KR20170010769A - 피셔-트롭쉬 가스유 분획물 - Google Patents

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요하네스 투르프뵈어
렌데르트 얀 비르스마
페리 빈터
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Abstract

본 발명은 (a) 적어도 250℃의 초기 비점; (b) 최대 350℃의 최종 비점; (c) 4.0 내지 4.6 cSt의 ASTM D445에 따른 25℃에서의 동점도; 및 (d) 적어도 117℃의 ASTM D93에 따른 인화점을 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 제공한다. 또 다른 측면에서 본 발명은 조성물 및 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 용도를 제공한다.

Description

피셔-트롭쉬 가스유 분획물 {FISCHER-TROPSCH GASOIL FRACTION}
본 발명은 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 가스유 분획물, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 포함하는 드릴링 유체 및 실란트 조성물, 및 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 용도에 관한 것이다.
피셔-트롭쉬 유래 가스유는 다양한 방법에 의해 수득될 수 있다. 피셔-트롭쉬 유래 가스유는 이른바 피셔-트롭쉬 방법을 사용하여 수득된 것이다. 피셔-트롭쉬 방법은 나프타, 가스유, 기유 및 다른 생성물을 비롯한, 소정 범위의 탄화수소 생성물을 생성한다. 가스유 생성물은 전범위 피셔-트롭쉬 유래 가스유로 또한 지칭된다. 피셔-트롭쉬 유래 가스유를 생성하는 이러한 방법의 예는 WO 02/070628에 개시되어 있다.
US5906727에는, 대략 160 내지 370℃의 비등 범위를 갖는 전범위 피셔-트롭쉬 유래 가스유를 기재로 하는 피셔-트롭쉬 유래 용매가 개시되어 있다.
관련 기술분야에서는 US5906727에 개시된 용매에 비해 더 좁은 비점 범위를 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물이 필요하다.
현재 놀랍게도 전범위 피셔-트롭쉬 유래 가스유의 특정 피셔-트롭쉬 가스유 분획물이 드릴링 유체 및 실란트 적용에서 유리하게 사용될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
이를 위해, 본 발명은
(a) 적어도 250℃의 초기 비점;
(b) 최대 350℃의 최종 비점;
(c) 4.0 내지 4.6 cSt의 ASTM D445에 따른 25℃에서의 동점도; 및
(d) 적어도 117℃의 ASTM D93에 따른 인화점
을 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 제공한다.
본 발명의 장점은 피셔-트롭쉬 가스유 분획물이 고 인화점을 가지면서 놀랍게도 저 점도를 갖는다는 점이고, 특성의 이러한 조합은 드릴링 유체 및 실란트 적용에서 장점을 제공한다. 원유 유래, 탈방향족화(dearomatized) 가스유 (베이스 유체로 또한 지칭됨)는, 그룹 III 유형 드릴링 베이스 유체로서 분류되지만, 본 발명에 따른 합성 유래 피셔-트롭쉬 가스유 분획물과 비교하여 덜 환경친화적이다.
실란트는 마스틱으로 또한 지칭된다. 특히, 실란트는 실리콘 실란트 및 유사한 실란트 적용에서 사용될 수 있다.
전형적으로, 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 매우 저 수준의 방향족 화합물, 나프텐계 파라핀 (나프텐계 화합물로 또한 지칭됨) 및 불순물을 갖는다. 저 수준의 불순물, 방향족 화합물 및 나프텐계 화합물은, 심지어 탈방향족화 후에도, 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물에게 원유 유래 가스유에 비해 개선된 냄새를 제공한다. 한편 노르말 파라핀 및 모노-메틸 분지형 이소파라핀 (모노-메틸 이소파라핀)의 존재는 다른 이소파라핀에 비해 개선된 생분해성을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 합성한, 매우 일관된, 쉽게 생분해가능한 저 독성 생성물이다. 또한, 그의 고 인화점은 작업자의 건강 및 안전성을 개선할 것이다. 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 매우 낮은 증기 압력 및 적은 냄새는 실란트를 적용할 때 작업자 편안함 및 제품 성능을 개선할 수 있다.
