KR20050083779A - 연료 조성물 - Google Patents

Abstract

(i) 기저 연료, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 유도 가스유 및 (iii) 산소제 를 포함하는 연료 조성물. 구성성분 (ii) 및 (iii) 은 하기의 조성물; 바람직하게 기저 연료의 것에 관한 조성물에 대한 중성 또는 중성에 근접한 것에 더하여 (a) 기저 연료의 것에 비교된 엘라스토머 구성성분에 대한 중성 또는 중성에 가까운 영향, 및/또는 (b) 기저 연료 것에 비교된 중성 또는 더 개선된 방출 기능(특히 NO_x, 및/또는 미립자 방출에 관한 것) 을 달성하기 위한 기저 연료(i) 와 3차 연료 배합물로 사용될 수 있다.

Description

연료 조성물{FUEL COMPOSITIONS}

본 발명은 연료 조성물 및 조성물 내 특정 유형의 연료의 용도에 관한 것이다.

두 가지 상이한 연료 구성성분을 함께 배합하여, 생성 조성물의 특성 및/또는 엔진 성능을 개질하는 것은 공지되었다.

공지된 디젤 연료 구성성분은 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 메탄 농축 공정, 예를 들어 Shell Middle Distillate Synthesis (Van der Burgt 등, 1985년 11월 Washington DC에서 개최된 the 5^th Synfuels Worldwide Symposium에서 제출된 "The Shell Middle Distillate Synthesis Process" 논문; 또한 Shell International Petroleum Company Ltd, London, UK 의 동일 제목의 1989년 11월 출판물 참조)의 반응 생성물을 포함한다. 상기 피셔-트롭쉬 유도 가스유는 바람직하지 않은 연료 구성성분, 예를 들어 황, 질소 및 방향족 물질이 낮고, 기타 디젤 기저 연료, 예를 들어 석유 유도 가스유와 통상적으로 배합되어, 상기 기저 연료 특성을 개질시킨다.

기타 공지된 디젤 연료 구성성분은 생물학적 물질에서 유도된 소위 "바이오연료 (biofuel)"를 포함한다. 예는 알콜, 예를 들어 메탄올 및 에탄올, 및 식물성 기름 및 이의 유도체를 포함한다. 상기 바이오연료의 대부분은 산소제이고, 즉, 이들은, 선형 탄화수소 연료에 비하여, 이들의 물리화학적 특성 및 이들의 성능에 영향을 미치는 이들의 구조 내에 산소를 함유한다.

바이오연료, 예를 들어 평지씨(rapeseed) 메틸 에스테르(RME)는 수명 주기 온실가스 배출을 감소시키고, 황 수준을 감소시키는 높은 수준의 수소화 처리를 받는 연료에 특히 윤활성을 회복시키기 위해, 디젤 연료 배합물에 포함된다. 그러나, 이들은 기저 연료와 관련하여 배합물의 밀도를 증가시키고, 예를 들어 질소 산화물 (NO_x)의 조절된 배출을 종종 증가시키는 것으로 공지되었다.

현행 상용 압축 점화(디젤) 엔진은 목적 규격, 특히 규격화된 범위 내 밀도를 갖는 연료 상에서 가동하도록 최적화되는 경향이 있다. 그러므로, 전체 연료 특성 및/또는 성능을 개질하기 위해, 표준 통상적 디젤 기저 연료와 기타 연료 구성성분의 배합은 의도한 엔진 내 배합물의 성능에 악영향을 미칠 수 있다.

엔진이 표준 기저 연료 대신에 연료 배합물 상에서 작동할 때, 추가적인 문제가 발생할 수 있다. 엔진의 연료 주입계 내에서, 상기 연료는 엘라스토머 물질, 특히 연료 펌프 씰(seal) 범위에서 접촉하게 된다. 사용시, 다수의 상기 엘라스토머는 디젤 연료와의 접촉시 다소간 팽윤하고, 이는 연료, 방향족 연료 구성성분 및 예를 들어 팽윤을 촉진하는 작용을 하는 산소제의 화학적 성질에 의존한다.

연료 주입계 내 신규 엘라스토머는 균일 연료 다이어트와 평형을 유지하려는 경향이 있어, 요구 수준의 씰링(sealing)에 합리적인 견실성을 제공할 수 있다. 그러나, 만약 연료 다이어트 내 변화가 엘라스토머 팽윤의 정도에 임의의 현저한 변화를 일으킨다면, 이들은 취약해진다. 최악의 경우, 혼합 연료 다이어트는 엔진의 엘라스토머 구성성분을 압박하여, 연료 누출 결과를 가져올 수 있다. 예를 통해서, 디젤 연료 배합물 내 RME의 포함은 엘라스토머 팽윤을 증가시키고, 경우에 따라서, 엔진 씰 고장을 일으킨다고 공지되었다.

상기 이유에서, 임의의 디젤 연료 배합물은, 엔진이 최적화되는 경향이 있는 표준 상용 디젤 기저 연료의 규격에 최대한 근접한 전체 규격을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 배합물의 밀도는 최적 기저 연료의 그것에 최대한 근접한 것이 바람직하다. 달리 말하면, 상기 배합물은, 관련 기저 연료 특성에 대하여, 이상적으로는 "중성"이거나, 최대한 중성에 근접한다.

그러나, 임의의 추가 연료 구성성분은 기저 연료의 특성 및 성능을 변화시키기 쉽기 때문에, 이는 달성되기 어려울 수 있다. 더욱이, 배합물의 특성, 특히 엘라스토머 엔진 구성성분 및 배출 성능에 대한 효과는 구성 연료만의 특성으로부터 항상 선형으로 항상 예측하는 것은 아니며, 상기 구성은 전체 배합 특성에 대한 비선형 방식에 종종 기여한다. 배합물 내 연료 구성성분의 수가 많을 수록, 이의 전체 특성을 예측하기 어려워진다.

특정 디젤 연료 배합물이 표준 디젤 연료의 특성 및/또는 성능을 더욱 근접하게 모방하도록 제형화될 수 있다는 것이 현 시점에서 발견되었다. 특히, 디젤 기저 연료는 오직 중성이거나 또는 기저 연료만과 비교해서 중성 밀도에 근접할 뿐만 아니라, 중성이거나 또는 중성 엘라스토머 팽윤 효과에 근접하고/하거나 중성이거나 또는 개선된 배출(특히, NO_x 및/또는 미립자 배출) 성능을 갖는 전체 연료 조성물을 달성하는 특정 조합의 연료 구성성분과 배합될 수 있다는 것이 발견되었다.

본 발명의 제 1 측면에 따르면, (ⅰ) 기저 연료, (ⅱ) 피셔-트롭쉬 유도 가스유 및 (ⅲ) 산소제를 포함하는 연료 조성물을 제공한다.

본 발명은 상기 3차 연료 배합물이 기저 연료의 특성을 더욱 근접하게 모방할 뿐만 아니라, 기저 연료만으로 및/또는 기저 연료 (ⅰ) 내에 구성성분 (ⅱ) 및 (ⅲ) 중 오직 한 가지를 함유하는 1차 배합물과 비교해서, 개선된 전체 성능 (특히 배출 성능)을 제공하도록 제형화될 수 있다는 놀라운 발견을 기초로 한다.

본 발명의 제 2 측면에 따르면, 바람직하게는 중성이거나 또는 기저 연료의 그것에 대하여 중성에 근접한 상기 조성물에 대한 밀도 이외에, 기저 연료 (ⅰ)을 함유하는 연료 조성물 내에서, (ⅱ) 피셔-트롭쉬 유도 가스유 및 (ⅲ) 산소제 모두의, 상기 조성물에 대해 하기 목적을 달성하기 위한 용도를 제공한다:

a) 엘라스토머 구성성분에 대한 기저 연료의 그것과 비교해서 중성이거나 또는 중성에 근접한 효과, 및/또는

b) 중성이거나 또는 기저 연료의 그것과 비교해서 개선된 배출 성능.

본 발명의 연료 조성물은 바람직하게는 디젤 연료 조성물이다. 산소제는 바람직하게는 첨가 구성성분이다.

