름을 제한한다. 바꿔말하면, 이는 배기부에 배치된 감지기기 바람직한 연료에 대한 산소의 비보다 더 높게 탐자하도록 한다, 감지기는 모든 실린더내로 분사되는 연료의 양을 증가시킴으로써 이 상태를 조정하려 하게 된다. 바꿔말하면, 이는 배기부에서 바람직한 것보다 더 많은 공기에 대한 연료의 비를 초래하게 된다.
그후에 감지기는 각각의 실린더내로 분사되는 연료의 양을 감소시킴으로써 조정하려하게 된다. 공기에 대한 연료의 비를 너무 적은 혼합물과 너무 많은 혼합물 사이의 범위로 주기적으로 조정하는 것은 때때로 차량의 운전 성능을 해치게 된다. 부가적으로, 이 새로운 형의 분사기의 폐쇄여유와 동시에 더 높은 하부 엔진 뚜껑(underhood)의 온도 역시 차량 성능을 저해시키고 배출 가스 규제법에 의해 설정된 최대 수준을 초과하는 배기 오염물 방출 수준을 야기시킨다.
기화기 부착물을 방지하거나 제거하는데 효과적인 것으로 증명됐던 종래의 가솔린 세정제는 전기 조절 연료 분사 장치에서 발생할수 있는 퇴적물 부착을 제거하거나 방지하는 데 특별히 효과적이지 않다는 것이 발견됐다. 연료 분사기 구멍으로부터 부착물들을 제거하기 위하여 현제 사용 가능한 방법은 분사기를 기계적으로 세정하는 것 또는 비교적 많은 양의 연료에 특별한 부가제를 첨가시키는 것을 통상적으로 포함한다.
손으로 부착물을 제거하기 위해 분사기를 완전히 분해시키는 것과 부착물을 씻어내기 위해 극성 용매를 사용하는 것을 포함할 수 있는 기계적 세정은 비교적 높은 비용과 불편 때문에 바람직하지 않다. 현재 사용 가능한 부가제는 그것들이 비교적 높은 농도, 즉. 천배럴의 연료당 약 1내지 2톤이 사용되어야만 하기 때문에 특히 바람직하지 않다.
상업적으로 유용하기 위해서, 분사기 포트가 막히는 것을 감소시키거나 방지하기 위한 가솔린 부가제는 저 농도로 효과적이어야만 하며, 연료의 기화 특성에 심각하게 영향을 주지 말아야하고 촉매식 컨버터 촉매를 오염시키지 말아야 한다. 또한, 부가제는 초과된 유화 작용을 조장하지 말하야하고 두 가지 유기상의 형성을 조장하지 말하야 한다.
부가제들은 연료의 특성을 개량하기 위하여 가솔린에 첨가됐다. 미합중국 특허 제3,387,953호는 가솔린의 방빙제로서 유기 치환된 산화 질소, 특히 산화아민 사용법에 관한 것이다. 산화 아민에 대한 대표적인 구조는 다음을 포함한다.
Figure kpo00001
식중, R1은 C6-24알킬, 아릴, 지방족환, 복소환, 치환 알킬, 치환 아릴, R2및 R3는 같거나 다르고 C1-24알킬, 아릴, 치환 알킬 또는 아릴, 지방족 환 또는 복소환.
R2와 R3는 하이드록시 치환 알킬을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 화합물은 1,000배럴의 가솔린 당 약 2.0-약 100파운드(ptb)의 산화 아민 범위 농도로 가솔린에 전형적으로 부가된다. 가장 바람직한 부가제는 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물이다.
미합중국 특허 제3,594,139호는 계속적으로 가솔린과 혼합 가능한 녹 방지 농축물에 관한 것이다. 이 특허는 녹 방지에 가솔린 부가제를 사용하는 데 있어 상기 구조의 산화 아민을 사용하는 것이 기재된다. 또한 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물로 구성되는 특히 바람직한 농축물이 기재된다. 또한, 농축물은 액체 방향족 C7-10탄화수소 및 C6-13지방족 일가 또는 이가 알콜을 포함한다. 바람직한 방향족 탄화수소는 오르또, 메타 및 혼합된 크실렌을 포함한다. 바람직한 지방족 알콜은 C6-13옥소 알콜을 포함한다. 그에는 크실렌, 비스(2-하이드록시 엘틸) 코코아민 산화물 및 C8옥소 알콜이다.