본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 피셔-트롭쉬 방법으로부터 유래된 전범위 피셔-트롭쉬 가스유의 분획물이다. 본원에서 피셔-트롭쉬 가스유로 또한 지칭되는, 전범위 피셔-트롭쉬 유래 가스유는 관련 기술분야에 공지되어 있다. 용어 "피셔-트롭쉬 유래"란 가스유가 피셔-트롭쉬 방법의 합성 생성물이거나, 또는 그로부터 유래된 것임을 의미한다. 피셔-트롭쉬 방법에서, 합성 가스는 합성 생성물로 전환된다. 합성 가스 또는 합성가스는 주로 수소 및 일산화탄소의 혼합물이며 이것은 탄화수소 공급원료의 전환에 의해 수득된다. 적합한 공급원료는 천연 가스, 원유, 중유 분획물, 석탄, 바이오매스 또는 리그노셀룰로스 바이오매스 및 리그나이트를 포함한다. 피셔-트롭쉬 유래 가스유는 또한 GTL (가스-액화(Gas-to-Liquid)) 가스유로 지칭될 수 있다. 피셔-트롭쉬 가스유는 피셔-트롭쉬 방법의 생성물로서 특징지어지고 여기서 합성 가스, 또는 주로 수소 및 일산화탄소의 혼합물은 VIII족 금속, 또는 금속들, 예를 들어 코발트, 루테늄, 철 등으로 이루어진 지지된 촉매 상에서 승온에서 가공된다. 적어도 일부의 피셔-트롭쉬 생성물을, 수소화분해/수소화이성질체화 조건에서, 바람직하게는 이관능성 촉매, 또는 금속, 또는 금속들을 함유한 촉매, 수소화 성분 및 수소화분해 및 수소화이성질체화 반응을 모두 초래하는데 활성인 산성 산화물 지지체 성분 상에서 수소와 접촉시킨다. 적어도 일부의 생성된 수소화분해된/수소화이성질체화된 피셔-트롭쉬 생성물은 피셔-트롭쉬 유래 가스유 공급원료로서 제공될 수 있다.
피셔-트롭쉬 가스유는 원유-유래 가스유와 상이하다. 유사한 비점 범위를 가짐에도 불구하고, 특정 분자 조성의 피셔-트롭쉬 가스유는 그 중에서도, 개선된 점도 특징, 개선된 유동점 특징, 개선된 밀도 특징 및 특히 특정 원하는 인화점 특징과 상기 언급한 특징 중 임의의 것의 조합을 허용할 수 있다. 예를 들어, 피셔-트롭쉬 가스유는 저 휘발성을 고 인화점과 조합할 수 있고, 한편 이러한 피셔-트롭쉬 가스유의 점도는 유사한 휘발성 및 인화점을 갖는 원유-유래 가스유 공급원료의 점도보다 낮을 수 있다.
원유-유래 가스유와 비교하여, 피셔-트롭쉬 가스유의 상이한 특징은 일반적으로 그의 특정 이소파라핀 대 노르말 파라핀 중량비 (i/n 비), 모노-메틸 분지형 이소파라핀의 상대적 양 및 파라핀의 분자량 분포에 기인한다.