본 발명은 따라서, 바람직한 기저 연료의 특성 및 성능을 모방하는 3차 연료 배합물을 제형화하기 위해 사용될 수 있다. 상기 배합물은 예를 들면, 통상적 법적 압력이 유기적으로 유도된 "바이오연료"의 증가하는 양의 사용을 선호하는 것처럼, 표준 디젤 기저 연료의 대안으로써, 현대의 상용 디젤 엔진에서 특수 용도일 것이 예상된다.

상기 엘라스토머 팽윤 효과 및/또는 배출 성능은 상기의 방법으로 3차 배합물 내에서 최적화될 수 있다는 것은, 특히 중성 또는 중성에 근접한 밀도를 달성하는 별도의 압박 하에서, 개개의 연료 구성성분의 특성으로부터 예측하는 것이 결코 쉽지 않다.

본 발명의 내용에서, 연료 조성물 내 연료 구성성분의 "사용" 은 통상적으로 하나 이상의 기타 연료 구성성분과의 배합물 (즉, 물리적 혼합물)로서, 유리하게는 상기 조성물이 엔진 또는 기타 동력 유닛에 주입되기 전에, 상기 조성물 내로 상기 구성성분을 주입하는 것을 의미한다.

본 발명에 따라서, 상기 연료 조성물은 기저 연료의 대부분을, 예를 들어 50 내지 95% v/v, 바람직하게는 60 내지 90% v/v, 더욱 바람직하게는 60 내지 75% v/v 를 통상적으로 함유할 것이다. 첨가 구성성분 (ⅱ) 및 (ⅲ) 의 비율은 연료 밀도 및 엘라스토머 팽윤 효과에 대하여 목적 정도의 중성 및 목적 배출 성능을 달성하도록 선택될 것이고, 또한 전체 조성물에서 요구되는 기타 특성에 의해 영향을 받을 수 있다.

"엘라스토머적 구성성분에 대한 효과" 는 예를 들어 디젤 엔진 또는 관련 연료가 주입되는 기타 동력 유닛 내부의, 관련 연료 또는 연료 조성물과 접촉된, 적합하게는 침적된, 제공된 엘라스토머적 물질의 물리적 특성 (예를 들어, 부피, 경도 및/또는 유연성) 의 변화를 의미한다. 통상적으로, 상기 변화는 부피의 증가 및/또는 경도의 감소를 포함한다. 이들은 표준 시험 과정, 예를 들어 BS903, ASTM D471 또는 D2240, 예를 들어 하기 실시예 2에 기술된 과정을 사용하여 측정될 수 있다. 이들은 특히 니트릴(수소화 니트릴 포함) 엘라스토머, 또는 본 발명의 내용에서 연료 변화에 보다 저감도인 경향이 있는 플루오로엘라스토머에 대하여 평가될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연료 구성성분 (ⅱ) 및 (ⅲ) 는 동일한 조건 하에서 시험할 때 기저 연료에 의해 야기되는 것의 60 내지 140%, 더욱 바람직하게는 70 내지 130%, 가장 바람직하게는 75 내지 125% 또는 80 내지 120% 또는 85 내지 115% 의 임의의 제공된 엘라스토머적 물질 [예를 들어, 니트릴 유형, 예를 들어 EOL 280 (James Walker & Co Ltd, UK)]의 부피의 변화를 일으킬 만큼의 비율로 연료 조성물 내에 포함된다. 그러나, 더욱 바람직하게는, 비율은 기저 연료만에 의하여 야기되는 것 이하인 엘라스토머 부피의 변화, 이상적으로는 기저 연료에 의해 야기되는 것의 95% 또는 90% 또는 85% 이하를 달성할 만큼이다.

바람직하게는, 상기 연료 구성성분 (ⅱ) 및 (ⅲ) 이 동일한 조건 하에서 시험될 때 기저 연료에 의해 야기되는 것의 70 내지 130%, 더욱 바람직하게는 75 내지 125%, 가장 바람직하게는 80 내지 120% 또는 85 내지 115% 또는 90 내지 110% 또는 심지어 95 내지 105% 의 임의의 제공된 엘라스토머적 물질 (예를 들어, EOL 280같은 니트릴 유형) 의 경도에 변화를 일으킬 만큼의 비율로 상기 연료 조성물에 포함된다. 그러나, 더욱 바람직하게는, 상기 비율은 기저 연료만의 것 이하인, 이상적으로는 기저 연료에 의해 야기되는 것의 95% 또는 90% 또는 85% 이하인 엘라스토머 경도의 변화를 달성할 만큼이다.

"배출 성능"은 디젤 엔진 또는 관련 연료 또는 연료 조성물로 가동하는 기타 유닛에 의해 생성되는 연소-관련 배출 [예를 들어, 미립자, 질소 산화물, 일산화탄소, 기체(미연소) 탄화수소 및 이산화탄소]의 양을 의미한다. 본 발명의 내용에서, 미립자 및/또는 질소 산화물 NO_x의 배출은 소위 이산화탄소의 "온실 배출" 로서 주관심의 대상이다.

"중성" 배출 성능은 연료 조성물이 제공된 시험 조건(엔진 유형 포함) 설정 하에서 기저 연료 (ⅰ) 에 의해 생성된 것과 동일한 수준의 배출을 일으킬 때 달성된다. 중성 성능 보다 개선된 성능은 제공된 시험 조건 설정하에서, 연료 조성물에 의해 생성된 배출의 수준이 기저 연료에 의해 생성된 것보다 낮을 때 달성된다. 상기 성능은 상술한 하나 이상의 배출 유형에 관한 것일 수 있다.

배출 수준은 표준 시험 과정, 예를 들어 European R49, ESC, OICA 또는 ETC [중부하 엔진(heavy duty engine)용] 또는 ECE+EUDC 또는 MVEG [경부하 엔진(light duty engine)용] 시험 싸이클 (test cycle) 을 사용하여 측정될 수 있다. 이상적으로는, 배출 성능은 EURO Ⅱ 표준 배출 한도 (1996) 또는 EURO Ⅲ (2000), Ⅳ (2005) 또는 심지어 Ⅴ(2008) 표준 한도를 따르도록 제조된 디젤 엔진 상에서 측정된다. 특히 중부하 엔진이 상기 목적에 적합하다. 가스 및 입자 배출은 예를 들어, 개별적으로 Horiba Mexa^TM 9100 가스 측정계 및 AVL Smart Sampler^TM 를 사용하여 측정될 수 있다.

바람직하게는, 상기 연료 구성성분 (ⅱ) 및 (ⅲ) 은 제공된 시험 조건 설정 하에서 기저 연료만으로부터 야기되는 것보다 낮은 수준의 배출 (특히, NO_x 및/또는 미립자 배출), 이상적으로는 기저 연료로부터 야기되는 것의 95% 이하, 더욱 적합하게는 90% 또는 80% 또는 75% 또는 50% 이하를 달성할 만큼의 비율로 상기 조성물에 포함된다.

유리하게는, 상기 (ⅱ) 및 (ⅲ)의 비율은 또한 기저 연료만으로부터 생성된 상응하는 배출과 비교해서, 기재한 한도 이내인 일산화탄소, 기체 탄화수소 및/또는 이산화탄소의 배출 수준을 달성할 만큼이다. 이들은 또한 적합하게는, 연료의 수명 주기 분석 (예를 들어, ISO 14040 수명 주기 분석 방법을 사용함) 으로 측정시, 기저 연료 (ⅰ)만에 의해 생성되는 것 이하, 바람직하게는 미만 (예를 들어 99% 이하 또는 심지어 95% 이하)의 이산화탄소 배출 수준을 달성할 만큼이다.

