JP2011026552A - ガソリン−エタノール混合燃料の分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールに対し、分離されるエタノールの量を増加できる分離方法を提供する。
【解決手段】ガソリン−エタノール混合燃料の分離方法は、ガソリン−エタノール混合燃料１に含有されるエタノールの容積に対し、好ましくは５〜１５容積％、より好ましくは６〜１３容積％の水を添加し、ガソリン−エタノール混合燃料１から分離したエタノール及び水を含む溶液３を回収する操作を複数回繰り返す。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガソリン−エタノール混合燃料の分離方法に関する。

近年、地球温暖化防止の観点から、その原因の一つと考えられている二酸化炭素排出量を削減することが求められている。そこで、ガソリンとエタノールとからなるガソリン−エタノール混合燃料を自動車燃料に用いることが検討されている。

前記エタノールは、植物性物質、例えばサトウキビ、トウモロコシ等の農作物の醗酵により得た所謂バイオエタノールを用いることができる。前記植物性物質は、原料となる植物自体が既に光合成により二酸化炭素を吸収しているので、かかる植物性物質から得られたバイオエタノールを燃焼させたとしても、排出される二酸化炭素の量は前記植物自体が吸収した二酸化炭素の量に等しい。即ち、総計としての二酸化炭素の排出量は理論的にはゼロになるという所謂カーボンニュートラル効果を得ることができる。

また、前記ガソリン−エタノール混合燃料を自動車燃料に用いる場合、エタノールはガソリンよりもオクタン価が高いので、該ガソリン−エタノール混合燃料からエタノールを分離して用いることが検討されている。この場合、前記ガソリン−エタノール混合燃料またはガソリンとエタノールとの混合比を適宜調節することにより、内燃機関の負荷に対し広い範囲で対応することができる。

そこで、前記ガソリン−エタノール混合燃料からエタノールを分離する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。前記分離方法は、前記ガソリン−エタノール混合燃料に水を添加し、混合することにより、該ガソリン−エタノール混合燃料を主としてガソリンからなる溶液と、主として水とエタノールとからなる溶液とに分離するものである。

前記分離方法では、前記ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールに対し、５〜３０重量％の水を添加することにより、１回の操作で前記ガソリン−エタノール混合燃料に含まれるエタノールを実質的に全て分離、回収できると考えられている。

特開２００７−１３８８８８号公報

しかしながら、前記従来の分離方法により前記ガソリン−エタノール混合燃料から主として水とエタノールとからなる溶液を分離したときには、該ガソリン−エタノール混合燃料にエタノールが残留することがあり、さらに優れた分離方法の開発が望まれる。

そこで、本発明は前記事情に鑑み、前記ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールに対し、分離されるエタノールの量を増加させることができる分離方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記従来の分離方法において前記ガソリン−エタノール混合燃料にエタノールが残留することがある理由について検討した結果、該ガソリン−エタノール混合燃料に添加する水の量によって、分離できるエタノールの量が異なることを知見した。

本発明者らは、前記知見についてさらに検討を重ねた結果、前記ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールに対し、特定の範囲の水を添加する操作を複数回繰り返すことにより、分離されるエタノールの量を増加させることができることを見出した。

そこで、本発明は、前記目的を達成するために、ガソリンとエタノールとを含むガソリン−エタノール混合燃料に水を添加して、該ガソリン−エタノール混合燃料から分離したエタノール及び水を含む溶液を回収するガソリン−エタノール混合燃料の分離方法において、該ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対し、エタノール回収率が最大となる範囲の量の水を添加し、該ガソリン−エタノール混合燃料から分離したエタノール及び水を含む溶液を回収する操作を複数回繰り返すことを特徴とする。

本発明の分離方法では、前記ガソリン−エタノール混合燃料に水を添加して、該ガソリン−エタノール混合燃料からエタノール及び水を含む溶液を分離し、分離したエタノール及び水を含む溶液を回収する。このとき、本発明の分離方法では、前記ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対し、エタノール回収率が最大となる範囲の量の水を添加することにより、単位容積当たりの水に対し、分離されるエタノールの量を最大にすることができる。

そこで、本発明の分離方法によれば、前記ガソリン−エタノール混合燃料に前記範囲の水を添加して、エタノール及び水を含む溶液を分離する操作を複数回繰り返すことにより、添加する水の量をより少なくすると共に、より多くのエタノールを分離することができる。

