JP2003055674A

JP2003055674A - 燃焼機器用燃料組成物

Info

Publication number: JP2003055674A
Application number: JP2001243719A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Taguchi; 裕久田口
Original assignee: Idemitsu Gas and Life Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Gas and Life Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ジメチルエーテルを一成分として使用し
た、現行の都市ガス１２Ａ／１３Ａ用燃焼機器と互換性
がある燃焼機器用燃料組成物を提供することを目的とす
るものである。【解決手段】（ａ）ジメチルエーテル２４〜９５質量
％及び（ｂ）炭素数１〜４の炭化水素５〜７６質量％か
らなる燃焼機器用燃料組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼機器用燃料組
成物に関し、さらに詳しくは、ジメチルエーテルを含有
する民生・産業用の燃焼機器用燃料組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】民生・産業用のガス燃料としては、直接
配管で供給される都市ガス、また消費者宅にボンベやバ
ルク貯槽に貯蔵され、使用される液化石油ガス（以下、
ＬＰＧと称する。）があり、それぞれ専用の燃焼機器、
例えば、給湯機、こんろ、ボイラー等が使用されてい
る。

【０００３】一方、ジメチルエーテル（以下、ＤＭＥと
称する。）は、従来から、主としてエーロゾル噴射剤や
冷媒として使用されてきたが、近年は、炭層メタンガス
や液化天然ガス（ＬＮＧ）にならない中小ガス田由来の
天然ガス等も原料となり、また低コストで製造できる可
能性があることから、都市ガス、ＬＰＧ等の代替燃料と
しての利用も検討されている。また、ＤＭＥには硫黄化
合物等の不純物が含まれていないため、ＬＰＧと比較し
ても、燃焼時の排気ガスの性状がさらに改善され、燃焼
機器の腐食が起こる可能性もない。しかし、燃焼性に関
しては、現行の燃焼機器との互換性がないため、ＤＭＥ
のみでは使用できない。燃焼機器をＤＭＥの燃焼性に合
わせて改造すれば対応できるが、機器開発に莫大な費用
がかかり経済的でない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記状況下
でなされたもので、現行の都市ガス１２Ａ／１３Ａ用燃
焼機器と互換性がある、ＤＭＥを一成分として使用した
燃焼機器用燃料組成物を提供することを目的とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、ＤＭＥと炭素数１〜４の炭化水素を適量混合するこ
とにより、上記本発明の目的を効果的に達成しうること
を見出し本発明を完成するに到った。すなわち、本発明
の要旨は以下の通りである。（１）（ａ）ジメチルエーテル２４〜９５質量％及び
（ｂ）炭素数１〜４の炭化水素５〜７６質量％からなる
燃焼機器用燃料組成物。（２）（ａ）ジメチルエーテル２４〜９１質量％及び
（ｂ）炭素数１〜４の炭化水素９〜７６質量％からなる
燃焼機器用燃料組成物。（３）（ａ）ジメチルエーテル２４〜８７質量％及び
（ｂ）炭素数１〜４の炭化水素１３〜７６質量％からな
る燃焼機器用燃料組成物。（４）ガス組成物のウオッベ指数が４９．２〜５７．８
ＭＪ／Ｎｍ³の範囲であり、かつ最大燃焼速度が３４〜
４７ｃｍ／ｓの範囲である前記１〜３のいずれかに記載
の燃焼機器用燃料組成物。（５）酸化防止剤及び／又は防錆剤を含むものである前
記１〜４のいずれかに記載の燃焼機器用燃料組成物。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明について詳細に説
明する。まず、本発明でいう燃焼機器とは、民生・産業
用の燃料ガスを燃焼する機器、即ち、給湯機、こんろ、
ボイラー、タービン等を指し、自動車用エンジンなどは
含まない。

【０００７】本発明の燃焼機器用燃料組成物を構成する
（ａ）成分のＤＭＥは化学式「ＣＨ ₃ＯＣＨ₃」で表さ
れ、いずれの方法で製造されたものも使用することがで
きる。例えば、原料で分類すると、下記の反応式で表さ
れる二つの方法がある。３ＣＯ＋３Ｈ₂→ ＣＨ₃ＯＣＨ₃＋ＣＯ₂ ・・・（１）２ＣＯ＋４Ｈ₂→ ＣＨ₃ＯＣＨ₃＋Ｈ₂Ｏ・・・（２）副生物として、（１）の方法では炭酸ガス、（２）の方
法では水の他にメタノールが生成するが、本発明のガス
燃料組成物においては、ＤＭＥ製造プロセスにおける副
生物である炭酸ガス、水、メタノールを若干含んでいて
もよい。

