KR20020082214A

KR20020082214A - 스파크 점화 연소 엔진용 에탄올 함유 모터 연료의증기압을 낮추는 방법

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Publication number: KR20020082214A
Application number: KR1020027009521A
Authority: KR
Inventors: 안젤리카 훌; 골루브코브이고르
Original assignee: 안젤리카 훌
Priority date: 2000-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-10-30
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: CN1395611A; BG107007A; PL194561B1; SK287660B6; JP4871475B2; BG66039B1; BR0107817B1; MXPA02007148A; EA006855B1; UA76945C2; EP1589091A1; ES2243510T3; EE05647B1; CZ20022869A3; PT1252268E; HK1052023A1; NO20023502L; EE200200407A; CU23146A3; KR100545054B1

Abstract

통상적인 스파크 점화 내부 연소 엔진을 위한, 0.1 내지 20 부피%의 에탄올을 함유하는 C₃- C₁₂탄화수소 기재 모터 연료 혼합물의 증기압을 낮추는 방법으로서, 상기 모터 연료 혼합물이 에탄올 성분 (b) 및 C₃- C₁₂탄화수소 성분 (a) 이외에도, 에탄올 이외의 알코올. 케톤, 에테르, 에스테르, 히드록시케톤, 케톤 에스테르 및 산소 함유 헤테로고리 화합물과 같은 유형의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 산소 함유 첨가제 (c)를 총 연료에 대하여 0.05 부피% 이상의 양으로 모터 연료 혼합물에 사용하는 방법이 개시된다. 본 발명의 방법에 사용 가능한 연료 등급 에탄올 (b)와 산소 함유 첨가제 (c)의 혼합물 또한 개시된다.

Description

스파크 점화 연소 엔진용 에탄올 함유 모터 연료의 증기압을 낮추는 방법{METHOD OF REDUCING THE VAPOUR PRESSURE OF ETHANOL-CONTAINING MOTOR FUELS FOR SPARK IGNITION COMBUSTION ENGINES}

가솔린은 스파크 점화 내부 연소 엔진을 위한 주요 연료이다. 가솔린의 집중적인 사용은 환경의 오염을 초래한다. 원유 또는 광물질 가스로부터 유도되는 가솔린의 연소는 대기의 이산화탄소 균형을 교란시키고, 온실 효과를 야기한다. 원유 예비량(reserves)은 점진적으로 감소하고 있으며, 몇몇 국가에서는 이미 원유 부족 현상에 직면하고 있다.

환경의 보호에 대한 관심의 증가, 배기 방출물(exhaust emissions) 중의 유해 성분 함량을 규제하는 더 엄격해진 요건, 및 원유 부족 현상은 산업계에 보다 청정하게 연소되는 대안 연료를 시급히 개발할 것을 강요한다.

현존하는 스파크 점화 내부 연소 엔진으로 작동되는 자동차 및 기계에 관한 전체적인 목록(inventory)은 현재로서는 모터 연료로서 가솔린을 사용하는 것을 완전히 배제하지 못하게 한다.

내부 연소 엔진을 위한 대체 연료 개발 과제는 오랫동안 수행되어 왔으며, 모터 연료 성분을 얻기 위하여 재생성 자원을 사용하려는 다양한 시도가 있었다.

1944년의 미국특허 제2,365,009호는 C_1-5알코올과 C_3-5탄화수소의 조합을 연로로서 사용하는 것을 개시하였다. 1989년에 특허된 미국특허 제4,818,250호에는 감귤류 및 다른 식물로부터 얻어진 리모넨을 모터 연료로서, 또는 가솔린과 배합되는 성분으로서 사용하는 것이 제안되었다. 1997에 특허된 미국특허 제5,607,486호에서는 터펜(terpenes), 지방족 탄화수소 및 저급 알코올을 포함하는 신규 엔진 연료 첨가제가 개시되었다.

현재 t-부틸 에테르가 가솔린의 성분으로서 널리 사용된다. t-부틸 에테르를 포함하는 모터 연료는 1984에 특허된 미국특허 제4,468,233에 개시되었다. 대부분의 이러한 에테르는 석유 정제로부터 얻어지지만, 이들은 재생성 자원으로부터도 동일하게 생산될 수 있다.

에탄올은 가솔린과 혼합되는 모터 연료 성분으로 사용되기에 가장 유망한 제품이다. 에탄올은, 일반적으로 생물 자원으로 알려져 있는, 즉, 태양 에너지의 영향에 의하여 이산화탄소로부터 유도되는, 재생성 원료의 가공에 의하여 얻어진다.

에탄올의 연소는 가솔린의 연소에 비하여 실질적으로 덜 유해한 물질을 발생시킨다. 그러나, 에탄올을 주로 함유하는 모터 연료의 사용은 특별하게 고안된 엔진을 필요로 한다. 동시에, 가솔린에 의하여 정상적으로 작동되는 스파크 점화 내부 연소 엔진은 가솔린과 10 부피% 이하의 에탄올의 혼합물을 포함하는 모터 연료로 작동될 수 있다. 이와 같은 가솔린과 에탄올의 혼합물은 현재 미국에서 "가소올(gasohol)"로 판매되고 있다. 가솔린에 관한 유럽의 규제는 가솔린에 에탄올을 최대한 5 부피%까지 첨가하는 것을 허용한다.

에탄올과 가솔린의 혼합물의 주요 단점은, 최대 15 부피% 까지의 에탄올 혼합물의 경우, 근원이 되는(source) 가솔린에 비하여 건조 증기압 등가량이 증가한다는 것이다.

도 1은 37.8℃에서 에탄올과 가솔린 혼합물 A92 여름용, 및 A95 여름용 및 겨울용의 에탄올 함량에 대한 함수로서의 건조 증기압 등가량(DVPE)의 거동을 보여주는 것이다. A92와 A95로 알려진 가솔린은 미국 및 스웨덴의 주유소에서 판매되는 표준 가솔린이다. 가솔린 A92는 미국에서, 가솔린 A95는 스웨덴에서 제조된 것이다. 사용된 에탄올은 미국의 윌리암스 사(Williams Co.)에서 생산된 연료 등급 에탄올이었다. 혼합물의 DVPE는 스웨덴 스톡홀름의 SGS 실험실에서 표준 ASTM D 5191 법에 따라 결정되었다.

표준 스파크 점화 엔진을 위한 모터 연료로서의 사용을 위하여 특히 관심의 대상인, 에탄올의 농도 범위가 5 - 10 부피%인 경우에 있어서, 도 1의 데이터는 가솔린과 에탄올의 혼합물의 DVPE가 근원이 되는 가솔린의 DVPE 보다 10% 이상 증가될 수 있다는 것을 보여준다. 석유 회사는 통상적으로, 이미 현재의 규제에 의하여 엄격하게 제한된 최대 허용치의 DVPE 값을 갖는 가솔린을 시장에 공급하기 때문에 그러한 가솔린에 에탄올을 첨가하는 것이 불가능하게 된다.

가솔린과 에탄올 혼합물의 DVPE는 조절될 수 있는 것으로 알려져 있다. 1991년 5월 14일에 특허된 미국특허 제5,015,356호는 C₄- C_l2가솔린으로부터 휘발성 및 비휘발성 성분을 모두 제거하여 C₆- C₉또는 C₆- C₁₀중간체 가솔린을 얻는 것을 통하여 가솔린을 재배합하는 것을 제안하였다. 이러한 연료는 이들의 더 낮은 건조 증기압 등가량(DVPE) 때문에 현재의 가솔린보다 알코올의 첨가를 더 용이하게 할 것으로 주장되었다. 가솔린과 에탄올 혼합물의 DVPE를 조절하는 이 방법의 단점은 그러한 혼합물을 얻기 위하여 특별히 재배합 가솔린을 생산하는 것이 필요하게 되며, 이는 공급 체계에 나쁜 영향을 미치게 되고, 결과적으로 모터 연료 가격의 상승을 유발한다는 점이다. 또한, 그러한 가솔린 및 이의 에탄올과의 혼합물은 높은 인화점(flash point)을 갖게 되어, 이들의 성능 특성을 손상시킨다.

몇몇 화합물은 가솔린 또는 이의 에탄올과의 혼합물에 첨가될 때 DVPE를 낮춘다는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 1995년 7월 18일에 특허된 미국특허 제5,433,756호는 가솔린 이외에, 케톤, 니트로파라핀, 및 에탄올 이외의 다른 알코올 또한 포함하는, 청정 연소 촉진제 화합물을 개시하였다. 상기 특허에 개시된 청정 연소 촉진제 촉매 조성물은 가솔린 연료의 DVPE를 낮춘다는 것이 주목된다. 상기 특허에는 그 청정 연소 촉진제 조성물의 가솔린과 에탄올 혼합물의 DVPE에 대한 영향에 대하여는 전혀 언급되지 않았다.

1997년 11월 18일에 특허된 미국특허 제5,688,295호는 가솔린에 대한 첨가제 또는 표준 가솔린 엔진을 위한 연료로서의 화합물을 제공하였다. 상기 발명에 따라 알코올에 기초한 연료 첨가제가 제안되었다. 상기 연료 첨가제는 20 - 70%의 알코올, 2.5 - 20%의 케톤과 에테르, 0.03 - 20%의 지방족 및 실리콘 화합물, 5 - 20% 톨루엔, 및 4 - 45%의 광물질 스피릿을 포함한다. 상기 알코올은 메탄올 또는 에탄올이다. 상기 특허에 있어서, 첨가제는 가솔린의 질을 개선하고, 특히 DVPE를 낮춘다는 것이 주목된다. 모터 연료 DVPE를 조절하는 이 방법의 단점은 다량의 첨가제, 즉, 혼합물에 대하여 15 부피% 이상의 첨가제가 필요하다는 것과, 실리콘 화합물을 사용함으로 인하여 연소될 때 산화규소가 생성되고, 이는 엔진 마모의 증가를 유발한다는 것이다.

국제공개공보 제WO9743356호에는 탄화수소-알코올 배합물의 증기압을 상기 배합물에 탄화수소와 알코올을 위한 보조 용매를 첨가하는 것에 의하여 낮추는 방법이 기술되어 있다. 또한, C₅- C₈직선형 또는 가지형 알칸인 탄화수소 성분으로서, 본질적으로 올레핀, 방향족 화합물, 벤젠 및 유황으로부터 자유롭고, ASTM D2669 및 D2700에 따른 최소 항-노크 지수(anti-knock index) 65, ASTM D5191에 따른 최대 DVPE 15 psi를 갖는 것; 연료 등급 알코올; 및 탄화수소 성분 및 알코올을 위한 보조 용매를 포함하는 스파크 점화 모터 연료 조성물로서, 상기 연료 조성물의 성분이 모터 연료에 최소 항 노크 지수 87 및 최대 DVPE 15 psi를 제공하도록 선택되는 양으로 존재하는 것이 개시되어 있다. 사용되는 보조 용매는 생물 자원으로부터 유도된 2-메틸테트라하이드로퓨란(MTHF), 및 피란 및 옥세판과 같은 다른 헤테로고리 에테르이며, MTHF가 바람직하다.

탄화수소 액체와 에탄올 혼합물의 건조 증기압을 조절하기 위한 상기 방법의 단점은 다음과 같다.

(1) (i) 불포화 화합물, 즉, 올레핀, 벤젠 및 다른 방향족 화합물로부터 자유롭고, (ii) 그 발명의 명세서에 따라 유황으로부터 자유로우며, (iii) 탄화수소 성분이 석탄 가스 응축액 또는 천연 가스 응축액인, 직선형 또는 가지형 알칸인 C₆- C₇탄화수소 성분만을 사용하여야 한다는 점,

(2) 탄화수소 성분 및 에탄올을 위한 보조 용매로서 산소를 함유하는 하나의 특정 유형의 화합물, 즉, 짧은 사슬 및 헤테로고리 에테르를 포함하는 에테르만을 사용하여야 한다는 점,

(3) 연료 중에 다량, 25% 이상, 의 에탄올을 사용하여야 한다는 점,

(4) 다량의 보조 용매, 즉 20% 이상의 2-메틸테트라하이드로퓨란을 사용하여야 한다는 점, 및

(5) 상기 발명에서 제안된 것과 같은 연료 조성물로 작동시키는 경우, 스파크 점화 내부 연소 엔진을 변형시켜야 한다는 점과, 특히, on-board computer의 소프트웨어 또는 on-board computer 그 자체를 바꾸어야 한다는 점이다.

본 발명은 스파크 점화 내부 연소 엔진용 모터 연료에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 탄화수소 액체 및 에탄올을 포함하는 연료 조성물의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 탄소 함유 첨가제를 사용하여 낮추는 방법에 관한 것이다. 상기 연료 조성물을 얻는 데에 사용되는, 에탄올 및 DVPE 조절 성분은 바람직하게는 재생성(renewable) 원료 물질로부터 유도된다. 본 발명의 방법에 의하여, 가솔린으로 작동되는 스파크 점화 내부 연소 엔진에 대한 표준 요건을 충족하는, 최대 20부피%의 에탄올을 함유하는 모터 연료가 얻어질 수 있다.

도 1은 에탄올과 가솔린의 종래 기술에 따른 혼합물 중의 에탄올 함량에 대한 함수로서의 건조 증기압 등가량(DVPE)의 거동을 보여준다.

도 2는 본 발명에 따른 각 연료에 있어서, 이들의 에탄올 함량의 함수로서의 건조 증기압 등가량(DVPE)의 거동을 보여준다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 것과 같은 종래 기술의 문제점이 극복될 수 있는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 1차 목적은 통상적인 가솔린 엔진을 위한, 에탄올을 20 부피% 이하로 함유하는 C₃- C₁₂탄화수소에 기초한 연료 혼합물의 증기압을, C₃- C₁₂탄화수소 그 자체의 증기압 이하로, 또는 최소한 가솔린 연료에 대한 표준 요건을 만족시키는 수준으로 낮추는 방법을 제공하는 것이다.

발명의 요약

상기와 같은 본 발명의 목적은 에탄올 이외의 알코올, 케톤, 에테르, 에스테르, 히드록시케톤, 케톤 에스테르 및 산소를 함유하는 헤테로고리 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 산소 함유 첨가제를 총 연료 혼합물의 부피에 대하여 0.05% 이상의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는, 청구항 제 1 항의 전제부의 방법에 의하여 성취된다.

본 발명자들은 산소를 함유하는 특정 유형의 화합물 군이 놀라게도 가솔린-에탄올 혼합물의 증기압을 낮춘다는 것을 밝혀내었다.

이러한 효과는 예상외로 특정 C₆- C₁₂탄화수소 화합물에 의하여 추가적으로 향상될 수 있다.

얻어지는 탄화수소에 기초한 연료 혼합물의 옥탄가는 놀랍게도 본 발명의 산소 성분을 사용하는 것에 의하여 유지되거나 또는 향상될 수도 있다는 것 또한 밝혀졌다.

본 발명의 방법에 따르면, 최대 20 부피%까지의 연료 등급 에탄올 (b)가 총 연료 조성물에 대하여 사용될 수 있다. 사용되는 산소 함유 첨가제 (c)는 재생성 원료로부터 얻어질 수 있고, 사용되는 탄화수소 성분 (a)는 예를 들면, 표준 가솔린(재배합이 필요하지 않은) 중의 어떤 것일 수 있고, 임의로 방향족 단편 및 황을 함유할 수 있으며, 재생성 원료로부터 얻어지는 탄화수소까지도 함유할 수 있다.

본 발명의 방법에 의하여, 표준 스파크 점화 내부 연소 엔진용 연료가 제조될 수 있으며, 이 연료는 상기 엔진이 현재 판매되고 있는 표준 가솔린으로 작동될 때와 동일한 성능을 갖도록 한다. 또한, 배기 중의 독성 물질 방출 수준 감소 및 연료 소비량 감소가 본 발명의 방법을 사용하는 것에 의하여 달성될 수 있다.