상기 산화 아민은 녹 및 기화기 얼음을 방지하는데 사용되었다. 이 화합물은 1960년대 말부터 1970년대 초기에 사용되었지만, 더욱 효과적인 부가제가 발견됨에 따라 사용이 중단되었다. 전기적으로 조절된 연료분사 엔진이 개발되기 전에 미합중국에서 이 화합물의 사용이 중단되었다.
앞서 녹을 방지하게 위해 사용했던 산화아민보다 고농도의 산화아민을 사용하는 것이 멀티포오트 연료 분사 엔진에서 분사기가 막히는 것을 방지하고 또는 감소시키는데 효과적이다는 것을 발견했다. 그렇지만 고농도의 산화아민을 사용할 경우 생성물 분배 장치에 들어갈수 있는 가솔린 층 물, 침전물 및 불순물을 생성시키는 유화제로 작용할 수 있다. 이것은 혹종의 물 또는 일반적인 불용성 불순물로부터의 가솔린의 일반적인 분리를 막는다. 이 불순물이 혼합되면 연료, 필터가 과도하게 막히게 되고 차량 작동이 약하게 되므로 가솔린과 혼합되는 것을 바람직하지 못하다. 덧붙여, 유탁액이 형성되면 계면에서 바람직하지 않은 산화아민 부가제의 농축이 일어난다는 것을 알았다. 또한 낮은 연무점(煙霧点) 및 유동점을 갖는 부가 농축물을 제조하기 위해 특정 용매를 사용하면 두 개의 유기 층이 형성될수 있고, 고르지 않은 부가적인 분배가 일어난다는 것을 발견했다.
따라서, 밑부분의 물 및 계면의 고체의 유탁액이 형성되지 않는, 막히는 것을 감소시키고 또는 제거하는데 효과적인 가솔린 부가패키지(package)를 제공하는 것이 바람직하다.
중성 및 염기성 물, 둘다의 존재하에서 효과적인 디멀시파이어(demulsfier)를 갖는 부가 패키지를 제공하는 것이 바림직하다.
하나 이상의 유기 층을 형성시키지 않는 낮은 연무점 및 유동점을 갖는 부가 농축물을 제공하는 것이 또한 바람직하다.
따라서, 분사기가 막히는 것을 감소시키고 또는 제거하는 저농도에서 효과적이며 비교적 값이 싼 가솔린 부가 패키지를 제공하는 것이 바람직하다.
연료의 연소성에 영향을 주지 않으며, 촉매에 대해 비부식성이고, 비유독성인 가솔린 부가 패키지를 제공하는 것이 바람직하다.
저장 및/또는 분배 장치의 어디에서나 정제된(finished) 가솔린에 쉽게 부가할 수 있는 가솔린 부가 패키지를 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명은 멀티포오트의 전기적으로 조절된 연료 분사 엔진에 있어서, 분사기기 막히는 것을 감소시키고 또는 방지하는데 사용하는 연료 조성물에 관한 것이다.
조성물은 다음의 것으로 구성된다 :
A : 가솔린, B : 다음 일반식의 방오제
Figure kpo00002
식중, R1은 C6-24알킬, 아릴, 지방족환, 복소환, 치환 알킬 또는 치환 아릴. R2및 R3는 독립적으로 C1-24알킬, 아릴 : 치환 알킬 또는 아릴, 지방족 환 또는 복소환 : 및, C : 하나 이상의 다음의 것으로 구성된 디멀시파이어 : i : 지방산 알킬아민 반응 생성물 : ii : 옥시알킬화 알킬 페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜의 용액.
이 조성물의 경우 R1는 C6-24알킬 또는 알킬화 아릴이 바람직하고, R2및 R3는 독립적으로 C1-12하이드록시 치환 알킬이다. 더욱 바람직한 조성물에서 R1은 지방산으로부터 유도된C8-18치환제로 구성된다. 부가제는 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 옥사이드, 비스(2-하이드록시 에틸) 탈로우아민 옥사이드, 비스(2-하이드록시 에틸) 스테아틸아민 옥사이드, 디메틸코코아민 옥사이드, 디메틸 수소화 탈로우아민 옥사이드, 디메틸헥사데실아민 옥사이드, 및 당해 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
특히 바람직한 부가제는 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 옥사이드이다. 연료내의 방오제는 농도의 전형적으로 약 0.5-약 50ptb (예컨데, 약 2-약 200중량ppm), 바람직하게는 약 5-약15ptb(예컨대, 약 20-약 60ppm) 범위이다.
