KR20150104446A - Dispersant having amino ether group, fuel additives comprising the same, and preparation method for the dispersant - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 아미노에테르기(amino ether group)를 함유하는 폴리이소부테닐 숙신산 이미드계(polyisobutenyl succinimide, PIBSI) 분산제, 이를 포함하는 첨가제 및 이의 제조방법에 대한 것으로, 연료의 열산화 반응에 의하여 생성되는 탄소 침적물 등 침적물의 양을 보다 효과적으로 감소시키며 연료의 열안정성을 향상시킬 수 있는 분산제, 이를 포함하는 첨가제 및 분산제의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a polyisobutenyl succinimide (PIBSI) dispersant containing an amino ether group, an additive comprising the same, and a process for producing the same, wherein the polyisobutenyl succinimide (PIBSI) And more particularly, to a dispersant capable of more effectively reducing the amount of deposits such as carbon deposits and improving the thermal stability of a fuel, an additive containing the same, and a method of producing the dispersant.
경유, 항공유, 휘발유와 같은 연료는 열산화 반응에 의하여 열을 발생하며, 그 과정에서 탄소 침적물 등의 부산물들이 생성된다. 이러한 부산물들은 환경적으로 유해할 뿐만 아니라, 연료를 농조화시키고, 엔진의 성능을 떨어뜨린다.Fuel such as light oil, jet fuel, and gasoline generates heat by thermal oxidation, and by-products such as carbon deposits are produced in the process. These byproducts are not only environmentally harmful, they also enrich the fuel and degrade engine performance.
탄소 침적물의 생성을 억제하기 위해 사용되는 분산제로는, 일반적으로 극성과 비극성을 모두 포함하는 물질이 사용된다. 분산제의 극성부분은 기존 산화 침적물 전구체를 둘러쌓아 이를 안정화시켜 전구체 간의 응집을 막는다.As the dispersing agent used for suppressing the formation of carbon deposits, a material containing both polarity and nonpolarity is generally used. The polar portion of the dispersant surrounds the existing oxidized deposit precursor and stabilizes it to prevent aggregation between the precursors.
분산제는, 극성 부분과 비극성 부분의 분자 구조 및 형태에 따라 그 특성이 다양해지며, 극성 head 부분은 주로 아민기, 수산화기를 포함하는 구조로 되어있다. 주로 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물(Polyisobutenyl Succinic Anhydride, PIBSA)에 테트라에틸렌펜타아미드(Tetraethylenepentamine, TEPA) 등과 같은 아민류의 물질을 첨가하여 합성하는 분산제들이 대표적으로 경유에 쓰이고 있다. The dispersant has various characteristics depending on the molecular structure and shape of the polar portion and the non-polar portion, and the polar head portion has a structure mainly including an amine group and a hydroxyl group. Dispersants which are synthesized by adding amines such as tetraethylenepentamine (TEPA) to polyisobutenyl succinic anhydride (PIBSA) are mainly used in light oil.
본 발명의 목적은, 연료의 열산화 반응에 의하여 생성되는 탄소 침적물의 양을 보다 효과적으로 감소시키며 연료의 열안정성을 향상시킬 수 있는 분산제와 이를 포함하는 첨가제, 그리고 분산제의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a dispersant capable of more effectively reducing the amount of carbon deposits produced by thermal oxidation of fuel and improving the thermal stability of the fuel, an additive comprising the same, and a method of producing the dispersant.
본 발명의 일 실시예에 따른 분산제는, 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 숙신산 이미드계 화합물을 포함한다.The dispersant according to one embodiment of the present invention includes a succinic acid imide compound represented by the following formula (2) or (3).
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
상기 화학식 2 및 3에서, 상기 R2는 -NH2, 또는 -OH 이고, 상기 n1은 12 내지 16인 정수이다.In the general formulas (2) and (3), R 2 is -NH 2 or -OH, and n 1 is an integer of 12 to 16.