본 발명의 하나의 관점에 따르면, 건조 증기압 등가량(DVPE) 이외에도, 항 노크 지수(옥탄가) 또한 바람직하게 조절될 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연료 등급 에탄올 (b)와 산소 함유 첨가제 (c), 및 임의로, 개개의 C₆- C₁₂탄화수소 또는 이들의 혼합물인, 추가 성분 (d)의 첨가제 혼합물을 제공하는 것으로서, 상기 첨가제 혼합물은 결과적으로 본 발명의 방법에 사용, 즉, 탄화수소 성분 (a)에 첨가될 수 있다. (b)와 (c), 및 임의로 (d)의 혼합물은 또한 그 자체로서, 개조된 엔진, 즉 표준 유형의 가솔린 엔진이 아닌, 엔진용 연료로 사용될 수 있다. 상기 첨가제 혼합물은 또한 옥탄가 조절을 위하여 및/또는 증기압이 높은 탄화수소 성분의 증기압을 낮추기 위하여 사용될 수도 있다.

본 발명의 추가적인 목적 및 이점은 이하의 상세한 설명, 실시예 및 종속항으로부터 분명해질 것이다.

발명의 상세한 설명

본 방법은 C₃- C₁₂탄화수소 단편을, 포화 및 불포화 탄화수소, 방향족 화합물 및 유황의 존재 여부에 의하여 제한됨이 없이, 광범위한 영역 내에 좁은 영역을 포함하는, 탄화수소 성분 (a)로서 사용하는 것을 가능하게 한다. 특히, 상기 탄화수소 성분은 석유의 정제, 화학적 회수 석탄 탄산화 과정의 폐가스, 천연 가스 및 합성 가스로부터 얻어지는 다른 탄화수소 혼합물은 물론, 현재 시판되고 있는 표준 가솔린일 수 있다. 재생성 원료로부터 얻어지는 탄화수소 또한 포함될 수 있다. 상기 C₃- C₁₂단편은 통상 분별 증류 또는 다양한 탄화수소를 배합하는 것에 의하여 제조된다.

중요하게는, 상술한 것과 같은 상기 성분 (a)는, 함께 생산되거나 또는 탄화수소 성분에서 자연적으로 발견되는, 방향족 화합물 및 유황을 함유할 수 있다.

본 발명의 방법에 따라, DVPE는 순수한 에탄올을 기준으로 계산된 에탄올의 함량이 20 부피%인 연료 혼합물의 경우에 감소될 수 있다. 바람직한 구체례의 하나에 따르면, 탄화수소 기재 에탄올 함유 연료 혼합물의 증기압이 에탄올 유발 증기압 상승을 50%까지, 보다 바람직하게는 80%까지 감소되며, 보다 더 바람직하게는 상기 탄화수소 기재 에탄올 함유 연료 혼합물의 증기압은 탄화수소 성분만의 값에 해당하는 증기압으로, 및/또는 통상적으로 판매되는 가솔린에 대한 표준 요건 중의어떤 것에 따른 증기압으로 감소된다.

실시예로부터 분명해지는 것과 같이, 필요한 경우, 상기 DVPE는 사용되는 탄화수소 성분 그 자체의 값보다 더 낮은 수준으로 낮춰질 수 있다.

가장 바람직한 구체례에 따르면, 옥탄가와 같은 연료의 다른 특성들은 필요한 제한 표준 내에서 유지된다.

이는 에탄올 이외의 산소 함유 유기 화합물 (c) 하나 이상을 모터 연료 조성물에 첨가하는 것에 의하여 달성된다. 상기 산소 함유 유기 화합물은 (i) 건조 증기압 등가량과 (ii) 항 노크 지수 및 모터 연료 조성물의 다른 성능 변수의 조절을 가능하게 하며, (iii) 연료 소비량 및 엔진 배기 내의 독성 물질을 감소시킬 수 있게 한다. 상기 산소 함유 화합물 (c)는 아래와 같은 작용기들 중의 어느 하나 이상에 결합된 산소를 갖는다.

이와 같은 작용기는, 예를 들면, 알코올. 케톤, 에테르. 에스테르, 히드록시-케톤, 케톤 에스테르 및 산소 함유 고리를 갖는 헤테로고리 화합물과 같은 부류의 유기 화합물에 존재하는 것으로서, 이들은 본 발명에 사용될 수 있다.

연료 첨가제는 화석에 기초한 자원 또는 바람직하게는 생물 자원과 같은 재생성 자원으로부터 유도될 수 있다.

산소 함유 연료 첨가제 (c)는 통상적으로 에탄올 이외의 다른 알코올일 수 있다. 일반적으로, 포화 및 불포화된 것을 포함하는 지방족 또는 지환족 알코올(alicyclic alcohols), 바람직하게는 알칸올이 사용된다. 보다 바람직하게는, 예를 들면, 프로판올, 이소프로판올, n-부탄올, 이소부탄올, t-부탄올, n-펜탄올, 이소펜탄올, t-펜탄올, 4-메틸-2-펜탄올, 디에틸카비놀, 디이소프로필카비놀, 2-에톡시헥산올, 2,4,4-트리메틸펜탄올, 2,6-디메틸-4-헵탄올, 리날올, 3,6-디메틸-3-옥탄올, 페놀, 페닐메탄올, 메틸페놀, 메틸시클로헥산올 또는 이와 유사한 알코올과 같은, R이 3 내지 10 개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 3 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 알킬인 일반식 R-OH의 알칸올, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.

상기 성분 (c)는 또한, R과 R'가 동일하거나 서로 상이한 C₁- C₆탄화수소이며, 고리일 수도 있고, 바람직하게는 C₁- C₄탄화수소인, 일반식 RR'C=O의 포화 및 불포화된 것을 포함하는 지방족 또는 지환족 케톤일 수 있다. 바람직한 케톤은 총 (R+R')가 4 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 것으로서, 메틸에틸 케톤, 메틸프로필 케톤, 디에틸케톤, 메틸이소부틸 케톤, 3-헵탄온, 2-옥탄온, 디이소부틸 케톤, 시클로헥산온, 아세토페논, 트리메틸시클로헥산온 또는 이와 유사한 케톤 및 이들의 혼합물을 포함한다.

상기 성분 (c)는 또한, R과 R'가 동일하거나 서로 상이한 C₁- C₁₀탄화수소인, 일반식 R-O-R'의, 포화 및 불포화 에테르를 포함하는, 지방족 또는 지환족 에테르일 수 있다. 일반적으로 저급 (C₁- C₆) 디알킬 에테르가 바람직하다. 상기 에테르 중의 총 탄소 원자 수는 바람직하게는 6 내지 10이다. 전형적인 에테르는 메틸테트라밀 에테르, 메틸이소아밀 에테르, 에틸이소부틸 에테르, 에틸터트부틸 에테르, 디부틸 에테르, 디이소부틸 에테르, 디이소아밀 에테르, 아니솔, 메틸아니솔, 페네톨 또는 이와 유사한 에테르 및 이들의 혼합물을 포함한다.

상기 성분 (c)는 추가로, R과 R'가 동일하거나 서로 상이한 일반식 R-C(O)-O-R'의, 포화 및 불포화 에스테르를 포함하는, 지방족 또는 지환족 에스테르일 수 있다. R과 R'는 바람직하게는 탄화수소기, 보다 바람직하게는 알킬기이고, 가장 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬 및 페닐이다. 특히 바람직한 것은 R이 C₁- C₄이고, R'가 C₄- C₆인 에스테르이다. 전형적인 에스테르는 n-부틸아세테이트, 이소부틸아세테이트, t-부틸아세테이트, 이소부틸프로피오네이트, 이소부틸이소부티레이트, n-아밀아세테이트, 이소아밀아세테이트, 이소아밀프로피오네이트, 메틸벤조에이트, 페닐아세테이트, 시클로헥실아세테이트 또는 이와 유사한 에스테르 및 이들의 혼합물을 포함하는, 알칸온산의 에스테르이다.

상기 첨가제 (c)는 동일 분자 내의 다른 탄소 원자에 결합된 두 개의 산소 함유 그룹을 동시에 함유할 수 있다.

상기 첨가제 (c)는 히드록시케톤일 수 있다. 바람직한 히드록시케톤은 아래의 일반식을 갖는다.

식 중, R은 하이드로카르빌이고, R1은 수소 또는 하이드로카르빌, 바람직하게는 저급 알킬, 즉, (C₁- C₄)이다. 일반적으로, 4 내지 6 개의 탄소 원자를 갖는 케톨을 사용하는 것이 바람직하다. 전형적인 히드록시케톤은 1-히드록시-2-부탄온, 3-히드록시-2-부탄온, 4-히드록시-4-메틸-2-펜탄온, 또는 이와 유사한 케톨 및 이들의 혼합물을 포함한다.

또 다른 구체례에 있어서, 상기 연료 첨가제 (c)는 케톤 에스테르, 바람직하게는 아래의 일반식을 갖는다:

식 중, R은 하이드로카르빌, 바람직하게는 저급 알킬, 즉, (C₁- C₄)이다.

전형적인 케톤 에스테르는 메틸아세토아세테이트, 에틸아세토아세테이트 및 t-부틸아세토아세테이트를 포함한다. 바람직하게는, 상기 케톤 에스테르는 6 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는다.

상기 첨가제 (c)는 또한 고리 산소를 함유하는 헤테로고리 화합물일 수 있고, 상기 산소 함유 헤테로고리는 C₄- C₅고리를 갖는다. 보다 바람직하게는 상기 헤테로고리 첨가제는 총 5 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는다. 상기 첨가제는 바람직하게는 아래의 식 (1) 또는 (2)를 갖는다:

식 중, R은 수소 또는 하이드로카르빌, 바람직하게는 -CH₃이고, R₁은 -CH₃, -OH, -CH₂OH 또는 CH₃CO₂CH₂- 이다.

전형적인 헤테로고리 첨가제 (c)는 테트라하이드로퍼퓨릴 알코올, 테트라하이드로퍼퓨릴아세테이트, 디메틸테트라하이드로퓨란, 테트라메틸테트라하이드로퓨란, 메틸테트라하이드로피란, 4-메틸-4-옥시테트라하이드로피란 또는 이와 유사한 헤테로고리 첨가제 또는 이들의 혼합물이다.

성분 (c)는 또한 앞에서 언급된 것과 같은 서로 다른 하나 이상의 화합물 부류에서 제시된 화합물 중의 어떤 것의 혼합물일 수 있다.

본 발명에서 사용되는 적합한 연료 등급 에탄올 (b)는 본 발명이 속하는 분야의 숙련된 자에 의하여 쉽게 확인될 수 있다. 에탄올 성분의 적합한 예는 99.5%의 주요 물질을 함유하는 에탄올이다. 에탄올에 0.5 부피% 이상의 양으로 포함된 불순물 및 앞에서 언급된 성분 (c)의 정의 범위 내에 들어가는 것은 성분 (c)의 사용량을 결정할 때 고려되어야 한다. 즉, 이와 같은 불순물은 성분 (c)의 일부로서 고려되기 위하여 에탄올에 0.5% 이상 포함되어야 한다. 에탄올에 물이 존재하는 경우, 그 물은 바람직하게는 가솔린 엔진용 연료에 대한 현재의 표준 요건에 맞추기위하여 총 연료 혼합물의 부피에 대하여 약 0.25% 이하의 양이어야 한다.

따라서, 약 92%의 에탄올, 탄화수소 및 부산물을 함유하는, 시장에 공급되는 것과 같은 변성(denatured) 에탄올 혼합물 또한 본 발명에 따른 연료 조성물의 에탄올 성분으로 사용될 수 있다.

다른 언급이 없는 한, 모든 양은 모터 연료 조성물의 총 부피에 대한 부피%이다.

일반적으로, 에탄올 (b)는 0.1% 내지 20%, 통상적으로 약 1 내지 20 부피%, 바람직하게는 3 내지 15 부피%이고, 보다 바람직하게는 약 5 내지 10 부피%의 양으로 사용된다. 산소 함유 첨가제 (c)는 일반적으로 0.05 내지 약 15 부피%, 보다 일반적으로는 0.1 내지 약 15 부피%, 바람직하게는 약 3 내지 10부피 %이고, 가장 바람직하게는 약 5 내지 10 부피%의 양으로 사용된다.

일반적으로, 사용되는 에탄올 (b)와 산소 함유 첨가제 (c)의 총 부피는 0.15 내지 25 부피%, 보다 바람직하게는 3 내지 15 부피%이고, 가장 바람직하게는 5 내지 15 부피%이다.

따라서, 모터 연료 조성물 내에서 에탄올 (b) 대 산소 함유 첨가제 (c)의 비는 일반적으로 1:150 내지 400:1이고, 보다 바람직하게는 1:10 내지 10:1이다.

모터 연료 조성물 중, 모터 연료 조성물의 총 중량에 대한 산소의 중량%로 나타낸, 에탄올 및 산소 첨가제를 기준으로 한 총 산소 함량은 바람직하게는 약 7 중량% 이하, 보다 바람직하게는 5 중량%이하이다.

표준 스파크 점화 내부 연소 엔진의 작동에 적합한 모터 연료를 얻기 n이한본 발명의 바람직한 구체례의 하나에 따르면, 상기 탄화수소 성분, 에탄올 및 추가적인 산소 함유 성분은 다음과 같은 특성을 갖는 모터 연료 조성물을 얻기 위하여 혼합된다.

- 15℃ 및 상압에서의 밀도가 690 kg/m3 이상,

- 산소 함유 성분의 양을 기준으로 한 산소 함량이 모터 연료 조성물의 중량에 대하여 7 중량% 이하,

- 근원이 되는 탄화수소 성분의 항 노크 지수(옥탄가) 이상의 항 노크 지수, 바람직하게는 0.5(RON+MON)가 80 이상,

- 건조 증기압 등가량(DVPE)이 본질적으로 근원이 되는 탄화수소 성분의 DVPE와 동일, 바람직하게는 20 kPa 내지 120 kPa,

- 산 함량이 HAc의 중량으로 0.1% 이하,

- 5 내지 9의 pH,

- 벤젠을 포함하는 방향족 탄화수소 함량이 40 부피% 이하, 벤젠만의 경우 1 부피% 이하,

- 상압에서 모터 연료 조성물의 근원(source) 부피의 %로 나타낸 액체의 증발 한계:

최초 끓는점, 최저20℃,

액체의 부피(70℃, 최소) 증발 부피의 25%,

액체의 부피(100℃, 최소) 증발 부피의 50%,

액체의 부피(150℃, 최소) 증발 부피의 75%,

액체의 부피(190℃, 최소) 증발 부피의 95%,

증류 잔류량, 최대2 부피%,

최종 끓는점, 최고205℃,

유황 함량50mg/kg 이하,

수지 함량2mg/100ml 이하.

표준 스파크 점화 내부 연소 엔진을 작동시키는 데에 적합한 모터 연료를 얻기 위한 본 발명의 바람직한 구체례의 하나에 따르면, 상기 탄화수소 성분과 에탄올을 함께 혼합하고, 이어서 추가적인 산소 함유 화합물 또는 화합물들을 상기 혼합물에 첨가하여야 한다. 그 후에, 얻어진 모터 연료 조성물을 바람직하게는 -35℃ 이상의 실온에서, 약 1 시간 이상 동안 유지시켜야 한다. 상기 모터 연료 조성물 중의 성분들을 단순히 서로 첨가하여 원하는 조성물을 얻을 수 있다는 것이 본 발명의 특징이다. 일반적으로 상기 조성물을 생성시키기 위하여 흔들어 주는 것 또는 다른 상당히 혼합하는 것을 필요로 하지 않는다.

표준 스파크 점화 내부 연소 엔진을 작동시키는 데에 적합하고, 환경에 최소한의 해로운 영향을 주는 모터 연료를 얻기 위한 본 발명의 바람직한 구체례의 하나에 따르면, 재생성 원료로부터 비롯된 산소 함유 성분을 사용하는 것이 바람직하다.

임의로, 성분 (d)가 성분 (a), (b) 및 (c)의 연료 혼합물의 증기압을 추가적으로 낮추기 위하여 사용될 수 있다. 지방족 또는 지환족 포화 및 불포화 탄화수소의 C₆- C₁₂단편으로부터 선택되는 각각의 탄화수소가 성분 (d)로서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 탄화수소 성분 (d)는 C₈- C₁₁단편으로부터 선택된다. (d)의 적합한 예는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 에틸벤젠, 이소프로필벤젠, 이소프로필톨루엔, 디에틸벤젠, 이소프로필크실렌, t-부틸벤젠, t-부틸톨루엔, t-부틸크실렌, 시클로옥타디엔, 시클로옥타테트라엔, 리모넨, 이소옥탄, 이소노난, 이소데칸, 이소옥텐, 미르센(myrcene), 알로시멘(allocymen), t-부틸시클로헥산 또는 이와 유사한 탄화수소 및 이들의 혼합물이다.