피셔-트롭쉬 유래 가스유의 특정 장점은 이러한 가스유가 거의 무색이라는 점이다. 본원에서 사용된 바와 같은 색상은 세이볼트(Saybolt) 색상이며 그의 세이볼트 번호 (ASTM D156: 석유 제품의 세이볼트 색상에 대한 표준 시험 방법)에 의해 측정된 바와 같은 것이다. 높은 세이볼트 번호, +30은 무색 유체를 나타내고, 한편 더 낮은 세이볼트 번호, 특히 0 미만은 변색을 나타낸다. 25 미만의 세이볼트 번호는 이미 시각적으로 관찰가능한 변색의 존재를 나타낸다. 피셔-트롭쉬 가스유는 전형적으로 최고 세이볼트 번호, 즉 +30을 갖는다. 상기 언급한 개선된 점도, 유동점, 밀도 및 인화점 특징과 함께, 양호한 색상 특징은 피셔-트롭쉬 유래 가스유를 드릴링 유체 및 실란트 적용에 매우 적합하게 만든다.
현재 피셔-트롭쉬 가스유의 특정 분획물을 사용함으로써 피셔-트롭쉬 유래 가스유의 특정 적용의 구체적 요건을 충족시키는 것이 가능할 수 있고, 여기서 분획물은 전범위 피셔-트롭쉬 가스유에 비해 보다 좁은 비점 범위를 갖는다는 것이 밝혀졌다. 피셔-트롭쉬 가스유를 분별함으로써, 이소파라핀 및 노르말 파라핀은 분획물에 비해 고르지 않게 분포되고 본래의 피셔-트롭쉬 가스유와 상이한 i/n 비를 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물이 수득될 수 있다. 또한 모노-메틸 분지형 이소파라핀의 상대적 양 및 파라핀의 분자량 분포는 상이할 수 있다. 결과적으로 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 점도, 유동점, 밀도 및 인화점 특징은 비등 범위만을 기준으로 하는 분별을 기준으로 하여 예상될 변화를 넘어서 변할 수 있다. 피셔-트롭쉬 가스유는 주로 이소파라핀을 함유하나, 이들은 또한 노르말 파라핀도 함유한다. 바람직하게, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 70 중량% 초과의 이소-파라핀, 바람직하게는 75 중량% 초과의 이소-파라핀을 포함한다.
피셔-트롭쉬 가스유의 분획물은 피셔-트롭쉬 가스유의 더 좁은 비등 범위 증류 컷(cut)이다.
본 발명에 따르면, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 대기 조건에서 적어도 250℃의 초기 비점 및 최대 350℃의 최종 비점을 갖는다. 적합하게, 피셔-트롭쉬 가스유는 대기 조건에서 적어도 255℃, 보다 바람직하게는 적어도 262℃의 초기 비점을 갖는다.
피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 바람직하게는 대기 조건에서 최대 340℃의 최종 비점을 갖는다. 추가로, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 바람직하게는 대기 조건에서 최대 330℃의 최종 비점을 갖는다. 전범위 피셔-트롭쉬 가스유의 일부인 것으로 통상적으로 고려되는 보다 저비점 탄화수소를 배제함으로써 분획물은 보다 낮은 휘발성 및 그에 따른 보다 고 인화점을 가질 수 있고, 이것은 드릴링 적용에서 분획물을 사용할 경우에 특별한 장점이 된다. 실란트 적용의 경우 보다 낮은 휘발성은 밀봉 수축을 감소시킨다. 전범위 피셔-트롭쉬 가스유의 일부인 것으로 통상적으로 고려되는 보다 고비점 탄화수소를 배제함으로써 분획물의 점도는 감소된다.
바람직한 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 대기 조건에서 적어도 262℃의 초기 비점 및 최대 330℃의 최종 비점을 갖는다.
대기 조건에서의 비점이란 대기 비점을 의미하고, 이 비점은 ASTM D86에 의해 결정된다.
바람직하게, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 264 내지 282℃, 보다 바람직하게는 267 내지 279℃, 가장 바람직하게는 270 내지 276℃의 T10 부피% 비점 및 297 내지 315℃, 바람직하게는 300 내지 312℃, 보다 바람직하게는 303 내지 309℃의 T90 부피% 비점을 갖는다.