상기 분산제는 액체연료 1 L 당 200 내지 400 mg으로 포함될 수 있다.The dispersant may be included in an amount of 200 to 400 mg per liter of liquid fuel.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분산제의 제조방법은, 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물과 하기 화학식 5 내지 7로 표시되는 화합물 중 어느 하나의 화합물을 혼합하여 반응물을 준비하는 단계 (1); 상기 반응물을 190 내지 210 ℃의 반응온도의 조건 하에서 반응시켜 상기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 분산제를 합성하는 단계 (2);를 포함한다.A method for preparing a dispersant according to another embodiment of the present invention comprises the steps of (1) preparing a reactant by mixing polyisobutylene succinic anhydride with any one of compounds represented by the following formulas (5) to (7) And (2) synthesizing a dispersant comprising the compound represented by Formula 2 or 3 by reacting the reactant at a reaction temperature of 190 to 210 ° C.
[화학식 5][Chemical Formula 5]
[화학식 6][Chemical Formula 6]
[화학식 7](7)
상기 단계 (1)에서, 상기 반응물은 상기 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물과 상기 화학식 5 내지 7로 표시되는 화합물 중 어느 하나의 화합물은 1:1 내지 1:1.5의 몰비로 포함할 수 있다.In the step (1), the reactant may include the polyisobutylene succinic anhydride and the compound represented by any one of Chemical Formulas 5 to 7 in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.5.
상기 단계 (2)는 상기 반응온도는 19 내지 21 시간의 반응시간 동안 유지되는 것일 수 있다.In the step (2), the reaction temperature may be maintained for a reaction time of 19 to 21 hours.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액체연료 첨가제는, 전술한 분산제, 산화방지제 및 금속비활성화제를 포함한다.
The liquid fuel additive according to another embodiment of the present invention includes the above-mentioned dispersants, antioxidants and metal deactivators.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 일 실시예에 따른 분산제는, 하기 화학식 1로 표시되는 숙신산 이미드계 화합물을 포함한다.The dispersant according to one embodiment of the present invention includes a succinic acid imide compound represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에서, 상기 R2는 -NH2, 또는 -OH 이고, 상기 n1은 12 내지 16인 정수이며, 상기 n2는 2 내지 5인 정수이다.Wherein R 2 is -NH 2 or -OH, n 1 is an integer of 12 to 16, and n 2 is an integer of 2 to 5.
상기 화학식 1의 숙신산 이미드계 화합물은 폴리이소부틸렌 숙시닉 언하이드라이드에 아미노 에스테르기를 포함하는 물질을 첨가하여 제조할 수 있다. 구체적인 제조 방법은 하기 분산제의 제조방법에 대한 설명과 중복되므로 그 기재를 생략한다.The succinic acid imide compound of Formula 1 may be prepared by adding a substance containing an amino ester group to a polyisobutylene succinic anhydride. The concrete production method is the same as the description of the production method of the following dispersant, and therefore the description thereof will be omitted.
상기 화학식 1로 표시되는 숙신산 이미드계 화합물은 아미노 에테르기(amino ether group)를 분산제의 극성 head 부분으로 사용하면, 연료의 열산화 반응에 의해 생성되는 탄소 침적물의 양을 감소시킬 수 있고, 분산제의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.The succinic acid imide compound represented by the formula (1) can reduce the amount of carbon deposits produced by the thermal oxidation reaction of the fuel when an amino ether group is used as the polar head part of the dispersant, The effect can be further improved.
기존에 분산제로 사용해오던 화합물은 분산제의 극성 부분을 알킬렌아민으로 적용하였으나, 본 발명에서는 관능기 내에 산소 원자를 포함하고 있는 아미노 에테르기를 분산제의 극성 부분에 사용한다. 이러한 본 발명의 특징은, 분산제의 극성 부분의 전기음성도를 더 크게 하고, 이렇게 더 큰 전기음성도를 가진 극성 부분은 산화 침적물 전구체를 더 잘 둘러싸는 역할을 하여 산화 침적물의 응집을 막을 수 있으며, 산화 침적물의 생성량을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있다.In the present invention, an amino ether group containing an oxygen atom is used in the polar portion of the dispersing agent, although the polar group of the dispersing agent is conventionally used as the dispersing agent. It is a feature of the present invention that the polarity of the polar portion of the dispersant is greater and the polar portion having such greater electronegativity serves to better surround the precursors of the oxide deposit, , It is possible to more effectively reduce the amount of oxidation deposit formed.