디멀시파이어(ii)에서 옥시알킬화 화합물은 바람직하게 산화에틸렌 및 산화프로필렌 공중합체로 구성된다. 디멀시파이어의 활성 농도는 약 0.025-약 10ptb(약 0.1-약 40ppm), 바람직하게는 약 0.25-약 2.0ptb(약 1.0-약 8.0 ppm)이다.
연료 조성물은 다음의 것으로 구성된다 : A.약 2-약 200ppm 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 옥사이드 : 및, B. 약 0.1-약 40ppm의 다음의 그룹으로부터 선택된 디멀시파이어 : i. 지방산 알킬아민 반응 생성물 : ii. 옥시알킬화 알킬페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜의 용액 : 및 i 및 ii의 혼합물.
바람직한 조성물은 다음의 것으로 구성된다 : A. 약 20-약 60ppm 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 옥사이드 : 및 B. 약 1-약 8ppm의 다음의 그룹으로부터 선택된 디멀시파이어 : i. 지방산 알킬아민 반응 생성물 : ii. 옥시알킬화 알킬페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜의 용액 : 및 i및 ii의 혼합물.
바람직한 연료 조성물은 다음으로 구성된 부가 패키지를 포함한다 : A. 약 20-약 60ppm 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 옥사이드 : B. 약 0.5ppm-약 4ppm 지방산 알킬아민 생성물 : 및, C. 약 0.5ppm-약 4ppm 옥시알킬화 알킬페놀 포름알데히드수지 및 폴리글리콜의 용액.
본 발명은 또는 내연 기관용 연료 부가 농축물에 관한 것으로써, 상기 부가 농축물은 다음의 것으로 구성된다 : A. 약 5-약 50wt.% 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 옥사이드 : B. 약 0.25-약 10wt%의 다음의 그룹으로부터 선택된 디멀시파이어 : i. 지방산 알킬아민 반응 생성물 : ii. 옥시알킬화 알킬페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜의 용액 : 및 i 및 ii의 혼합물 : 및 C. 약 40-약 95wt% 용매 용매는 크실렌 및 C4 +알콜, 바람직하게 C4-12알콜, 더욱 바람직하게 C8알콜 및 더욱 바람직하게 C8옥소알콜로 구성되는 것이 바람직하다. 물 대 산화아민 농축물의 상대비는 약 0.05을 초과하고, 물 및 탄화수소에 매우 용해성인 알콜, 바람직하게 이소프로판올을 또한 부가해야 한다.
본 발명은 분사기가 막히는 것을 감소시키고 또는 제거하는데 특히 효과적인 연료 조성물 및 가솔린 부가패키지에 관한 것이다.
본 발명은 다음으로 구성된 연료에 관한 것이다 :
A. 가솔린 : B. 다음 일반식의 방오제 :
Figure kpo00003
식중, R1은 C6-24알킬, 아릴, 지방족환, 복소환, 치환 알킬, 치환 아릴: R2및 R3는 독립적으로 C1-24알킬, 아릴 치환 알킬 또는 아릴, 지방족환, 또는 복소환 : 및, 당해 혼합물 : 및, C. 다음의 그룹으로부터 선택된 디멀시파이어 : i. 지방산 알킬아민 반응 생성물 : ii : 옥시 알킬화 알킬페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜 : 및 당해 혼합물.
바람직한 방오제는 식중 R1이 C6-C24알킬 또는 알킬화 아릴이고; R2및 R3가 독립적으로 하이드록시 치환 C1-12알킬인 화합물이다. 식중 R1이 C8-18치환제로 구성되는 화합물이 특히 바람직하다. 부가제는 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 옥사이드, 비스(2-하이드록시 에틸) 스테아릴아민 옥사이드, 디메틸코코아민 옥사이다, 디메킬 수소화 탈로우아민 옥사이드, 디메틸헥사데실아민 옥사이드 및 당해 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 이들 부가제는 본 명세서에 참고로 기술된 미합중국 특허 제3,387,953호에 기술된 바와 같은 공지된 기술로 제조한다. 특히 바람직한 방오제는 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 옥사이드이다.
다음의 비교 실시예 및 실시예는 연료 분사기가 막히는 것을 감소시키고 또는 제거하는데 있어서의 방오제의 유용성을 보여준다.
다음의 비교실시예 및 실시예에서 사용된 연료의 옥탄가 다음과 같이 정의되는 고시된 옥탄가이다.