(ⅰ) 내지 (ⅲ) 의 구성성분은 상대 비율로 존재하여, 전체 연료 조성물의 밀도는 기저 연료 (ⅰ)만의 그것에 최대한 근접해야 한다. 바람직하게는, 전체 조성물의 밀도는 기저 연료의 그것의 95 내지 105%, 보다 바람직하게는 98 내지 102%, 가장 바람직하게는 99 내지 101% 또는 심지어 99.5 내지 100.5% 이다. 예를 들어 15 ℃ 에서 0.75 내지 0.9 g/cm³, 바람직하게는 0.8 내지 0.85 g/cm³, 더욱 바람직하게는 0.82 내지 0.85 g/cm³ 이다 (예를 들어, ASTM D4502 또는 IP 365).

유리하게는, 조성물의 밀도는 현행 상용 디젤 규격 EN 590/2002 이내 이다.

본 발명이 관련된 연료 조성물은 자동 압축 점화 엔진 뿐만 아니라 예를 들어 해상, 철도 및 정지 엔진 같은 엔진의 기타 유형에서 사용되는 디젤 연료 조성물 및 난방 적용 (예를 들어 보일러)에서 사용되는 공업용 가스유 조성물을 포함한다.

기저 연료 (ⅰ)은 액체 탄화수소 중위 증류 (middle distillate) 연료 오일, 예를 들어 석유 유도 가스유를 통상적으로 포함하는 디젤 연료의 종래 유형일 수 있다. 이는 피셔-트롭쉬 유도가 아니더라도, 유기 또는 합성 유도일 수 있다. 상기 연료는 통상적으로 등급 및 용도에 따라, 150 내지 400 ℃ 의 통상 디젤 범위 내에서 비등점을 갖을 것이다.

상기 기저 연료는 바람직하게는 5000 ppmw (중량 ppm) 이하의 황을 함유하고, 더욱 바람직하게는 예를 들어 500 ppmw, 바람직하게는 350 ppmw 이하, 가장 바람직하게는 100 또는 50 또는 심지어 10 ppmw 이하의 황을 함유하는 저급 또는 초저급 황 연료, 또는 무(無)황 연료이다.

상기 기저 연료는 15 ℃ 에서 0.75 내지 0.9 g/cm³, 바람직하게는 0.8 내지 0.86 g/cm³ 의 밀도 (예를 들어 ASTM D4502 및 IP 365) 및 35 내지 80, 더욱 바람직하게는 40 내지 75의 세탄가 (ASTM D613)를 통상적으로 가질 것이다. 이는 150 내지 230 ℃ 범위의 초기 비등점 및 290 내지 400 ℃ 범위의 최종 비등점을 통상적으로 갖을 것이다. 40 ℃에서 이의 동점도 (ASTM D445)는 적합하게는 1.5 내지 4.5 mm²/s 일 수 있다.

기저 연료는 그 자체가 두 가지 이상의 상이한 디젤 연료 구성성분의 배합물을 포함할 수 있고/있거나 하기에 기재한 바와 같이 첨가화될 수 있다.

기저 연료 (ⅰ)은 또한 원유 공급 원료를 유용한 생성물로 개량시키는 연료 분획, 예를 들어 케로센 또는 종래의 정제 공정에서 수득한 가스유 분획을 포함할 수 있는 공업용 가스유일 수 있다. 바람직하게는, 상기 분획은 탄소수가 5-40, 더욱 바람직하게는 5-31, 보다 더욱 바람직하게는 6-25, 가장 바람직하게는 9-25의 범위에 있는 구성성분을 함유하고, 상기 분획은 15 ℃ 에서 650-950 kg/cm³ 의 밀도, 20 ℃ 에서 1-80 mm²/s의 동점도, 150-400 ℃ 의 비등점을 갖는다.

디젤 연료 적용에서, 피셔-트롭쉬 유도 가스유 (ⅱ) 는 디젤 연료로 사용하는데 적합해야 한다. 그러므로, 이의 구성성분 (또는 이의 대부분, 예를 들어 95 % w/w 이상) 은 통상 디젤 연료 ("가스유") 범위 이내의, 즉 약 150 내지 400 ℃ 또는 170 내지 370 ℃ 의 비등점을 가져야 한다. 이는 적합하게는 300 내지 370 ℃의 90% w/w 증류 온도를 갖을 것이다.

"피셔-트롭쉬 유도" 는 연료가 피셔-트롭쉬 농축 공정의 합성 생성물이거나, 이로부터 유도되었다는 것을 의미한다. 피셔-트롭쉬 반응은 적정 촉매의 존재 하에 상승된 온도 (예를 들어 125 내지 300 ℃, 바람직하게는 175 내지 250 ℃) 및 /또는 압력 (예를 들어 5 내지 100 bar, 바람직하게는 12 내지 50 bar)에서, 일산화탄소 및 수소를 보다 장쇄, 통상적으로 파라핀계 탄화수소로 전환시킨다. 달리 요구되지 않는다면, 수소 대 일산화탄소 비는 2 대 1 로 사용될 수 있다:

n(CO + 2H₂) = (-CH₂-)_n + nH₂O + 열.

일산화탄소 및 수소는 그 자체가 유기 또는 무기, 천연 또는 합성 공급원, 통상적으로는 천연 가스 또는 유기 유도 메탄으로부터 유도될 수 있다.

가스유 생성물은 피셔-트롭쉬 반응으로부터 직접적으로, 또는 예를 들어, 피셔-트롭쉬 합성 생성물의 분획화에 의하여, 또는 수소처리된 피셔-트롭쉬 합성 생성물로부터 간접적으로 수득될 수 있다. 수소처리는 비등 범위를 조정하는 수소분해 (예를 들어 GB-B-2077289 및 EP-A-0147873 참조) 및/또는 측쇄 파라핀의 비율을 증가시켜 콜드 플로우 (cold flow) 특성을 개선시킬 수 있는 수소이성질화와 관련될 수 있다.

EP-A-0583836은, 피셔-트롭쉬 합성 생성물을 실질적으로 이성화 또는 수소첨가분해(hydrocracking)을 겪지 않는 조건하에서 먼저 수소화전환(hydroconversion) 시키고 (이것은 올레핀 구성성분 및 산소함유 구성성분을 수소화시킨다), 그리고 나서 결과 생성물의 적어도 일부를 수소첨가분해 및 이성화가 일어나는 조건하에서 실질적으로 파라핀족 탄화수소 연료가 되도록 수소화전환 시키는, 2 단계 수소화처리(hydrotreatment) 과정을 기재하고 있다. 바람직한 가스유 분획들은, 이어서 예를 들어 증류를 통하여 단리될 수 있다.

중합, 알킬화, 증류, 분해-디카르복실화, 이성화, 및 수소화개질(hydroreforming) 등의 기타 후합성 처리는, 예를 들어 US-A-4125566 및 US-A-4478955에 기재된 바와 같이, 피셔-트롭쉬 축합의 생성물을 개질시키기 위하여 사용될 수 있다.

촉매적 활성 구성성분으로서 파라핀족 탄화수소의 피셔-트롭쉬 합성을 위한 전형적인 촉매는 주기율표상의 VIII족의 금속, 특히 루테늄, 철, 코발트 또는 니켈이다. 그러한 적합한 촉매는 예를 들어 EP-A-0583836에 기재되어 있다(3 및 4면).

피셔-트롭쉬에 기초한 공정의 한 예가 문헌["The Shell Middle Distillate Synthesis Process", van der Burgt et al (supra)]에 기재된 SMDS(Shell Middle Distillate Synthesis)이다. 이 공정은 (또한, 종종 Shell^TM "Gas-to-Liquid" 또는 "GtL" 기술로 불린다) 천연가스(주로 메탄) 유도 합성가스를 중량성 장쇄 탄화수소(파라핀) 왁스로 전환시킴으로써 중위 증류의 생성물을 생산하고 상기 왁스는 수소화전환되고 분획화되어 디젤 연료 조성물에 사용될 수 있는 가스유와 같은 액체 운송연료를 생성한다. 촉매적 전환 단계를 위하여 고정층 반응기(Fixed-bed reactor)를 이용하는 SMDS 공정의 한 변형예가 현재 말레이시아 빈툴루에서 사용 중이며 이의 생성물은 상용화된 자동차용 연료에서 석유 유도 가스유와 배합되어 왔다.