상기 화학식 1로 표시되는 숙신산 이미드계 화합물을 분산제로 사용하면, 연료의 열안정도를 향상시킬 수 있고, 아민류를 포함하는 폴리이소부틸렌 숙시닉 언하이드라이드 유도체보다 분산제로서의 효과가 더 우수하다.Use of the succinic acid imide compound represented by the above formula (1) as a dispersant improves thermal stability of the fuel and is more effective as a dispersant than a polyisobutylene succinic anhydride derivative containing an amine.
상기 화학식 1의 화합물을 포함하는 연료용 분산제는, 특히 항공유, 경유, 휘발유와 같은 액체연료의 열산화 반응에서 생산되는 탄소 침적물의 양을 보다 효과적으로 감소시킬 수 있고, 기존의 연료용 첨가제와 함께 사용하는 방식으로도 사용이 가능하며, 연료의 열적 안정도를 보다 향상시킬 수 있다.The fuel dispersant containing the compound of Formula 1 can more effectively reduce the amount of carbon deposits produced in the thermal oxidation reaction of liquid fuels such as aviation oil, light oil and gasoline, and can be used together with existing fuel additives And the thermal stability of the fuel can be further improved.
상기 화학식 1로 표시되는 숙신산 이미드계 화합물은, 하기 화학식 2으로 표시되는 화합물이거나 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물일 수 있다.The succinic acid imide compound represented by Formula 1 may be a compound represented by Formula 2 or a compound represented by Formula 3 below.
[화학식 2](2)
[화학식 3](3)
상기 화학식 2 및 3에서, 상기 R2는 -NH2, 또는 -OH 이고, 상기 n1은 12 내지 16인 정수이다.In the general formulas (2) and (3), R 2 is -NH 2 or -OH, and n 1 is an integer of 12 to 16.
상기 화학식 2 또는 화학식 3로 표시되는 화합물을 분산제로 사용하는 경우에는, 분산제의 극성 부분의 전기음성도가 강하고 길이가 적절하여 효과적으로 산화침전물 전구체의 응집을 막을 수 있고, 분산제로서 우수한 효과를 가질 수 있다.When the compound represented by Chemical Formula 2 or 3 is used as a dispersing agent, the electronegativity of the polar portion of the dispersing agent is strong and the length thereof is appropriate, so that agglomeration of the oxide precipitate precursor can be effectively prevented, have.
상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물을 분산제로 사용하는 경우에는, 분산제의 극성 부분의 전기음성도가 강하고 길이가 적절하여 효과적으로 산화 침적물 전구체의 응집을 막을 수 있고, 분산제로서 우수한 효과를 가질 수 있다.When the compound represented by the above formula (1) or (2) is used as a dispersing agent, the polar portion of the dispersing agent is strong in electronegativity and the length is appropriate, thereby effectively preventing agglomeration of the oxide precipitate precursor and having an excellent effect as a dispersing agent .
상기 분산제는 상기 액체연료 첨가제의 종류에 따라 그 사용량이 조절될 수 있으나, 예를 들어 액체연료 1 L 당 200 내지 400 mg으로 포함될 수 있다 (즉, 연료량의 200 내지 400 ppm). 상기 분산제의 함량이 200 mg 미만인 경우에는 분산제의 효과가 미미하여 탄소 침적물의 발생이 증가할 수 있고, 400 mg을 초과하는 경우에는 연료의 물리적, 화학적 특성의 변화를 야기할 수 있다.
The amount of the dispersant may be controlled depending on the type of the liquid fuel additive, for example, 200 to 400 mg per liter of the liquid fuel (that is, 200 to 400 ppm of the fuel amount). When the content of the dispersing agent is less than 200 mg, the effect of the dispersing agent is insufficient and the generation of carbon deposits may increase. When the dispersing agent is more than 400 mg, the physical and chemical properties of the fuel may be changed.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 분산제의 제조방법은, 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물과 하기 화학식 4로 표시되는 화합물 중 어느 하나의 화합물을 혼합하여 반응물을 준비하는 단계 (1); 상기 반응물을 150 내지 250 ℃의 반응온도의 조건 하에서 반응시켜 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 분산제를 합성하는 단계 (2);를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for preparing a dispersant, comprising: (1) preparing a reactant by mixing a polyisobutylene succinic anhydride and a compound represented by the following formula (4); And (2) synthesizing a dispersant comprising the compound represented by Formula 1 by reacting the reactant at a reaction temperature of 150 to 250 ° C.