Figure kpo00004
[비교예 1]
본 시험에서는 전기적으로 조절되고 연료가 주입된 3.8리터 6기통 엔진을 갖는 세대의 1985 Oldsmobile 98을 8.5ptb의 세정제 농도를 갖는 시판용의, 납이 포함되지 않은 87 옥탄표준연료로 다음의 주행주기 : 0.5시간 도시 주행하고, 0.5시간 엔진을 끄고, 0.5시간 고속도로 주행하고, 0.5시간 엔진을 끄면서 대략 3500마일을 주행했다. 모든 내대의 자동차의 주행능력은 점점 더 악화되었다. 그런 다음 상기 자동차들은 상기 표준연료에 사용된 세정제의 2.5배를 함유하며, 납을 함유하지 않은 고급의 92옥탄가 연료로 300마일을 주행했다.
주행능력은 변하지 않고 지속되었다. 표 1의 데이터는 여전히 연료흐름의 현저한 감소를 나타내며, 이것은 고도의 처리능을 가진 세정제로도 높은 수준의 연소물 부착에 영향을 주지 못함을 나타낸다. 연료흐름의 감소율은, 연료압력, 펄스 간격 및 듀티(duty) 사이클을 포함한 미리 설정된 표준화된 조건하에서 분사기를 통하여 흐른 미네랄 스피리터(spirit)의 체적을 측정함으로써 결정된다. 감소율은 다음 식을 사용하여 계산된다.
Figure kpo00005
여기서 Vclean과 Vdirty는 각각 깨끗한 연료분사기와 더렵혀진 연료분사기를 통과한 미네랄 스피리트의 측정된 체적들이다.
Figure kpo00006
표1로부터 통상적으로 알려진 기화기 세정제는 분사기 포트로부터 퇴적물을 제거하는데 효과적이지 못하며 퇴적물이 형성되는 것을 허용한다.
[비교예 2]
전기적으로 제어되는 연료분사기를 지니는 2.2리터 터보과급 엔진을 구비한 1985년형 Chrysler LeBaron은, 납을 함유하지 않고 세정제 없는 전형적인 규정 등급의 87 옥탄 가솔린을 사용하여 주행 마일 측정 동력 계상으로 1300마일을 주행하였다. 운전은 다음과 같은 순서 : 30분간 도시주행, 30분간 엔진을 끄고,. 30분간은 고속도로 주행, 30분간 다시 엔진을 끄는 식으로 반복됐다. 주행능력은 거친 공전 및 심한 덜덜거림 등으로 특징되는 바와 같이 매우 악화됐다. 촉매식컨버터 앞에서 측정된 탄화수소 방출은 엔진 공전 시에 321ppm이었다. 분사기 막힘은 압력차 시험을 이용하여 측정되었다. 이 시험에서, 연료도관이 40psig로 가압되고 분사기는 0.5초의 맥동으로 연료를 분사하였다. 압력차 △P는 연료흐름이 어느 정도 용이한가를 지시한다. 즉, △P가 크면 클수록 분사기가 덜 장애를 받는다. 이 자동차에서, 이러한 조건들 하에서 깨끗한 분사기에 대한 압력차는 19-22psig이다. 이 자료는 다음 표 2에서 설명되어 있다.
[실시예 1]
비교예 2에서 설명된 시험에 이어서, 자동차는, 비스(2하이드록시 에틸) 코코아민 산화물(HECO)을 10ptb함유한 점을 제외하고는 상기와 같은 연료를 재급유 받았다. 그리고 자동차는 다음과 같은 방법으로 주행하였다. 15분간 도시주행, 30분간 고속도로 주행, 15분간 도시주행, 2시간동안 엔진의 정지, 이 시험은 자동차의 게기가 270마일을 기록할때까지 계속되었다. 이 시험기간 끝에서의 주행능력은 매우 양호했다. 촉매식컨버터 앞에서 공전시의 탄화수소 방출은 200ppm으로 감소되었다. 분사기를 통한 유동 감소율 및 압력차는 표 2에 나타난 바와 같이 상당히 개선되었다.
Figure kpo00007
* 시험이 끝나기전의 퇴적물 형성상태를 저해하지 않도록 이 항목에 대한 시험을 안했음.
다음의 비교예와 실시예들로 알 수 있듯이, 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물이 역시 연료분사기팁에서의 퇴적물 형성을 막는데 유효하였다.
[비교예 3]
이 비교예에서는 전기적으로 제어되고 연료가 분사되며 터보과급되는 2.2리터의 4기통 엔진을 장착한 4대의 1985년형 Chrysler LeBarons이 다음 조건하에서 주행거리 측정 동력계 상에서 4000마일을 주행하였다 : 도시형주행 0.5시간, 0.5시간 동안 엔진정지, 고속도로형 주행 0.5시간, 0.5시간 엔진정지, 차들은 납을 함유하지 않고 세정제가 없는 정규 등급의 87 옥탄 연료로 운전되었다. 시험에 이어서 연료유동 감소율이 상술한 방법을 이용하여 측정되었다. 시험들은 다른 4대의 (그러나 같은 모델 및 회사제품인) 자동차로 반복되었다. 이 시험들의 결과는 다음 표 3에 설명되었다.