SMDS 공정에 의해서 제조된 가스유는 예를 들어 로열 더취/쉘 그룹 컴퍼니에서 판매되고 있다. 피셔-트롭쉬 유도 가스유에 대한 추가적인 예는 EP-A-0583836, EP-A-1101813, WO-A-97/14768, WO-A-97/14769, WO-A-00/20534, WO-A-00/20535, WO-A-00/11116, WO-A-00/11117, WO-A-01/83406, WO-A-01/83641, WO-A-01/83647, WO-A-01/83648 및 US-A-6204426에 기재되어 있다.

적합하게는, 본 발명에 따르면, 피셔-트롭쉬 유도 가스유는 적어도 70 % w/w, 바람직하게는 적어도 80 % w/w, 더욱 바람직하게는 적어도 90 % w/w, 가장 바람직하게는 적어도 95 % w/w의 파라핀 구성성분, 바람직하게는 이소- 및 선형 파라핀으로 구성될 것이다. 노말 파라핀에 대한 이소-파라핀의 중량비는 적합하게는 0.3보다 크고 최대 12까지 될 수 있으며 적합하게는 2 내지 6이다. 상기 비율의 실제값은, 부분적으로, 피셔-트롭쉬 합성 생성물로부터의 가스유를 제조하는데 사용되는 수소화전환 방법에 의해서 결정될 것이다. 일부 고리형 파라핀이 또한 존재할 수 있다.

피셔-트롭쉬 방법의 이점에 의해서, 피셔-트롭쉬 유도 가스유는 황 및 질소를 실질적으로 전혀 함유하지 않거나 감지되지 않을 정도 수준으로 함유한다. 이러한 헤테로원자를 함유하는 화합물은 피셔-트롭쉬 촉매에 대하여 해롭게 작용하며, 따라서 합성 가스 공급재료로부터 제거된다. 또한, 일반적으로 운영되는 방법은 전혀 또는 실질적으로 전혀 방향족 구성성분을 생성시키지 않는다. 피셔-트롭쉬 가스유의 방향족 함량은, 예를 들어 ASTM D4629에 의해서 측정될 때, 통상적으로 1% 미만, 바람직하게는 0.5 % 미만이며, 더욱 바람직하게는 0.1 % 미만이다.

본 발명에서 사용되는 피셔-트롭쉬 유도 가스유는 통상적으로 15 ℃에서 0.76 내지 0.79 g/cm³의 밀도; 70 초과, 적합하게는 74 내지 85의 세탄가(ASTM D613); 2 내지 4.5, 보다 바람직하게는 2.5 내지 4.0, 더욱 바람직하게는 2.9 내지 3.7 mm²/s의 40 ℃에서의 동점(kinematic viscosity)(ASTM D445); 및 5 ppmw(중량 ppm) 이하, 바람직하게는 2 ppmw 그 미만의 황함량(ASTM D2622)을 가질 것이다.

바람직하게, 그것은, 2.5 미만, 바람직하게는 1.75 미만, 보다 바람직하게는 0.4 내지 1.5의 수소/일산화탄소 비율을 사용하고, 이상적으로는 코발트 함유 촉매를 사용한 피셔-트롭쉬 메탄 축합 반응에 의해 제조된 생성물이다. 적합하게는, 수소첨가분해 피셔-트롭쉬 합성 생성물 (예를 들어, GB-B-2077289 및/또는 EP-A-0147873에 기재된 바와 같은)로부터 얻어지거나, 보다 바람직하게는 EP-A-0583836에 기재된 바와 같은 2-단계 수소화전환 방법(상기 참조)의 생성물로부터 얻어질 것이다. 후자의 경우에, 수소화전환 공정이 바람직한 특성은 EP-A-0583836의 4 내지 6면, 및 실시예에 공개되어 있는 바와 같을 수 있다.

산소제 (iii)은 산소 함유 화합물이며, 바람직하게는 오직 탄소, 수소 및 산소만을 함유한다. 그것은 적합하게는 하나 이상의 히드록실기 -OH, 및/또는 하나 이상의 카르보닐기 C=O, 및/또는 하나 이상의 에테르기 -O-, 및/또는 하나 이상의 에스테르기 -C(O)O-를 함유하는 화합물이 될 수 있다. 그것은, 바람직하게는, 1 내지 18의 탄소 원자를 함유하고 특정한 경우에는 1 내지 10 탄소 원자를 함유한다. 이상적으로는 그것은 생분해성이다. 그것은 식물성오일 및 그 유도체와 같은 현재 이용가능한 "바이오연료"의 경우와 같이 유기물질로부터 적절히 유도된다.

본 발명에서 사용되기 위한 바람직한 산소제는 에스테르, 예를 들어 카르복실산 또는 식물성오일의 알킬 (바람직하게는, 메틸 또는 에틸과 같은, C₁ 내지 C₈ 또는 C₁ 내지 C₅) 에스테르이다. 이 경우의 카르복실산은 임의로 치환된, 선형 또는 측쇄형, 단일-, 이중-, 또는 다중- 작용기의 C₁ 내지 C₆ 카르복실산이 될 수 있으며, 통상적인 치환체는 히드록시, 카르보닐, 에테르 및 에스테르 기를 포함한다. 산소제 (iii)의 적합한 예는 숙시네이트 및 레불리네이트(levulinate)를 포함한다.

에테르는, 예를 들어 디부틸 에테르 및 디메틸 에테르와 같은 디알킬 (통상적으로 C₁ 내지 C₆) 에테르 또한 산소제 (iii)으로 사용될 수 있다.

또한, 상기 산소제는 1차, 2차 또는 3차 알콜이 될 수 있다. 그것은 특히 선택적으로 치환된(비록 바람직하게는 비치환의) 선형 또는 측쇄형의 C₁ 내지 C₆ 알콜이며, 적합한 예로는 메탄올, 에탄올, n-프로판올 및 iso-프로판올이 있다. 통상적인 치환체는 카르보닐, 에테르, 및 에스테르기를 포함한다. 예를 들어, 메탄올 및 특히 에탄올은 구성성분 (iii)으로 사용될 수 있다.

산소제 (iii)은 실온에서 통상적으로 액체가 될 것이며, 끓는점은 바람직하게는 100 내지 360 ℃, 보다 바람직하게는 250 내지 290 ℃이다. 그 밀도는 적절히는 15 ℃에서 0.75 내지 1.2 g/cm³, 보다 바람직하게는 0.75 내지 0.9 g/cm³이며(ASTM D4502 / IP 365), 그 인화점은 55 ℃보다 크다.

전체 조성물 내의 연료 구성성분 (i) 내지 (iii)의 상대적 비율은 이들 구성성분의 정확한 성질 및 조성물의 특성 및/또는 바람직한 성능에 따라 달라질 것이다. 통상적으로 피셔-트롭쉬 유도 구성성분 (ii)는 전체 조성물의 5 내지 40 % v/v의 비율로, 바람직하게는 8 내지 35 % v/v의 비율로, 보다 바람직하게는 25 내지 35 % v/v의 비율로 존재할 것이다. 산소제 (iii)은 통상적으로 전체 조성물의 0.1 내지 30 % v/v, 바람직하게 0.5 내지 10 % v/v의 비율로, 바람직하게는 1 내지 8 % v/v의 비율로, 보다 바람직하게는 2 내지 7 % v/v의 비율로 존재할 것이며 - 이 경우에 상기 양은 구성성분 (iii)의 성질에 따라 달라지는데, 저분자량의 구성성분(예: 1 내지 8 탄소원자를 갖는 구성성분)은 통상적으로 0.5 내지 5 % v/v 또는 0.5 내지 2 % v/v 의 낮은 농도에서 사용가능하다.

구성성분 (ii)의 구성성분 (iii)에 대한 부피비는 적합하게는 최대 35:1까지 될 수 있으며, 바람직하게는 30:1 미만, 보다 바람직하게는 20:1 또는 15:1 또는 10:1 또는 7:1 또는 6:1 미만일 수 있다. 그것은 최저 1:1까지 될 수 있으며, 바람직하게는 1.5:1 이상, 보다 바람직하게는 2:1 또는 3:1 이상이다.