탄화수소 성분 (d)는 또한, 오일, 역청 석탄 수지로부터 얻어지는, 100 - 200℃에서 끓는 단편, 또는 합성 가스 공정 제품일 수 있다.

이미 언급된 것과 같이, 본 발명은 추가로 성분 (b)와 (c), 및 임의 성분 (d)로 구성된 첨가제 혼합물에 관한 것으로서, 상기 첨가제 혼합물은 결과적으로 탄화수소 성분 (a)에 첨가될 수 있고, 변형된 스파크 점화 연소 엔진용의 연료처럼 사용될 수도 있다.

상기 첨가제 혼합물은 바람직하게는 에탄올 (b) 대 첨가제 (c)의 부피비가 1:150 내지 200:1을 갖는다. 첨가제 혼합물의 바람직한 구체례의 하나에 따르면, 상기 혼합물은 0.5 내지 99.5 부피%의 산소 함유 성분 (c), 0.5 내지 99.5 부피%의 에탄올 (b), 및 첨가제 혼합물에 대하여 0 내지 99 부피%, 바람직하게는 0 내지 90%, 보다 바람직하게는 0 내지 79.5%, 가장 바람직하게는 5 내지 77% 의, C₆- C₁₂탄화수소, 보다 바람직하게는 C₈- C₁₁탄화수소를 하나 이상 포함하는 성분 (d)를포함한다. 상기 첨가제 혼합물은 바람직하게는 1:200 내지 200:1의 에탄올 (b) 대 다른 첨가제 성분 (c) + (d)의 합의 부피비를, 보다 바람직하게는 1:10 내지 10:1의 에탄올 (b) 대 다른 첨가제 성분 (c) + (d)의 합의 부피비를 갖는다.

상기 첨가제 혼합물의 옥탄가가 정립될 수 있으며, 그 혼합물은 성분 (a)에 혼합물 (b), (c), (d)의 상응하는 분량을 혼합시키는 것에 의하여 원하는 수준으로 성분 (a)의 옥탄가를 조절하는 데에 이용된다.

본 발명의 효능을 입증하기 위한 예로서, 이하의 모터 연로 조성물이 제공되지만, 이는 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아니라, 단순히 본 발명의 바람직한 구체례의 몇 가지를 예시하려는 것이다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 자에게 명백한 것과 같은, 이하의 실시예의 모든 연료 조성물은 물론 또한 성분 (b)와 (c), 및 임의의 (d)의 첨가제 혼합물을 우선 제조하고, 이어서 이 혼합물을 성분 (a)에 첨가하거나, 또는 그 반대일 수 있다. 이 경우, 특정한 양을 혼합하는 것이 필요할 수 있다.

배합 모터 연료를 제조하기 위하여, 다음의 것이 성분 (b), (c) 및 (d)로서 사용되었다.

- 스웨덴의 Sekab 및 미국의 ADM Corp. 및 Williams에서 구입한 연료 등급 에탄올,

- 독일의 Merck 및 러시아의 Lukoil로부터 구입한 산소 함유 화합물, 개개의 불포화 탄화수소 및 혼합물,

- 지방족 및 지환족 포화 및 불포화 탄화수소를 함유하는 원유 직접 가동(oil straight run) 가솔린인 나프타. 이소부텐이 부탄올로 알킬화되어 얻어진, 거의 대부분이 이소파라핀 탄화수소로 구성된 탄화수소 단편인 알킬레이트. 벤젠 알킬화로 얻어진 방향족 탄화수소의 혼합물인 알킬벤젠. 공업적 등급의 알킬벤젠은 대부분 에틸벤젠, 프로필벤젠, 이소프로필벤젠, 부틸벤젠 및 다른 것들을 포함한다.

본 발명의 성분들을 포함하는 것들을 포함하여, 근원이 되는 가솔린 및 에탄올 함유 모터 연료에 대한 모든 시험은 스웨덴의 SGS의 실험실 및 미국의 Auto Research Laboratories에서 표준 ASTM 법을 적용하여 수행되었다.

운전성(drivability) 시험은 표준 시험법 EU2000 NEDC EC 98/69에 따라 1987년형 볼보 240 DL 에 대하여 수행되었다.

유럽 2000 (EU 2000) New European Driving Cycle (NEDC) 표준 시험 명세서는 표준 EU/ECE Test Description and Driving Cycle (91/441 EEC resp. ECE-R 83/01 및 93/116 EEC)과 동일하다. 표준화된 EU 시험은 시내 운전 사이클 및 가외의 도시 운전 사이클을 포함하며, 특정 방출 규제를 충족시킬 것을 요구한다. 배출물 분석은 일정 부피 샘플링 절차로 수행되며, 탄화수소 정량을 위하여 화염 이온화 검출기(flame ionisation detector)를 사용한다. Exhaust Emission Directive 91/441 EEC (단계 1)는 특정 CO, (HC + NO) 및 (PM) 표준을 제공하는 반면, EU Fuel Consumption Directive 93/116 EEC 91996)은 소비 표준을 시행한다.

상기 시험은 B230F, 4-실린더, 90 회전/sec에서 83 kW 및 46 회전/sec에서185 Nm의 토크를 발생시키는 2.32 리터 엔진 (No. LG4F20-87)을 갖는 1987년형 볼보 240 DL 로 수행되었다.

실시예 1

실시예 1은 90 kPa (약 13 psi) 수준의 ASTM D-5191에 따른 건조 증기압 등가량을 갖는 가솔린을 탄화수소 기재로서 사용하는 경우, 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량을 낮출 수 있다는 것을 증명한다.

이러한 조성의 혼합물을 제조하기 위하여, 현재 시판되고 있으며, 스웨덴의 Shell, Statoil, Q8OK 및 Preem로부터 구입한 겨울용 가솔린 A92, A95 및 A98을 사용하였다.

도 1은 겨울용 A95 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 DVPE 거동을 보여준다.

근원이 되는 가솔린은 포화 및 불포화된 것을 모두 포함하는 지방족 및 지환족 C₄- C₁₂탄화수소를 포함하였다.

사용된 겨울용 A92는 다음과 같은 규격을 갖는다.

DVPE = 89.0 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 87.7

연료 1-1 (본 발명에 따른 것이 아닌)은 A92 겨울용 가솔린과 에탄올을 함유하고 있으며, 에탄올 함량이 다른 경우에 각각 다음과 같은 특성을 갖는다.

A92 : 에탄올 = 95 : 5 (부피%)

DVPE = 94.4 kPa

0.5(RON + MON) = 89.1

A92 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 94.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.2

다음의 연료 1-2 및 1-3과 같은 서로 다른 구체례는 겨울용 A92 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절할 수 있다는 것을 증명한다.

본 발명의 연료 1-2는 A92 겨울용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 이소부틸 아세테이트 = 88.5 : 4.5 : 7 (부피%)

DVPE = 89.0 kPa

0.5(RON + MON) = 89.9

A92 : 에탄올 : 이소아밀 아세테이트 = 88.5 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 88.6 kPa

0.5(RON + MON) = 89.0

A92 : 에탄올 : 디아세톤 알코올 = 88.5 : 4.5 : 7 (부피%)

DVPE = 89.0 kPa

0.5(RON + MON) = 89.65

A92 : 에탄올 : 에틸아세토아세테이트 = 90.5 : 2.5 : 7 (부피%)

DVPE = 89.0 kPa

0.5(RON + MON) = 87.8

A92 : 에탄올 : 이소아밀프로피오네이트 = 87.5 : 5.5 : 7 (부피%)

DVPE = 88.7 kPa

0.5(RON + MON) = 90.4

아래의 모터 연료 조성물들은 에탄올의 존재로 인하여 유발된 모터 연료의 과다한 DVPE를 항상 근원이 되는 가솔린의 DVPE 수준까지 낮추어야 할 필요는 없다는 것을 보여준다. 몇몇 경우에 있어서는, 해당 가솔린에 대하여 시행중인 규제 요건을 충족시키도록 하는 것으로 충분하다. 겨울용 가솔린에 대한 DVPE는 90 kPa이다.

A92 : 에탄올 : 3-헵탄온 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 89.9

A92 : 에탄올 : 2,6-디메틸-4-헵탄올 = 85 : 8.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.3

A92 : 에탄올 : 디이소부틸 케톤 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.25

본 발명의 연료 1-3은 A92 겨울용 가솔린 (a), 에탄올 (b), 산소 함유 첨가제 (c) 및 탄화수소 C₆- C₁₂를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 알킬레이트 = 79 : 9 : 2 : 10 (부피%)

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 88.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.25

A92 : 에탄올 : 이소부틸 아세테이트 : 나프타 = 80 : 5 : 5 : 10 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 88.7 kPa

0.5(RON + MON) = 88.6

A92 : 에탄올 : t-부탄올 : 나프타 = 81 : 5 : 5 : 9 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 87.5 kPa

0.5(RON + MON) = 89.6

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 벤젠 : 에틸벤젠 : 디에틸 벤젠 = 82.5 : 9.5 : 0.5 : 0.5 : 3 : 4 (부피%)

DVPE = 90 kPa

0.5(RON + MON) = 91.0

A92 : 에탄올 : 이소부틸 아세테이트 : 톨루엔 = 82.5 : 9.5 : 0.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 90 kPa

0.5(RON + MON) = 90.8

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소아밀 알코올 : m-크실렌 = 82.5 : 9.2 : 0.2 : 0.6 : 7.5 (부피%)

DVPE = 90 kPa

0.5(RON + MON) = 90.9

다음의 조성물 1-5 내지 1-6은 겨울용 A98 가솔린 기재 에탄올을 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

겨울용 A98 가솔린은 다음과 같은 규격을 갖는다.

DVPE = 89.5 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 92.35

비교 연료 1-4는 A98 겨울용 가솔린과 에탄올을 함유하고 있으며, 에탄올 함량이 다른 경우에 각각 다음과 같은 특성을 갖는다.

A98 : 에탄올 = 95.5 : 5 (부피%)

DVPE = 95.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.85

A98 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 94.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.1

연료 1-5는 A98 겨울용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 = 84 : 9 : 7 (부피%)

DVPE = 88.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

A98 : 에탄올 : t-부틸아세테이트 = 84 : 9 : 7 (부피%)

DVPE = 89.5 kPa

0.5(RON + MON) =93.3

A98 : 에탄올 : 벤질 알코올 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 89.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.05

A98 : 에탄올 : 시클로헥산온 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 88.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.9

A98 : 에탄올 : 디에틸 케톤 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 89.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.9

A98 : 에탄올 : 메틸프로필 케톤 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 89.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

A98 : 에탄올 : 메틸이소부틸 케톤 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 89.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.65

A98 : 에탄올 : 3-헵탄온 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 89.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

A98 : 에탄올 : 메틸이소부틸 케톤 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.7

A98 : 에탄올 : 시클로헥산온 = 85 : 8.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

A98 : 에탄올 : 메틸페놀 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.05

연료 1-6은 A98 겨울용 가솔린 (a), 에탄올 (b), 산소 함유 첨가제 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소옥탄 = 80 : 5 : 5 : 10 (부피%)

DVPE = 82.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.2

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : m-이소프로필 톨루엔 = 78.2 : 6.1 : 6.1 : 9.6 (부피%)

DVPE = 81.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.8

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 = 80 : 5 : 5 : 10 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 82.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.35

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 : m-이소프로필 톨루엔 = 80 : 5 : 5 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 82.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.25

A98 : 에탄올 : t-부틸 아세테이트 : 나프타 = 83 : 5 : 5 : 7 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 82.1 kPa

0.5(RON + MON) = 92.5

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소옥탄 = 85 : 5 : 5 : 5 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.3

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 = 85 : 5 : 5 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소프로필 크실렌 = 85 : 9.5 : 0.5 : 5 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.1

아래의 모터 연료 조성물들은 에탄올의 존재로 인하여 유발된 모터 연료의 과다한 DVPE를 근원이 되는 가솔린의 DVPE 수준 이하로 낮추는 것이 필요할 수도 있다는 것을 보여준다. 통상적으로, 이는 근원이 되는 가솔린의 DVPE 수준이 해당 가솔린에 대하여 시행중인 규제의 한계 보다 높은 경우에 필요하다. 이러한 방법으로, 예를 들면, 겨울용 등급 가솔린을 여름 등급 가솔린으로 전환시킬 수 있다. 여름용 가솔린에 대한 DVPE는 70 kPa이다.

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소옥탄 : 나프타 = 60 : 9.5 : 0.5 : 15 : 15 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 70 kPa

0.5(RON + MON) = 92.85

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 알킬레이트 : 나프타 = 60 : 9.5 : 0.5 : 15 : 15 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 70 kPa

0.5(RON + MON) = 92.6

A98 : 에탄올 : t-부틸아세테이트 : 나프타 = 60 : 9 : 3 : 28 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 70 kPa

0.5(RON + MON) = 91.4

아래의 연료 1-8, 1-9 및 1-10은 겨울용 A95 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

겨울용 A95 가솔린은 다음과 같은 규격을 갖는다.

DVPE = 89.5 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 90.1

앞에서 설명한 것과 같은 표준 시험법 EU2000 NEDC EC 98/69에 따른 시험은 다음과 같은 결과를 보여준다.

CO (일산화탄소)2.13g/km,

HC (탄화수소)0.280g/km,

NO_x(질소 산화물)0.265g/km,

CO₂(이산화탄소)227.0g/km,

NMHC*0.276g/km,

연료 소비량, Fc 1/100km9.84

* 메탄 이외의 탄화수소

비교 연료 1-7은 A95 겨울용 가솔린 및 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 = 95 : 5 (부피%)

DVPE = 94.9 kPa

0.5(RON + MON) = 91.6

A95 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 94.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.4

참조 연료 혼합물(RFM1)의 시험은 겨울용 A95 가솔린에 비하여 다음과 같은 결과를 보여주었다.

CO-15.0%,

HC-7.3%,

NO_x+15.5%,

CO₂+2.4%,

NMHC* -0.5%,

연료 소비량, Fc 1/100km +4.7%

"-"는 방출량의 감소를, "+"는 방출량의 증가를 나타낸다.

본 발명의 연료 1-8은 A95 겨울용 가솔린 (a), 에탄올 (b), 산소 함유 첨가제 (c)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 : 디이소아밀 에테르 = 86 : 8 : 6 (부피%)

DVPE = 87.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.6

A95 : 에탄올 : 이소부틸 아세테이트 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 87.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.85

A95 : 에탄올 : 이소아밀프로피오네이트 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 87.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.35

A95 : 에탄올 : 이소아밀아세테이트 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 87.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.25

A95 : 에탄올 : 2-옥탄 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 87.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.5

A95 : 에탄올 : 테트라하이드로퍼퓨릴 알코올 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 87.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.6

아래의 모터 연료 조성물들은 에탄올의 존재로 인하여 유발된 모터 연료의과다한 DVPE를 항상 근원이 되는 가솔린의 DVPE 수준까지 낮추어야 할 필요는 없다는 것을 보여준다. 몇몇 경우에 있어서는, 해당 가솔린에 대하여 시행중인 규제 요건을 충족시키도록 하는 것으로 충분하다. 겨울용 가솔린에 대한 DVPE는 90 kPa이다.