本発明の分離方法では、前記ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対し、具体的には５〜１５容積％の水を添加することが好ましい。添加される水の量を前記範囲とすることにより、単位容積当たりの水に対し、分離されるエタノールの量を増加させることができる。

前記ガソリン−エタノール混合燃料に添加される水の量が、該ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対し、５容積％未満または１５容積％を超えるときには、いずれも単位容積当たりの水に対し、十分な量のエタノールを分離することができないことがある。

また、本発明の分離方法では、前記ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対し、６〜１３容積％の水を添加することがさらに好ましい。添加される水の量を前記範囲とすることにより、単位容積当たりの水に対し、分離されるエタノールの量をさらに増加させることができる。

本発明の分離方法の一実施形態を示す説明図。 ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対する水の添加率と、水の添加率に対するエタノールの回収率との関係を示すグラフ。 従来の分離方法の一形態を示す説明図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

本実施形態の分離方法では、まず、図１に示すように、ガソリン−エタノール混合燃料１に水を添加することにより、エタノール含有量が低下した第２のガソリン−エタノール混合燃料２と水及びエタノールを含む第１の溶液３とに分離する。

ガソリン−エタノール混合燃料１は、ガソリンとエタノールとからなる。エタノールは、通常のガソリンに比較してオクタン価が高いので、ガソリン−エタノール混合燃料１に含有されるガソリンとしては、通常のガソリンよりもオクタン価の低いサブオクタンガソリンを用いることができる。このようにすることにより、ガソリン−エタノール混合燃料１は、通常のガソリンと同等のオクタン価となるように調整することができる。

本実施形態では、例として、ガソリン−エタノール混合燃料１が、全量の１０容積％のエタノールを含有する場合について説明する。

ガソリン−エタノール混合燃料１は、水の添加率により、エタノールの回収率が異なっている。図２に、ガソリン−エタノール混合燃料１に含有されるエタノールの容積に対する水の添加率（容積％）と、水の添加率に対するエタノールの回収率（％）との関係を示す。

図２から、ガソリン−エタノール混合燃料１に含有されるエタノールの容積に対して、所定の範囲の水を添加することにより、エタノールの回収率が高くなることが明らかである。また、ガソリン−エタノール混合燃料１に含有されるエタノールの容積に対して、５〜１５容積％の水を添加することにより、分離されるエタノールの割合がさらに高くなり、６〜１３容積％の水を添加することにより、分離されるエタノールの割合が最大となることが明らかである。

そこで、本実施形態の分離方法では、図１に示す第１回の分離で、ガソリン−エタノール混合燃料１に含有されるエタノールに対し、１０容積％の水を添加し、混合する。ここで、ガソリン−エタノール混合燃料１に含有されるガソリンが水に不溶であるのに対し、エタノールは水に易溶である。そこで、ガソリン−エタノール混合燃料１は、エタノール含有量が低下した第２のガソリン−エタノール混合燃料２と水及びエタノールを含む第１の溶液３とに分離する。尚、エタノールはガソリンに対しても親和性を備えているので、第１の溶液３は、水及びエタノールの他に少量のガソリンを含んでいる。第１回の分離では、次に、前記のように分離した第２のガソリン−エタノール混合燃料２と第１の溶液３とから、第１の溶液３を回収する。

第１回の分離において、ガソリン−エタノール混合燃料１の容積を１０００ｍｌとすると、ガソリン−エタノール混合燃料１は、１００ｍｌのエタノールを含んでいる。従って、ガソリン−エタノール混合燃料１に添加される水の量を前記エタノールに対し１０容積％とすれば、添加される水の量は具体的には１０ｍｌ（１０ｇ）となる。

この結果、回収された第１の溶液３は、全量が４３ｇであり、６６重量％のエタノールを含んでいる。一方、第１の溶液３が分離された後の第２のガソリン−エタノール混合燃料２は、全量が６８１ｇで６．３重量％のエタノールを含有しており、該エタノールは容積としては６０ｍｌである。

本実施形態の分離方法では、次に、第２回の分離として、第２のガソリン−エタノール混合燃料２に含有されるエタノールに対し、１０容積％の水を添加し、混合する。第２のガソリン−エタノール混合燃料２に含有されるエタノールは、前述のとおり６０ｍｌであるので、添加される水の量は具体的には６ｍｌ（６ｇ）となる。