구성성분 (iii)이, 알킬(통상적으로 메틸 내지 펜틸) 식물성오일 에스테르, 특히, 평지씨 메틸 에스테르와 같은 C₈ 내지 C₂₂의 식물성 오일 유도체인 경우, 적합하게는 1 내지 30 % v/v, 바람직하게는 1 내지 10 % v/v, 보다 바람직하게는 3 내지 7 % v/v 의 농도로 존재할 수 있으며, (ii)의 (iii)에 대한 부피비는 적합하게는 10:1 내지 1:1, 바람직하게는 7:1 내지 1.5:1, 또는 6:1 내지 2:1의 범위가 될 수 있다. 산소제의 농도는 5 % v/v 보다 클 수 있다.

특히 적합한 조성물은 다음을 함유한다:

a) 25 내지 35 % v/v, 바람직하게는 28 내지 32 % v/v의 피셔-트롭쉬 구성성분 (ii) 및 3 내지 7 % v/v, 바람직하게는 4 내지 6 % v/v의 식물성오일 유도체 (iii); 또는

b) 7 내지 12 % v/v, 바람직하게는 9 내지 11 % v/v의 피셔-트롭쉬 구성성분 (ii) 및 3 내지 7 % v/v, 바람직하게는 4 내지 6 % v/v의 식물성오일 유도체 (iii).

구성성분 (iii)이 알킬(통상적으로 디메틸, 또는 디에틸에서와 같은 C₁ 내지 C₅ 알킬) 숙시네이트와 같은 숙시네이트인 경우, 적합하게는 1 내지 10 % v/v, 바람직하게는 3 내지 9 % v/v, 또는 4 내지 6 % v/v 의 농도로 존재할 수 있으며, (ii)의 (iii)에 대한 부피비는 적합하게는 10:1 내지 2:1, 바람직하게는 7:1 내지 3:1, 또는 6:1 내지 3.5:1의 범위가 될 수 있다. 특히 바람직한 조성물은, 따라서, 25 내지 35 % v/v, 바람직하게는 28 내지 32 % v/v의 피셔-트롭쉬 구성성분 (ii) 및 2 내지 10 % v/v, 바람직하게는 4 내지 6 % v/v, 또는 7 내지 9 % v/v의 숙시네이트를 함유할 수 있다.

구성성분 (iii)이 알킬(통상적으로 메틸 내지 펜틸) 레불리네이트와 같은 레불리네이트인 경우, 적합하게는 0.5 내지 5 % v/v, 바람직하게는 0.8 내지 3 % v/v, 구성성분(ii)의 (iii)에 대한 부피비는 적합하게는 40:1 내지 10:1, 바람직하게는 35:1 내지 10:1의 범위가 될 수 있다. 특히 바람직한 조성물은, 따라서, 25 내지 35 % v/v, 바람직하게는 28 내지 32 % v/v의 피셔-트롭쉬 구성성분 (ii) 및 0.5 내지 5 % v/v, 바람직하게는 0.5 내지 3 % v/v의 레불리네이트를 함유할 수 있다.

이들 경우에, 피셔-트롭쉬 구성성분 (ii)는 앞에서 기재한 바람직한 유형인 것이 적합하다. 편리하게는, 그것은 하기 실시예 1 및 2 에서 사용된 것과 같은 피셔-트롭쉬 유도 연료, 또는 이와 동일하거나 유사한 밀도 및/또는 방출 성능 및/또는 엘라스토머 물질에 대한 효과를 갖는 것이다.

상기 연료 조성물은, 본 발명에 따르면, 앞에서 기재된 형태의, 둘 이상의 피셔-트롭쉬 유도 구성성분 (ii), 및/또는 둘 이상의 산소제 (iii)을 함유할 수 있다.

본 발명에 따르면, 전체 연료 조성물은, 예를 들어, 150 ℃ 내지 400 ℃ 의 보통의 디젤 범위 내의 끓는점을 통상적으로 갖게 되는 디젤 연료 구성성분과 같은 재래형(conventional type)의 다른 연료구성성분을 함유할 수 있다.

상기 연료조성물은, 통상적으로 기저 연료 (i)과 함께 배합되는 첨가물을 함유할 수도 함유하지 않을 수도 있다. 따라서, 상기 조성물은 적은 비율의(바람직하게는 1 % w/w 미만, 보다 바람직하게는 0.5 % w/w(5000 ppmw) 미만 및 가장 바람직하게는 0.2 % w/w(2000 ppmw) 미만) 하나 이상의 디젤 연료 첨가물을 포함할 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 명세서에서 임의의 연료 구성성분 또는 연료 조성물은 유첨가물(첨가물 함유) 또는 무첨가물(첨가물 비함유) 일 수 있다. 그러한 첨가물은 연료 조성물의 제조의 다양한 단계에서 첨가될 수 있다: 예를 들어 정제시 기본 구성성분에 첨가되는 것들은, 대전방지제(anti-static agent), 배관항력감소제(pipeline drag reducers), 흐름개선제(flow improvers)(예: 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 또는 아크릴레이트/말레산 무수물 공중합체) 및 왁스 침전방지제(anti-settling agent) (예:"PARAFLOW" (예: PARAFLOW^TM 450, ex Infineum), "OCTEL" (예: OCTEL^TM W 5000, ex Octel) 및 "DODIFLOW" (예: DODIFLOW^TM v 3958, ex Hoechst)의 상표로 상용되는) 중에서 선택될 수 있다.

상기 연료 조성물은 예를 들어 엔진 내의, 특히 주입 노즐과 같은 연료 주입계 내의 연소(combustion) 관련 침착(deposit)을 제거하거나 그 형성을 방지하는 제제(적합하게는 계면활성제)를 의미하는 세제(detergent)를 포함할 수 있다.

상기 연료조성물이 세제를 포함하는 경우, 바람직한 농도는 전체 연료조성물에 기초하여 20 내지 500 ppmw 활성물(active matter) 세제의 범위이고, 보다 바람직하게는 40 내지 500ppmw, 가장 바람직하게는 40 내지 300 ppmw 또는 100 내지 300 ppmw 또는 150 내지 300 ppmw 이다.

적합한 세제 첨가물의 예는 폴리올레핀 치환 숙신이미드 또는 폴리아민의 숙신아미드, 예를 들어 폴리이소부틸렌 숙신이미드 또는 폴리이소부틸렌 아민 숙신아미드, 지방족 아민, 매니히 염기 또는 아민 및 폴리올레핀 (예: 폴리이소부틸렌) 말레산무수물을 포함한다. 숙신이미드 분산제 첨가물은 예를들어 GB-A-960493, EP-A-0147240, EP-A-0482253, EP-A-0613938, EP-A-0557561 및 WO-A-98/42808에 기재되어 있다. 특히 바람직한 것은 폴리이소부틸렌 숙신이미드와 같은 폴리올레핀 치환 숙신이미드이다.

세제-함유 디젤 연료 첨가물은 공지되어 있으며, 예를 들어 Infineum(예: F7661, F7685) 및 Octel(예: OMA 4130D)에 의해 상용화되어 있다.