[화학식 4][Chemical Formula 4]
상기 화학식 4에서, 상기 R2는 -NH2, 또는 -OH 이고, 상기 n2는 2 내지 5인 정수이다.In Formula 4, R 2 is -NH 2 or -OH, and n 2 is an integer of 2 to 5.
상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 하기 화학식 5 내지 7로 표시되는 화합물일 수 있다.The compound represented by the formula (4) may be a compound represented by the following formulas (5) to (7).
[화학식 5][Chemical Formula 5]
2,2'-(Ethylenedioxy)bis(ethylamine)2,2 '- (Ethylenedioxy) bis (ethylamine)
[화학식 6][Chemical Formula 6]
1,11-Diamino-3,6,9-trioxaundecanyl-11-ol1,11-Diamino-3,6,9-trioxaundecanyl-11-ol
[화학식 7](7)
1-Amino-3,6,9-trioxaundecanyl-11-ol1-Amino-3,6,9-trioxaundecanyl-11-ol
상기 단계 (1)에서, 상기 반응물은, 상기 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물과 상기 화학식 4로 표시되는 화합물을 1:1 내지 1:1.5의 몰비, 바람직하게는 1:1.08 내지 1:1.2의 몰비로 포함하는 것일 수 있다. 상기 1:1 내지 1:1.5의 몰비로 상기 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물과 상기 화학식 4로 표시되는 화합물 중 어느 하나의 화합물을 혼합하여 상기 단계 (1)의 반응을 진행하는 경우에는, 반응물의 낭비가 없이 합성반응이 진행될 수 있고, 몰비가 1:1.08 내지 1:1.2인 경우는, 미반응된 반응물이 실질적으로 없는 최적의 몰비일 수 있다.In the step (1), the reactant is a mixture of the polyisobutylene succinic anhydride and the compound represented by the formula (4) in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.5, preferably 1: 1.08 to 1: 1.2 May include. When the reaction of step (1) is carried out by mixing the polyisobutylene succinic anhydride and the compound of formula (4) in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.5, the waste of the reactant And the molar ratio of 1: 1.08 to 1: 1.2 can be an optimal molar ratio substantially free of unreacted reactants.
상기 단계 (2)에서의 상기 반응온도는 190 내지 210℃일 수 있는데, 반응온도가 190 내지 210℃인 경우에는 합성반응의 수율이 크게 증가할 수 있다.The reaction temperature in the step (2) may be 190 to 210 ° C. When the reaction temperature is 190 to 210 ° C, the yield of the synthesis reaction may be greatly increased.
상기 단계 (2)는 상기 반응온도는 19 내지 21 시간의 반응시간 동안 유지될 수 있다. 상기 반응시간이 19 시간 미만인 경우에는 반응이 완료되지 않은 상태로서, 미반응된 반응물이 다량 남아 있을 수 있고, 21 시간을 초과하는 경우에는 더 이상 반응이 진행되지 않아 시간적 낭비일 뿐더러 오히려 역반응 또는 부반응 등을 초래할 가능성도 있다.
In the step (2), the reaction temperature may be maintained for a reaction time of 19 to 21 hours. When the reaction time is less than 19 hours, the reaction is not completed, and unreacted reactants may remain in a large amount. If the reaction time exceeds 21 hours, the reaction does not progress any more, which is a waste of time. And so on.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 액체연료 첨가제는 상기 화학식 1로 표시되는 숙신산 이미드계 화합물을 포함하는 분산제, 산화방지제 및 금속비활성화제를 포함한다.The liquid fuel additive according to another embodiment of the present invention includes a dispersant, an antioxidant, and a metal deactivator including the succinic acid imide compound represented by Formula 1.