A95 : 에탄올 : 디이소아밀 에테르 = 87 : 9 : 4 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.0

A95 : 에탄올 : 이소아밀아세테이트 = 88 : 7 : 5 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.3

A95 : 에탄올 : 테트라하이드로퍼퓨릴 알코올 = 88 : 7 : 5 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.8

연료 1-9는 A95 겨울용 가솔린 (a), 에탄올 (b), 산소 함유 첨가제 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 알킬레이트 = 83.7 : 5 : 2 : 9.3 (부피%)

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 88.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.65

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 = 83.7 : 5 : 2 : 9.3 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 88.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.8

A95 : 에탄올 : 이소부틸 아세테이트 : 알킬레이트 = 81 : 5 : 5 : 9 (부피%)

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 87.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

A95 : 에탄올 : 이소부틸 아세테이트 : 나프타 = 81 : 5 : 5 : 9 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 87.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.1

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 크실렌 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.1

A95 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 = 80 : 9.2 : 0.2 : 0.6 : 10 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.0

A95 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : 알킬레이트 = 80 : 9.2 : 0.2 : 0.6 : 5 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.6

A95 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : 이소옥탄 = 60 : 9.2 : 0.2 : 0.6 : 15 : 15 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.8

A95 : 에탄올 : t-부틸 아세테이트 : 나프타 = 60 : 9 : 1 : 30 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.4

연료 1-10은 75 부피%의 A95 겨울용 가솔린, 9.6 부피%의 에탄올, 0.4 부피%의 끓는점이 100 - 200℃인 나프타를 함유한다. 이 연료 배합물은, 가솔린과 에탄올의 참조 혼합물(RFM 1)에 비하여, DVPE의 감소, 옥탄가의 향상, 배기(exhaust) 중의 독성 방출물 수준의 감소 및 연료 소비량의 감소가 가능하다는 것을 증명한다. 상기 모터 연료 조성물은 다음과 같은 특성을 갖는다.

15℃에서의 ASTM D 4052에 따른 밀도749.2 kg/m3,

ASTM D 86에 따른 최초 끓는점29℃,

휘발성 부분 - 70℃47.6 부피%,

휘발성 부분 - 100℃55.6 부피%,

휘발성 부분 - 150℃84.2 부피%,

휘발성 부분 - 180℃97.5 부피%,

최종 끓는점194.9℃,

증발 잔류물1.3 부피%,

증발에 의한 손실1.6 부피%,

ASTM D 4815에 따른 산소 함량3.7 %(중량/중량),

ASTM D 1613에 따른 산성도, HAc 중량%0.004,

ASTM D 1287에 따른 pH6.6,

ASTM D 5453에 따른 유황 함량18mg/kg,

ASTM D 381에 따른 고무(gum) 함량1 mg/100ml,

ASTM D 6304에 따른 수분 함량0.03 % (중량/중량),

SS 155120에 따른, 벤젠을 포함하는 방향족 화합물

30.2 부피%,

EN 238에 따른 벤젠만의 함량0.7 부피%,

ASTM D 5191에 따른 DVPE89.0 kPa,

항 노크 지수 0.5(RON + MON)92.6

모터 연료 배합물 1-10을 표준 시험법 EU 2000 EC 98/69에 따라 시험하였으며, 겨울용 A95 가솔린의 값과 비교한 결과는 다음과 같다.

CO-21%,

HC-9%,

NO_x+12.8%,

CO₂+2.38%,

NMHC*-6.4%,

연료 소비량, Fc 1/100km+3.2%

연료 배합물 1-1 내지 1-10은 시험된 여름 등급 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료에 비하여 감소된 DVPE를 보여주었다. 실시예 1-1 내지 1-10의 첨가제 대신 본 발명의 다른 산소 함유 화합물로 교체시켰을 경우에도 유사한 결과가 얻어진다.

이러한 모터 연료 조성을 갖는 상기와 같은 연료 배합물 1-1 내지 1-10을 제조하기 위하여, 우선 가솔린을 에탄올과 혼합시키고, 해당 산소 함유 첨가제를 연료 혼합물에 첨가하였다. 그 다음, 얻어진 모터 연료 조성물을 시험하기 전에 -35℃ 이상의 실온에서 1 내지 24 시간 동안 방치하였다. 상기의 모든 배합물은 특정한 혼합 장치를 사용하지 않고 제조되었다.

표준 내부 연소 스파크 점화 엔진용의 에탄올 함유 모터 연료에 에탄올 이외의 산소 함유 첨가제 (c)와 에탄올 (b)의 첨가제 혼합물을, 증기압 및 항 노크 안정성 양쪽 모두에 관한 가솔린에 대한 표준 요건을 만족하도록, 배합시키는 방법으로 적용하는 것의 가능성이 확립되었다.

아래의 연료 조성물은 그와 같은 가능성을 증명한다.

50%의 에탄올과 50%의 이소아밀 알코올을 포함하는 혼합물은 겨울용 등급 가솔린과 다양한 비율로 혼합되며, 이들의 건조 증기압 등가량(DVPE)은 90 kPa를 넘지 않는다. 모든 얻어지는 혼합물은 겨울용 가솔린에 대한 규제에 의하여 요구되는값, 즉 90 kPa 보다 높지 않다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 87 : 6.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 89.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.15

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 86 : 7.0 : 7.0 (부피%)

DVPE = 89.3 kPa

0.5(RON + MON) = 92.5

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 86.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.9

도 2는 33.3%의 에탄올과 66.7%의 t-펜탄올을 포함하는 첨가제 혼합물 2를 A95 겨울용 가솔린과 혼합시킨 경우의 에탄올 함량에 대한 함수로서의 건조 증기압 등가량(DVPE)의 거동을 보여준다. 도 2는 가솔린 중의 에탄올 함량이 0에서 11%까지 변하는 경우, 이 조성물들의 증기압을 겨울용 등급 가솔린의 DVPE에 대한 표준 요건, 즉 90 kPa 보다 높은 값으로 상승시키지 않는다는 것을 보여준다.

유사한 DVPE 거동이 A92 및 A98 겨울용 가솔린이 33.3 부피%의 에탄올과 66.7 부피%의 t-펜탄올을 포함하는 첨가제 혼합물과 혼합된 경우에도 관찰된다. 산소 함유 첨가제의 일부가 C₆- C₁₂탄화수소(성분 (d))로 대체되는 경우에도, 얻어지는 조성물 중의 에탄올 함량이 0에서 11 부피%까지 증가하는 동안, 에탄올 함유 가솔린의 증기압 감소 효과가 관찰되었다. 아래의 조성물들은 본 발명에 의하여 달성되는 효과를 증명한다.

40 부피%의 에탄올, 10 부피%의 이소부탄올 및 50 부피%의 이소프로필톨루엔을 포함하는 첨가제 혼합물을 90 kPa 보다 높지 않은 DVPE를 갖는 겨울용 가솔린과 혼합시켰다. 얻어진 다양한 조성물은 다음과 같은 특성을 갖는다.

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소프로필톨루엔 = 85 : 6 : 1.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 84.9 kPa

0.5(RON + MON) = 93.9

A95 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소프로필톨루엔 = 80 : 8 : 2 : 10 (부피%)

DVPE = 84.0 kPa

0.5(RON + MON) = 94.1

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소프로필톨루엔 = 86 : 5.6 : 1.4 : 7 (부피%)

DVPE = 85.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.8

본 발명의 다른 산소 함유 화합물 및 C₆- C₁₂탄화수소가 상기 첨가제 혼합물 제조를 위하여 본 발명에 따른 비율로 사용되고, 이것이 에탄올 함유 가솔린의 제조에 사용되는 경우에도 유사한 결과가 얻어진다. 이러한 가솔린은 표준 스파크점화 엔진에 사용되는 모터 연료에 대한 요건을 완전히 충족시킨다.

실시예 2

실시예 2는 ASTM-5191에 따른 건조 증기압 등가량이 70 kPa (약 10 psi) 수준인 가솔린이 탄화수소 기재로서 사용되는 경우에 있어서, 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량을 낮추는 것이 가능하다는 것을 증명한다.

이 조성의 혼합물을 제조하기 위하여, 현재 시판되고 있는, 스웨덴의 Shell, Statoil, Q8OK 및 Preem으로부터 구입한 여름용 가솔린 A92, A95 및 A98이 사용되었다.

근원이 되는 가솔린은 포화 및 불포화된 것을 포함하는 지방족 및 지환족 C₄- C₁₂탄화수소를 포함하였다.

도 1은 여름용 A95 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 DVPE 거동을 보여준다. 겨울용 A92 및 A98 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료는 각각 유사한 거동을 보여주었다.

아래의 연료 2-2와 2-3은 여름용 A92 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

여름용 A92 가솔린은 다음과 같은 특성을 갖는다.

DVPE = 70.0 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 87.5

비교 연료 2-1은 A92 여름용 가솔린과 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 = 95 : 5 (부피%)

DVPE = 77.0 kPa

0.5(RON + MON) = 89.3

A92 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 76.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.5

연료 2-2는 A92 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 85 : 6.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 69.8 kPa

0.5(RON + MON) = 90.3

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 = 80 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 67.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.8

A92 : 에탄올 : 디에틸카비놀 = 85 : 6.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 69.6 kPa

0.5(RON + MON) = 90.5

A92 : 에탄올 : 디이소부틸 케톤 = 85.5 : 7.5 : 7 (부피%)

DVPE = 69.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.0

A92 : 에탄올 : 디이소부틸 에테르 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 68.9 kPa

0.5(RON + MON) = 90.1

A92 : 에탄올 : 디-n-부틸 에스테르 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 88.5

A92 : 에탄올 : 이소부틸아세테이트 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 69.5 kPa

0.5(RON + MON) = 89.5

아래의 모터 연료 조성물들은 에탄올의 존재로 인하여 유발된 모터 연료의 과다한 DVPE를 항상 근원이 되는 가솔린의 DVPE 수준까지 낮추어야 할 필요는 없다는 것을 보여준다. 몇몇 경우에 있어서는, 해당 가솔린에 대하여 시행중인 규제 요건을 충족시키도록 하는 것으로 충분하다. 여름용 가솔린에 대한 DVPE는 70 kPa이다.

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 = 87.5 : 10 : 7.5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.6

A92 : 에탄올 : 디-n-부틸 에테르 = 85 : 9 : 6 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 89.2

A92 : 에탄올 : 디이소부틸 케톤 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.4

연료 2-3은 A92 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 메틸에틸 케톤 : 이소옥탄 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 69.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.0

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소옥탄 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 69.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.1

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소노난 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 68,8 kPa

0.5(RON + MON) = 91.0

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소데칸 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.8

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소옥텐 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 68.9 kPa

0.5(RON + MON) = 91.2

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 톨루엔 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.4

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 67.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.4

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 : 톨루엔 : 80 : 9.5 : 0.5 : 5 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 67.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.9

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 : 이소프로필톨루엔 : 80 : 9.5 : 0.5 : 5 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 67.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.2

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소데칸 = 82.5 : 9.5 : 0.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.85

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : t-부틸벤젠 = 82.5 : 9.5 : 0.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.5

A92 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : t-부틸톨루엔 = 82.5 : 9.2 : 0.2 : 0.6 : 5 : 2.5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.1

다음의 연료 2-5와 2-6은 여름용 A98 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

여름용 A98 가솔린은 다음과 같은 규격을 갖는다.

DVPE = 69.5 kPa

항 노크 지수0.5(RON + MON) = 92.5

비교 연료 2-4는 A98 여름용 가솔린과 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : 에탄올 = 95 : 5 (부피%)

DVPE = 76.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.3

A98 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 76.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.3

연료 2-5는 A98 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 69.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.5

A98 : 에탄올 : 디이소부틸 케톤 = 83 : 9.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 69.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.9

A98 : 에탄올 : 이소부틸 아세테이트 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 69.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.4

아래의 모터 연료 조성물들은 에탄올의 존재로 인하여 유발된 모터 연료의과다한 DVPE를 항상 근원이 되는 가솔린의 DVPE 수준까지 낮추어야 할 필요는 없다는 것을 보여준다. 몇몇 경우에 있어서는, 해당 가솔린에 대하여 시행중인 규제 요건을 충족시키도록 하는 것으로 충분하다. 여름용 가솔린에 대한 DVPE는 70 kPa이다.

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.7

A98 : 에탄올 : t-펜탄올 = 90 : 5 : 5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.8

연료 2-6은 A98 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소옥탄 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 69.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.7

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 알킬벤젠 = 80 : 5 : 5 : 10 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 94.0

A98 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소옥탄 = 81.5 : 9.5 : 0.5 : 8.5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.5

A98 : 에탄올 : t-부탄올 : 리모넨 = 86 : 7 : 4 : 4 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.6

다음의 연료 2-8 내지 2-10은 여름용 A95 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

여름용 A95가솔린은 다음과 같은 규격을 갖는다.

DVPE = 68.5 kPa

항 노크 지수0.5(RON + MON) = 89.8

여름용 A95에 대한 앞에서 설명한 것과 같은 방법에 따라 수행된 시험은 다음과 같은 결과를 보여주었다.

CO (일산화탄소)2.198g/km,

HC (탄화수소)0.245g/km,

NO_x(질소 산화물)0.252g/km,

CO₂(이산화탄소)230.0g/km,

NMHC*0.238g/km,

연료 소비량, Fc 1/100km9.95

* 메탄이 아닌 탄화수소.

비교 연료 2-7은 A95 여름용 가솔린과 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 = 95 : 5 (부피%)

DVPE = 75.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.9

A95 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 75.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.25

참조 연료 혼합물(RFM 2)의, 여름용 A95 가솔린과 비교한 시험은 다음과 같은 결과를 보여주었다.

CO-9.1%,

HC-4.5%,

NO_x+7.3%,

CO₂+4.0%,

NMHC*~4.4%,

연료 소비량, F, 1/100km+3.6%

"-" 는 방출량의 감소를, "+"는 방출량의 증가를 나타낸다.

연료 2-8은 A95 여름용 가솔린과 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

A95 : 에탄올 : 디이소아밀 에테르 = 86 : 8 : 6 (부피%)

DVPE = 66.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.2

A95 : 에탄올 : 이소부틸아세테이트 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 67.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

A95 : 에탄올 : t-부탄올 = 88 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 68.4 kPa

0.5(RON + MON) = 92.6

A95 : 에탄올 : t-펜탄올 = 90 : 5 : 5 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

A95 : 에탄올 : 이소프로판올 = 80 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.8

A95 : 에탄올 : 4-메틸-2-펜탄올 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 66.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.0

A95 : 에탄올 : 디에틸 케톤 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 68.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

A95 : 에탄올 : 트리메틸시클로헥산온 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 67.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.8

A95 : 에탄올 : 메틸테트라밀 에테르 = 80 : 8 : 12 (부피%)

DVPE = 68.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.8

A95 : 에탄올 : n-부틸아세테이트 = 87 : 6.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 68.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.1

A95 : 에탄올 : 이소부틸이소부티레이트 = 90 : 5 : 5 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.0

A95 : 에탄올 : 메틸아세토아세테이트 = 85 : 7 : 8 (부피%)

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 89.9

A95 : 에탄올 : 4-메틸-2-펜탄올 = 85 : 10 : 5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.6

A95 : 에탄올 : 이소부틸이소부티레이트 = 90 : 6 : 4 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.5

연료 2-9는 A95 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 : t-펜탄올 : 알킬벤젠 = 80 : 7 : 4 : 9 (부피%)

DVPE = 67.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.6

A95 : 에탄올 : t-부탄올 : 알킬벤젠 = 80 : 7 : 4 : 9 (부피%)

DVPE = 68.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.8

A95 : 에탄올 : 프로판올 : 크실렌 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 68.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.1

A95 : 에탄올 : 다에틸케톤 : 크실렌 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 68.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.2

A95 : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 : 이소프로필톨루엔 = 80 : 9.5 : 0.5 : 5 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 170℃

DVPE = 68.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.4

A95 : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 : 알킬레이트 = 80 : 9.5 : 0.5 : 5 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 170℃

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 68.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

A95 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소아밀 알코올 : 크실렌 = 82.5 : 9.2 : 0.2 : 0.6 : 7.5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

A95 : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소아밀 알코올 : 시클로옥타디엔 = 82.5 : 9.2 : 0.2 : 0.6 : 7.5 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.1

연료 배합물 2-10은 81.5 부피%의 A95 여름용 가솔린, 8.5 부피%의 m-이소프로필톨루엔, 9.2 부피%의 에탄올 및 0.8 부피%의 이소아밀 알코올을 함유하였다. 배합물 2-10을, 본 발명의 조성물이 가솔린과 에탄올의 혼합물 RFM 2에 비하여 옥탄가를 향상시키고, 배기 중의 독성 방출물의 수준을 감소시키며, 연료 소비량을 감소시키면서도, 건조 증기압 등가량을 어떻게 근원이 되는 가솔린의 수준으로 유지시키는가를 입증하기 위하여 시험하였다. 배합물 2-10은 다음과 같은 특성을 가졌다.