세제와 결합되어 연료 첨가물에 배합될 수 있는 다른 구성성분은, EC 823 및 PARADYNE^TM(ex Infineum), HITEC^TM E580 (ex Ethyl Corporation), 및 VEKTRON^TM 6010 (ex Infineum)와 같은 윤활증가제 (lubricity enhancer) 및 예를 들어 LZ 539 C인 Lubrizol Chemical Company로 부터 구입가능한 것과 같은 아미드계 첨가물; 예를 들어 NALCO^TM EC5462A (구 7D07) (ex Nalco) 및 TOLAD^TM 2683(ex Petrolite)인 알콕시화된 페놀 포름알데히드 중합체 등의 디헤이저(dehazers); 소포제(예: TEGOPREN^TM 5851 및 Q 25907 (ex Dow Corning), SAG^TM TP-325(ex OSi) 및 RHODORSIL^TM (ex Rhone Poulenc)로 상용화된 폴리에테르-개질 폴리실록산); 점화개선제 (세탄 개선제)(예: 2-에틸헥실니트레이트(EHN), 시클로헥실 니트레이트, 디-tert-부틸 퍼옥사이드 및 US-4,208,190의 컬럼 2, 27행 내지 컬럼 3, 21행에 공개된 것); 녹방지제(Rhein Chemie, Mannheim, Germany에서 "RC 4801"로 판매하는 것, 테트라프로페닐 숙신산 의 프로판-1,2-디올 세미-에스테르, 또는 숙신산 유도체의 다가 알콜 에스테르, 상기 숙신산 유도체는, 적어도 하나의 그 알파 탄소 원자에, 예를 들어 폴리이소부틸렌-치환 숙신산의 펜타에리트리톨 디에스테르와 같은, 20 내지 500 탄소를 함유하는 치환되지 않거나 치환된 지방족 탄화수소기를 갖는다); 부식억제제; 리오더란트(reodorant); 항마모 첨가물; 항산화제 (예: 2,6-디-tert-부틸페놀과 같은 페놀릭, 또는 N,N`-디-sec-부틸-p-페닐렌디아민과 같은 페닐렌디아민); 및 금속 탈활성제 등이 있다.

다른 언급이 없다면, 전체 연료조성물 내에서 각각의 상기 첨가물 구성성분의 (활성물) 농도는 바람직하게는 최대 1 % w/w 이고, 보다 바람직하게는 5 내지 1000 ppmw의 범위내이며, 유리하게는, 75 내지 300 ppmw의, 예컨대 95 내지 150 ppmw의 범위이다.

상기 연료 조성물에 윤활증가제(lubricity enhancer)가 포함되는 것이 특히 바람직하며, 특히 그것이 낮은(예: 500 ppmw 이하의) 황함량을 갖을 때 바람직하다. 상기 윤활증가제는 편리하게는 전체 연료 조성물에 기초하여 50 내지 1000ppmw의 농도로 존재하며, 바람직하게는 100 내지 1000 ppmw의 농도로 존재한다.

상기 연료 조성물 내 임의의 디헤이저(dehazer)의 (활성물) 농도는 바람직하게는 1 내지 20 ppmw, 보다 바람직하게는 1 내지 15 ppmw, 더더욱 바람직하게는 1 내지 10 ppmw 및 유리하게는 1 내지 5 ppmw의 범위가 될 것이다. 존재하는 임의의 발화개선제의 (활성물) 농도는 바람직하게는 600 ppmw 이하, 보다 바람직하게는 500 ppmw 이하, 편리하게는 300 내지 500 ppmw의 범위가 될 것이다.

본 발명은 상기 연료 조성물이 예를 들어, 로타리 펌프, 인-라인 펌프, 유닛 펌프, 전자단위주입기 또는 공통레일 형의 직접주입 디젤 엔진, 또는 간접 주입 디젤엔진에 사용되거나 사용이 의도되는 경우에 적용될 수 있다. 상기 연료 조성물은 중- 및/또는 경-부하디젤 엔진에 사용하기에 적합할 수 있으며 방출 이점은 종종 중-부하 디젤 엔진에서 보다 두드러진다.

본 발명은 상기 연료조성물이 예를 들어 표준 보일러, 저온 보일러 및 콘덴싱 보일러를 포함하는 보일러와 같은 가열 용도에 사용되는 경우에 적용될 수 있다. 상기 보일러는 통상적으로 공간 난방 및 물 난방과 같은 상업적 또는 가정적 용도로 물을 가열하는 데 사용된다.

본 발명이 전체적으로 바람직한 효과를 얻기위하여 세가지의 구별되는 연료 구성성분의 조합에 기초하므로, 제 3 측면에 의하면, 본 발명은, 기저 연료/산소제 배합물보다 기저 연료 (i)의 그것에 더 가까운 엘라스토머 구성성분에 대한 효과를 얻기 위하여, 및/또는 기저 연료/산소제 배합물보다 나은, 이상적으로는 또한 기저 연료 단독의 그것과 동일하거나 더 나은 방출 성능을 얻기 위하여, 피셔-트롭쉬 유도 가스유(ii)를 기저 연료 (i) 및 산소제 (iii)을 모두 함유하는 연료에서 사용하는 것을 포함한다.

본 발명의 제 4 의 측면은 기저 연료/가스유 배합물의 것보다 기저 연료(i)의 것에 더 가까운 엘라스토머 구성성분에 영향을 이루는 목적 및/또는 기저 연료만의 것만큼 좋거나 더 좋은 및 바람직하게 기저 연료/가스유 배합물의 것 보다 더 나쁘지 않은 방출 성능을 달성하는 목적을 위해, 기저 연료(i) 및 피셔-트롭쉬 유도 가스유 (ii) 둘 모두를 포함하는 연료 조성물내의 산소제 (iii)의 용도를 제공한다.

본 발명의 제 3 및 제 4 측면의 내용에서, 연료 구성성분 (i) 내지 (iii)는 상기에 정의된 것처럼, 제 1 및 제 2 측면과 연관된다. 제 3 및 제 4 측면의 바람직한 특성은, 특히 구성성분 (i) 내지 (iii) 의 성질과 비율 및 연료 특성 및 성능에 대한 효과에 관해서, 기재된 것처럼 제 1 및 제 2 측면과 관련되어 있을 수 있다. 본 발명의 제 3 및 4 의 측면의 목적은 제 3의 구성성분을 첨가함으로써, 각 경우에, 2 구성성분 배합물의 특성과 성능을 최적화하는 것이다.

바람직하게 방출 기능이 관련된 연료 또는 연료 조성물로 가동하는 디젤 엔진에 의해서 발생된 NO_x 의 수준이다.

본 발명의 제 5 측면은 디젤 엔진의 작동의 방법 및/또는 디젤 엔진에 의해 움직이는 운송수단을 제공하고, 이 방법은 본 발명의 제 1 측면에 따라서 디젤 연료 조성물을 엔진의 연소 챔버로 도입하는 것을 포함한다. 이 방법은 바람직하게 엔진을 가동시키는 연속적인 연료 조성물 사이에 견실성을 증가하는 목적으로 수행되고, 특히 이전에 엔진을 가동했던 연료 조성물의 견실성을 증강하기 위해 수행된다 (전형적으로 본 발명에 따른 조성물의 도입 시간에서 가동하거나 했던 것).

그 대신에 또는 덧붙여, 본 발명은 엔진이 최적화된 것으로 사용하기 위해 연료의 견실성을 증가하는 목적으로 수행될 수 있다. 이런 증가된 견실성은 상기에 기재되듯이, 전형적으로 연료 조성물의 밀도 및/또는 그것의 엘라스토머 엔진 구성성분 및/또는 그것의 방출 성능에 관여한다.

특히, 본 발명의 방법은 엘라스토머 엔진 구성성분의 손상 이후에 감소하는 목적으로 수행될 것이다.(특히 엔젠의 연료 주입 시스템에 씰 같은 구성성분). 이런 손상은, 상기에 기재되듯이, 엔진을 가동하는 연료 조성물 사이에 구성, 특히 이 연료 조성물의 엘라스토머 구성성분의 부피 및/또는 경도 영향의 차이에 기인할 것이다.

방법은 엔진으로부터 연소-관련된 방출의 감소의 목적이 달성될 수 있고, 예를 들어, 동일한 또는 비교할만한 시험 조건하에서 또 다른 연료 조성물 및 특히 기저 연료 (i)만으로 엔진을 가동함으로써 발생되는 것에 관한 것이다.

본 발명의 제 6의 측면은 버너를 제공하는 열장치를 작동하는 방법을 제공하고, 이 방법은 본 발명에 따른 연료 조성물을 상기 버너에 공급하는 것을 포함한다.