상기 산화방지제는, 예를 들어 1,2,3,4-테트라하이드로퀴놀린(1,2,3,4-Tetrahydroquinoline), 2,6-디-터트-부틸-4-메틸페놀 (2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol), 또는 이들을 조합한 물질 등일 수 있고, 상기 금속비활성화제는, 예를 들어 N,N'-disalicylidene-1,2-propanediamine 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The antioxidant may be, for example, 1,2,3,4-tetrahydroquinoline, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, Di-tert-butyl-4-methylphenol, or a combination thereof, and the metal deactivator may be, for example, N, N'-disalicylidene-1,2-propanediamine or the like, but is not limited thereto .
상기 분산제는, 산화방지제, 금속비활성화제 등 연료 첨가제와 함께 사용하면 연료의 열안정성을 보다 향상시킬 수 있다.The dispersant can further improve the thermal stability of the fuel when it is used together with a fuel additive such as an antioxidant and a metal deactivator.
본 발명의 아미노에테르기(amino ether group)를 함유하는 폴리이소부테닐 숙신산 이미드계(polyisobutenyl succinimide, PIBSI) 분산제와 이를 포함하는 연료 첨가제는, 연료의 열산화 반응에 의하여 생성되는 침적물의 양을 보다 효과적으로 감소시키며 연료의 열안정성을 향상시킬 수 있도록 할 수 있다.The polyisobutenyl succinimide (PIBSI) dispersant containing the amino ether group of the present invention and the fuel additive containing the dispersant are more effective in reducing the amount of deposits produced by the thermal oxidation reaction of the fuel Thereby improving the thermal stability of the fuel.
도 1는 본 발명의 비교예 및 실시예에서 사용한 교반 가능한 고압 반응기인 분산제 합성장치의 사진이다.
도 2은 비교예 1 내지 2 및 실시예 1 내지 2에서 합성된 분산제들의 FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy) 측정 결과를 PIBSA와 비교하여 나타낸 결과이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 연료의 열안정성 평가를 위하여 사용된 회분식 반응기의 구조를 나타낸 단면도이다.Fig. 1 is a photograph of a dispersing agent synthesizing apparatus which is a stirrable high-pressure reactor used in Comparative Examples and Examples of the present invention.
FIG. 2 shows the results of Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) measurements of the dispersants prepared in Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 in comparison with PIBSA.
3 is a cross-sectional view showing the structure of a batch reactor used for evaluating thermal stability of a fuel in an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
1. 분산제의 합성1. Synthesis of dispersant
비교예Comparative Example 1 One
300℃, 30 기압, 2000 rpm까지 교반 가능한 고압 반응기인 분산제 합성 장치(도 1)에 PIBSA(polyisobutenyl succinic anhydride)와 테트라에틸렌페타아미드(tetraethylenepetamine, TEPA)를 PIBSA:TEPA = 1.0:1.2의 몰비로 첨가하고, 반응기 내부온도를 200℃로 유지하면서 3 bar의 압력 조건 하에서 20 시간 동안 500rpm으로 교반시키며 반응시켰다. PIBSI-TEPA이 합성되었음을 FT-IR(Fourier transform infrared spectroscopy)을 이용해 구조분석으로 확인하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.(PIBSA) and tetraethylenepetamine (TEPA) were added at a molar ratio of PIBSA: TEPA = 1.0: 1.2 to a dispersant synthesizer (FIG. 1), which is a high-pressure reactor capable of stirring up to 300 atm and 30 atm, And the mixture was reacted under stirring at 500 rpm for 20 hours under a pressure of 3 bar while maintaining the internal temperature of the reactor at 200 캜. The synthesis of PIBSI-TEPA was confirmed by structural analysis using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), and the results are shown in FIG.
비교예Comparative Example 2 2
분산제 합성 장치에 PIBSA와 EDA(ethylenediamine)를 PIBSA:EDA = 1.0:1.2몰 비로 첨가하여 반응기 내부온도 200℃에서 3 bar의 압력 조건 하에 20 시간 동안 500 rpm으로 교반시켜 PIBSI-EDA를 합성하였다. PIBSA-EDA이 합성되었음을 FT-IR을 이용한 구조분석으로 확인하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.PIBSA and EDA (ethylenediamine) were added to the dispersant synthesizer at a molar ratio of PIBSA: EDA = 1.0: 1.2, and the mixture was stirred at 500 rpm for 20 hours under a pressure of 3 bar at an internal temperature of 200 캜 to synthesize PIBSI-EDA. The synthesis of PIBSA-EDA was confirmed by structural analysis using FT-IR, and the results are shown in FIG.