この結果、第１回の分離と同様に、第２のガソリン−エタノール混合燃料２は、エタノール含有量が低下した第３のガソリン−エタノール混合燃料４と水及びエタノールを含む第２の溶液５とに分離する。第２回の分離では、次に、前記のように分離した第３のガソリン−エタノール混合燃料４と第２の溶液５とから、第２の溶液５を回収する。

このとき、回収された第２の溶液５は、全量が２８ｇであり、６５重量％のエタノールを含んでいる。一方、第２の溶液５が分離された後の第３のガソリン−エタノール混合燃料４は、全量が６５９ｇで４．１重量％のエタノールを含有しており、該エタノールは容積としては４０ｍｌである。

本実施形態の分離方法では、次に、第３回の分離として、第３のガソリン−エタノール混合燃料４に含有されるエタノールに対し、１０容積％の水を添加し、混合する。第３のガソリン−エタノール混合燃料４に含有されるエタノールは、前述のとおり４０ｍｌであるので、添加される水の量は具体的には４ｍｌ（４ｇ）となる。

この結果、第１回の分離と同様に、第３のガソリン−エタノール混合燃料４は、エタノール含有量が低下した第４のガソリン−エタノール混合燃料６と水及びエタノールを含む第３の溶液７とに分離する。第３回の分離では、次に、前記のように分離した第４のガソリン−エタノール混合燃料６と第３の溶液７とから、第３の溶液７を回収する。

このとき、回収された第３の溶液７は、全量が１３ｇであり、６０重量％のエタノールを含んでいる。一方、第３の溶液７が分離された後の第４のガソリン−エタノール混合燃料６は、全量が６５０ｇで２．６重量％のエタノールを含有している。

本実施形態の分離方法によれば、ガソリン−エタノール混合燃料１，２，４に含有されるエタノールの容積に対し、１０容積％の水を添加する操作を繰り返す。この結果、第１回〜第３回の分離で添加された水の合計量２０ｍｌ（２０ｇ）に対し、第１回〜第３回の分離でそれぞれ回収された第１〜第３の溶液３，５，７の合計として、約６４重量％のエタノールを含む溶液８４ｇを得ることができる。

次に、比較としての分離方法を図３に示す。図３に示す分離方法では、ガソリン−エタノール混合燃料１に含有されるエタノールに対し、２０容積％の水を添加し、エタノール含有量が低下したガソリン−エタノール混合燃料８と水及びエタノールを含む溶液９とに分離する操作を１回だけ行う。そして、分離したガソリン−エタノール混合燃料８と水及びエタノールを含む溶液９とから、溶液９を回収する。

このとき、回収された溶液９は、全量が７１ｇであり、６４重量％のエタノールを含んでいる。一方、溶液９が分離された後のガソリン−エタノール混合燃料８は、全量が６６３ｇで４．２重量％のエタノールを含有している。

以上から、本実施形態の分離方法によれば、比較としての分離方法に対し、同量の水の添加で、より多くのエタノールを分離することができることが明らかである。また、本実施形態の分離方法によれば、比較としての分離方法に対し、ガソリン−エタノール混合燃料に残留するエタノールの量をより低い濃度とすることができることが明らかである。

１…ガソリン−エタノール混合燃料、 ３，５，７…エタノール及び水を含む溶液。

Claims (3)

1. ガソリンとエタノールとを含むガソリン−エタノール混合燃料に水を添加して、該ガソリン−エタノール混合燃料から分離したエタノール及び水を含む溶液を回収するガソリン−エタノール混合燃料の分離方法において、
   該ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対し、エタノール回収率が最大となる範囲の量の水を添加し、該ガソリン−エタノール混合燃料から分離したエタノール及び水を含む溶液を回収する操作を複数回繰り返すことを特徴とするガソリン−エタノール混合燃料の分離方法。
2. 請求項１記載のガソリン−エタノール混合燃料の分離方法において、前記ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対し、５〜１５容積％の水を添加することを特徴とするガソリン−エタノール混合燃料の分離方法。
3. 請求項２記載のガソリン−エタノール混合燃料の分離方法において、前記ガソリン−エタノール混合燃料に含有されるエタノールの容積に対し、６〜１３容積％の水を添加することを特徴とするガソリン−エタノール混合燃料の分離方法。

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