15℃에서의 ASTM D 4052에 따른 밀도754.1 kg/m3,

ASTM D 86에 따른 최초 끓는점26.6℃,

휘발성 부분 - 70℃45.2 부피%,

휘발성 부분 - 100℃56.4 부피%,

휘발성 부분 - 150℃88.8 부피%,

휘발성 부분 - 180℃97.6 부피%,

최종 끓는점186.3℃,

증발 잔류물1.6 부피%,

증발에 의한 손실0.1 부피%,

ASTM D 4815에 따른 산소 함량3.56% (중량/중량),

ASTM D 1613에 따른 산성도, HAc 중량%0.007,

ASTM D 1287에 따른 pH8.9,

ASTM D 5453에 따른 유황 함량16mg/kg,

ASTM D 381에 따른 고무(gum) 함량< 1 mg/100ml,

ASTM D 6304에 따른 수분 함량0.12% (중량/중량),

SS 155120에 따른, 벤젠을 포함하는 방향족 화합물

30.3 부피%,

EN 238에 따른 벤젠만의 함량0.8 부피%,

ASTM D 5191에 따른 DVPE68.5 kPa,

항 노크 지수 0.5(RON + MON)92.7

모터 연료 2-10은 앞에서 설명한 것과 같은 표준 시험법 EU 2000 NEDC EC 98/69에 따라 시험하였으며, 근원이 되는 A95 여름용 가솔린에 대한 결과에 대하여 (+) 또는 (-) 값으로 비교하였을 때 다음과 같은 결과를 보여주었다.

CO-0.18%,

HC-8.5%,

NO_x+5.3%,

CO₂+2.8%,

NMHC*~9%,

연료 소비량, Fc, 1/100km+3.1%

상기 연료 배합물 2-1 내지 2-10은 시험된 여름 등급 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료보다 감소된 DVPE를 보여주었다. 실시예 2-1 내지 2-10의 첨가제를 본 발명의 다른 산소 함유 첨가제로 대체시켰을 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다.

이러한 모터 연료 조성을 갖는 상기와 같은 연료 배합물 2-1 내지 2-10을 제조하기 위하여, 우선 가솔린을 에탄올과 혼합시키고, 해당 산소 함유 첨가제를 연료 혼합물에 첨가하였다. 그 다음, 얻어진 모터 연료 조성물을 시험하기 전에 -35℃ 이상의 실온에서 1 내지 24 시간 동안 방치하였다. 상기의 모든 배합물은 특정한 혼합 장치를 사용하지 않고 제조되었다.

에탄올 및 에탄올 이외의 산소 함유 화합물을 포함하는 첨가제 혼합물을 에탄올 함유 가솔린의 제조용으로 사용하는 것은 여름 등급 가솔린으로 달성된다. 아래의 연료 조성물은, 70 kPa 보다 높지 않은 증기압을 포함하는, 여름 등급 가솔린에 대한 표준 요건을 만족시키는 에탄올 함유 가솔린을 얻은 것의 가능성을 증명한다.

도 2는 35 부피%의 에탄올, 5 부피%의 이소아밀 알코올, 및 60 부피%의 100 - 170℃의 온도에서 끓는 나프타를 포함하는 첨가제 혼합물 3을 여름용 A95 가솔린과 혼합시킨 경우의 에탄올 함량에 대한 함수로서의 건조 증기압 등가량(DVPE)의 거동을 보여준다. 도 2는 가솔린 중의 에탄올 함량이 0 내지 20% 범위 내에서 변하는 경우, 이들 조성물들의 증기압을 여름 등급 가솔린의 DVPE에 대한 표준 요건, 즉 70 kPa 보다 높은 값으로 상승시키지 않는다는 것을 보여준다.

유사한 DVPE 거동이 A92 및 A98 여름용 가솔린이 35 부피%의 에탄올, 5 부피%의 이소아밀 알코올, 및 60 부피%의 100 - 170℃의 온도에서 끓는 나프타를 포함하는 첨가제 혼합물과 혼합된 경우에도 관찰된다

에탄올 함유 가솔린의 제조에 사용되는 상기 첨가제 혼합물에 있어서, 에탄올과 에탄올 이외의 산소 함유 화합물 사이의 비율은 상당히 중요하다. 본 발명에 의하여 결정된 첨가제 성분 사이의 비는 에탄올 함유 가솔린의 증기압을 넓은 범위에 걸쳐 조절하는 것을 가능하게 한다.

아래의 조성물들은 그 첨가제 혼합물을 에탄올 함량이 높은 것과 낮은 것에 모두 적용할 수 있다는 것을 보여준다. 92 부피%의 에탄올, 6 부피%의 이소아밀 알코올, 및 2 부피%의 이소부탄올을 포함하는 첨가제 혼합물을 여름 등급 가솔린과 혼합시켰다. 얻어진 조성물들은 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 80 : 18.4 : 1.2 : 0.4 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.3

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 82 : 16.56 : 1.08 : 0.36 (부피%)

DVPE = 69.9 kPa

0.5(RON + MON) = 92.6

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 78 : 20.24 : 1.32 : 0.44 (부피%)

DVPE = 70.0 kPa

0.5(RON + MON) = 94.5

25 부피%의 에탄올, 60 부피%의 이소아밀 알코올, 및 15 부피%의 이소부탄올을 포함하는 첨가제 조성물을 여름 등급 가솔린과 혼합시켰다. 얻어진 조성물들은 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 80 : 5 : 12 : 3 (부피%)

DVPE = 66.0 kPa

0.5(RON + MON) = 88.6

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 84 : 4 : 9.6 : 2.4 (부피%)

DVPE = 65.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.3

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 86 : 3.5 : 8.4 : 2.1 (부피%)

DVPE = 65.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

본 발명에 따른 다른 산소 함유 화합물 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소를 본 발명에 의하여 결정된 비율에 따라 사용하여 첨가제 혼합물을 제조하고, 그 다음 이를 에탄올 함유 가솔린의 제조에 사용하였을 때에도 유사한 결과가 얻어졌다. 이들 가솔린은 모두 표준 스파크 점화 엔진에 사용되는 연료에 대한 요건을 만족시킨다.

더 나아가서, 에탄올 및 에탄올 이외의 본 발명의 산소 함유 화합물을 본 발명의 비율로 포함하는 첨가제 혼합물은 에탄올로 작동하도록 개조된 엔진용의 독립적인 모터 연료로서 사용될 수도 있다.

실시예 3

실시예 3은 ASTM-5191에 따른 건조 증기압 등가량이 48 kPa (약 7 psi) 수준인 가솔린이 탄화수소 기재로서 사용되는 경우에 있어서, 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량을 낮추는 것이 가능하다는 것을 증명한다.

이 조성의 혼합물을 제조하기 위하여, 미국 표준을 만족시키는, 상표명 Phillips J Base Fuel, Union Clear Base 및 Indolene 으로 미국에서 구입한 무연 여름용 가솔린 A92, A95 및 A98을 사용하였다.

근원이 되는 가솔린은 포화 및 불포화된 것을 모두 포함하는 지방족 및 지환족 C₅- C₁₂탄화수소를 포함하였다.

도 1은 미국 여름 등급 A92 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 DVPE의 거동을 보여준다. 미국 여름용 A95 및 A98 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료도 각각 유사한 거동을 보여주었다.

미국 여름 등급 A92 가솔린은 다음과 같은 규격을 가졌다.

DVPE = 47.8 kPa

항 노크 지수0.5(RON + MON) = 87.7

연료 3-1은 미국 A92 여름용 가솔린 및 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 = 95 : 5 (부피%)

DVPE = 55.9 kPa

0.5(RON + MON) = 89.0

A92 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 55.4 kPa

0.5(RON + MON) = 90.1

연료 3-2는 미국 A92 여름용 가솔린, 에탄올 및 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 83 : 8.5 : 8.5 (부피%)

DVPE = 47.5 kPa

0.5(RON + MON) = 89.6

A92 : 에탄올 : 이소아밀 프로피오네이트 = 82 : 8 : 10 (부피%)

DVPE = 47.0 kPa

0.5(RON + MON) = 89.9

A92 : 에탄올 : 2-에틸헥산올 = 82 : 8 : 10 (부피%)

DVPE = 47.8 kPa

0.5(RON + MON) = 89.2

A92 : 에탄올 : 테트라하이드로퍼퓨린 알코올 = 82 : 7 : 10 (부피%)

DVPE = 47.8 kPa

0.5(RON + MON) = 89.3

A92 : 에탄올 : 시클로헥산온 = 82 : 7 : 10 (부피%)

DVPE = 47.7 kPa

0.5(RON + MON) = 89.1

A92 : 에탄올 : 메톡시벤젠 = 80 : 8.5 : 11.5 (부피%)

DVPE = 46.8 kPa

0.5(RON + MON) = 90.6

A92 : 에탄올 : 메톡시톨루엔 = 82 : 8 : 10 (부피%)

DVPE = 46.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.8

A92 : 에탄올 : 메틸벤조에이트 = 82 : 8 : 10 (부피%)

DVPE = 46.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.5

아래의 모터 연료 조성물들은 에탄올의 존재로 인하여 유발된 모터 연료의 과다한 DVPE를 항상 근원이 되는 가솔린의 DVPE 수준까지 낮추어야 할 필요는 없다는 것을 보여준다. 몇몇 경우에 있어서는, 해당 가솔린에 대하여 시행중인 규제 요건을 충족시키도록 하는 것으로 충분하다. 미국의 여름 등급 가솔린에 대한 DVPE 수준은 7 psi로서, 이는 48.28 kPa에 해당한다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 83 : 9 : 8 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 89.8

A92 : 에탄올 : 메톡시톨루엔 = 84 : 8 : 8 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 90.5

0.5(RON + MON) = 89.8

A92 : 에탄올 : 메틸벤조에이트 = 85 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 90.1

연료 3-3은 미국 A92 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b), 산소 함유 첨가제 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 15.4 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 47.8 kPa

0.5(RON + MON) = 89.5

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : m-이소프로필톨루엔 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 15.4 (부피%)

DVPE = 47.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.5

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 이소옥탄 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 15.4 (부피%)

DVPE = 47.8 kPa

0.5(RON + MON) = 90.3

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 = 76 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 14.4 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 89.6

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 : 이소옥탄 = 76 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 10.4 : 4 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 89.8

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 : m-이소프로필톨루엔 = 77 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 10.4 : 3 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 89.9

다음의 연료들은 미국 A98 여름용 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

미국 A98 가솔린은 다음과 같은 규격을 가졌다.

DVPE = 48.2 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 92.2

비교 연료 3-4는 미국 A98 여름용 가솔린과 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : 에탄올 = 95 : 5 (부피%)

DVPE = 56.3 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

A98 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 55.8 kPa

0.5(RON + MON) = 93.6

연료 3-5는 미국 A98 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c) 를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 82.5 : 9 : 8.5 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 93.3

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 = 82.5 : 9 : 7 : 1.5 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 93.4

A98 : 에탄올 : 테트라하이드로퍼퓨릴 알코올 = 80 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 48.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.7

연료 3-6은 미국 A98 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 산소 함유 첨가제 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 15.4 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 93.3

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 이소옥탄 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 15.4 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 93.9

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : m-이소프로필톨루엔 = 75.5 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 14.9 (부피%)

DVPE = 47.5 kPa

0.5(RON + MON) = 94.4

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 : 이소옥탄 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 8.4 : 7 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 93.6

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 : m-이소프로필톨루엔 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 10.4 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 48.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.7

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 : 알킬레이트 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 7.9 : 7.5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 93.6

다음의 연료들은 미국 여름용 A95 가솔린 기재 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

미국 A95 가솔린은 다음과 같은 규격을 가졌다.

DVPE = 47.0 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 90.9

미국 여름용 A95 가솔린을, B230F, 4-실린더, 90 회전/sec에서 83 kW 및 46 회전/sec에서 185 Nm의 토크를 발생시키는 2.32 리터 엔진 (No. LG4F20-87)을 갖는 1987년형 볼보 240 DL로 EU 2000 NEDC EC 98/69 시험 사이클에 따른 시험을 수행하기 위하여 참조 연료로서 사용하였다.

앞에서 기술한 것과 같이 수행된 시험은 미국 여름용 A95 가솔린에 대하여 다음과 같은 결과를 보여주었다.

CO (일산화탄소)2.406g/km,

HC (탄화수소)0.356g/km,

NO_x(질소 산화물)0.278g/km,

CO₂(이산화탄소)232.6g/km,

NMHC*0.258g/km,

연료 소비량, Fc 1/100km9.93

* 메탄이 아닌 탄화수소.

비교 연료 3-7은 미국 A95 여름용 가솔린과 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 = 95 : 5 (부피%)

DVPE = 55.3 kPa

0.5(RON + MON) = 91.5

A95 : 에탄올 = 90 : 10 (부피%)

DVPE = 54.8 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

90 부피%의 미국 A95 여름 등급 가솔린과 10 부피%의 에탄올을 포함하는 참조 가솔린-알코올 혼합물 (RFM3)에 대하여, B230F, 4-실린더, 2.32 리터 엔진 (No. LG4F20-87)을 갖는 1987년형 볼보 240 DL로 표준 시험법 EU 2000 NEDC EC 98/69에 따른 시험을 수행하였으며, 그 결과는 여름용 미국 A95 가솔린에 비교하였을 때, 다음과 같다는 것을 보여주었다.

CO-12.5%,

HC-4.8%,

NO_x+2.3%,

CO₂+3.7%,

NMHC*~4.0%,

연료 소비량, Fc, 1/100km+3.1%

"-" 는 방출량의 감소를, "+"는 방출량의 증가를 나타낸다.

연료 3-8은 미국 A95 여름용 가솔린, 에탄올 및 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 83 : 8.5 : 8.5 (부피%)

DVPE = 47.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.7

A95 : 에탄올 : n-아밀 아세테이트 = 80 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 47.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.8

A95 : 에탄올 : 시클로헥실아세테이트 = 80 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 46.7 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

A95 : 에탄올 : 테트라메틸테트라하이드로퓨란 = 80 : 12 : 8 (부피%)

DVPE = 47.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.6

A95 : 에탄올 : 메틸테트라하이드로피란 = 80 : 15 : 5 (부피%)

DVPE = 46.8 kPa

0.5(RON + MON) = 92.5

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 84 : 8.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 91.7

A95 : 에탄올 : 페닐아세테이트 = 82.5 : 10 : 7.5 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 92.3

A95 : 에탄올 : 테트라메틸테트라하이드로퓨란 = 81 : 10 : 9 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

연료 3-9는 미국 A95 여름용 가솔린 (a), 에탄올 (b) 산소 함유 첨가제 (c) 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 15.4 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 47.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.6

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 이소옥탄 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 15.4 (부피%)

DVPE = 47.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : m-이소프로필톨루엔 = 75 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 15.4 (부피%)

DVPE = 46.8 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

A95 : 에탄올 : 테트라하이드로퍼퓨릴 알코올 : 시클로옥타테트라엔 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 46.6 kPa

0.5(RON + MON) = 92.5

A95 : 에탄올 : 4-메틸-4-옥시테트라하이드로피란 : 알로시멘 = 80 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 46.7 kPa

0.5(RON + MON) = 92.1

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 = 76.5 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 7 : 6.9 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 91.7

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 : 이소옥탄 = 76.5 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 7 : 6.9 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : m-이소프로필톨루엔 = 77 : 9.2 : 0.3 : 0.1 : 13.4 (부피%)

DVPE = 48.2 kPa

0.5(RON + MON) = 92.9

연료 배합물 3-10은 76 부피%의 미국 A95 여름용 가솔린, 9.2 부피%의 에탄올, 0.25 부피%의 끓는점이 100 - 200℃인 나프타 및 3 부피%의 이소프로필톨루엔을 함유하였다. 배합물 3-10을, 본 발명이 DVPE 수준 및 다른 변수들에 대하여 시행되는 표준 요건을 완전히 만족시키는 에탄올 함유 가솔린의 생산을 어떻게 가능하게 하는가를 입증하기 위하여 시험하였다. 동시에, 이 가솔린은, 근원이 되는 미국 A95 여름용 가솔린과 10%의 에탄올의 혼합물 RFM 3에 비하여, 배기 중의 독성 방출물의 감소 및 낮은 연료 소비량을 보장한다. 배합물 3-10은 다음과 같은 특성을 가졌다.