T10 부피% 비점은 10 부피%의 생성물의 누적량이 회수되는 대기 비점에 상응하는 온도이다. 유사하게, T90 부피% 비점은 90 부피%의 생성물의 누적량이 회수되는 대기 비점에 상응하는 온도이다. 대기 증류 방법 ASTM D86을 사용하여 회수의 수준을 결정한다.
피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 바람직하게는 12 내지 27개의 탄소 원자를 갖는 파라핀을 포함하고; 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 피셔-트롭쉬 유래 파라핀의 총량을 기준으로 바람직하게는 적어도 70 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 85 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 90 중량%, 보다 바람직하게는 적어도 95 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 98 중량%의 12 내지 27개의 탄소 원자를 갖는 피셔-트롭쉬 유래 파라핀을 포함한다.
추가로, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 바람직하게는 811 ㎏/㎥ 내지 817 ㎏/㎥, 보다 바람직하게는 812 ㎏/㎥ 내지 816 ㎏/㎥, 가장 바람직하게는 813 ㎏/㎥ 내지 815 ㎏/㎥의 ASTM D4052에 따른 15℃에서의 밀도를 갖는다.
적합하게, ASTM D445에 따른 25℃에서의 동점도는 4.0 내지 4.6 cSt, 바람직하게는 4.1 cSt 내지 4.5 cSt, 보다 바람직하게는 4.2 cSt 내지 4.4 cSt이다.
바람직하게, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 인화점은 적어도 117℃, 바람직하게는 117 내지 131℃, 보다 바람직하게는 120 내지 128℃, 가장 바람직하게는 121 내지 127℃의 ASTM D93에 따른 인화점을 갖는다.
피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 50 ㎜ 초과의 ASTM D1322에 따른 발연점을 갖는다.
전형적으로, 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 500 ppm 미만의 방향족 화합물, 바람직하게는 360 ppm 미만의 방향족 화합물, 보다 바람직하게는 300 ppm 미만의 방향족 화합물, 3 ppm 미만의 황, 바람직하게는 1 ppm 미만의 황, 보다 바람직하게는 0.2 ppm 미만의 황, 1 ppm 미만의 질소 및 4중량% 미만의 나프텐계 화합물, 바람직하게는 3 중량% 미만, 보다 바람직하게는 2.5 중량% 미만의 나프텐계 화합물을 포함한다.
추가로, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 바람직하게는 0.1 중량% 미만의 폴리시클릭 방향족 탄화수소, 보다 바람직하게는 25 ppm 미만의 폴리시클릭 방향족 탄화수소, 가장 바람직하게는 1 ppm 미만의 폴리시클릭 방향족 탄화수소를 포함한다.
이소파라핀의 양은 12 내지 27개의 탄소 원자를 갖는 파라핀의 총량을 기준으로 적합하게는 70 중량% 초과, 바람직하게는 75 중량% 초과이다.
추가로, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 n-파라핀으로 또한 지칭되는, 노르말 파라핀, 및 시클로-알칸을 포함할 수 있다.
피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 바람직하게는 4 내지 6 범위의 이소파라핀 대 노르말 파라핀 중량비 (i/n 비로 또한 지칭됨)를 갖는다. 이러한 i/n 비는 특히 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 점도에 유리하게 영향을 미칠 수 있다. 이소파라핀의 농도는 보다 낮은 전체 점도에 유익하기에 충분히 높을 수 있다. 동시에 상당한 양의 노르말 파라핀은 생분해성에 유익할 수 있다.
바람직하게, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 피셔-트롭쉬 가스유 분획물 중 이소파라핀의 총 중량을 기준으로, 20 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 25 내지 35중량% 범위의 모노-메틸 분지형 이소파라핀을 포함한다. 모노-메틸 분지형 이소파라핀은 다른 이소파라핀에 비해 바람직한 생분해 특징을 나타낸다. 다른 이소파라핀에 비해 상대적 고 농도의 모노-메틸 이소파라핀은 특히 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 생분해 특징에 유리하게 영향을 미칠 수 있다. 다른 이소파라핀보다 높은 상대적 농도의 모노-메틸 이소파라핀은 피셔-트롭쉬 가스유 분획물에 피셔-트롭쉬 가스유의 생분해 특징을 넘어서는 생분해 특징을 제공할 수 있다.