[실시예 2]
본 실시예에서의 시험은, 비교예 3에서 설명한 것과 같은 1985년형 chrysler LeBarons 한 대로, 역시 같은 조건하에서 수행되었다. 본 시험중에 사용된 가솔린은 비교예의 자동차에 사용된 가솔린 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물(HECO)을 10ptb 첨가한 것이다. 시험 결과는 역시 다음 표 3에 설명되어 있다. 이러한 시험들로부터, 비교적 낮은 농도의 HECO의 첨가는 중요한 분사기 연료 유동율의 감소를 막을 수 있음을 알 수 있다.
Figure kpo00008
* 자동차는 5000마일을 주행하였다.
[비교예 4]
본 시험에서는, 전기적으로 제어되는 연료 분사기를 장착한 4기통의 터보과급 2.2리터 엔진을 지닌 1985년형 Chrysler LeBaron을 주행과 엔진 정지를 교대로 반복하여 주행거리 측정동력계상에서 2002마일 동안 운전하였다. 사용된 연료는 비교예 1에서 사용한 것과 같은 세정제를 8.5ptb 함유하고 통상의 규정등급, 87옥탄이며 납을 함유하지 않은 연료였다. 시험의 완료에 따라, 전술한 방법으로 분사기포트를 통한 연료유동 감소율이 측정되었다. 다음 표 4로부터, 통상의 기화기 세정제의 사용은 막힘방지에 효과가 없음을 알 수 있다.
[실시예 3]
본 실시예에서는 비교예 4에서 같은 차량으로 같은 운전 조건하에서 시험이 수행되었다. 본시험에서 사용한 연료는 비교예에서 통상의 기화기 세정제를 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물 10ptb로 대체한 것을 사용했다. 자동차는 비교예 4에서 설명한 것과 같은 순서로 9600마일을 주행하였다.
비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물은 표 4에 나타난 데이터로 나타난 바와같이 분사기에서의 중요한 연료 유동 감소를 방지할 수 있음을 알 수 있다.
Figure kpo00009
이 표로부터, 비교적 적은 농도의 HECO의 사용이 분사기 팁에 퇴적물의 심각한 형성을 방지할 수 있었다는 것을 알 수 있다. 비교에 의해서, 대략 같은 비율의 종래의 기화기 세정제의 사용은 분사기 팁 퇴적물의 비교적 빠른 퇴적을 방지할 수 없었다.
상기 표는 가솔린의 방조제의 유용성을 증명한 반면에, 방오제는 또한 디이젤 같은 다른 연료에도 유용할 수 있다.
현재 기술된 방오제는 단독으로 사용될수 있는 반면에, 분배 장치내에 존재할 수 있는 물과 침전물 같은 어떤 이물질로부터 가솔린의 분리를 용이하게 하도록 본 발명물을 디멀시파이어(demulsifier)와 조합하여 사용하는 것이 또한 바람직하다.
물이 있다면 통상적으로 약 7내지 약 12의 pH 범위를 지닌다. 그러므로, 방오제와 함께 사용하는 디멀시파이어는 이 pH 범위에 걸쳐서 효과적이어야 바람직하다. 후술되는 비교예 및 실시예들은, A. 지방산 알킬아민 반응 생성물: B. 옥시알킬화 알킬페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜의 용액 및 : 상기 A와 B의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택된 디멀시파이어의 유용성을 증명한다.
[비교예 5]
이 비교예에서, 여러 가지 상업적으로 사용 가능한 디멀시파이어의 효과를 90중량%연료-10중량%물계에서 시험했다.
연료는 10ptb HECO와 후술된 1ptb의 여러 부가제를 함유했다. 여러 디멀시파이어의 효과는 다수 접촉유탁액 시험(Multiple Contact Emulsion Test)으로 도달했다.
