JP3098228B2 - 粘性炭化水素をディーゼルエンジンの燃料として用いるための方法およびディーゼルエンジンの燃料 - Google Patents
粘性炭化水素をディーゼルエンジンの燃料として用いるための方法およびディーゼルエンジンの燃料Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、粘性炭化水素を、
燃焼用燃料としてだけではなく、ディーゼルエンジン用
燃料として用いる方法に関する。
燃焼用燃料としてだけではなく、ディーゼルエンジン用
燃料として用いる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】天然ビチューメンや残油から水中油滴型
エマルジョン（水中炭化水素エマルジョン）、いわゆる
ハイドロカーボン−イン−ウォーター型のエマルション
を形成することで、これらの粘性炭化水素の輸送や製造
を容易とすることは、従来からよく知られている。この
プロセスの典型的なものは、米国特許第３，３８０，５
３１号、３，４６７，１９５号、第３，５１９，００６
号、第３，９４３，９５４号、第４，０９９，５３７
号、第４，１０８，１９３号、第４，２３９，０５２
号、第４，５７０，６５６号等に開示されている。これ
らに加えて、従来技術においては、天然ビチューメンお
よび／または残油から得られた水中油滴型エマルジョン
は、燃料として用いられ得ることが知られている。この
点は、例えば米国特許第４，１４４，０１５号、第４，
３７８，２３０号、第４，６１８，３４８号、英国特許
明細書第９７４，０４２号等に開示されている。
エマルジョン（水中炭化水素エマルジョン）、いわゆる
ハイドロカーボン−イン−ウォーター型のエマルション
を形成することで、これらの粘性炭化水素の輸送や製造
を容易とすることは、従来からよく知られている。この
プロセスの典型的なものは、米国特許第３，３８０，５
３１号、３，４６７，１９５号、第３，５１９，００６
号、第３，９４３，９５４号、第４，０９９，５３７
号、第４，１０８，１９３号、第４，２３９，０５２
号、第４，５７０，６５６号等に開示されている。これ
らに加えて、従来技術においては、天然ビチューメンお
よび／または残油から得られた水中油滴型エマルジョン
は、燃料として用いられ得ることが知られている。この
点は、例えば米国特許第４，１４４，０１５号、第４，
３７８，２３０号、第４，６１８，３４８号、英国特許
明細書第９７４，０４２号等に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した水中油滴型エ
マルジョンは、ある種のパワープラントでは燃料として
有用であるが、ディーゼルエンジン、特に低速ディーゼ
ルエンジンでの燃焼にはあまり適していない。従って、
天然の粘性ビチューメンおよび／または残油を、ディー
ゼルエンジンの燃料として使用することを可能とするこ
とが強く望まれている。
マルジョンは、ある種のパワープラントでは燃料として
有用であるが、ディーゼルエンジン、特に低速ディーゼ
ルエンジンでの燃焼にはあまり適していない。従って、
天然の粘性ビチューメンおよび／または残油を、ディー
ゼルエンジンの燃料として使用することを可能とするこ
とが強く望まれている。
【０００４】従って、本発明は、粘性炭化水素をディー
ゼルエンジンの燃料として用いるための方法を提供する
ことを主要な目的とする。また、本発明は、上記方法に
おいて、上記粘性炭化水素が天然ビチューメンまたは残
油である方法を提供することを目的とする。更に、本発
明は、油中水滴型エマルジョンの形態でディーゼルエン
ジン用の燃料を提供することを目的とする。本発明の他
の目的利点および利点は、以下の記述により明らかとさ
れる。
ゼルエンジンの燃料として用いるための方法を提供する
ことを主要な目的とする。また、本発明は、上記方法に
おいて、上記粘性炭化水素が天然ビチューメンまたは残
油である方法を提供することを目的とする。更に、本発