피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 피셔-트롭쉬 가스유에 비해 훨씬 더 좁은 비등 범위를 가져, 많은 적용에서 그의 사용을 가능하게 한다. 그의 상대적으로 높은 파라핀계 성질 및 상대적 저 수준의 나프텐계 및 방향족 성분 및 게다가 상대적 저 수준의 불순물로 인해, 본 발명의 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 종래의 원유 유래 유체에 비해 몇몇 기술적 이점을 포함한다. 현재 시중에 나와 있는 이소파라핀계 유체에 비해, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 이소파라핀 및 n-파라핀의 보다 바람직한 혼합체를 갖는다. 경쟁 이소파라핀계 유체가 주로 이소파라핀, 및 특히 나프텐계 파라핀을 비롯한, 보다 고비점 이소파라핀을 함유하는데 반하여, 본 발명의 이러한 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 매우 소량의 나프텐계 파라핀을 함유하면서 이소파라핀 및 n-파라핀도 함유한다.
예를 들어 드릴링 유체 및 실란트 적용에서 사용될 경우에 고 농도의 노르말 파라핀 및 모노-메틸 이소파라핀으로 인한 개선된 생분해 뿐만 아니라, 낮은 방향족 화합물 함량으로 인한 적은 냄새 및 비교적 낮은 독성은 별개의 이점이다. 저 수준의 불순물은 드릴링 유체 및 실란트 적용에서 유익한 사용을 가능하게 한다. 원유 유래, 탈방향족화 베이스 유체는, 그룹 III 유형 드릴링 베이스 유체로서 분류되지만, 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물과 비교하여 덜 환경친화적이다.
고 인화점은 안전성 이유로 바람직하다. 이러한 적용을 위해 사용된 선행 기술의 가스유가 고 인화점 가스유를 사용할 때 원하지 않는 고 점도로 어려움을 겪는 경우, 그의 특정 조성 및 분지화를 갖는 본 발명의 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 동일한 인화점 수준에서, 선행 기술의 이소파라핀계 유체에 비해 상대적으로 저 점도를 유지하면서 고 인화점을 제공한다. 안전성 및 환경적 이유로, 고 인화점, 저 독성, 쉽게 생분해가능한 베이스 유체가 오일 생산 분야 뿐만 아니라 채광 산업에서 바람직하고, 한편 배합물에 사용될 수 있는 적합성 및 에너지 절약 이유로 저 점도가 바람직하다. 동시에, 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 선행 기술의 드릴링 유체 및 실란트 조성물보다 낮은 증기 압력을 갖는다. 특히 실란트 조성물의 경우에 낮은 증기 압력이 중요하다. 너무 높은 증기 압력은 밀봉의 수축 및 파괴를 유발한다. 게다가 실란트 배합물에 사용된 탈방향족화 용매 또는 희석제는 종종 불순물의 존재로 인해, 너무 높은 냄새 수준으로 어려움을 겪는다.
저 점도 및 동시에 상대적 고 인화점을 갖는 조합은 저 점도가 드릴링 유체 및 실란트 적용에서 매우 요구되는 특성이므로 드릴링 유체 및 실란트 적용에서 그의 이점을 찾을 수 있다.