본 발명의 제 7의 측면은 제 1 측면에 따른 조성물과 같이 연료 조성물의 제조방법을 제공하고, 이 방법은 기저 연료(i)과 피셔-트롭쉬 유도 가스유(ii) 및 산소제 (iii)의 배합을 포함한다. 상기에 기재된 것처럼, 본 발명의 제 5 측면과 연관된 이익을 얻기 위한 목적으로, 연료 조성물이 있거나 이후에 도입되게 계획된 디젤 엔진에서 배합이 이상적으로 수행된다.

본 발명의 제 5 내지 제 7 측면이 바람직한 특성은 상기에 기재된 것처럼,제 1 내지 제 4 측면과 연관될 수 있다.

본 발명은 추가로 하기의 실시예로부터 이해될 수 있고, 기저 연료만의 것과 비교했을 때, 생성 연료 조성물의 특성과 엔진 성능상에, 피셔-트롭쉬 유도 가스유 및 산소제와 디젤 기저 연료 배합의 효과를 예시한다.

일반적

시험은 디젤 기저 연료로서 시판되는 석유 유도 저황가스유 F1, 및 피셔-트롭쉬 (SMDS) 유도 가스유 F2(둘다 ex.Shell)을 사용하였다. 이 두 연료의 특성은 표 A에 보여진다.

* (연료 배합상 측정으로부터 외삽법의 의한)

가스유 F2 는 EP-A-0583836에 기재된 것과 유사한 두-단계의 수소화전환 공정을 통해 피셔-트롭쉬 (SMDS) 합성 생성물로부터 수득되었다.

산소제 연료 F3 내지 F6와 연료 F1 과 F2의 다양한 배합의 특성과 성능은 시험되었고 기저 연료 F1 만의 것과 비교하였다.

사용된 산소제는 하기이다:

F3-평지씨 메틸 에스테르 (RME) (예를 들어, 디에스테르, 프랑스, > 90 % 순수)

F4-무수의 에탄올 (바이오-유도, >98 % 순수 )

F5-에틸 레불리네이트 (예를 들어, Avocado Chemicals, UK >98% 순수)

F6-디에틸 숙시네이트 (예를 들어, Avocado Chemicals, UK >98% 순수)

[실시예1-연료 밀도]

밀도는 용적 측정의 에너지 함량 및 미립자의 발산 수준의 내재된 영향력 때문에 중요한 연료 특성이고, 최근 산업적인 연료 규격에는 엄격하게 파라미터를 제어하는 경향이 있다.(예를 들어, 2002의 EN590에는 820 및 845 kg/l로 규정되어있다).

석유 유도 가스유 F1에 근거한, 다양한 디젤 연료 배합물의 밀도(IP 365)는 표 1에 보여지는 것처럼 알아냈다.

(*는 IP 365에 따라 측정된 값을 나타낸다; 다른 값은 계산되었다).

각 경우에, 기저 연료 F1의 농도의 기록은 100에서 F2 와 F3의 결합된 농도를 뺀 값으로 나타냈다.

연료 F1, F2 및 F3의 3차 배합은 중성, 또는 중성에 가깝게, 표준 디젤 연료 F1만의 것과 관련된 밀도를 가지게 조제 되는 것을 볼 수 있다.

하기의 배합물은 특히 F1의 것과 근접하게 허용되는 밀도를 가진다.

1.7- 10% F2 + 5% F3 (밀도 0.8368 g/㎤)

1.11- 20% F2 + 30% F3 (밀도 0.846 g/㎤)

1.12- 30% F2 + 5% F3 (밀도 0.8261 g/㎤)

이들 중, 배합물 1.7 및 1.12 는 2002EN590 규격내의 밀도를 가진다. 배합물 1.7은 특히 메인그래이드(maingrade) 연료로써 사용될 수 있다.

그리하여, F3(RME)과 같이 산소제는 디젤 기저 연료와 피셔-트롭쉬 유도 가스유의 배합에 첨가되어 기저 연료만의 것과 관련하여, 피셔-트롭쉬 연료 성분의 존재에 의해 야기된 밀도의 감소를 완화할 수 있다.

거꾸로, F2와 같은 가스유에서 유도 피셔-트롭쉬는 디젤 기저 연료와 식물 오일 에스테르와 같은 산소제 배합에 첨가되어 산소제 존재에 의해 야기되는 밀도의 증가를 완화할 수 있다.

이 현상은 최근에 허용되는 디젤 연료 규격을 위해 운반체 최적화의 대해서 유리할 수 있고, 다른 연료 배합물의 소비자의 허용, 수락(acceptability) 를 향상하는데 도울 수 있다.

[실시예 2-엘라스토머 팽윤 효과]

ASTM D471 및 D2240 과정과 대체적으로 유사한 BS903 부분 A16의 것에 근거한 시험 과정을 이용하여 엘라스토머 씰상 다양한 연료 배합의 효과는 평가되었다. 엘라스토머 샘플 명칭상 50 × 25 mm × 3 mm 두께의 부피와 평균 쇼어(Shore)경도는 70℃ 에 168 시간동안 시험하에서 100 ㎖의 연료에 침적 전과 후 모두 측정되었다. 70℃ 시험 연료로부터 그들의 제거 직후에 샘플은 15분 동안 실온에서 동일한 연료의 신선한 질에서 냉각하였다. 그런 다음 그것들은 빠르게 공기와 수중에서 표면 건조되었고, 칭량되었고, 그들의 새로운 부피와 경도는 시험 매질로부터 그것의 제거의 24 내지 48 시간 안에 측정되었다. 관련된 시험 연료에 노출되기 때문에, 부피와 평균 경도 변화의 백분율은 그런 다음 각 샘플에 대하여 계산하였다.

경도는 타입 A 쇼어^TM 듀로미터(Durometer) (Shore Instruments, USA)를 이용하여 실온에서 측정하였다.

시험된 배합물은 피셔-트롭쉬 성분 F2 및 산소제 F3(RME)의 다양한 비율로 디젤 기저 연료 F1와 함께 포함하였다. 시험은 두개의 엘라스토머, EOL 280 (수산화 질소) 및 LR6316 (플루오로카본 탄소 테트라폴리머) 상에서 수행되었다(예를 들어 James Walker & Co LTD. UK. 둘다). 결과는 표 2에 나타냈다.

또한, 각 경우에 기본 연료 F1의 농도는 100에서 F2 및 F3 의 결합된 농도를 감하여 나타냈다.

배합물 번호 2.12(65% F1 + 30% F2 + 5% F3)가 기저 연료 F1 만의 것에 가까운 엘라스토머 팽윤을 제공하는 것을 표 2로부터 알수 있었다. 유사하게, 배합물 번호 2.13 (85% F1 + 10% F2 + 5% F30)은 F1만을 비교했을때, 중성 엘라스토머 팽윤 특성에 합리적으로 근접하였다. 산소제를 갖는 기저 연료의 배합에 의해 야기된 엘라스토머 팽윤 손상의 증가는 세번째, 피셔-트롭쉬 유도, 세번째 구성성분의 포함물에 의해 완화될 수 있었다.

이 시험은 에틸 레불리네이트 (F5) 또는 디에틸 숙시네이트 (F6) 둘다 산소제 연료 구성성분으로서 사용되는것을 제외하고 기저 연료 F1과 SMDS 구성성분 F2의 배합에서 반복되었다. 시험된 엘라스토머는 EOL 280 이었다. 결과는 표 3에서 나타냈다.

(*는 IP 365에 따라 측정된 값을 나타낸다; 다른 값은 계산되었다).

게다가, 각 경우에 기저 연료 F1의 농도는 100에서 F2,F3,F5 및 F6의 결합된 농도를 감하여 나타냈다.

표 3은 F1만의 것과 가까운 엘라스토머 팽윤을 제공하듯이, 배합물 번호 2.19 (69% F1 + 30% F2 + 1% F5), 2.20 (68% F1 + 30% F2 + 2% F5) 및 2.21 (65% F1 + 30% F2 + 5% F6) 동정하였다. 배합물 번호 2.18 (65% F1 + 30% F2 + 5% F3)은 다시, 표 2에서 처럼, 기저 연료 F1과 비교하였을 때, 30% F2 와 F1의 두 성분 배합보다 중성 엘라스토머 팽윤 효과에 더 근접함을 보였다.