明は、油中水滴型エマルジョンの形態でディーゼルエン
ジン用の燃料を提供することを目的とする。本発明の他
の目的利点および利点は、以下の記述により明らかとさ
れる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、粘性炭化水素
を、燃料生成物としてだけでなく、例えばディーゼルエ
ンジン用の燃料として用いるための方法に関する。
を、燃料生成物としてだけでなく、例えばディーゼルエ
ンジン用の燃料として用いるための方法に関する。
【０００６】本発明によれば、粘性炭化水素をディーゼ
ルエンジンの燃料として用いるための方法であって、
（ａ）界面活性剤パッケージを４００ｐｐｍ（ｗｔ）以
上含有し炭化水素と水との比率（炭化水素：水）が体積
比で約６０：４０から約９８：２である水中油滴型エマ
ルジョンを用意するステップを有し、前記炭化水素は、
ＡＰＩ比重が１６゜ＡＰＩ以下で、１２２゜Ｆにおける
粘度が１００ｃＰｓ以上であり、前記界面活性剤パッケ
ージは、アミンおよびエトキシ化アルコール（エトキシ
レート化アルコール）を含んでなり、またエチレンオキ
サイド（ＥＯ）の含有量が約１０以上であり、（ｂ）前
記水中油滴型エマルジョンを高温として攪拌エネルギー
を与えて、該水中油滴型エマルジョンを、その平均液滴
径が４μｍ以下、最大液滴径が１０μｍ以下である油中
水滴型エマルジョンに転化させるステップを有し、前記
高温とする際の温度は前記界面活性剤パッケージのエチ
レンオキサイドの含有量が増加するにつれて上昇し、前
記攪拌エネルギーは前記炭化水素の含有量が減少するに
つれて増加し、（ｃ）前記油中水滴型エマルジョンを霧
状化するステップを有し、および（ｄ）前記油中水滴型
エマルジョンをディーゼルエンジン内で燃焼させるステ
ップを有することを特徴とする方法が得られる。
ルエンジンの燃料として用いるための方法であって、
（ａ）界面活性剤パッケージを４００ｐｐｍ（ｗｔ）以
上含有し炭化水素と水との比率（炭化水素：水）が体積
比で約６０：４０から約９８：２である水中油滴型エマ
ルジョンを用意するステップを有し、前記炭化水素は、
ＡＰＩ比重が１６゜ＡＰＩ以下で、１２２゜Ｆにおける
粘度が１００ｃＰｓ以上であり、前記界面活性剤パッケ
ージは、アミンおよびエトキシ化アルコール（エトキシ
レート化アルコール）を含んでなり、またエチレンオキ
サイド（ＥＯ）の含有量が約１０以上であり、（ｂ）前
記水中油滴型エマルジョンを高温として攪拌エネルギー
を与えて、該水中油滴型エマルジョンを、その平均液滴
径が４μｍ以下、最大液滴径が１０μｍ以下である油中
水滴型エマルジョンに転化させるステップを有し、前記
高温とする際の温度は前記界面活性剤パッケージのエチ
レンオキサイドの含有量が増加するにつれて上昇し、前
記攪拌エネルギーは前記炭化水素の含有量が減少するに
つれて増加し、（ｃ）前記油中水滴型エマルジョンを霧
状化するステップを有し、および（ｄ）前記油中水滴型
エマルジョンをディーゼルエンジン内で燃焼させるステ
ップを有することを特徴とする方法が得られる。
【０００７】上記方法において、好ましくは、前記高温
とする際の温度は９０℃以上であり、前記攪拌エネルギ
ーは６．００×１０6 Ｊ／ｍ3 以上である。また、前記
エチレンオキサイドの含有量は、好ましくは、約１０か
ら２５である。また、前記アミンは、好ましくは、前記
炭化水素相に対して約３００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存
在する。また、前記エトキシ化アルコールは、好ましく
は、前記炭化水素相に対して約１００ｐｐｍ（ｗｔ）か
ら約３０００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在する。また、
前記エトキシ化アルコールは、好ましくは、前記炭化水
素相に対して約８００ｐｐｍ（ｗｔ）から約１５００ｐ
ｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在する。さらに、前記炭化水素