본 발명의 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 위한 기재로서 사용되는 피셔-트롭쉬 가스유 공급원료의 제조는 예를 들어 WO02/070628 및 WO-A-9934917 (특히 WO-A-9934917의 실시예 VII에 기재된 바와 같은 방법, WO-A-9934917의 실시예 III의 촉매를 사용함)에 기재되었고, 이들 모두 본원에 참조로 포함된다. 상기 언급한 바와 같이 이들 피셔-트롭쉬 유래 가스유 공급원료는 상이한 분자 조성을 갖고 원유-유래 가스유 공급원료와 비교하여 상당히 상이한 특성을 갖는다. 따라서, 피셔-트롭쉬 유래 가스유 공급원료는 원유-유래 가스유 공급원료와 분명히 구별될 수 있다.
추가 측면에서, 본 발명은 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 포함하는 조성물을 제공한다. 특히 바람직한 한 조성물은 또한 때때로 드릴링 머드 조성물로 지칭되는, 드릴링 유체 조성물이다. 특히 바람직한 또 다른 조성물은 실란트 조성물이다. 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 조성물에서 다른 화합물과 조합하여 사용할 수 있다. 피셔-트롭쉬 가스유 분획물과 조합하여 사용되는 다른 화합물은 기능성 유체 배합물을 위한 첨가제, 예컨대, 그러나 비제한적으로 부식 및 레올로지 조절 제품, 유화제 및 습윤제, 보어홀(borehole) 안정화제, 고압 및 마모방지 첨가제, 거품제거제 및 소포제, 유동점 강하제, pH 조절제, 증점제(viscosifier), 중량제(weighting agent), 여과 감소제, 염수, 및 산화방지제를 포함한다. 바람직하게, 다른 화합물은 부식 및 레올로지 조절 제품, 유화제 및 습윤제, 보어홀 안정화제, 고압 및 마모방지 첨가제, 거품제거제 및 소포제, 유동점 강하제, pH 조절제, 증점제, 중량제, 여과 감소제, 염수 및 산화방지제 중 1종 이상의 화합물을 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 다양한 적용에서의 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 용도를 제공한다. 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 단독으로 또는 다른 화합물과 조합하여 사용할 수 있다.
전형적으로, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 많은 분야, 예를 들어 오일 및 가스 탐사 및 생산, 프로세스유, 농약, 프로세스 화학물질, 건설 산업, 식품 및 관련 산업, 종이, 직물 및 피혁, 및 다양한 가정 및 소비자 제품에서 사용될 수 있다. 피셔-트롭쉬 가스유 분획물과 조합하여 사용되는 다른 화합물은 기능성 유체 배합물을 위한 첨가제, 예컨대, 그러나 비제한적으로 부식 및 레올로지 조절 제품, 유화제 및 습윤제, 보어홀 안정화제, 고압 및 마모방지 첨가제, 거품제거제 및 소포제, 유동점 강하제, 및 산화방지제를 포함한다.
본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 사용하는 바람직한 적용은, 드릴링 유체 또는 머드, 가열 연료 또는 가열유, 램프유, 바베큐 라이터, 콘크리트 이형, 살충제 분무유, 페인트 및 코팅, 개인 위생 및 화장품, 소비자 물품, 제약, 산업 및 기관 클리닝, 접착제, 잉크, 방향제, 실란트, 물 처리, 클리너, 광택제, 차 탈랍제, 방전 가공(electric discharge machining), 변압기유, 프로세스유, 프로세스 화학물질, 실리콘 마스틱, 2행정 모터 사이클유, 금속 클리닝, 드라이 클리닝, 윤활제, 금속 작동 유체, 알루미늄 롤 오일, 폭약, 염소화 파라핀, 열 세팅 인쇄 잉크, 팀버(Timber) 트리트먼트, 중합체 가공유, 녹 방지유, 충격 흡수재, 온실 연료, 파쇄 유체 및 연료 첨가제 배합물을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다.
특히 본 발명은 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물 또는 이러한 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 포함하는 조성물의, 때때로 드릴링 머드로도 지칭되는 드릴링 유체에서의 용도를 제공한다.