【０００８】本発明を構成する（ｂ）成分の１〜４の炭
化水素として、メタン、エタン、エチレン、ブロパン、
プロピレン、ブタン、ブチレン及びこれらの混合物を挙
げることができるが、輸送、貯蔵のし易さ、燃焼性の点
で、プロパン、ブタンが好ましい。本発明の燃焼機器用
燃料組成物の組成については、（ａ）ジメチルエーテル
２４〜９５質量％及び（ｂ）炭素数１〜４の炭化水素５
〜７６質量％であり、好ましくは、（ａ）ジメチルエー
テル２４〜９１質量％及び（ｂ）炭素数１〜４の炭化水
素９〜７６質量％であり、より好ましくは、（ａ）ジメ
チルエーテル２４〜８７質量％及び（ｂ）炭素数１〜４
の炭化水素１３〜７６質量％である。

【０００９】ＤＭＥが少なすぎると、混合する炭化水素
によっては熱量が大きくなり、都市ガス（天然ガス）仕
様の機器では燃焼させることはできない。一方、多すぎ
ると、燃焼速度が大きくなり、逆火のような異常燃焼が
起こり好ましくない。なお、上記の組成は、ガスボンベ
に入れて使用する場合（自然気化させて消費する場
合）、液組成とガス組成は異なり、ボンベ内残液量によ
って液組成も変化するが、残液量１００容量％の場合の
液組成をいう。

【００１０】一方、都市ガスのように、ガス会社からの
配管を通してガス燃料を使用する場合（貯槽の液をベー
パライザを使用して強制気化する場合）、経時変化もな
く、また、液組成とガス組成はほぼ同じであるが、ここ
では液組成をいう。さらに、ガス組成物のウオッベ指数
が４９．２〜５７．８ＭＪ／Ｎｍ³の範囲であり、かつ
最大燃焼速度が３４〜４７ｃｍ／ｓの範囲であるのが好
ましい。この範囲に調整しておくと、１２Ａと１３Ａの
規格を満たしており、現行の都市ガス用の燃焼機器をそ
のまま使用することができる。

【００１１】上記のガス組成物とは、前記の液組成と平
衡にあるガス組成の組成物をいう。また、本発明の燃焼
機器用燃料組成物は、燃焼機器を上記１２Ａ、１３Ａ都
市ガス使用のものに変更することにより、ＬＰＧの代替
ガスとしてボンベに入れて使用できる。なお、上記のウ
オッベ指数とは、ガスの発熱量をガスの空気に対する比
重の平方根で割った値であり、複数の組成物からなる燃
料の最大燃焼速度は下記の式より求めることができる。

【００１２】最大燃焼速度＝［Σ（Ｓi ×ｆi ×Ａi ）
／Σ（ｆi ×Ａi ）］×（１−Ｋ）式中、Ｓi は各可燃性ガスの燃焼速度〔出典：「燃焼性
管理の手引き」（社）日本ガス協会編（平成６年）〕を
示し、ＤＭＥについては「ジメチルエーテル戦略研究
会」（主催：経済産業省資源エネルギー庁、平成１２
年）資料記載データ４９ｃｍ／ｓｅｃを採用した。ｆi
は各可燃性ガス固有の係数〔出典：「燃焼性管理の手引
き」（社）日本ガス協会編（平成６年）〕を示し、ＤＭ
Ｅについては、前記の文献に示された既知の値を用いて
推定したものである。具体的には、ｆｉは各々のガスの
発熱量の比に凡そ比例することから、ここでは、メタン
の真発熱量（８，６００ｋｃａｌ／Ｎｍ³）とＤＭＥの
真発熱量（１４，２００ｋｃａｌ／Ｎｍ³）との比をと
り、これにメタンのｆｉ（８．７２）を乗じて求めた値
１４．４を用いた。Ａi は各可燃性ガスの体積百分率を
示す。Ｋは減衰係数で、混合ガス中に二酸化炭素や窒素
等の不活性ガスが含まれる場合の燃焼速度への影響を表
わす因子を示すもので、ガス中の二酸化炭素、窒素、酸
素濃度等から算出されるが、ここでは容器中の燃料組成
物に空気が含まれていないので、気化させた後、外部か
ら空気を混合しない場合は、その値は０とみなすことが
できる。

