JP2002121572A - 液化低公害燃料とその製造法 - Google Patents

液化低公害燃料とその製造法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ジメチルエーテルの安定なる液化を可能とし
て、これを軽油に代わる液化低公害燃料として供する。 【解決手段】CH3−O−CH3(ジメチルエーテル)
に−OH基を有する揮散抑止剤を加えて液化している液
化低公害燃料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はディーゼルエンジン
等に用いる低公害燃料に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】車輌や船
舶や発電装置等においてはディーゼルエンジンが用いら
れており、このディーゼルエンジンの燃料として軽油や
重油等が用いられており、これら軽油や重油を用いたデ
ィーゼルエンジンの排ガスは多量の浮遊粒子状物質、窒
素酸化物、ハイドロカーボン、アルデヒドの有害物質を
含み、大気汚染並びに公害病の要因となっている。
【0003】現在ディーゼルエンジンの燃料として使わ
れている軽油と重油を、ディーゼルエンジン特有の燃焼
形式である圧縮爆発によって完全燃焼させることは極め
て困難であり、このために上記排ガス問題を惹起してい
る。
【0004】このような排ガス問題を解消せんとして、
フィルター機能や二次燃焼機能を併備せる各種排ガス処
理装置を排ガスの出口に取り付ける方策が採られている
が、これらは経年劣化を来たし、性能を低下させる問題
や、高価であり、しかも上記公害要素の効率的除去を望
むにはあまりにも多くの技術的課題を抱えており、現状
では抜本的な解決とはなっていない。
【0005】他方、CH3−O−CH3(ジメチルエー
テル)はセタン価が高く、軽油の上記公害問題を有効に
解決しうる低公害燃料であることが知られているが、沸
点が−24.8度で常温常圧ではガスであり、これを液
化してこの液化状態を持続させることは極めて困難とさ
れており、軽油と同様の液体燃料としての実用にはその
解決が課題となっている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記ジメチルエ
ーテルを液化し且つ該液化状態を通常の使用状態におい
て安定に持続させることができる液化低公害燃料とその
製造法を提供する。
【0007】即ち本発明は、CH3−O−CH3(ジメ
チルエーテル)に−OH基を有する揮散抑止剤を加えて
液化している液化低公害燃料を提供する。
【0008】又本発明は、CH3−O−CH3(ジメチ
ルエーテル)と、これに加えた上記−OH基を有する揮
散抑止剤とが水素結合し、且つ揮散抑止剤相互が水素結
合している液化低公害燃料を提供する。
【0009】上記液化低公害燃料は、CH3−O−CH
3に−OH基を有する揮散抑止剤を加え、加圧又は加圧
と冷却により液化を促す方法によって製造される。
【0010】上記液化低公害燃料及びその製造法に用い
る揮散抑止剤としては、(CH3)3C−OH(ターシ
ャルブチルアルコール)又は(CH3)2CH−CH2
OH(イソブチルアルコール)又は(CH3)3C−O
−CH2CH2OH(エチレングリコールターシャルブ
チルエーテル)の一つを用いるか、又は二以上を併用す
る。
【0011】
【発明の実施の形態】CH3−O−CH3(ジメチルエ
ーテル)は天然ガス(メタン)より製造されたCH3O
H(メタノール)を脱水する既知の方法で得られ、入手
性とコストにおいて優位であり、軽油代替燃料としての
市場性に富む。
【0012】CH3−O−CH3(ジメチルエーテル)
は圧力と冷却を与えることによって液化することが可能
であるが、この液化状態を安定に維持することが困難で
あり、これを解決すべく種々検討の結果、分子間結合、
殊に結合度が最も強固で安定な水素結合について着目し
た。
【0013】−FH基,−NH基,−OH基は、電気陰
性度が最も強く水素結合に適していることが知られてお
り、発明者はこの三者中−FH基,−NH基は燃焼時に
有害物質を発生することから、−OH基を有する物質を
揮散抑止剤として利用したジメチルエーテルの液状化を
試行したところ、この方法によって得られた燃料は、液
化と液化状態の安定なる維持が可能であることを見いだ