이 시험에서 분리된
Figure kpo00010
파인트 병에 10ml의 증류수를 부가했다. 각 병에 100ml의 가솔린을 부가했다. 병을 마개로 덮고, 기계적 교반기에 넣은 다음 대략 1분당 28사이클로 5분동안 교반했다. 병을 어두운 곳에 똑바로 세워서 24시간동안 방치했다. 그후 혼합물은 가솔린 층, 수층 및 계면을 고려하여 측정됐으며 측정 등급은 표 5에 있다. 측정이 완료된 후에 가솔린의 수준은 계면이나 수층을 혼란시키지 않고 유탁액 층위의 약
Figure kpo00011
인치 수준으로 아래로 흡수됐다. 철회된 연료는 버렸고 100ml의 새로운 가솔린을 각각의 병에 부가했다.
그 후에, 혼합물을 요동했고, 총 10번(즉, 총 10일동안) 반복하거나 유탁액 형성 경향이 3 또는 그 이하의 허용가능한 등급을 초과했다는 것이 명백해졌을 때까지 반복했다. 사용된 상업적으로 입수 가능한 부가제의 상품명, 각각의 시험이 종료되기전의 시간 주기 및 각각의 혼합물의 최악의 측정치를 표 6에 나타냈다.
Figure kpo00012
Figure kpo00013
[실시예 4]
비교예 5의 것과 유사한 HECO 10ptb를 지닌 가솔린-증류수 샘플을 사용했다. 그러나, 표 6에 있는 디멀시파이어 대신에 후술되는 부가제들을 독립적으로 또는 조합하여 사용했다.
부가제 A-일리노이스 오크 브루크의 날코 케미칼 캄퍼니(Nalco Chemical Company)에 의해 생산된 날코 3BD829 퓨얼 디헤이저(Tuel Dehazer)는 탄화수소 용매내의 메탄올 및 지방산 알킬아민 반응 생성물을 포함한다.
부가제 B-토라드 T-326은, 미주리, 에스 티, 루이스의 트레토라이트 디비죤 오브 페트로라이트 코포레이션(Tretolite Division of Petrolite Corporation)에 의해 생산됐다.
이 부가제는 방향족 나프타내의 폴리 글리콜 및 옥시알킬화 알킬 페놀-포름알데히드 수지를 포함한다.
이미 기술된 다수 접촉 유탁액 시험은 이들 디멀시파이어의 효과를 결정하기 위해 행했다. 이 시험 결과는 표 7에 요약되어있다.
Figure kpo00014
표 7로부터, 부가제 A 및 부가제 B가 모두 효과적이라는 것을 알 수 있다. 부가제 A 및 전체 농도가 같은 부가제 A 및 부가제 B의 혼합물이 부가제 B보다 더 효과적이었다.
[실시예 5]
10ptb의 HECO 및 총 1ptb의 부가제 A, 부가제 B또는 부가제 A 및 부가제 B의 혼합물을 함유한 100ml부의 가솔린으로 구성된 샘풀을 다른 통상적인 가솔린 오염물 및 pH 10의 정제 처리 수 침전물로 시험액 시험을 변형하여 사용했다. 샘플은 24시간 간격보다는
Figure kpo00015
시간 간격으로 흔들었다. 그러므로 이 방법은 비교예 5의 시험 방법보다 더 엄격했다.
이 시험결과는 표 8에 기술되어있다.
Figure kpo00016
이 표로부터 부가제 B 및 부가제 A와 부가제 B의 혼합물이 부가제 A보다 더 효과적이었다는 것을 알 수 있다.
그러므로, 중성의 물에서는 디멀시파이어 부가제 A가 부가제 B보다 더 효과적이라는 것이 발견된 반면에 물이 염기성일 때 부가제 B가 부가제 A보다 훨씬 더 효과적이었다.
이들 부가제들의 혼합물은 중성 및 염기성 상태 모두에서 매우 효과적이기 때문에 특히 바람직하다.
본 발명물이 가솔린 부가제로서 사용되는 경우에, 가솔린 정제된 후에 어떤 순간에 부가제 패키지가 가솔린에 부가될 수 있는데, 즉 , 부가제는 정제 또는 분배 장치에서 부가될 수 있다.
가솔린에서의 부가제 패키지의 비교적 일정한 농도를 보장하고 부가제 패키지로부터 부가제가 응결되지 않도록 보장하기 위하여, 희석 용매가 연료내로 공급되는 부가 농축물을 생성하도록 부가제와 통상적으로 조합된다.
산하 아민은 생산 공정으로부터 존재하는 수분을 통상적으로 지닌다. 수분의 대부분을 제거하는 것이 가능한 반면, 낮은 수준, 즉, 산화 이민에 대한 물의 약 0.02내지 0.04의 비율은 생산공정에 복잡성을 부가한다. 그러므로, 산화아민은 후술되는 조설물을 지닌 용액으로서 상업적으로 입수가능하다.