동일하게 특히 본 발명은 본 발명에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물 또는 이러한 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 포함하는 조성물의 실란트 조성물에서의 용도를 제공한다.
본 발명은 하기에서 다음의 실시예를 참조하여 설명되고, 실시예는 본 발명의 범주를 어떠한 방식으로도 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
실시예
실시예 1
262℃의 초기 비점 및 330℃의 최종 비점을 갖는 피셔- 트롭쉬 가스유 분획물의 제조
피셔-트롭쉬 생성물은 WO-A-9934917의 실시예 III의 촉매를 사용하여, WO-A-9934917의 실시예 VII에 기재된 바와 같은 방법과 유사한 방법으로 제조되었다. 이와 같이 수득된 생성물의 C5+ 분획물 (주위 조건에서 액체)을 수소화분해 단계 (단계 (a))에 연속 공급하였다. C5+ 분획물은 약 60 중량% C30+ 생성물을 함유하였다. C60+/C30+ 비는 약 0.55였다. 수소화분해 단계에서 분획물을 EP-A-532118의 실시예 1의 수소화분해 촉매와 접촉시켰다. 단계 (a)의 유출물을 진공하에 연속 증류하여 경질 생성물, 연료 및 370℃ 이상에서 비등하는 잔류물 "R"을 제공하였다. 370℃ 초과에서 비등하는 생성물의 370℃ 미만에서 비등하는 생성물로의 전환율은 45 내지 55 중량%였다. 잔류물 "R"은 단계 (a)로 재순환되었다. 수소화분해 단계 (a)에서의 조건은: 0.8 ㎏/l.h의 새 공급물 중량 시간당 공간 속도(Weight Hourly Space Velocity (WHSV)), 0.4 ㎏/l.h의 재순환 공급물 WHSV, 수소 기체 속도 = 1000 Nl/㎏, 전압력 = 40 bar, 및 330℃ 내지 340℃ 범위의 반응기 온도였다.
수득된 연료 분획물 (C5+- 370℃)을 계속 증류하여 262℃의 초기 비점 및 330℃의 최종 비점 및 표 1에 제공된 바와 같은 대략적 가스유 분획물 수율을 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 제공하였다.
물리적 특성은 표 2에 제공되어 있다.
<표 1>
Figure pct00001
<표 2>
Figure pct00002
실시예 2
드릴링 유체 조성물에 사용하기 위한 실시예 1에서 제조된 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 적합성을 시험하기 위해, 표 3에 나타낸 성분으로 이루어진 드릴링 유체 조성물을 제조하였다.
<표 3>
Figure pct00003
*실시예 1에서 제조된 바와 같음
생성된 드릴링 유체 조성물은 1438 그램/ℓ (12 lb/갤런 (US))의 밀도 및 70/30 오일 대 물 비를 가졌다.
생성된 드릴링 유체 조성물의 다음의 특징을 시험하였다:
소성 점도
소성 점도는 센티포아즈로 600 rpm에서 측정된 드릴링 유체 조성물의 점도와 300 rpm에서 측정된 드릴링 유체 조성물의 점도 간의 델타로서 설정 온도에서 결정된다. 점도 측정은 판(Fann) 35 점도계를 사용하여 수행되고 복수의 전단 속도에서 측정된다.
낮은 소성 점도가 바람직하며 저 점도의 유체가 비트에서 나가기 (높은 침투 속도 (ROP)) 때문에 유체가 신속히 드릴링할 수 있다는 것을 보여준다.
항복점
항복점은 300 rpm에서 측정된 드릴링 유체 조성물의 점도에서 설정 온도에서 센티포아즈로 측정된 소성 점도를 뺀 것이다.
항복점은 초기 유동에 대한 저항력, 즉 유체 이동을 개시하는데 필요한 응력에 대한 척도이다. 항복점은 lbf/100 ft2로 보고된다.