した。
【0014】上記−OH基を有する揮散抑止剤として
は、下記のアルコール又はnエチレングリコールモノア
ルキルエーテル又はカルボン酸が掲げられる。
【0015】 1.ROH アルコール (CH3)2CH−CH2OH イソブチルアルコール (CH3)3COH ターシャルブチルアルコール (CH3)2CHOH イソプロピルアルコール (CH3)2CH−CH2−CH2OH イソペンチルアルコール
【0016】 2.RO(CH2CH2O)nH nエチレングリコールモノアルキルエーテル ROCH2CH2OH エチレングリコールモノアルキルエーテル群 例えば C2H5OCH2CH2OH エチレングリコールモノエチルエーテル (CH3)3COCH2CH2OH エチレングリコールターシャルブチルエーテル ROCH2CH2OCH2CH2OH ジエチレングリコールモノアルキルエーテル群 例えば C4H9OCH2CH2OCH2CH2OH ジエチレングリコールモノブチルエーテル ROCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH トリエチレングリコールモノアルキルエーテル群 例えば C2H5OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2OH トリエチレングリコールモノエチルエーテル
【0017】 3.カルボン酸:カルボキシル基(−COOH)を有する物質 CH3CH2COOH プロピオン酸 (CH3)2CH−COOH イソ酪酸 (CH3)3C−COOH ターシャルブチルカルボン酸
【0018】実験によれば上記1,2,3三者中の何れ
も水素結合による液化とその維持効果が得られ、殊に三
者中、カルボン酸(カルボキシル基を有する物質)が最
も強く安定な水素結合を示していることがその液化維持
状態から判明した。
【0019】次に製造法の具体例について説明する。 <第一の方法>気密タンクにガス状のCH3−O−CH
3(ジメチルエーテル)を充填すると共に、−OH基を
有する前記1乃至3中の揮散抑止剤の一又は二以上を加
え、内圧が5〜7気圧程度になる迄圧縮を継続する。実
験においては両者の好ましい配合比として、ジメチルエ
ーテルは重量比97〜85%、揮散抑止剤は重量比3〜
15%の範囲で選択した。
【0020】<第二の方法>気密タンクにガス状のCH
3−O−CH3(ジメチルエーテル)を充填すると共
に、−OH基を有する前記1乃至3中の揮散抑止剤の一
又は二以上を加え、内圧が5〜7気圧程度になる迄圧縮
を継続すると同時に、この圧縮の間内圧との相関関係に
おいて内部温度−24.7℃以下、例えば−30〜−7
0℃程度で冷却する。実験においては両者の好ましい配
合比として、ジメチルエーテルは重量比97〜85%、
揮散抑止剤は重量比3〜15%の範囲で選択した。
【0021】第一の方法においては、ジメチルエーテル
の圧縮過程において揮散抑止剤を添加し圧縮を継続する
方法、又は気密タンク内にガス状ジメチルエーテルと揮
散抑止剤とを注入した後圧縮を行う方法、又は気密タン
ク内に揮散抑止剤を入れた後ガス状ジメチルエーテルを
注入しつつ圧縮する方法を含む。
【0022】第二の方法においては、ジメチルエーテル
の圧縮過程において揮散抑止剤を添加し圧縮と冷却を継
続する方法、又は気密タンク内にガス状ジメチルエーテ
ルと揮散抑止剤とを注入した後圧縮と冷却を行う方法、
又は気密タンク内に揮散抑止剤を入れた後ガス状ジメチ
ルエーテルを注入しつつ圧縮と冷却を行う方法を含む。
【0023】上記第一、第二の方法によって製造された
燃料は、CH3−O−CH3(ジメチルエーテル)の−
O−と揮散抑止剤の−OH基のOとが該−OH基のHを
介して水素結合している。この結合状態は[化学式1]
に示す。この化学式においては揮散抑止剤として(CH
3)3COH(ターシャルブチルアルコール)を用いた
例を示している。
【化学式1】
【0024】又上記各方法によって製造された燃料は、
CH3−O−CH3(ジメチルエーテル)の−O−と揮
散抑止剤の−OH基のOとが該−OH基のHを介して水
素結合すると共に、揮散抑止剤相互が−OH基を介して
水素結合している。[化学式2]はこの揮散抑止剤相互
の結合状態を示す。この化学式においては揮散抑止剤と
して(CH3)3COH(ターシャルブチルアルコー
ル)を用いた例を示している。