부가제 계략적 농도, 중량 %
HECO 47-45
이소프로필 알콜 45
물 6-8
주입가능하고 심지어 겨울에도 응결하지않는 부가제 농축물을 제공하기 위하여, 농축물은 약 -20℉ 이하의 연무점과 -40℉ 이하의 유동점을 지니는 것이 바람직하다.
통상적으로, 부가제 패키지는 희석 용매와 약 1 : 1내지 약 10 : 1의 범위로 희석되며 주입을 용이하게 하고 바람직한 연무점 및 유동점을 지니는 농축물을 제공하기 위해 약 5 : 1인 것이 바람직하다.
[비교예 6]
이 시험에서, 부가제 패키지는 90중량% 크실렌과 10중량% 이소프로파놀을 포함한 희석 용매로 희석했다. 그 결과 농축물은 다음과 같은 조성물을 지녔다.
부가제 계략적 농도, 중량%
산화 아민 8.00
크실렌 73.50
이소프로필 알콜 15.84
물 1.0
디멀시파이어A 0.83
디멀시파이어B 0.83
100.00
부가제 농축물이 가솔린과 완전히 혼합되기 전에 계내에서 발생할 수 있는 상태를 모의 실험하기 위해 25ml의 부가제 농축물을 8인치의 원심 튜브내에서 25ml의 가솔린과 및 10ml의 정수 침전물과 혼합했다. 초과된 물은 후술되는 바와 같은 예시적 목적을 위해 포함했다.
튜브는 실내 온도에서 초음파 배스(bath)내에 위치되고 본질적인 혼합을 야기시키기 위해 약 5분 동안 초음파 주파수를 받았다. 초음파 바스 및 분리를 용이하게 하는 원심기로부터 이동된 후 두 개의 유기상 및 하나의 수(水)상이 형성됐다는 것을 알았다. 두 개의 유기 상은 충돌사이에서 HECO의 균일치 않은 분배를 야기하는 것이 발견됐기 때문에 바람직하지않다.
또한, 훨씬 높은 HECO 농도를 지니는 두 번째 유기층은 표면에 점착하는 경향이 있어서 이들 표면에 접촉할 수 있는 차후의 하이드로카본 생성물의 잠재적 오염 및 부가제 손실을 야기시킨다.
[실시예6]
이 실시예에서는 비교예 6에서 사용된 것과 같은 부가제 패키지를 사용했다. 부가제 패키지를 다시 4.9부 용매로 희석했다. 그러나, 이 실시예에서 희석 용매내의 이소프로탄올을 동일 무게의 C8옥소 알콜로 교체했다. 농축물은 다음과 같은 조성을 지닌다.
부가제 계략적 농도, 중량%
산화 아민 8.0
크실렌 73.50
C8옥소 알콜 8.17
이소프로필 알콜 7.67
물 1.00
디멀시파이어A 0.83
디멀시파이어B 0.83
100.00
25ml의 이 부가제 농축물은 25ml의 가솔린 및 10ml의 정수 침전물과 혼합되어 비교예 6에 기술된 바와 같은 초음파 배스내에서 즉시 혼합됐다. 본질적 혼합 및 분리를 용이하게 하는 원심력을 가한 후에, 하나의 유기 층 및 수층의 두 개의 층이 형성된다는 것을 알았다.
이 실시예로부터, 이소프로판올의 최소한 일부를 고분자량 알콜, 바람직하게는 C4-12알콜, 더욱 바람직하게는 옥소 알콜, 가장바람직하게는 C8옥소 알콜로 교체가 두 개의 유기층의 형성을 방지했다는 것을 알 수 있다. 여기서 사용된 옥소 알콜이란 용어는 일산화탄소를 올레핀과 반응시킨 다음 결과의 알데히드를 수소첨가반응시켜 제조된 하나 이상의 분지쇄를 말한다.
또한 결과 부가 농축물의 연무점을 측정하기 위해 여러용매들을 사용하여 일련의 시험들을 계속했다. 그 시험들은 일반적으로 ASTM 시험 방법 D2500에 따라 수행했으며, 그 설명이 여기에 참고로 기술되어있다. 이들 결과는 표 9에 있다.