항복점을 사용하여 환체(annulus) 밖으로 커팅물(cutting)을 올리는 유체의 능력을 평가한다. 보다 높은 YP가 바람직하며 드릴링 유체가 유사한 밀도를 갖지만 보다 낮은 항복점을 갖는 유체보다 커팅물을 보다 잘 운반하는 능력을 갖는다는 것을 의미한다.
전기 안정성
전기 안정성 값 (볼트로 측정됨)은 유체의 에멀젼의 안정성을 나타낸다. 물이 오일 상에 잘 분산되는 경우 (양호한 에멀젼), 드릴링 유체의 저항률은 보다 높을 것이다. 반대로, 물이 오일 상에 좋지 않게 분산되는 경우 (좋지 않은 에멀젼), 드릴링 유체의 저항률은 보다 낮을 것이다. 전기 안정성 계기를 사용하여, 전기 안정성 계기로부터의 전기는 유체에 방출되고 전압은 전기 프로브 전기 안정성 계기에 의해 측정된다.
겔 강도
겔 강도 (lbf/100 ft2로 측정됨)는 드릴링 유체 조성물이 정적 조건에 있는 동안에 고체를 떠 있게 하는 유체의 능력에 대한 척도이다. 겔 강도를 시험하기 전에, 고체 침전을 막기 위해 잠시 동안 드릴링 유체 조성물을 교반하고 후속적으로 드릴링 유체 조성물을 특정 설정 시간 (10초, 10분) 동안 정적 조건에 있게 하고 이어서 3 rpm에서 점도계를 열고 최대 판독 값을 판독해야 한다.
표 4에는 측정된 소성 점도, 항복점, 전기 안정성 값 및 겔 강도가 두 온도, 21.1℃ 및 48.8℃ (70℉ 및 120℉)에서 보고되어 있다.
<표 4>
Figure pct00004
표 4에 보고된 바와 같은 특징은 드릴링 유체 조성물을 선행 기술의 원유 기재 가스유 분획물을 사용하여 제조한 경우에 수득될 수 있는 것과 유사하였다. 그러나, 본 발명의 피셔-트롭쉬 가스유 분획물은 표 4에 나타낸 바와 같은 특징과, 즉 선행 기술의 원유 기재 가스유 분획물에 비해 개선된 생분해성의 조합 뿐만 아니라 저 점도와 고 인화점의 유리한 조합을 허용하였다. 본 발명의 피셔-트롭쉬 가스유 분획물의 특성의 이러한 조합은 본 발명의 피셔-트롭쉬 가스유 분획물에게 선행 기술의 원유 기재 가스유 분획물 사용에 비해 분명한 장점을 제공하였다.

Claims (12)

  1. (a) 적어도 250℃의 초기 비점;
    (b) 최대 350℃의 최종 비점;
    (c) 4.0 내지 4.6 cSt의 ASTM D445에 따른 25℃에서의 동점도; 및
    (d) 적어도 117℃의 ASTM D93에 따른 인화점
    을 갖는 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 가스유 분획물.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 255℃의 초기 비점을 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 최대 340℃의 최종 비점을 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 4.1 내지 4.5 cSt 범위의 ASTM D445에 따른 25℃에서의 동점도를 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 120 내지 128℃ 범위의 ASTM D93에 따른 인화점을 갖는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 기준으로, 4 중량% 이하의 나프텐계 파라핀을 함유하는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 이소파라핀 및 노르말 파라핀을 4 내지 6 범위의 노르말 파라핀에 대한 이소파라핀의 중량비로 함유하는 피셔-트롭쉬 가스유 분획물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 포함하는 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 드릴링 유체 조성물인 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 실란트 조성물인 조성물.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물 또는 이러한 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 포함하는 조성물의, 드릴링 유체에서의 용도.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 피셔-트롭쉬 가스유 분획물 또는 이러한 피셔-트롭쉬 가스유 분획물을 포함하는 조성물의, 실란트 조성물에서의 용도.
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