JP2902167B2 - 増強燃焼特性を有する燃料組成物 - Google Patents

増強燃焼特性を有する燃料組成物

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JP2902167B2 JP3198221A JP19822191A JP2902167B2 JP 2902167 B2 JP2902167 B2 JP 2902167B2 JP 3198221 A JP3198221 A JP 3198221A JP 19822191 A JP19822191 A JP 19822191A JP 2902167 B2 JP2902167 B2 JP 2902167B2
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    • C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、環境の保護に関する。より詳細
には、本発明は、中間溜分燃料を用いたエンジン類また
は燃焼装置の作動によって通常引き起こされる大気汚染
を減少させる燃料組成物および方法に関する。
【０００２】大気中への汚染物質放出の減少の重要性お
よび望ましさはよく認識されている。減少させることが
望まれている汚染物質の中には、窒素酸化物（Ｎ
Ｏx）、一酸化炭素、未燃焼炭化水素類、および微粒子
が有る。
【０００３】本発明は、とりわけ、５００ｐｐｍまたは
それ以下の硫黄含有量を有し、そしてそこに溶解してお
り、燃焼性を改良する量の、少なくとも１種のパーオキ
シエステル燃焼改良剤を含有している中間分溜燃料を燃
料として用いることによって、中間分溜燃料使用エンジ
ンまたは他の燃焼装置作動中に大気に放出されるＮＯX
またはＣＯまたは未燃焼炭化水素の量を減少させること
ができることを見い出したことを含む。実際、上記燃料
組成物を使用することで、ディーゼルエンジンから放出
される上記３種の汚染物質の２つ、そしてある場合に
は、その全てを減少させることができことを見い出し
た。更に、この重要で非常に望まれている目的が達成さ
れ、従って、これは、望ましくない微粒子の増大を生じ
させることなく達成できる。これはユニークな発見であ
る、何故ならば、燃焼に関する入手可能な実験証拠およ
び機構理論は、もしＮＯXを減少させると粒子の量が上
昇し、逆もまた同じであることを示唆しているからであ
る。
【０００４】従って、本発明は、その具体例の１つにお
いて、主要部分が、５００ｐｐｍ未満（好適には１００
ｐｐｍまたはそれ以下、最も好適には６０ｐｐｍ以下）
の硫黄含有量を有する炭化水素系中間溜分燃料から成
り、そして上記燃料が、そこに溶解しており、燃焼性を
改良する少量の、少なくとも１種のパーオキシエステル
燃焼改良剤を含有していることを特徴とする燃料組成物
を提供する。説明および付随する請求の範囲を確実にす
るために用いる言葉「炭化水素系」は、該中間分溜燃料
が、原則的にまたは完全に、通常の加工操作のいずれか
によって石油から誘導される燃料から成っていることを
意味している。この完成燃料は、更に、少量の非炭化水
素系燃料、或はアルコールの如きブレンド用成分、ジア
ルキルエーテル類、または類似材料、および／またはタ
ール砂、シェール油または石炭か誘導されるところの、
適当な沸点範囲（即ち１６０〜３７０℃）を有しそして
適切に脱硫された補助液体燃料を少量含有していてもよ
い。上記脱硫補助液体燃料および炭化水素系中間分溜燃
料から成るブレンド物を用いる場合、この全ブレンド物
の硫黄含有量は５００ｐｐｍ以下である必要がある。
【０００５】もう１つの具体例において、本発明は、炭
化水素系中間溜分燃料が空気の存在下で燃焼を受ける燃