표 2 및 3의 데이터는 피셔-트롭쉬 유도 가스유 및 산소제가 전체 연료 배합물에 또 다른 하나의 엘라스토머 팽윤 효과를 위해 보안될 수도 있다. 이 시너지는 두 구성성분에 의해 기여되는 이익을 가질 뿐만 아니라 배합물이 동시에 구성성분들만의 사용으로 회합되는 결점을 입게되는 배합물을 제조시켰다.

그리하여, 기저 연료의 것에 대하여 허용할 수 있는 밀도를 가질(실시예 1과 동일하듯이)뿐만 아니라 기저 연료에 대해 중성 또는 중성 엘라스토머 팽윤에 근접함을 가지는(이 실시예에서 보여지듯이) 3차 연료 배합을 제조하는 것이 가능하다. 이런 최적화된 배합물은 엔진이 일반적으로 최적화되기 위해 상용 표준 디젤 연료의 특성을 다소 유사하게 모방하는 다른 배합물 보다 엘라스토머 엔진 구성성분에 손상을 덜 입힐것 같고, 그래서 연료 누출이 된다.

실시예 3

본 발명에 따른 3차 연료 배합물과 회합되는 부가적인 이익은 그것의 방출 실행, 특히 NO_x 및 미립자 방출에서 발견되었다. 피셔-트롭쉬 유도 연료와 산소제 둘다 함께 사용이 디젤 기저 연료와 1차 배합에서 개개의 구성물 연료의 예상되는 것과 비교된 실행에서 놀랄만한 향상을 수득할 수 있었다.

그것은 이전에 NO_x 방출의 수준이 RME 와 같은 산소제가 디젤 기저 연료와 1차 배합에 넣을 때, 증가된다는 것을 이전에 보여주고 있다.

[예를 들어,

http://www.scania.com/environment/archive/rme en.pdf,

http://www.univ-

orleans.fr/ESEM/LME/Commun/Doc/Pdf/21Resume2.pdf 및

http://www.hut.fi/~mplaakso/abstract.txt].

비록 피셔-트롭쉬 연료가 표준 디젤 기저 연료와 비교할 때 이런 조절된 방출의 수준이 감소할 수 있고 [예를 들어, Clark, Virrels, Maillard 및 Schmidt, "The performance of diesel fuel manufactured by Shell's GtL technology in the latest technology vehicles", FUELS 2000 3 ^rd International Colloquium, January 2001, Technische Akademie Esslingen, 및 Clark & Unsworth, " The performance of diesel fuel manfactured by the Shell middle Distilate Synthesis process", FUELS 1999 2 ^nd International Colloquium, January 1999, Techische Akademie Esslingen], 이런 향상은 피셔-트롭쉬 연료만 또는 기저 연료와 1차 배합으로 오직 증명할 수 있다.

그러나, 본 발명에 따라서, 중성 밀도 및/또는 엘라스토머 팽윤 효과에 가까운 것처럼 다른 바람직한 특성과 함께, "조절된" 방출 수준과 중성 또는 더 나은 "온실" (이산화 탄소) 방출 수준 모두 시너지 향상이 제공되는 배합물을 제형화가 가능한 것을 알아냈다. 구성성분 (ii) 및 (iii)의 최적화된 수준에서, 전체적인 배합물은 기저 연료만으로부터의 그것에 대하여 중성 또는 더 나은 방출 수준을 제공하기 위해 제조될 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 3차 연료 배합물은 놀랍게도 기저 연료 및 산소제의 2성분의 배합물로부터의 것과 비교하여 NO_x 방출의 감소된 수준만큼, 표준 디젤 기저 연료로부터의 것과 비교하여 NO_x 방출의 중성 또는 감소된 수준을 놀랍게도 제공할 수 있다.

더욱이 본 발명의 연료 조성물은 미립자 방출을 기저 연료 및 피셔-트롭쉬 연료의 2성분의 감소하는 능력을 제공한다. 그들은 기저 연료만을 비교할 때, 실제로 미립자의 시너지 감소를 보일 수 있다.

NO_x 및 미립자의 방출 수준은 유러피안(European) R49, ESC, OICA 또는 ETC (중부하엔진) 또는 ECE + EUDC 또는 MVEG (경부하 엔진) 시험 사이클과 같은 표준 시험 과정을 이용하여 평가할 수 있다. 이런 시험은 예를 들어 Mercedes Benz^TM OM366 LA 6 실린더 터보과급 엔진과 같은 중부하 디젤 엔진으로 수행될 수 있고, 적합하게 그것의 표준 유로-II 방출 중부하 디젤 엔진을 만든다. 조절된 기체 및 미립자의 방출은 예를 들어 개별적으로 Horiba Mexa^TM 9100 가스 측정 시스템 및 AVL Smart Sampler^TM 을 이용하여 결정할 수 있다.

요약하면, 본 발명에 따라서 회합된 결점을 완화, 실제로 더 전체적인 배합물의 성능의 향상하는 동안, 부가적인 피셔-트롭쉬 유도 구성성분의 함유에 의해 연료 배합내 산소제를 포함하는 것의 장점을 유지하는 것은 가능하다. 동일하게, 그것의 적은 회합된 결점 또는 없이 본 발명의 따라서 산소제의 함유에 의해 피셔-트롭쉬 /기저 연료 배합의 장점을 얻을 수 있을 있을 것이다.

Claims (10)

1. (i) 기저 연료, (ii) 피셔-트롭쉬 유도 가스유 및 (iii) 산소제를 포함하는 연료 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 산소제(iii)가 카르복실산 또는 식물유의 에스테르를 포함하는 연료 조성물.
3. 하기의 조성물을 달성하기 위한 목적으로, 임으로 기저 연료의 것에 대해 조성물용 중성 또는 중성에 가까운 밀도에 더하여, 기저 연료 (i)를 포함하는 연료 조성물에서, (ii) 피셔-트롭쉬 유도 가스유 및 (iii) 산소제의 용도.

   a) 기저 연료의 것과 비교된 엘라스토머 구성성분에 대한 중성 또는 중성에 가까운 효과,

   b) 기저 연료의 것과 비교된 중성 또는 개선된 방출 기능.
4. 기저 연료/산소제 배합물의 것 보다 기저 연료(i)에 근접한 엘라스토머 구성성분에 관한 효과를 달성하기 위한 목적, 및/또는 기저 연료만의 것과 같거나 개선된 방출 기능을 달성하기 위한 목적을 위해, 기저 연료(i) 및 산소제 (iii) 둘다 모두 포함하는 연료 조성물 내에서 피셔-트롭쉬 유도 가스유 (ii) 의 용도.
5. 기저 연료/가스유 배합물의 것 보다 기저 연료 (i)의 것과 더 근접한 엘라스토머릭 구성성분 상의 효과를 달성하기 위한 목적, 및/또는 기저 연료만의 것만큼이거나 개선된 방출 기능을 달성하기 위한 목적을 위해 기저 연료(i) 및 피셔-트롭쉬 유래 가스유(ii)를 둘다 포함하는 연료 조성물내에서, 산소제(iii)의 용도.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 관련된 두-구성성분 배합물의 것보다 기저 연료의 것에 더 근접한 밀도를 달성하기 위한 공동의 목적을 가지는 용도.
7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 방출 기능이 관련된 연료 또는 연료 조성물로 가동되는 디젤 엔진에 의해 생성되는 NO_x 방출 수준인 용도.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 디젤 연료 조성물을 엔진의 연소 챔버로 도입하는 것을 포함하는 디젤 엔진, 및/또는 디젤 엔진에 의해서 구동되는 운송 수단의 작동 방법.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 연료 조성물을 상기 버너에 공급하는 것을 포함하는 버너가 제공된 열장치 작동 방법.
10. 기저 연료 (i)와 피셔-트롭쉬 유도 가스유 (ii) 및 산소제 (iii)의 배합을 포함하는 연료 조성물의 제조방법.