【化学式2】
【0025】上記第一の方法に比べ第二の方法において
は上記[化学式1]に示す水素結合と、[化学式2]に
示す水素結合が顕著であり、[化学式2]で示す水素結
合は化学式1で示す水素結合を補完し、分子間結合を強
化し、ジメチルエーテルの液化状態をより安定に保持す
る。
【0026】上記第一、第二の方法によって製造された
燃料は、CH3−O−CH3(ジメチルエーテル)と揮
散抑止剤とが溶媒和して液化状態を維持している。
【0027】溶媒和は水素結合、静電的相互作用による
結合、電荷移動結合、配位結合等の一又は二以上が組み
合わさって分子結合を惹起させている現象であり、本発
明においても水素結合を補完して静電的相互作用による
結合、電荷移動結合、配位結合による一又は二以上が重
畳して生じ、液化状態を安定に持続させている。
【0028】上記ジメチルエーテルの液化燃料について
燃焼試験を行ったところ、軽油と同等の燃焼性が得ら
れ、燃焼エネルギーがやや低下するものの、軽油,重
油,灯油の排出ガス中の浮遊粒子状物質(PM)の排出
量を70〜80%を削減でき、更に窒素酸化物(NO
x)の排出量を10〜30%、ハイドロカーボン(H
C)の排出量を約50〜60%、同様に一酸化炭素の排
出量を約50〜60%夫々低減できた。
【0029】本発明によって得られたジメチルエーテル
の液化燃料は、ディーゼルエンジンの燃料として用いら
れている軽油に代わる低公害燃料として極めて有効であ
り、軽油を全く用いずに上記液化燃料を燃料として用い
るか、又は上記液化燃料を軽油と混合して使用するもの
であり、本発明は何れの場合も含むものである。
【0030】ジメチルエーテルの上記液化燃料は、高圧
ボンベに密閉状態で使用状態に供することができるが、
この液化状態を維持するために、斯様な高圧ボンベを不
可欠とせず、軽油と同様の流通を行うことができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年10月26日(2000.10.
26)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】上記液化低公害燃料及びその製造法に用い
る揮散抑止剤としては、化学式1:ROHで示される化
合物又は化学式2:RO(CH2CH2O)nHで示さ
れる化合物の一つを用いるか、又は二以上を併用する。
例えば、(CH3)3C−OH(ターシャルブチルアル
コール)又は(CH3)2CH−CH2OH(イソブチ
ルアルコール)又は(CH3)3C−O−CH2CH2
OH(エチレングリコールターシャルブチルエーテル)
又はC2H5OCH2CH2OH(エチレングリコール
モノエチルエーテル)の一つを用いるか、又は二以上を
併用する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CH3−O−CH3に−OH基を有する揮
    散抑止剤を加えて液化していることを特徴とする液化低
    公害燃料。
  2. 【請求項2】CH3−O−CH3と、これに加えた−O
    H基を有する揮散抑止剤とが水素結合し、該揮散抑止剤
    相互が水素結合していることを特徴とする液化低公害燃
    料。
  3. 【請求項3】上記揮散抑止剤は(CH3)3C−OH又
    は(CH3)2CH−CH2OH又は(CH3)3C−
    O−CH2CH2OHの一又は二以上であることを特徴
    とする請求項1又は2記載の液化低公害燃料。
  4. 【請求項4】CH3−O−CH3に−OH基を有する揮
    散抑止剤を加え、加圧又は加圧と冷却により液化を促す
    ことを特徴とする液化低公害燃料の製造法。
  5. 【請求項5】上記揮散抑止剤は(CH3)3C−OH又
    は(CH3)2CH−CH2OH又は(CH3)3C−
    O−CH2CH2OHの一又は二以上であることを特徴
    とする請求項4記載の液化低公害燃料の製造法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006002014A (ja) * 2004-06-16 2006-01-05 Nippon Oil Corp ディーゼル機関用低粘性燃料油組成物
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