Figure kpo00017
표 9로부터, 크실렌, 이소프로필 알콜 및 C8옥소 알콜을 포함하는 용매계의 혼합물은 시험된 연무점에 대해 -48。F이하의 연무점을 지니는 부가 농축물을 생성시킨다. 비교에 의해, 단지 크실렌 및 C8옥소 알콜을 포함하는 용매계의 사용은 단지 매우좁은 농도 범위내에서 허용가능한 운점을 지닌계를 생성시켰다. 그러므로, 두 번째 유기층을 형성할 가능성을 지니지 않고서 양호하게 낮은 온도 성질을 지니는 농축물을 생성시키기 위해 혼합 알콜 용매계의 사용이 바람직하다.
다수 접촉 유탁액 시험을 가솔린 샘플에 대한 비교예 5에서와 유사한 방법으로 수행했다. 시험들은 10ptb HECO 및 각각 0.5ptb의 디멀시파이어 A 및 B를 함유하는 납이 들어 있지 않은 고급 가솔린 및 납이 들어있지 않은 규정 등급 가솔린으로 수행했으며, 각각 약 pH 7 및 pH 8을 지니는 종말수 침전물 10중량%를 전술된 바와같이 부가했다. 샘플들은 분단 180 사이클로 10동안 진동됐다. 그후에 병들은 지시되고 측정된 시간동안 방치했다. 표 10이 데이터로 볼수 있는 바와같이, 이소프로판올과 C8옥소 알콜 혼합물에 의한 이소프로판올의 교체는 디멀시파이어 패키지의 효과에 역으로 영향을 미치지 않았다. 그러므로 상당한 량의 물이 존재할 때, 이소프로판올 및 C8옥소 알콜을 지니는 용매계를 포함하는 농축물은 허용 가능한 디멀시파이잉 특징(demulsifying properties) 및 C8옥소 알콜만을 포함하는 용매계에 비해 개선된 연무점을 지닌다. 또한 이미 알았듯이, 그용매계는 다 유기층의 형성을 조장하지 않는다.
Figure kpo00018

Claims (10)

  1. A. 가솔린 : B. 다음 일반식의 방오제
    Figure kpo00019
    식중, R1,은 C6-24알킬, 아릴, 지방족환, 복소환, 치환 알킬 또는 치환 아릴 : R2및 R3는 독립적으로 C1-24알킬, 아릴, 치환 알킬 또는 아릴, 지방족환, 또는 복소환 : 및 C 다음의 i 및 ii 그룹으로부터 선택된 디멀시파이어(dimulsifier) : i. 지방산 알킬아민 반응생성물 : ii. 옥시알킬화 알킬페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜의 용액 : 및 i 및 ii의 혼합물로 구성된 내연 기관용 연료 조성물.
  2. 제1항에 있어서, R1은 C1-20알킬 또는 알킬화 아릴이며 : R2및 R3는 독립적으로 하이드록시 치환 C6-12알킬인 것을 특징으로 하는 연료 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 연료가 납이 들어있지 않은 가솔린을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 조성물
  4. 제3항에 있어서, 디멀시파이어가, A. 지방산 알킬아민 반응 생성물 : B. 옥시알킬화 알킬페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 조성물.
  5. 부가제가, A. 약 5내지 50중량% 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물 : B. 약 0.25 내지 약 10중량%의 지방산 알킬아민 반응생성물 : C. 약 0.25내지 10중량%의 옥시알킬화 알킬페놀 포름알데히드 수지 및 폴리글리콜 : D. 약 40내지 약 95중량%의 용매를 포함하는 내연기관용 연료 부가 농축물.
  6. 제5항에 있어서, 용매가 크실렌 및 알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 부가 농축물
  7. 제6항에 있어서, 알콜이, 이소프로판올, C4-12알콜 및 그것들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 연료 부가 농축물.
  8. A. 약 5내지 약 50중량% 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물 : B. 약 0.25내지 약 10중량%의 디멀시파이어 : C. i. 크실렌 및 ii. C4-12알콜로 구성된 약 40내지 약 95중량%의 용매를 포함하는 내연 기관용 연료부가 농축물.
  9. 제 8항에 있어서, 용매가 이소프로판올을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 연료 부가제.
  10. A. 약 20내지 약 60ppm 비스(2-하이드록시 에틸) 코코아민 산화물 : B. 약 0.5내자 약 4ppm지방산 알킬아민 반응 생성물 : C. 약 0.5내자 약 4ppm의 옥시알킬화 알킬페놀 포름알대히드 수지 및 폴리글리콜을 포함하는 내연 기관용 전기조절식 멀티포오트(multipout)연료 분사 장치 막힘을 감소시키거나 방지하는 연료 조성물.
KR1019870001433A 1986-01-29 1987-02-20 개량된 연료 조성물 KR950001709B1 (ko)

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