15℃에서의 ASTM D 4052에 따른 밀도774.9 kg/m3,

ASTM D 86에 따른 최초 끓는점36.1℃,

휘발성 부분 - 70℃33.6 부피%,

휘발성 부분 - 100℃50.8 부피%,

휘발성 부분 - 150℃86.1 부피%,

휘발성 부분 - 190℃97.0 부피%,

최종 끓는점204.8℃,

증발 잔류물1.5 부피%,

증발에 의한 손실1.5 부피%,

ASTM D 4815에 따른 산소 함량3.37% (중량/중량),

ASTM D 1613에 따른 산성도, HAc 중량%0.007,

ASTM D 1287에 따른 pH7.58,

ASTM D 5453에 따른 유황 함량47mg/kg,

ASTM D 381에 따른 고무(gum) 함량2.8mg/100ml,

ASTM D 6304에 따른 수분 함량0.02% (중량/중량),

SS 155120에 따른, 벤젠을 포함하는 방향족 화합물

31.2 부피%,

EN 238에 따른 벤젠만의 함량0.7 부피%,

ASTM D 5191에 따른 DVPE48.0 kPa,

항 노크 지수 0.5(RON + MON)92.2

모터 연료 배합물 3-10을 B230F, 4-실린더, 2.32 리터 엔진 (No. LG4F20-87)을 갖는 1987년형 볼보 240 DL로 앞에서와 같은 표준 시험법 EU 2000 NEDC EC 98/69에 따라 시험하였으며, 그 결과는 근원이 되는 미국 A95 여름용 가솔린에 비교하였을 때, 다음과 같다는 것을 보여주었다.

CO-15.1%,

HC-5.6%,

NO_x+0.5%,

CO₂변화없음,

NMHC*~4.5%,

연료 소비량, Fc, 1/100km변화없음.

앞에서 시험된 산소 함유 화합물을 다른 산소 함유 화합물로 치환시켰을 때에도 유사한 결과가 얻어졌다.

앞에서 기술한 것과 같은 모든 연료 배합물을 제조하기 위하여, 우선 미국 여름용 가솔린을 에탄올과 혼합시키고, 이 혼합물에 해당 산소 함유 첨가제를 첨가하였다. 그 다음, 얻어진 모터 연료 조성물을 시험하기 전에 -35℃ 이상의 실온에서 1 내지 24 시간 동안 방치하였다. 상기의 모든 배합물은 특정한 혼합 장치를 사용하지 않고 제조되었다.

미국 표준을 만족시키는 여름 등급 가솔린 기재 표준 내부 연소 스파크 점화 엔진에 사용되는 에탄올 함유 모터 연료의 증기압을 조절을 위하여 에탄올 및 에탄올 이외의 산소 함유 화합물을 포함하는 첨가제 혼합물을 적용하는 것의 가능성이확립되었다. 첨가제 혼합물의 조성물에 C₈- C₁₂탄화수소를 첨가하는 경우, 가솔린 중에 에탄올이 존재하는 것으로 인하여 유발된 과다한 증기압에 대한, 첨가제가 미치는 증기압을 낮추는 영향의 효과를 증가시켰다.

60 부피%의 에탄올, 32 부피%의 이소아밀 알코올 및 8 부피%의 이소부틸 알코올을 포함하는 첨가제 혼합물을, 각각 다른 비율로, 48.28 kPa에 해당하는, 7 psi 보다 높지 않은 건조 증기압 등가량(DVPE)을 갖는 미국 여름 등급 가솔린과 혼합시켰다.

얻어진 조성물들은 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 87.5 : 7.5 : 4 : 1 (부피%)

DVPE = 51.7 kPa

0.5(RON + MON) = 89.7

A95 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 85 : 9 : 4.8 : 1.2 (부피%)

DVPE = 51.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.8

A98 : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 = 80 : 12 : 6.4 : 1.6 (부피%)

DVPE = 52.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.5

이와 같은 실시예는 혼합물 중에 에탄올이 존재하는 것으로 인하여 유발되는 가솔린의 과다 증기압을 부분적으로, 약 50%까지 낮추는 것이 가능하다는 것을 증명한다.

50 부피%의 에탄올 및 50 부피%의 메틸이소부틸 케톤을 포함하는 첨가제 혼합물을, 각각 다른 비율로, 48.28 kPa에 해당하는, 7 psi 보다 높지 않은 건조 증기압 등가량(DVPE)을 갖는 미국 여름 등급 가솔린과 혼합시켰다. 얻어진 조성물은 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : 에탄올 : 메틸이소부틸 케톤 = 85 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 49.4 kPa

0.5(RON + MON) = 90.0

A95 : 에탄올 :메틸이소부틸 케톤 = 84 : 8 : 8 (부피%)

DVPE = 48.6 kPa

0.5(RON + MON) = 91.7

A98 : 에탄올 : 메틸이소부틸 케톤 = 82 : 9 : 9 (부피%)

DVPE = 49.7 kPa

0.5(RON + MON) = 93.9

이와 같은 실시예는 혼합물 중에 에탄올이 존재하는 것으로 인하여 유발되는 가솔린의 과다 증기압을 부분적으로, 약 80%까지 낮추는 것이 가능하다는 것을 증명한다.

도 2는 미국 여름 A92 가솔린과 35 부피%의 에탄올, 1 부피%의 이소아밀 알코올, 0.2 부피%의 이소부탄올, 43.8 부피%의 100 - 170℃의 온도에서 끓는 나프타 및 20 부피%의 이소프로필톨루엔을 포함하는 첨가제 혼합물 4의 혼합물 중의 에탄올 함량에 대한 함수로서의 건조 증기압 등가량(DVPE)의 거동을 보여준다. 도 2는 이 첨가제 혼합물을 에탄올 함유 가솔린 배합물에 적용하는 경우, 에탄올의 존재로 인하여 유발된 과다 증기압의 100% 보다 넘게 감소시킬 수 있다는 것을 보여준다.

미국 여름 등급 A95 및 A98 가솔린을 35 부피%의 에탄올, 1 부피%의 이소아밀 알코올, 0.2 부피%의 이소부탄올, 43.8 부피%의 100 - 170℃의 온도에서 끓는 나프타 및 20 부피%의 이소프로필톨루엔으로 구성된 첨가제 혼합물과 혼합시켰을 경우에도 DVPE에 대한 유사한 결과가 얻어졌다.

본 발명에 따른 다른 산소 함유 화합물 및 C₆- C₁₂탄화수소를 본 발명에 의하여 확립된 비율로 사용하여 첨가제 혼합물을 배합하고, 이를 에탄올 함유 가솔린의 제조에 사용한 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다. 이러한 가솔린들은 표준 내부 연소 스파크 점화 엔진에 사용되는 모터 연료에 대한 요건을 완전히 만족한다.

더 나아가서, 에탄올, 에탄올 이외의 산소 함유 화합물 및 C₆- C₁₂탄화수소를 본 발명에 따른 비율 및 조성으로 포함하는 첨가제 혼합물은 에탄올로 작동되도록 개조된 엔진을 위한 독립적인 모터 연료로서 사용될 수 있다.

실시예 4

실시예 4는 연료의 탄화수소 기재가 110 kPa (약 16 psi) 수준의 ASTM D-5191에 따른 건조 증기압 등가량(VDPE)을 갖는 비 표준 가솔린인 경우에 있어서, 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량을 낮추는 것이 가능하다는 것을 증명한다.

이 조성의 혼합물을 제조하기 위하여, 스웨덴의 Shell, Statoil, Q8OK 및 Preem으로부터 구입한 무연 겨울용 가솔린 A92, A95 및 A98 및 러시아의 Gazprom으로부터 구입한 가스 응축액(GK)을 사용하였다.

모터 연료 조성물을 위한 탄화수소 성분(HCC)은 약 85 부피%의 겨울용 A92, A95 또는 A98 가솔린을 약 15 부피%의 가스 응축액 탄화수소 액체(GC)와 혼합시키는 것에 의하여 제조되었다.

이러한 모터 연료 조성물에 따른 연료 배합물 4-1 내지 4-10을 위한 탄화수소 성분(HCC)을 제조하기 위하여, 약 85 부피%의 겨울용 A92, A95 또는 A98 가솔린을 우선 가스 응축액 탄화수소 액체(GC)와 혼합시켰다. 그 다음, 얻어진 탄화수소 성분(HCC)을 24 시간 동안 방치하였다. 얻어진 가솔린은 포화 및 불포화된 것을 포함하는 지방족 및 지환족 C₃- C₁₂탄화수소를 함유하였다.

도 1은 겨울 등급 A98 가솔린 및 가스 응축액 기재 에탄올 함유 모터 연료의 DVPE의 거동을 보여준다. 겨울용 A92 및 A98 가솔린과 가스 응축액(GC) 기재 에탄올 함유 모터 연료도 유사한 거동을 보여주었다.

85 부피%의 겨울용 A92 및 15 부피%의 가스 응축액(GC)을 포함하는 가솔린은 다음과 같은 특성을 가졌다.

DVPE = 110.0 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 87.9

비교 연료 4-1은 A92 겨울용 가솔린, 가스 응축액(GC) 및 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : GC : 에탄올 = 80.75 : 14.25 : 5 (부피%)

DVPE = 115.5 kPa

0.5(RON + MON) = 89.4

A92 : GC : 에탄올 = 76.5 : 13.5 : 10 (부피%)

DVPE = 115.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.6

본 발명의 연료 4-2는 A92 겨울용 가솔린, 가스 응축액(GC), 에탄올 및 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 74 : 13 : 6.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 109.8 kPa

0.5(RON + MON) = 90.35

A92 : GC : 에탄올 : 2,5-디메틸테트라하이드로퓨란 = 68 : 12 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 110.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.75

A92 : GC : 에탄올 : 프로판올 = 68 : 12 : 12 : 8 (부피%)

DVPE = 109.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.0

A92 : GC : 에탄올 : 디이소프로필카비놀 = 72 : 13 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 109.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.3

A92 : GC : 에탄올 : 아세토페논 = 72 : 13 : 9 : 6 (부피%)

DVPE = 110.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.8

A92 : GC : 에탄올 : 이소부틸프로피오네이트 = 75 : 13 : 5 : 7 (부피%)

DVPE = 109.2 kPa

0.5(RON + MON) = 90.0

연료 4-3은 겨울용 A92 가솔린, 가스 응축액(GC), 에탄올, 산소 함유 첨가제 및 C₆- C₁₂탄화수소를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : GC : 에탄올 : 이소부탄올 : 이소프로필벤젠 = 68 : 12 : 9.5 : 0.5 (부피%)

DVPE = 108.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.7

A92 : GC : 에탄올 : t-부틸에틸 에테르 : 나프타 = 68 : 12 : 9.5 : 0.5 :10 (부피%)

DVPE = 108.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.6

A92 : GC : 에탄올 : 이소아밀메틸 에테르 : 톨루엔 = 68 : 12 : 9.5 : 0.5 : 10 (부피%)

DVPE = 107.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.6

아래의 연료 조성물은 본 발명이 비 표준 가솔린의 과다한 DVPE를 표준 가솔린에 해당하는 수준으로 낮출 수 있다는 것을 보여준다. 표준 A92 겨울용 가솔린에 대한 DVPE는 90 kPa이다.

A92 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : 알킬레이트 = 55 : 10 : 9.5 : 0.5 : 12.5 : 12.5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.6

A92 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : 에틸벤젠 = 55 : 10 : 9.5 : 0.5 : 15 : 10 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 89.8 kPa

0.5(RON + MON) = 90.9

A92 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : 이소프로필톨루엔 = 55 : 10 : 9.5 : 0.5 : 20 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 90.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.6

다음의 조성물은 약 85 부피%의 겨울용 A98 및 15 부피%의 가스 응축액 기재 에탄올 함유 연료 혼합물의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

85 부피%의 겨울용 A98 및 15 부피%의 가스 응축액(GC)을 포함하는 가솔린은 다음과 같은 규격을 가졌다.

DVPE = 109.8 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 92.0

비교 연료 4-4는 A98 겨울용 가솔린, 가스 응축액(GC) 및 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : GC : 에탄올 = 80.75 : 14.25 : 5 (부피%)

DVPE = 115.3 kPa

0.5(RON + MON) = 93.1

A98 : GC : 에탄올 = 76.5 : 13.5 : 10 (부피%)

DVPE = 114.8 kPa

0.5(RON + MON) = 94.0

본 발명의 연료 4-5는 A98 겨울용 가솔린, 가스 응축액(GC) 및 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 74 : 13 : 6.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 109.6 kPa

0.5(RON + MON) = 93.3

A98 : GC : 에탄올 : 에톡시벤젠 = 72 : 13 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 110.0 kPa

0.5(RON + MON) = 94.0

A98 : GC : 에탄올 : 3,3,5-트리메틸시클로헥산온 = 72 : 13 : 7.5 : 7.5 (부피%)

DVPE = 109.8 kPa

0.5(RON + MON) = 93.3

연료 4-6은 A98 겨울용 가솔린, 가스 응축액, 에탄올, 산소 함유 첨가제 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 = 68 : 12 : 9.2 : 0.6 : 0.2 : 10 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 107.4 kPa

0.5(RON + MON) = 93.8

A98 : GC : 에탄올 : 에틸이소부틸 에테르 : 미르젠 = 72 : 13 : 9.5 : 0.5 : 5 (부피%)

DVPE = 110.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.6

A98 : GC : 에탄올 : 에틸이소부탄올 : 이소옥탄 = 68 : 12 : 5 : 5 : 10 (부피%)

DVPE = 102.5 kPa

0.5(RON + MON) = 93.5

아래의 연료 조성물은 본 발명이 비 표준 가솔린의 과다한 DVPE를 표준 가솔린에 해당하는 DVPE 수준으로 낮출 수 있다는 것을 보여준다. 표준 A98 겨울용 가솔린에 대한 DVPE는 90 kPa이다.

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 89.8 kPa

0.5(RON + MON) = 94.0

A92 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : 이소프로필벤젠 = 55 : 10: 9.5 : 0.5 : 15 : 10 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 89.6 kPa

0.5(RON + MON) = 94.2

A92 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : 이소프로필톨루엔 = 55 : 10 : 5 : 5 : 20 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 88.5 kPa

0.5(RON + MON) = 94.1

다음의 조성물은 약 85 부피%의 겨울용 A95 및 약 15 부피%의 가스 응축액 기재 에탄올 함유 연료 혼합물의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

85 부피%의 겨울용 A95 및 15 부피%의 가스 응축액(GC)을 포함하는 가솔린은 다음과 같은 규격을 갖는다.

DVPE = 109.5 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 90.2

85 부피%의 겨울용 A95 및 15 부피%의 가스 응축액(GC)을 포함하는 탄화수소 성분(HCC)을 앞에서 기술한 것과 같은 시험을 위한 참조 연료로서 사용하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다.

CO 2.033g/km,

HC 0.279g/km,

NO_x0.279g/km,

CO₂229.5g/km,

NMHC*0.255g/km,

연료 소비량, Fc 1/100km9.89

연료 4-7은 A95 겨울용 가솔린, 가스 응축액(GC) 및 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : GC : 에탄올 = 80.75 : 14.25 : 5 (부피%)

DVPE = 115.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.7

A95 : GC : 에탄올 = 76.5 : 13.5 : 10 (부피%)

DVPE = 114.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.5

80.75%의 겨울용 A95 가솔린, 14.25%의 가스 응축액(GC) 및 5%의 에탄올을 포함하는 참조 연료 혼합물 (RFM4)을 앞에서 기술한 것과 같은 방법으로 시험하였으며, 85 부피%의 겨울용 A95 가솔린과 15 부피%의 가스 응축액(GC)을 포함하는 가솔린에 대한 결과와 (+) 또는 (-)%로 비교한 결과는 다음과 같다.

CO-6.98%,

HC-7.3%,

NO_x+12.1%,

CO₂+1.1%,

NMHC*~5.3%,

연료 소비량, Fc, 1/100km+2.62%.