焼方法における改良を提供する。上記改良は、上記方法
で用いられる燃料として、５００ｐｐｍ未満（好適には
１００ｐｐｍまたはをれ以下、最も好適には６０ｐｐｍ
以下）の硫黄含有量を有し、そしてそこに溶解してお
り、燃焼を改良する少量の、少なくとも１種のパーオキ
シエステル燃焼改良剤を含有している炭化水素系中間溜
分燃料を提供することから成る。
【０００６】本発明の更にもう１つの具体例は、炭化水
素系中間溜分燃料の製造における改良を提供する。上記
改良は、燃料の硫黄含有量を５００ｐｐｍまたはそれ以
下（好適には１００ｐｐｍまたはそれ以下、最も好適に
は６０ｐｐｍ以下）の水準に制御するか減少させ、そし
てこの得られるところの、硫黄含有量を減少させた燃料
に、パーオキシエステル燃焼改良剤をブレンドすること
から成る。
【０００７】本発明の追加的具体例は、中間溜分燃料で
作動する自動車および航空機の操作における改良を含
む。この改良には、５００ｐｐｍ未満（好適には１００
ｐｐｍまたはそれ以下、最も好適には６０ｐｐｍ以下）
の硫黄含有量を有し、そしてそこに溶解しており、燃焼
性を改良する少量の、少なくとも１種のパーオキシエス
テル燃焼改良剤を含有していることを特徴とする炭化水
素系中間溜分燃料を該車および航空機に供給することを
含む。
【０００８】これらのそして他の具体例は、確実にする
ための説明および付随する請求の範囲中に述べられてい
る。
【０００９】本発明の実施で用いられる炭化水素系燃料
は、一般に、１６０〜３７０℃の範囲の蒸留の範囲に入
る炭化水素類の混合物から成っている。このような燃料
は、しばしば、「中間溜分燃料」と呼ばれている、何故
ならば、それらは、ガソリン後に蒸留してくる画分を含
んでいるからである。このような燃料には、ディーゼル
燃料、バーナー燃料、灯油、ガスオイル、ジェット燃
料、およびガスタービンエンジン燃料が含まれる。
【００１０】好適な中間溜分燃料は、下記の蒸留プロフ
ィル： °Ｆ ℃ ＩＢＰ ２５０−５００ １２１−２６０ １０％ ３１０−５５０ １５４−２８８ ５０％ ３５０−６００ １７７−３１６ ９０％ ４００−７００ ２０４−３７１ ＥＰ ４５０−７５０ ２３２−３９９ を有することによって特徴づけられるものである。
【００１１】３０〜６０の範囲の正味セタン価（即ちパ
ーオキシエステルの如きいかなるセタン改良剤も含んで
いない場合のセタン価）を有するディーゼル燃料が好適
である。特に好適なものは、該正味セタン価が４０〜５
０の範囲にあるものである。このパーオキシエステル燃
焼改良剤は、分子中に少なくとも１個のパーオキシ化さ
れたエステル結合を含有しているところの、燃料可溶有
機エステル類を含んでいる。このエステル化基は、好適
には、不適当な危険性もなく安全な取り扱い、輸送およ
び保存が可能なように、充分な安定性を有する化合物を
与えるに充分な立体障害を有する。従って、該エステル
を製造するためのエステル化用アルコールは、望ましく
は第二アルコールであり、好適には第三アルコールであ
る。従って、本発明に従って用いられる該パーオキシエ
ステル燃焼改良剤は、一般式
【００１２】
【化１】 ［式中、Ｒは、ヒドロカルビル基、好適には第二ヒドロ
カルビル基、最も好適には第三ヒドロカルビル基であ
り、ｎは、１〜４の整数、好適には１〜３、より好適に
は１〜２、最も好適には１のであり、そしてＲ’は、ヒ
ドロカルビル基であり、例えばｎが１のとき、Ｒ’は一
価のヒドロカルビル基であり、ｎが２のとき、Ｒ’は二
価のヒドロカルビル基であり、ｎが３のとき、Ｒ’は三
価のヒドロカルビル基であり、そしてｎが４のとき、
Ｒ’は４価のヒドロカルビル基である。
【００１３】このパーオキシエステルのヒドロカルビル