【００１３】なお、本発明の燃料組成物には、再液化防
止や熱量の調整のために、空気を混合し、所謂希釈ガス
として供給することもできるが、その場合、必要により
アルキルフェノール，アミン系等の酸化防止剤、カルボ
ン酸，ジカルボン酸，及びそれらのエステル，アミド等
の防錆剤を添加することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例になんら制限されるもの
ではない。〔実施例１〕第１表に示す組成で家庭用燃料を想定した
ものを調製してボンベに入れ、ガス給湯機（都市ガス
１２Ａ／１３Ａ仕様）にて燃焼を行った。ガス組成物
のウオッベ指数、最大燃焼速度を求め、排ガスの性状
〔ＮＯｘ、ＣＯ／ＣＯ₂（容量比）〕を測定した。ま
た、ガスこんろで燃焼させＴＨＣ（全炭化水素）を測定
した。その結果を第１表に示す。

【００１５】なお、排ガスの性状は下記の要領で燃料消
費量最大時に測定した。・ＮＯｘ：酸化窒素とオゾンとのケミルネッサンス反応
を利用して測定。Ｏ₂で０％換算で、単位は容量ｐｐｍ・ＣＯ／ＣＯ₂（容量比）：非分散形赤外線式ガス分析
計で測定。・ＴＨＣ（全炭化水素）：水素イオン化検出器を使用し
て測定。単位は容量ｐｐｍ

【００１６】

【表１】

【００１７】〔比較例１〕比較用の燃料としてＬＰＧを
ガス給湯機（ＬＰＧ仕様）にて燃焼を行った。ガス組成
物のウオッベ指数、最大燃焼速度を求め、排ガスの性状
〔ＮＯｘ、ＣＯ／ＣＯ₂（容量比）〕を測定した。ま
た、ガスこんろで燃焼させＴＨＣ（全炭化水素）を測定
した。その結果を第２表に示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】第１表、第２表より下記のことがわかっ
た。（１）液組成とガス組成について二種類以上の液化ガスをボンベ等の容器に入れ、自然気
化（ベーパライザ等の気化装置を使用しない）させて消
費する場合、容器から出てくるガスの組成は液の組成と
異なったものになる。ここでは、沸点がプロパン、ＤＭ
Ｅ、ブタンの順で低いため、消費を開始した当初（容器
内が満タン）はプロパンのガス組成は液組成よりも高く
なっており、消費するに従ってその割合は次第に小さく
なっている。そのような場合でも、ガス組成物のウオッ
ベ指数及び最大燃焼速度は１２Ａ／１３Ａガスの範囲を
維持しており、燃焼性に問題ないことがわかった。した
がって、燃焼機器として１２Ａ／１３Ａ仕様のものを使
用すれば、ＬＰＧ代替燃料として使用できる。

【００２０】（２）排ガス性状についてＮＯｘ、ＣＯ／ＣＯ₂（容量比）について、どのケー
スにおいてもＬＰＧよりも排出量が少なかった。どのケースにおいても、ＬＰＧより低い値を示し、臭
いの発生もなかった。

【００２１】〔実施例２〕第３表に示す組成で都市ガス
燃料を想定したものを調製した。ガス組成物のウオッベ
指数、最大燃焼速度を求めた。結果を第３表に示す。

【００２２】

【表３】

【００２３】第３表より下記のことがわかった。（１）液組成とガス組成についてここでは、貯槽の液をベーパライザを使用して強制気化
し、導管を通じて消費者へ供給することを想定している
ので、液組成とガス組成はほぼ同じである。（２）都市ガス規格についてケース１〜３のガス燃料はウオッベ指数、最大燃焼速度
ともに、１２Ａ又は１３Ａの規格を満たしており都市ガ
スとして使用できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、ＤＭＥを一成分としている燃
焼機器用燃料組成物であり、現行の燃焼機器（都市ガス
１２Ａ／１３Ａ用）と互換性があり、また、燃焼させる
と、ＮＯｘ、ＣＯ、ＴＨＣ等の排ガス性状も良好で、地
球環境に貢献できるものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ジメチルエーテル２４〜９５質量
％及び（ｂ）炭素数１〜４の炭化水素５〜７６質量％か
らなる燃焼機器用燃料組成物。
【請求項２】（ａ）ジメチルエーテル２４〜９１質量
％及び（ｂ）炭素数１〜４の炭化水素９〜７６質量％か
らなる燃焼機器用燃料組成物。
【請求項３】（ａ）ジメチルエーテル２４〜８７質量
％及び（ｂ）炭素数１〜４の炭化水素１３〜７６質量％
からなる燃焼機器用燃料組成物。
【請求項４】ガス組成物のウオッベ指数が４９．２〜
５７．８ＭＪ／Ｎｍ ³の範囲であり、かつ最大燃焼速度
が３４〜４７ｃｍ／ｓの範囲である請求項１〜３のいず
れかに記載の燃焼機器用燃料組成物。
【請求項５】酸化防止剤及び／又は防錆剤を含むもの
である請求項１〜４のいずれかに記載の燃焼機器用燃料
組成物。