본 발명의 연료 4-8은 A95 겨울용 가솔린, 가스 응축액(GC), 에탄올 및 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 74 : 13 : 6.5 : 6.5 (부피%)

DVPE = 109.1 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

A95 : GC : 에탄올 : 페놀 = 72 : 13 : 8 : 7 (부피%)

DVPE = 107.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.6

A95 : GC : 에탄올 : 페닐 아세테이트 = 68 : 12 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 106.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.8

A95 : GC : 에탄올 : 3-히드록시-2-부탄온 = 68 : 12 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 108.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

A95 : GC : 에탄올 : t-부틸아세토아세테이트 = 68 : 12 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 108.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

A95 : GC : 에탄올 : 3,3,3-트리메틸시클로헥산온 = 71 : 12 : 9 : 8 (부피%)

DVPE = 108.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.6

본 발명의 연료 4-9는 A95 겨울용 가솔린, 가스 응축액(GC), 에탄올, 산소 함유 첨가제 및 C₆- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부틸 알코올 : 나프타 = 68 : 12 : 9.2 : 0.6 : 0.2 : 10 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 107.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.1

A95 : GC : 에탄올 : 이소부탄올 : 시클로옥타테트라엔 = 72 : 13 : 9.5 : 0.5 : 5 (부피%)

DVPE = 108.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.6

아래의 연료 조성물은 본 발명이 비 표준 가솔린의 과다한 DVPE를 표준 가솔린에 해당하는 수준까지 낮출 수 있다는 것을 보여준다. 표준 A958 겨울용 가솔린에 대한 DVPE는 90.0 kPa이다.

A95 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 이소부탄올 : 나프타 : 알킬레이트 = 55 : 10 : 9.2 : 0.6 : 0.2 : 12.5 : 12.5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

알킬레이트의 끓는점은 100 - 130℃

DVPE = 89.5 kPa

0.5(RON + MON) = 92.4

A95 : GC : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 : t-부틸크실렌 = 55 : 10 : 9.5 : 0.5 : 20 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 89.8 kPa

0.5(RON + MON) = 92.5

A95 : GC : 에탄올 : 이소부탄올 : 나프타 : 이소프로필벤젠 = 55 : 10 : 5 : 5 : 20 : 5 (부피%)

나프타의 끓는점은 100 - 200℃

DVPE = 89.9 kPa

0.5(RON + MON) = 92.2

모터 연료 4-10은 55 부피%의 A95 겨울용 가솔린, 10 부피%의 가스 응축액(GC), 5 부피%의 에탄올, 5 부피%의 t-부탄올, 20 부피%의 끓는점이 100 -200℃인 나프타 및 5 부피%의 이소프로필톨루엔을 함유하였다. 본 발명이, 근원이 되는 탄화수소 성분(HCC)이 표준 요건 보다 상당히 높은 DVPE 값을 갖는 경우에도, 에탄올 함유 가솔린의 배합물이 첫 째로 건조 증기압 등가량 한계 및 또한 연료의 다른 변수에 대하여 시행되는 표준 요전을 완전히 만족시키는 것을 어떻게 가능하게 하는가를 증명하기 위하여 배합물 4-10을 시험하였다. 동시에, 이러한 에탄올 함유 가솔린은 앞에서 기술된 혼합물 RFM 4에 비하여, 배기 중의 독성 방출물의 수준 및 연료 소비량을 감소시킨다. 배합물 4-10은 다음과 같은 특성을 가졌다.

15℃에서의 ASTM D 4052에 따른 밀도698.6 kg/m3,

ASTM D 86에 따른 최초 끓는점20.5℃,

휘발성 부분 - 70℃47.0 부피%,

휘발성 부분 - 100℃65.2 부피%,

휘발성 부분 - 150℃92.4 부피%,

휘발성 부분 - 190℃97.3 부피%,

최종 끓는점189.9℃,

증발 잔류물0.5 부피%,

증발에 의한 손실1.1 부피%,

ASTM D 4815에 따른 산소 함량3.2% (중량/중량),

ASTM D 1613에 따른 산성도, HAc 중량%0.001,

ASTM D 1287에 따른 pH7.0,

ASTM D 5453에 따른 유황 함량18mg/kg,

ASTM D 381에 따른 고무(gum) 함량2 mg/100ml,

ASTM D 6304에 따른 수분 함량0.01% (중량/중량),

SS 155120에 따른, 벤젠을 포함하는 방향족 화합물

30.9 부피%,

EN 238에 따른 벤젠만의 함량0.7 부피%,

ASTM D 5191에 따른 DVPE90.0 kPa,

항 노크 지수 0.5(RON + MON)92.3

모터 연료 배합물 4-10을 앞에서 기술한 것과 같이 시험하였으며, 85 부피%의 겨울용 A95 가솔린과 15 부피%의 가스 응축액(GC)을 포함하는 모터 연료에 대한 결과와 (+) 또는 (-)%로 비교한 결과는 다음과 같다.

CO-14.0%,

HC-8.6%,

NO_x변화없음,

CO₂+1.0%,

NMHC*~6.7%,

연료 소비량, Fc, 1/100km+2.0%.

실시예 4-1 내지 4-10의 산소 함유 화합물을 본 발명의 다른 산소 함유 화합물로 치환시켰을 때에도 유사한 결과가 얻어졌다.

이러한 모터 연료 조성물에 따른 상기 모든 연료 배합물 4-1 내지 4-10을 제조하기 위하여, 우선 겨울용 가솔린과 가스 응축액(GC)의 혼합물인 탄화수소 성분(HCC)을 에탄올과 혼합시키고, 그 다음 이 혼합물에 해당 산소 함유 첨가제 및 C₆- C₁₂탄화수소를 첨가하였다. 그 다음, 얻어진 모터 연료 조성물을 시험하기 전에 -35℃ 이상의 온도에서 1 내지 24 시간 동안 방치하였다. 상기의 모든 배합물은 특정한 혼합 장치를 사용하지 않고 제조되었다.

본 발명의 연료 배합물은 높은 증기압을 갖는 비 표준 가솔린 기재 표준 내부 연소 스파크 점화 엔진용 에탄올 함유 모터 연료의 증기압을 조절하는 것의 가능성을 보여주었다.

도 2는 85 부피%의 겨울용 A98 가솔린 및 15 부피%의 가스 응축액을 포함하는 탄화수소 성분(HCC)과, 40 부피%의 에탄올 및 60 부피%의 메틸벤조에이트를 포함하는 첨가제 혼합물 1의 혼합물 중의 에탄올 함량에 대한 함수로서의 건조 증기압 등가량(DVPE)의 거동을 보여준다. 도 2는 에탄올과 에탄올 이외의 산소 함유 CA자제를 포함하는 이러한 첨가제 혼합물을 적용하는 것은, 근원이 되는 탄화수소 성분(HCC)의 증기압을 초과하지 않는 증기압을 갖는 에탄올 함유 가솔린을 얻을 수 있도록 한다는 것을 증명한다.

40 부피%의 에탄올 및 60 부피%의 메틸벤조에이트를 포함하는 첨가제 혼합물과 15 부피%의 가스 응축액(GC) 및 85 부피%의 A92 또는 A95 겨울용 가솔린을 포함하는 탄화수소 성분의 연료 혼합물에 대해서도 DVPE에 있어서 유사한 결과가 얻어졌다.

본 발명에 따른 다른 산소 함유 화합물 및 C₆- C₁₂탄화수소를 첨가제 혼합물의 배합을 위하여 본 발명에 따른 비율로 사용하고, 이를 에탄올 함유 가솔린의 제조에 사용하였을 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다.

이러한 본 발명에 따른 가솔린 혼합물은 근원이 되는 탄화수소 성분(HCC)의 DVPE를 초과하지 않는 증기압 등가량(DVPE)을 갖는다. 동시에, 상기 산소 함유 첨가제를, 표준 내부 연소 스파크 점화 엔진에 사용되는 모터 연료에 대한 요건을 완전히 만족시키는 에탄올 함유 가솔린을 얻기에 충분한 양만큼만 첨가하는 것이 가능하다.

실시예 5

실시예 5는 연료의 탄화수소 기재가 27.5 kPa (약 4 psi) 수준의 ASTM D-5191에 따른 건조 증기압 등가량(VDPE)을 갖는 재배합 가솔린인 경우에 있어서, 에탄올 함유 모터 연료의 건조 증기압 등가량을 낮추는 것이 가능하다는 것을 증명한다.

이러한 조성의 혼합물을 제조하기 위하여, 스웨덴의 Preem과 러시아의 Lukoil에서 구입한 무연 재배합 가솔린 및 독일의 Merck에서 구입한 페트롤륨 벤진(Petroleum benzine)을 사용하였다.

모터 연료 조성물에 대한 탄화수소 성분(HCC)이 약 85 부피%의 겨울용 A92, A95 또는 A98 가솔린을 약 15 부피%의 가스 응축액 탄화수소 액체(GC)와 혼합시키는 것에 의하여 제조되었다.

근원이 되는 가솔린은 포화 및 불포화된 것을 포함하는 지방족 및 지환족 C₆- C₁₂탄화수소를 포함하였다.

도 1은 재배합 가솔린 A92 및 페트롤륨 벤진 기재 에탄올 함유 모터 연료의 DVPE의 거동을 보여준다. 유사한 거동이 재배합 A95 및 A98 가솔린과 페트롤륨 벤진 기재 에탄올 함유 모터 연료의 경우에도 관찰되었다.

재배합 가솔린에 에탄올을 첨가하는 것이 표준 가솔린에 에탄올을 첨가하는 것에 비하여 더 높은 증기압 상승을 유발한다는 점이 주목되어야 한다.

80 부피%의 재배합 가솔린 A92 및 20 부피%의 페트롤륨 벤진(PB)을 포함하는 가솔린은 다음과 같은 특성을 가졌다.

DVPE = 27.5 kPa,

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 85.5

비교 연료 5-1은 A92 재배합 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB) 및 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : PB : 에탄올 = 76 : 19 : 5 (부피%)

DVPE = 36.5 kPa

0.5(RON + MON) = 89.0

A92 : PB : 에탄올 = 72 : 18 : 10 (부피%)

DVPE = 36.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.7

본 발명의 연료 5-2는 A92 재배합 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB), 에탄올 및 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성물에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : PB : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 64 : 16 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 27.0 kPa

0.5(RON + MON) = 90.5

A92 : PB : 에탄올 : 이소부틸 에테르 = 64 : 16 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 27.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.8

A92 : PB : 에탄올 : n-부탄올 = 64 : 16 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 27.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.1

A92 : PB : 에탄올 : 2,4,4-트리메틸-1-펜탄올 = 64 : 16 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 25.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.8

연료 5-3은 재배합 A92 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB), 에탄올, 산소 함유 첨가제 및 C₈- C₁₂탄화수소를 함유하였으며, 다양한 조성물에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A92 : PB : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 = 60 : 15 : 9.2 : 0.8 : 15(부피%)

나프타의 끓는점은 140 - 200℃

DVPE = 27.5 kPa

0.5(RON + MON) = 89.3

A92 : PB : 에탄올 : n-부탄올 : 나프타 : 크실렌 = 60 : 15 : 9.2 : 0.8 : 7.5 : 7.5 (부피%)

나프타의 끓는점은 140 - 200℃

DVPE = 27.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.2

A92 : PB : 에탄올 : 테트라하이드로퍼퓨릴 알코올 : 이소프로필벤젠 = 60 : 15 : 9 : 1 : 15 (부피%)

DVPE = 27.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.3

아래의 연료 조성물은 A98 재배합 가솔린 및 페트롤륨 벤진(PB) 기재 에탄올 함유 가솔린의 건조 증기압 등가량(DVPE)을 조절하는 것의 가능성을 증명한다.

80 부피%의 재배합 가솔린 A98 및 20 부피%의 페트롤륨 벤진(PB)포함하는 모터 연료는 다음과 같은 특성을 가졌다.

DVPE = 27.3 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 88.0

비교 연료 5-4는 A98 재배합 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB) 및 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : PB : 에탄올 = 76 : 19 : 5 (부피%)

DVPE = 36.3 kPa

0.5(RON + MON) = 91.0

A98 : PB : 에탄올 = 72 : 18 : 10 (부피%)

DVPE = 35.8 kPa

0.5(RON + MON) = 92.5

본 발명의 연료 5-5는 A98 재배합 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB), 에탄올 및 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : PB : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 64 : 16 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 26.9 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

A98 : PB : 에탄올 : n-아밀 알코올 = 64 : 16 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 26.5 kPa

0.5(RON + MON) = 91.2

A98 : PB : 에탄올 : 리날올 = 68 : 17 : 9 : 6 (부피%)

DVPE = 27.1 kPa

0.5(RON + MON) = 92.6

A98 : PB : 에탄올 : 3,6-디메틸-3-옥탄올 = 68 : 17 : 9 : 6 (부피%)

DVPE = 27.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.5

연료 5-6은 A98 재배합 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB), 에탄올, 산소 함유 첨가제 및 C₈- C₁₂탄화수소 (d)를 함유하였으며, 다양한 조성물의 경우 다음과 같은 특성을 가졌다.

A98 : PB : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 = 60 : 15 : 9.2 : 0.8 : 15 (부피%)

나프타의 끓는점은 140 - 200℃

DVPE = 27.0 kPa

0.5(RON + MON) = 91.7

A98 : PB : 에탄올 : 리날올 : 알로시멘 = 60 : 15 : 9 : 1 : 15 (부피%)

DVPE = 26.0 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

A98 : PB : 에탄올 : 메틸시클로헥산올 : 리날올 = 60 : 15 : 9.5 : 1 : 14.5 (부피%)

DVPE = 25.4 kPa

0.5(RON + MON) = 93.2

아래의 모터 연료 조성물은 약 80 부피%의 재배합 A95 가솔린 및 약 20 부피%의 페트롤륨 벤진(PB) 기재 에탄올 함유 연료 혼합물의 건조 증기압 등가량을낮추는 것의 가능성을 증명한다. 80 부피%의 재배합 A95 가솔린 및 20 부피%의 페트롤륨 벤진(PB)을 포함하는 가솔린은 다음과 같은 특성을 가졌다.

DVPE = 27.6 kPa

항 노크 지수 0.5(RON + MON) = 86.3

80 부피%의 재배합 A95 가솔린 및 20 부피%의 페트롤륨 벤진(PB)을 포함하는 탄화수소 성분(HCC)을, B230F, 4-실린더, 2.32 리터 엔진 (No. LG4F20-87)을 갖는 1987년형 볼보 240 DL로 시험법 EU 2000 NEDC EC 98/69에 따른 시험을 위하여, 참조 연료로서 사용하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다.

CO 2.631g/km,

HC 0.348g/km,

NO_x0.313g/km,

CO₂235.1g/km,

NMHC*0.308g/km,

연료 소비량, Fc 1/100km10.68

연료 5-7은 재배합 A95 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB) 및 에탄올을 함유하였으며, 다양한 조성물에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : PB : 에탄올 = 76 : 19 : 5 (부피%)

DVPE = 36.6 kPa

0.5(RON + MON) = 90.2

A95 : PB : 에탄올 = 72 : 18 : 10 (부피%)

DVPE = 36.1 kPa

0.5(RON + MON) = 91.7

72 부피%의 재배합 A95 가솔린, 18 부피%의 페트롤륨 벤진(PB) 및 10 부피%의 에탄올을 포함하는 참조 연료 혼합물 (RFM5)을, B230F, 4-실린더, 2.32 리터 엔진 (No. LG4F20-87)을 갖는 1987년형 볼보 240 DL로 앞에서와 같은 시험법 EU 2000 NEDC EC 98/69에 따라 시험하였으며, 80 부피%의 재배합 A95 가솔린과 20 부피%의 페트롤륨 벤진(PB)을 포함하는 가솔린에 대한 결과와 (+) 또는 (-)%로 비교한 결과는 다음과 같다.

CO-4.8%,

HC-1.3%,

NO_x+26.3%,

CO₂+4.4%,

NMHC*~0.6%,

연료 소비량, Fc, 1/100km+5.7%.