실시예Example 1 One
분산제 합성 장치에 PIBSA와 EDOBEA[2.2'-(ethylenedioxy)bis(ethylamine)를 PIBSA:EDOBEA = 1.0:1.2 몰 비로 첨가하여 반응기 내부온도 200℃에서 3 bar의 압력 조건 하에 20 시간 동안 500 rpm으로 교반시켜 PIBSI-EDOBEA를 합성하였다. PIBSI-EDOBEA이 합성되었음을 FT-IR을 이용한 구조분석으로 확인하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.PIBSA and EDOBEA [2.2 '- (ethylenedioxy) bis (ethylamine) were added at a molar ratio of PIBSA: EDOBEA = 1.0: 1.2 to the dispersant synthesizer and stirred at 500 rpm for 20 hours under a pressure of 3 bar PIBSI-EDOBEA was synthesized. The synthesis of PIBSI-EDOBEA was confirmed by structural analysis using FT-IR, and the results are shown in FIG.
실시예Example 2 2
분산제 합성 장치에 PIBSA와 ATOxUDol[1.11-diamino-3,6,9-trioxaundecanyl-11-ol]를 PIBSA:ATOxUDol = 1.0:1.2 몰 비로 첨가하여 반응기 내부온도 200℃에서 3 bar의 압력 조건 하에 20 시간 동안 500 rpm으로 교반시켜 PIBSI-ATOxUDol을 합성하였다. PIBSI-ATOxUDol이 합성되었음을 FT-IR을 이용한 구조분석으로 확인하였고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
PIBSA and ATOxudol [1.11-diamino-3,6,9-trioxaundecanyl-11-ol] were added to the dispersant synthesizer at a molar ratio of PIBSA: ATOxUDol = 1.0: 1.2, And stirred at 500 rpm for synthesis of PIBSI-ATOxUDol. The synthesis of PIBSI-ATOxudol was confirmed by structural analysis using FT-IR, and the results are shown in FIG.
위에서 설명한 실시예 및 비교예의 분산제가 합성되는 과정을 하기 반응식 1에 개략적으로 나타냈으며, 각각의 반응에서 PIBSA에 도입된 물질의 이름 및 화학구조식을 하기 표 1에 정리하였다.The process for synthesizing the dispersants of the above-described examples and comparative examples is schematically shown in the following Reaction Scheme 1, and names and chemical structural formulas of the substances introduced into PIBSA in each reaction are summarized in Table 1 below.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
2. 분산제의 성능 평가2. Evaluation of dispersant performance
실험의 연료로 항공유인 Jet A-1을 적용하여, 회분식 반응기를 이용하여 연료의 열안정성을 평가하였고, 실험에 사용한 회분식 반응기의 재질 및 구조는 도 3에 나타내었다.The thermal stability of the fuel was evaluated by using jet fuel A-1 as the fuel for the experiment, and the material and structure of the batch reactor used in the experiment are shown in FIG.
상기 반응기 재질은 500℃ 이하의 온도와 100 bar 이하의 압력에서 변형을 일으키지 않고 견뎌낼 수 있는 스텐인리스 스틸 316이고 반응기 내부 부피는 약 160 mL이다. 스테인리스 스틸은 연료의 열분해 반응에서 촉매역할을 하는 금속이므로, 스테인리스 스틸의 효과를 배제하기 위해 연료와의 반응성이 없는 석영재질의 용기를 반응기 내부에 투입하여 사용하였다.The reactor material is a stainless steel 316 which can withstand temperatures of 500 ° C or less and a pressure of 100 bar or less without deformation, and the internal volume of the reactor is about 160 ml. Since stainless steel is a metal that acts as a catalyst in the thermal decomposition reaction of fuel, a quartz container which is not reactive with fuel is injected into the reactor in order to exclude the effect of stainless steel.