基は、好適には、単に炭素と水素からなっている。しか
しながら、炭素および水素以外の置換もしくは構成基も
しくは原子を含有していてもよいが、但し、上記基が、
物質的に、該ヒドロカルビル基の一般的な炭化水素系特
質を変化させないことを条件とする。従って、単に炭素
および水素から成る脂肪族、脂環式、または芳香族基を
含有していることに加えて、該ヒドロカルビル基は、不
活性もしくは無害な置換基もしくは構成成分、例えば酸
素原子、窒素原子、硫黄原子、或はこれらの組み合わせ
を含有していてもよい。一般的に言って、該ヒドロカル
ビル基は、１０％を越える量の上記置換基または構成原
子を含有すべきでない。好適には、該ヒドロカルビルは
第二アルキル基、最も好適には、それらは第三アルキル
基である。
【００１４】ここで用いる言葉「燃料可溶」は、該化合
物が、用いられる該特別な溜分燃料中に、少なくとも所
望濃度のパーオキシエステルを達成するのに充分な量で
溶解することを意味している。
【００１５】適切なパーオキシエステル類は市販品とし
て入手可能であり、パーオキシエステル類の製造方法は
文献中によく記述されている。本発明の実施の使用に関
して実例となるパーオキシエステル類には、パーオキシ
酢酸第三ブチル、パーオキシプロピオン酸第三ブチル、
パーオキシ酪酸第三ブチル、パーオキシカプロン酸第三
ブチル、パーオキシカプリル酸第三ブチル、パーオキシ
デカン酸第三ブチル、パーオキシウンデカン酸第三ブチ
ル、パーオキシドデカン酸第三ブチル、パーオキシトリ
デカン酸第三ブチル、パーオキシ酢酸１，１−ジ−メチ
ルプロピル、パーオキシカプロン酸１，１−ジ−メチル
プロピル、パーオキシ酢酸１，１，３，３，−テトラメ
チルブチル、パーオキシ吉草酸１，１，３，３，−テト
ラメチルブチル、パーオキシカプロン酸１，１，３，
３，−テトラメチルブチル、ジ−（第三ブチル−ジパー
オキシ）フタレート、ジ−（１，１−ジメチルプロピル
ジパーオキシ）フタレート、第三ブチルパーオキシベン
ゾエート、１，１−ジメチルプロピルパーオキシベンゾ
エート、ＯＯ−第三ブチル−Ｏ−イソプロピルモノパー
オキシカーボネート（Luperso TBICH 75として市販され
ている）などが含まれる。
【００１６】この燃料組成物は、更に、少量（例えば５
０００ｐｐｍ以下、好適には２５００ｐｐｍ以下）の、
１種以上の有機硝酸エステル類を含有していてもよい。
これらの化合物には、一価もしくは多価であってもよい
置換もしくは未置換脂肪族もしくは脂環式アルコール類
の硝酸エステルが含まれる。好適な有機硝酸エステル
は、約１０個以下の炭素原子、好適には２〜１０個の炭
素原子を有する置換もしくは未置換アルキルもしくはシ
クロアルキル硝酸エステルである。該アルキル基は線状
もしくは分枝（或は線状および分枝アルキル基の混合
物）していてもよい。本発明での使用に適切な硝酸エス
テル化合物の特定例には、これに限定されるものではな
いが、下記のものが含まれる：硝酸メチル、硝酸エチ
ル、硝酸ｎ−プロピル、硝酸イソプロピル、硝酸アリ
ル、硝酸ｎ−ブチル、硝酸イソブチル、硝酸第二ブチ
ル、硝酸第三ブチル、硝酸ｎ−アミル、硝酸イソアミ
ル、硝酸２−アミル、硝酸３−アミル、硝酸第三アミ
ル、硝酸ｎ−ヘキシル、硝酸ｎ−ヘプチル、硝酸第二ヘ
プチル、硝酸ｎ−オクチル、硝酸２−エチルヘキシル、
硝酸第二オクチル、硝酸ｎ−ノニル、硝酸ｎ−デシル、
硝酸シクロペンチル、硝酸シクロヘキシル、硝酸メチル
シクロヘキシル、および硝酸イソプロピルシクロヘキシ
ル。また適切なものは、アルコキシ置換脂肪族アルコー
ル類の硝酸エステル類、例えば硝酸２−エトキシエチ
ル、硝酸２−（２−エトキシエトキシ）エチル、１−メ
チルオキシプロピル−２−ナイトレート、および硝酸４