연료 5-8은 A95 재배합 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB), 에탄올 및 산소 함유 첨가제를 함유하였으며, 다양한 조성물에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : PB : 에탄올 : 이소아밀 알코올 = 64 : 16 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 27.1 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

A95 : PB : 에탄올 : 2,6-디메틸-4-헵탄올 = 64 : 16 : 10 : 10 (부피%)

DVPE = 27.0 kPa

0.5(RON + MON) = 92.4

A95 : PB : 에탄올 : 테트라하이드로퍼류릴 아세테이트 = 60 : 15 : 15 : 10 (부피%)

DVPE = 25.6 kPa

0.5(RON + MON) = 93.0

연료 5-9는 A95 재배합 가솔린, 페트롤륨 벤진(PB), 에탄올, 산소 함유 첨가제 및 C₈- C₁₂탄화수소를 함유하였으며, 다양한 조성물에 있어서 다음과 같은 특성을 가졌다.

A95 : PB : 에탄올 : 이소아밀 알코올 : 나프타 = 60 : 15 : 9.2 : 0.8 : 15 (부피%)

나프타의 끓는점은 140 - 200℃

DVPE = 27.1 kPa

0.5(RON + MON) = 91.4

A95 : PB : 에탄올 : 테트라하이드로퍼퓨릴 알코올 : t-부틸시클로헥산 = 60 : 15 : 9.2 : 0.8 : 15 (부피%)

DVPE = 26.5 kPa

0.5(RON + MON) = 90.7

A95 : PB : 에탄올 : 4-메틸-4-히드록시테트라하이드로피란 : 이소프로필톨루엔 = 60 : 15 : 9.2 : 0.8 : 15 (부피%)

DVPE = 26.1 kPa

0.5(RON + MON) = 92.0

연료 5-10은 60 부피%의 A95 재배합 가솔린, 15 부피%의 페트롤륨 벤진(PB), 10 부피%의 에탄올, 5 부피%의 2,5-디메틸테트라하이드로퓨란 및 10 부피%의 이소프로필톨루엔을 함유하였다. 본 발명이, 모터 연료 조성물 중의 에탄올의 존재가 근원이 되는 탄화수소 성분(HCC)과 비교하여 건조 증기압의 상승을 유발하지 않는, 낮은 증기압을 갖는 에탄올 함유 가솔린 배합물을 어떻게 가능하게 하는가를 증명하기 위하여 배합물 5-10을 시험하였다. 더 나아가서, 앞의 혼합물 RFM 5에 비하여 이 가솔린 근원의 배기 중의 독성 방출물 및 연료 소비량 또한 감소시킨다. 배합물 5-10은 다음과 같은 특성을 가졌다.

15℃에서의 ASTM D 4052에 따른 밀도764.6 kg/m3,

ASTM D 86에 따른 최초 끓는점48.9℃,

휘발성 부분 - 70℃25.3 부피%,

휘발성 부분 - 100℃50.8 부피%,

휘발성 부분 - 150℃76.5 부피%,

휘발성 부분 - 190℃95.6 부피%,

최종 끓는점204.5℃,

증발 잔류물1.4 부피%,

증발에 의한 손실0.5 부피%,

ASTM D 4815에 따른 산소 함량4.6% (중량/중량),

ASTM D 1613에 따른 산성도, HAc 중량%0.08,

ASTM D 1287에 따른 pH7.5,

ASTM D 5453에 따른 유황 함량39mg/kg,

ASTM D 381에 따른 고무(gum) 함량1.5 mg/100ml,

ASTM D 6304에 따른 수분 함량0.1% (중량/중량),

SS 155120에 따른, 벤젠을 포함하는 방향족 화합물

38 부피%,

EN 238에 따른 벤젠만의 함량0.4 부피%,

ASTM D 5191에 따른 DVPE27.2 kPa,

항 노크 지수 0.5(RON + MON)91.8

모터 연료 배합물 5-10을 앞에서 기술한 것과 같은 방법으로 시험하였으며, 80 부피%의 재배합 A95 가솔린과 20 부피%의 페트롤륨 벤진을 포함하는 모터 연료에 대한 결과와 (+) 또는 (-)%로 비교한 결과는 다음과 같다.

CO-12.3%,

HC-6.2%,

NO_x변화없음,

CO₂+2.6%,

NMHC*~6.4%,

연료 소비량, Fc, 1/100km+3.7%.

실시예 5-1 내지 5-10의 산소 함유 화합물을 본 발명의 다른 산소 함유 화합물로 치환시켰을 때에도 유사한 결과가 얻어졌다.

이러한 모터 연료 조성물에 따른 상기 모든 연료 배합물 5-1 내지 5-10을 제조하기 위하여, 우선 재배합 A95 가솔린과 페트롤륨 벤진의 혼합물인 탄화수소 성분(HCC)을 에탄올과 혼합시키고, 그 다음 이 혼합물에 해당 산소 함유 첨가제 및 C₈- C₁₂탄화수소를 첨가하였다. 그 다음, 얻어진 모터 연료 조성물을 시험하기 전에 -35℃ 이상의 온도에서 1 내지 24 시간 동안 방치하였다. 상기의 모든 배합물은 특정한 혼합 장치를 사용하지 않고 제조되었다.

본 발명은 낮은 증기압을 갖는 비 표준 가솔린 기재 표준 내부 연소 스파크 점화 엔진용 에탄올 함유 모터 연료의 증기압을 조절하는 것의 가능성을 보여주었다.

도 2는 80 부피%의 재배합 A92 가솔린과 20 부피%의 페트롤륨 벤진을 포함하는 탄화수소 성분(HCC)을, 40 부피%의 에탄올, 20 부피%의 3,3,5-트리메틸시클로헥산온, 20 부피%의 끓는점이 130 - 170℃인 나프타 및 20 부피%의 t-부틸톨루엔을 포함하는 산소 함유 첨가제 혼합물 5 와 혼합시킨 경우의 건조 증기압 등가량(DVPE)의 거동을 보여준다. 이 그래프는, 본 발명의 첨가제를 사용하는 것이, 근원이 되는 탄화수소 성분(HCC)의 증기압을 초과하지 않는 증기압을 갖는 에탄올 함유 가솔린을 얻을 수 있도록 한다는 것을 증명한다.

상기 산소 함유 첨가제를 20 부피%의 페트롤륨 벤진과 80 부피%의 A95 또는 A98 재배합 가솔린을 포함하는 탄화수소 성분(HCC)과 혼합시켰을 경우에도 유사한 DVPE 거동이 관찰되었다.

본 발명에 따른 다른 산소 함유 화합물 및 C₈- C₁₂탄화수소를 첨가제 혼합물의 배합을 위하여 본 발명에 따른 비율로 사용하고, 이를 에탄올 함유 가솔린의 제조에 사용하였을 경우에도 유사한 결과가 얻어졌다.

이러한 가솔린들은 근원이 되는 탄화수소 성분(HCC)의 DVPE를 초과하지 않는 증기압 등가량(DVPE)을 갖는다. 동시에, 본 발명에 따라 제조된 모든 에탄올 함유 가솔린의 항 노크 지수는 근원이 되는 탄화수소 성분(HCC)의 값보다 높았다.

이상의 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 구체례에 따른 실시예는 특허청구범위에 의하여 정의된 본 발명을 제한하는 것이 아니라 예시하는 것으로 받아들여져야 한다. 용이하게 이해될 수 있는 것과 같이, 상술한 특성들의 다양한 변형 및 조합이 청구범위에 기술된 본 발명으로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있다. 모든 그러한 변형은 이어지는 특허청구범위의 범위 내에 포함되는 것이다.

Claims

에탄올 성분 (b) 및 C₃- C₁₂탄화수소 성분 (a) 이외에도, 에탄올 이외의 알코올. 케톤, 에테르. 에스테르, 히드록시케톤, 케톤 에스테르 및 산소 함유 헤테로고리 화합물과 같은 유형의 화합물로부터 선택되는 하나 이상의 산소 함유 첨가제 (c)를 총 연료 혼합물에 대하여 0.05 부피% 이상의 양으로 상기 연료 혼합물에 사용하는 것을 특징으로 하는, 통상적인 스파크 점화 내부 연소 엔진을 위한, 0.1 내지 20 부피%의 에탄올을 함유하는 C₃- C₁₂탄화수소 기재 모터 연료 혼합물의 증기압을 낮추는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 산소 함유 첨가제 (c)를 상기 에탄올 성분 (b)에 첨가하고, 이어서 (c)와 (b)의 혼합물을 상기 탄화수소 성분 (a)에 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 에탄올 성분 (b)를 탄화수소 성분 (a)에 첨가하고, (b)와 (a)의 혼합물에 산소 함유 첨가제 (c)를 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 산소 함유 첨가제가 3 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알칸올, 4 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 케톤, 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 디알킬 에테르, 알칸산의 알킬 에스테르, 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 상기 첨가제, 4 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 히드록시케톤, 알칸산의 케톤 에스테르, 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 상기 첨가제 및 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 산소 함유 헤테로고리 화합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 탄화수소 기재 에탄올 함유 연료 혼합물의 증기압이 에탄올 유발 증기압 상승을 50% 까지, 보다 바람직하게는 80% 까지, 보다 더 바람직하게는 탄화수소 성분만을 함유하는 값에 해당하는 증기압까지, 및/또는 상업적으로 시판되는 가솔린에 대한 표준 요건에 따른 증기압까지 감소시키는 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 (a), (b) 및 (c)로부터 얻어지는 연료의 옥탄가가 최소한 (a)의 값과 동일한 및/또는 상업적으로 시판되는 가솔린의 옥탄가에 대하여 요구되는 표준 제한을 만족시키는 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 C₃- C₁₂탄화수소 혼합물이 재배합되지 않은 표준 유형의 가솔린, 석유 정제로부터 얻어지는 탄화수소 액체, 천연 가스로부터 얻어지는 탄화수소 액체, 화학적 회수 탄산화 작용의 폐가스로부터얻어지는 탄화수소 액체, 합성 가스 공정으로부터 얻어지는 탄화수소 액체 또는 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되며, 바람직한 것은 재배합되지 않은 표준 유형의 가솔린인 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 92 부피%의 에탄올을 함유하고, 100 부피%까지 채우는 나머지 부분이 탄화수소 및 부산물인, 시중에 공급되는 변형된 에탄올이 상기 연료 조성물 또는 상기 연료 첨가제 조성물에 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 사용되는 에탄올 성분 (b)가 최소한 약 99.5 부피% 에탄올인 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 아무런 혼합 수단을 사용하지 않으며, 상기 모터 연료 조성물을 사용하기 전에 1 시간 이상 동안 방치하는 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 첨가제를 총 연료 조성물에 대하여 최대 15 부피%의 양으로 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
선행하는 항 중의 어느 한 항에 있어서, 얻어진 연료 조성물이 다음과 같은특징을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법:

(i) 15℃ 에서의 ASTM D 4059에 따른 밀도가 690 kg/m3 이상,

(ii) ASTM D 4815에 따른 산소 함량이 7% (중량/중량) 이하,

(iii) ASTM D 5191에 따른 DVPE가 20 kPa 내지 120kPa,

(iv) ASTM D 1613에 따른 산 함량이 0.1 중량% HAc 이하,

(v) ASTM D 1287에 따른 pH가 5 내지 9,

(vi) SS 155120에 따른 방향족 화합물의 함량이 48 부피% 이하, 그 중 벤젠이 EN 238에 따른 양으로 1 부피% 이하,

(vii) ASTM D 5453에 따른 유황 함량이 50 mg/kg 이하,

(viii) ASTM D 381에 따른 고무 함량이 2 mg/100ml 이하,

(ix) ASTM D 6304에 따른 수분 함량이 0.25% (중량/중량) 이하,

(x) 최초 끓는점이 20℃ 이상, 70℃에서의 휘발성 부분이 25 부피% 이상, 100℃에서의 휘발성 부분이 50 부피% 이상, 150℃에서의 휘발성 부분이 75 부피% 이상, 190℃에서의 휘발성 부분이 95 부피% 이상, 최종 끓는점이 205℃, 증발 잔류물이 2 부피% 이하이고,

(xi) ASTM D 2699-86 및 ASTM D 2700-86에 따른 항 노크 지수 0.5(RON + MON)가 80 이상.
(a) C₃- C₁₂탄화수소 단편으로 구성된 탄화수소 성분,

(b) 모터 연료 조성물이 총 부피에 대하여 0.1부피% 내지 20부피%, 적당하게는 1 내지 20부피%, 바람직하게는 3 내지 15부피%, 및 보다 바람직하게는 5 내지 10 부피%의 양으로 존재하는 연료 등급 에탄올,

(c) 3 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알칸올, 4 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 케톤, 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 디알킬 에테르, 알칸산의 알킬 에스테르, 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 상기 첨가제, 4 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 히드록시케톤, 알칸산의 케톤 에스테르, 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 상기 첨가제, 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 산소 함유 헤테로고리 화합물 중의 적어도 하나를 포함하는 산소 함유 첨가제를 포함하며,

상기 첨가제가 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 얻어질 수 있는 모터 연료 조성물의 총 부피에 대하여 0.05 내지 15부피%, 적당하게는 0.1 내지 15부피%, 바람직하게는 3 내지 10부피%, 및 가장 바람직하게는 5 내지 10 부피%의 양으로 존재하는, 통상적인 스파크 점화 내부 연소 엔진용 모터 연료 조성물.
(b) 대 (c)의 부피비가 1:150 내지 400:1, 보다 바람직하게는 1:10 내지 10:1이고, 산소 함유 첨가제가 3 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알칸올, 4 내지 9개의 탄소 원자를 갖는 케톤, 6 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 디알킬 에테르, 알칸산의 알킬 에스테르, 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 상기 첨가제, 4 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 히드록시케톤, 알칸산의 케톤 에스테르, 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 상기 첨가제, 및 5 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 산소 함유 헤테로고리 화합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 제 1 항에 따른 방법에 사용될 수 있는 연료 등급 에탄올 (b) 및 산소 함유 첨가제 (c)의 혼합물.
제 14 항에 있어서, 에탄올 성분 (b)를 0.5 - 99.5부피%, 바람직하게는 9.5 내지 99부피%, 보다 바람직하게는 20 내지 95 부피%, 및 가장 바람직하게는 25 내지 92 부피%의 양으로, 산소 함유 성분 (c)를 0.5 - 99.5부피%, 바람직하게는 0.5 - 90부피%, 보다 바람직하게는 0.5 내지 80부피%, 및 가장 바람직하게는 3 내지 70 부피%의 양으로, 하나 이상의 C₆- C₁₂탄화수소, 바람직하게는 C₈- C₁₁탄화수소를 포함하는 성분 (d)를 0 내지 99부피%, 바람직하게는 0 내지 90부피%, 보다 바람직하게는 0 내지 79.5부피%, 및 가장 바람직하게는 5 내지 77 부피%의 양으로 포함하고, 혼합물 중의 성분 사이의 비 (b):((c)+(d))가 바람직하게는 1:200 내지 200:1, 보다 바람직하게는 1:10 내지 10:1 범위 내로 유지되는 것을 특징으로 하는 혼합물.
제 15 항에 있어서, 상기 성분 (d)가 개개의 지방족 포화 및 불포화 또는 지환족 포화 또는 불포화 탄화수소, 또는 이들의 혼합물, 및/또는 오일, 역청 석탄 수지, 또는 합성 가스 공정으로부터 얻어지는 제품의 증류에 의하여 얻어지는 100 - 200℃에서 끓는 탄화수소 단편인 것을 특징으로 하는 혼합물.
제 14 항 내지 제 16 항에 있어서, 상기 성분 (b)가 약 92%의 에탄올을 함유하며, 100 부피%까지 채우는 성분 (b)가 탄화수소 및 부산물인, 시중에 공급되는 변형된 에탄올인 것을 특징으로 하는 혼합물.
제 14 항 내지 제 16 항에 있어서, 연료 등급 에탄올이 99.5 부피%의 에탄올을 함유하는 것을 특징으로 하는 혼합물.
제 14 항 내지 제 16 항에 따른 혼합물의, 개조된 가솔린 엔진용 연료로서의 용도.
제 14 항 내지 제 16 항에 따른 혼합물의, 에탄올 함유 가솔린 연료를 얻기 위한 및 얻어지는 연료 조성물의 증기압을, 상응하는 양의 상기 혼합물을 통상적인 가솔린 연료 (a)와 혼합시키는 것에 의하여, 가솔린 성분 (a)만의 증기압의 수준으로 유지하거나 또는 그보다 감소시키면서도, 상기 연료의 옥탄가를 원하는 수준으로 조절하기 위한 용도.