상기 반응기의 온도는 열선으로 만들어진 가열 자켓을 반응기 외벽에 씌워 조절하였으며, 상기 반응기 내부의 압력은 100 bar까지 설정할 수 있었다. The temperature of the reactor was adjusted by covering a heating jacket made of hot wire on the outer wall of the reactor, and the pressure inside the reactor was set up to 100 bar.
연료의 열안정성 평가를 위한 반응실험은 다음과 같이 수행하였다. 연료 100 mL를 석영 용기에 담은 후 반응기 안에 투입하였다. 반응기 뚜껑을 닫고 반응기 뚜껑에 연결된 튜브 라인을 통해 공기를 2분 동안 주입하여 반응기 내부를 퍼징(purging) 하였다. 설정된 반응 압력만큼인 25 bar로 공기를 주입하고, 새는 곳이 없는지 확인한 뒤, 가열 자켓과 연결된 온도컨트롤러를 이용하여 반응온도까지 승온시켰다.The reaction experiment for evaluating the thermal stability of the fuel was carried out as follows. 100 mL of fuel was immersed in a quartz vessel and then charged into the reactor. The reactor lid was closed and air was purged through the tube line connected to the reactor lid for 2 minutes to purged the inside of the reactor. Air was injected at a set pressure of 25 bar. After confirming that there was no leakage, the temperature was raised to the reaction temperature using a temperature controller connected to the heating jacket.
반응이 종료되면 침적물을 걸러내고, 걸러낸 침적물을 진공오븐에 넣어 건조시킨 후 침적물의 양을 측정하였다. 기상 생성물은 on-line으로 연결된 가스 크래마토그래피(gas chromatograph, GC)를 사용해 분석하였고, GC의 검출기는 FID(flame ionization detector)를 사용하였다.
At the end of the reaction, the precipitate was filtered out, and the filtered precipitate was dried in a vacuum oven and the amount of the deposit was measured. The gaseous products were analyzed by on-line gas chromatograph (GC), and the GC detector was a flame ionization detector (FID).
비교예Comparative Example 1 One
상기 회분식 반응기에 Jet A-1연료 100 mL와 합성한 분산제인 PIBSI-TEPA 200, 400 ppm을 각각 반응시켜 열산화반응 실험을 진행하였다. 상기 회분식 반응기의 내부온도는 200℃, 압력은 25 bar의 조건에서 1시간 동안 반응을 진행시켰다. 그 결과, 200 ppm의 경우는 161.4 g, 400 ppm의 경우 160.1 g의 침적물이 발생하였다.100 mL of Jet A-1 fuel and 400 ppm of the synthesized dispersant PIBSI-TEPA 200 were reacted in the batch reactor, respectively. The internal temperature of the batch reactor was 200 ° C and the pressure was 25 bar for 1 hour. As a result, a deposit of 161.4 g for 200 ppm and 160.1 g for 400 ppm was generated.
비교예Comparative Example 2 2
상기 회분식 반응기에 Jet A-1연료 100 mL와 합성한 분산제인 PIBSI-EDA 200, 400 ppm을 각각 반응시켜 열산화반응 실험을 진행하였다. 상기 회분식 반응기의 내부온도는 200℃, 압력은 25 bar의 조건에서 1시간 동안 반응을 진행시켰다. 그 결과, 200 ppm의 경우는 157.6 g, 400 ppm의 경우는 156.7 g의 침적물이 발생하였다.100 mL of Jet A-1 fuel and 400 ppm of synthesized dispersant PIBSI-EDA 200 were reacted in the batch reactor, respectively. The internal temperature of the batch reactor was 200 ° C and the pressure was 25 bar for 1 hour. As a result, deposits of 157.6 g for 200 ppm and 156.7 g for 400 ppm were generated.
실시예Example 1 One
상기 회분식 반응기에 Jet A-1연료 100 mL와 합성한 분산제인 PIBSI-EDOBEA 200, 400 ppm을 각각 반응시켜 열산화반응 실험을 진행하였다. 상기 회분식 반응기의 내부온도는 200℃, 압력은 25 bar의 조건에서 1시간 동안 반응을 진행시켰다. 그 결과, 200 ppm을 첨가한 경우 142.2 g, 400 ppm의 경우에는 141.3 g의 침적물이 발생하였다.100 mL of Jet A-1 fuel and 400 ppm of the synthesized dispersant PIBSI-EDOBEA 200 were reacted in the batch reactor, respectively. The internal temperature of the batch reactor was 200 ° C and the pressure was 25 bar for 1 hour. As a result, deposits of 142.2 g when 200 ppm was added and 141.3 g when 400 ppm were generated.