−エトキシブチル、並びに硝酸ジオール類、例えば二硝
酸１，６−ヘキサメチレンである。好適なものは５〜１
０個の炭素原子を有する硝酸アルキルであり、特に好適
なものは硝酸第一アミルの混合物、および硝酸第一ヘキ
シルの混合物である。
【００１７】この燃料中のパーオキシエステルの濃度
は、比較的広い範囲で変化させ得るが、但し、使用する
量が、少なくとも、排出物の少なくとも１種を減少させ
るのに充分であることを条件とする。一般的に言って、
使用する量は、該燃料百万重量部当たり２５０〜１０，
０００重量部のパーオキシエステルの範囲内である。好
適な濃度は、通常、燃料百万部当たり１，０００〜５，
０００部の範囲内である。
【００１８】少なくとも１種のパーオキシエステルと少
なくとも１種の有機硝酸エステルとの組み合わせを有す
る燃料において、上記組み合わせの全濃度は、相当する
未処理燃料に比較して少なくとも１種の排出物を減少さ
せるのに充分な量であるべきである。一般的に言って、
燃料百万重量部当たり２５０〜２０，０００重量部から
成る上記組み合わせ添加剤の範囲内である。好適な濃度
は、通常、燃料百万部当たり１，０００〜１０，０００
部の範囲内である。いずれの場合も、この燃料は、百万
部当たり少なくとも２５０部のパーオキシエステルを含
有すべきであり、この添加剤の濃度の残りは、もしあれ
ば、有機硝酸エステルである。
【００１９】他の添加剤を本発明の燃料組成物中に包含
させてもよいが、但し、それらが本発明の実施で達成さ
れ得る排出物の減少に対して逆効果を与えないことを条
件とする。このように、有機ヒドロパーオキサイド類、
腐食抑制剤、抗酸化剤、抗さび剤、洗浄剤および分散
剤、摩擦減少剤、抗乳化剤、染料、不活性希釈剤、およ
び類似材料が使用され得る。
【００２０】本発明の実施によって達成され得る利点
は、エンジン動力計に搭載したデトロイトディーゼル１
１．１リットルシリーズ６０エンジンを用いた一連のエ
ンジン試験で示された。このシステムは、Code of Fede
ral Regulations (7-1-86）の第40巻、パート86、付録
Ｉの810-819頁に示されている「強力ディーゼルエンジ
ンのためのＥＰＡエンジン動力計工程」”EPA Engine D
ynamometer Schedule for Heavy-Duty DieselEngines”
に基づく操作であった。これらの試験における、３つの
連続試験の１番目は、名目上２０００〜４０００ｐｐｍ
の範囲の硫黄含有量を有する通常のＤＦ−２ディーゼル
燃料を用いたエンジンの作動に関するものであった。こ
の試験を２つの基線の１つとして用いた。次の操作（こ
れは本発明の実施を代表している）で、５０００ｐｐｍ
のパーオキシ酢酸第三ブチルをブレンドしたところの、
下記の特性を有する低硫黄ディーゼル燃料を用いてエン
ジンを作動させた： 硫黄、ｐｐｍ ５０ 重量、ＡＰＩ＠６０度Ｆ ３４．７ 流動点、度Ｆ −５ 曇点、度Ｆ ８ 銅ストリップ １ 蒸留、度Ｆ ＩＢＰ ３３２ １０％ ４３０ ５０％ ５３２ ９０％ ６３２ ＥＰ ６３４ セタン価 ４３．４ 粘度＠４０℃、ｃＳ ２．９６ 第三および最終試験は、最初に用いた通常のＤＦ−２デ
ィーゼル燃料を使用した他の基線試験に関するものであ
った。全ての例において、エンジンから放出されるＮＯ
X、未燃焼炭化水素類（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）お
よび微粒子の量を測定し、積分した。これらの試験の結
果を下記の表に要約する。ＮＯX、ＨＣ、ＣＯおよび微
粒子に関してここに示した値は、１時間当たりのブレー
キ馬力当たりのグラム数として表されている。従って、