실시예Example 2 2
상기 회분식 반응기에 Jet A-1연료 100 mL와 합성한 분산제인 PIBSI-ATOxUDol 200, 400 ppm을 각각 반응시켜 열산화반응 실험을 진행하였다. 이때, 상기 회분식 반응기의 내부온도는 200℃, 압력은 25 bar의 조건에서 1시간 동안 반응을 진행시켰다. 그 결과, 200 ppm을 첨가한 경우 144.6 g, 400 ppm의 경우에는 143.0 g의 침적물이 발생하였다.
100 mL of Jet A-1 fuel and 400 ppm of PIBSI-ATOxUDol 200, which is a dispersant synthesized, were reacted in the batch reactor, respectively. At this time, the reaction was allowed to proceed for 1 hour at an internal temperature of 200 ° C and a pressure of 25 bar in the batch reactor. As a result, deposits of 144.6 g when 200 ppm was added and 143.0 g when 400 ppm were generated.
상기 비교예와 실시예들의 분산제 성능 평가를 한 결과를 하기 표 2에 정리하였다.The results of the performance evaluation of the dispersant of the comparative examples and the examples are summarized in Table 2 below.
상기 표 2를 참조하면, 비교예의 분산제(비교예 1, 2)에 비하여 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 분산제를 사용한 경우에 침적물의 발생량이 감소되었다는 것을 확인할 수 있었다.
Referring to Table 2, it was confirmed that the amount of precipitate was reduced when the dispersants of Examples 1 and 2 were used in comparison with the dispersants of Comparative Examples (Comparative Examples 1 and 2).
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, Of the right.
Claims (6)
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 및 3에서, 상기 R2는 -NH2, 또는 -OH 이고, 상기 n1은 12 내지 16의 정수이다.A dispersant comprising a succinic acid imide-based compound represented by the following formula (2) or (3):
(2)
(3)
In the general formulas (2) and (3), R 2 is -NH 2 or -OH, and n 1 is an integer of 12 to 16.
상기 분산제는 액체연료 1 L 당 200 내지 400 mg으로 포함되는 것인, 분산제.The method according to claim 1,
Wherein the dispersant is comprised between 200 and 400 mg per liter of liquid fuel.
상기 반응물을 190 내지 210 ℃의 반응온도의 조건 하에서 반응시켜 하기 화학식 2 또는 3으로 표시되는 화합물을 포함하는 분산제를 합성하는 단계 (2);를 포함하는, 분산제의 제조방법:
[화학식 5]
[화학식 6]
[화학식 7]
[화학식 2]
[화학식 3]
상기 화학식 2 및 3에서, 상기 R2는 -NH2, 또는 -OH 이고, 상기 n1은 12 내지 16의 정수이다.(1) preparing a reaction product by mixing a polyisobutylene succinic anhydride with a compound of any one of the following formulas (5) to (7);
Reacting the reactant at a reaction temperature of 190 to 210 ° C to synthesize a dispersant comprising a compound represented by the following formula (2) or (3):
[Chemical Formula 5]
[Chemical Formula 6]
(7)
(2)
(3)
In the general formulas (2) and (3), R 2 is -NH 2 or -OH, and n 1 is an integer of 12 to 16.
상기 단계 (1)에서, 상기 반응물은 상기 폴리이소부틸렌 숙신산 무수물과 상기 화학식 5 내지 7로 표시되는 화합물 중 어느 하나의 화합물을 1:1 내지 1:1.5의 몰비로 포함하는 것인, 분산제의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein in the step (1), the reactant comprises the polyisobutylene succinic anhydride and the compound of any one of the formulas (5) to (7) in a molar ratio of 1: 1 to 1: 1.5. Gt;
상기 단계 (2)는 상기 반응온도는 19 내지 21 시간의 반응시간 동안 유지되는 것인, 분산제의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the step (2) is carried out at a reaction temperature of 19 to 21 hours.
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