この値が低ければ低いほど、排出速度および量が低い。
【００２１】 試験番号 NOx HC CO 微粒子 1 3.895 0.290 1.79 0.165 2 3.665 0.145 1.30 0.165 3 4.105 0.260 1.71 0.155 本発明の燃料の更にもう１つの有利な特徴は、燃料燃
焼時に排出される硫化粒子および二酸化硫黄の量が、少
なくとも多くの場合、同様の炭化水素組成および蒸留範
囲を有する典型的な今日の中間溜分燃料の燃焼時に排出
される量よりも有意に少ないことである。
【００２２】炭化水素系中間溜分燃料またはそれらの先
駆物質の硫黄含有量を減少させるための方法は文献中に
報告されており、さもなければ、本分野の技術者にとっ
て明らかなものである。上記方法の中で、二酸化硫黄ま
たはフルフラールのような薬剤を用いた溶媒抽出、硫酸
処理、および水素化脱硫方法がある。これらの中で、水
素化脱硫が一般的に好適であり、そしてこれには、種々
のフィードストックに適用される数多くの特定の方法お
よび操作条件が含まれる。例えばナフサまたはガスオイ
ルの水素化処理または水素化工程は、一般に、穏やかな
或は中程度に厳しい条件下で行われる。他方、溜分スト
ックに適用される水素化分解による硫黄の除去は、通
常、より厳しい作業条件下で行われる。大気圧下蒸留か
らの残油の真空蒸留は、炭化水素系中間溜分燃料の製造
で用いられる炭化水素ストックの硫黄含有量を制御する
か、或は減少させるための更にもう１つの方法である。
このような方法に関するより一層の情報は、Kirk-Othme
r著、 「化学技術百科事典」”Encyclopedia of Chemical
Technology”、 第２版、Interscience Publishers、１
１巻、432-445頁（著作権1966）そしてそこに示されて
いる参考例；Idem.、 １５巻、1-77頁（著作権1968）そ
してそこに示されている参考例；およびKirk-Othmer著、
「化学技術百科事典」”Encyclopedia of Chemical Tec
hnology”、第３版、Wiley-Interscience、１７巻、183
-256頁（著作権1982）そしてそこに示されている参考例
から得られる。上記の出版物および参照例の全ては、炭
化水素系中間溜分燃料またはそれらの先駆物質のストッ
ク中の硫黄含有量を制御するか、或は減少させるための
工程もしくは方法に関して、ここでは参照に入れられ
る。使用され得るもう１つの方法には、金属性脱硫化
剤、例えば金属ナトリウム、或はナトリウムおよびカル
シウム金属の混合物を用いた該炭化水素系中間溜分燃料
の処理が含まれる。
【００２３】本発明の特徴および態様は以下のとうりで
ある。
【００２４】１． 主要部分が、５００ｐｐｍ未満の硫
黄含有量を有する炭化水素系中間溜分燃料から成り、そ
して上記燃料が、そこに溶解しており、燃焼性を改良す
る少量の、少なくとも１種のパーオキシエステル燃焼改
良剤を含有していることを特徴とする燃料組成物。
【００２５】２． 該ベース燃料の硫黄含有量が１００
ｐｐｍまたはそれ以下である第１項記載の組成物。
【００２６】３． 該ベース燃料が３０〜６０の範囲の
正味セタン価を有している第１または２項記載の組成
物。
【００２７】４． 該ベース燃料が４０〜５０の範囲の
正味セタン価を有している第３項記載の組成物。
【００２８】５． 該ベース燃料が更に下記の蒸留プロ
フィル： °Ｆ ℃ ＩＢＰ ２５０−５００ １２１−２６０ １０％ ３１０−５５０ １５４−２８８ ５０％ ３５０−６００ １７７−３１６ ９０％ ４００−７００ ２０４−３７１ ＥＰ ４５０−７５０ ２３２−３９９ を有することによって特徴づけられる前項いずれか記載
の組成物。
【００２９】６． 該パーオキシエステル燃焼改良剤
が、本質的に、燃料可溶脂肪族または脂環式または芳香
族酸の第三アルキルパーオキシエステルから成る第１〜
５項いずれか記載の組成物。
【００３０】７． 該燃料が１，０００〜５，０００重
量部のパーオキシ酢酸第三ブチルを含有している前項い
ずれか記載の組成物。
【００３１】８． 中間溜分燃料が空気の存在下で燃焼
を受ける燃焼方法において、上記方法で用いられる燃料
として、５００ｐｐｍ未満の硫黄含有量を有し、そして
そこに溶解しており、燃焼を改良する少量の、少なくと
も１種のパーオキシエステル燃焼改良剤を含有している
炭化水素系中間溜分燃料を供給することから成る改良。
９． 炭化水素系中間溜分燃料の製造方法において、該
燃料の硫黄含有量を５００ｐｐｍまたはそれ以下の水準
に制御し、そしてこの得られるところの、硫黄含有量を
減少させた燃料に、パーオキシエステル燃焼改良剤をブ
レンドすることから成る改良。
【００３２】１０． 中間溜分燃料で作動する自動車ま
たは航空機の操作において、５００ｐｐｍ未満の硫黄含
有量を有し、そしてそこに溶解しており、燃焼性を改良
する少量の、少なくとも１種のパーオキシエステル燃焼
改良剤を含有していることを特徴とする炭化水素系中間
溜分燃料を該車および航空機に供給することから成る改
良。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許2481859（ＵＳ，Ａ) 米国特許2523672（ＵＳ，Ａ) 米国特許3082236（ＵＳ，Ａ) 英国特許1547664（ＧＢ，Ａ) 仏国特許出願公開821211（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C10L 1/18 ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 主要部分が、５００ｐｐｍ未満の硫黄含
    有量を有する炭化水素系中間溜分燃料から成り、そして
    上記燃料が、そこに溶解しており、燃焼性を改良する少
    量の、少なくとも１種のパーオキシエステル燃焼改良剤
    を含有していることを特徴とする燃料組成物。
  2. 【請求項２】 中間溜分燃料が空気の存在下で燃焼を受
    ける燃焼方法において、上記方法で用いられる燃料とし
    て、５００ｐｐｍ未満の硫黄含有量を有し、そしてそこ
    に溶解しており、燃焼を改良する少量の、少なくとも１
    種のパーオキシエステル燃焼改良剤を含有している炭化
    水素系中間溜分燃料を供給することを特徴とする改良方
    法。
  3. 【請求項３】 炭化水素系中間溜分燃料の製造方法にお
    いて、該燃料の硫黄含有量を５００ｐｐｍまたはそれ以
    下の水準に制御し、そしてこの得られるところの、硫黄
    含有量を減少させた燃料に、パーオキシエステル燃焼改
    良剤をブレンドすることを特徴とする改良方法。
  4. 【請求項４】 中間溜分燃料で作動する自動車または航
    空機の操作において、５００ｐｐｍ未満の硫黄含有量を
    有し、そしてそこに溶解しており、燃焼性を改良する少
    量の、少なくとも１種のパーオキシエステル燃焼改良剤
    を含有している炭化水素系中間溜分燃料を該車および航
    空機に供給することを特徴とする改良方法。
JP3198221A 1990-07-16 1991-07-15 増強燃焼特性を有する燃料組成物 Expired - Lifetime JP2902167B2 (ja)

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