相は、例えば、ビチューメン、あるいはセロ・ネグロ・
ビチューメン（Cerro Negro bitumen ）などである。
とする際の温度は９０℃以上であり、前記攪拌エネルギ
ーは６．００×１０6 Ｊ／ｍ3 以上である。また、前記
エチレンオキサイドの含有量は、好ましくは、約１０か
ら２５である。また、前記アミンは、好ましくは、前記
炭化水素相に対して約３００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存
在する。また、前記エトキシ化アルコールは、好ましく
は、前記炭化水素相に対して約１００ｐｐｍ（ｗｔ）か
ら約３０００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在する。また、
前記エトキシ化アルコールは、好ましくは、前記炭化水
素相に対して約８００ｐｐｍ（ｗｔ）から約１５００ｐ
ｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在する。さらに、前記炭化水素
相は、例えば、ビチューメン、あるいはセロ・ネグロ・
ビチューメン（Cerro Negro bitumen ）などである。
【０００８】本発明にかかる方法によれば、粘性炭化水
素は、水中油滴型エマルジョンの形態とされ、その製造
および燃焼される場所への輸送が容易とされる。水中油
滴型エマルジョンは、上述した周知の特許および米国特
許第４，８０１，３０４号、４，７９５，４７８号、第
４，８３４，７７５号、第４，９２３，４８３号、第
４，８２４，４３９号、第４，９９４，０９０号、第
４，７７６，９７７号、第４，７８１，８１９号、第
４，８０６，２３１号および第４，９１５，８１９号等
に開示されている。加えて、水中型油滴型エマルジョン
の形成方法は、米国特許第４，９３４，３９８号、第
４，６１８，３４８号、第４，６６６，４５７号、第
４，６８４，３７２号、第４，７９３，８２６号に開示
されている。
素は、水中油滴型エマルジョンの形態とされ、その製造
および燃焼される場所への輸送が容易とされる。水中油
滴型エマルジョンは、上述した周知の特許および米国特
許第４，８０１，３０４号、４，７９５，４７８号、第
４，８３４，７７５号、第４，９２３，４８３号、第
４，８２４，４３９号、第４，９９４，０９０号、第
４，７７６，９７７号、第４，７８１，８１９号、第
４，８０６，２３１号および第４，９１５，８１９号等
に開示されている。加えて、水中型油滴型エマルジョン
の形成方法は、米国特許第４，９３４，３９８号、第
４，６１８，３４８号、第４，６６６，４５７号、第
４，６８４，３７２号、第４，７９３，８２６号に開示
されている。
【０００９】本発明にかかる方法によれば、水中油滴型
エマルジョンは、水中での炭化水素の比率が体積比で約
６０：４０から約９８：２、好ましくは６５：３５から
９５：５である。この水中油滴型エマルジョンは、アミ
ンおよびエトキシ化アルコールを含んでなる界面活性剤
添加物を用いて形成される。ここで、炭化水素相に対し
て、アミンは少なくとも約３００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だ
け、エトキシ化アルコールは少なくとも８００ｐｐｍ
（ｗｔ）の量だけ、それぞれ存在する。また、界面活性
剤ないし界面活性剤パッケージは、エチレンオキサイド
含有量が１０以上、好ましくは１０から２５、より好ま
しくは約１５である。ここで、エチレンオキサイド含有
量は、エチレンオキサイドの連鎖の長さ（chain lengt
h）、つまりエチレンオキサイドのモル数を意味する。
さらに、本発明の方法で利用できる粘性炭化水素は、Ａ
ＰＩ比重が１６゜ＡＰＩ以下、粘度が１２２゜Ｆにおい
て１００ｃＰｓ以上の特徴をもつものである。
エマルジョンは、水中での炭化水素の比率が体積比で約
６０：４０から約９８：２、好ましくは６５：３５から
９５：５である。この水中油滴型エマルジョンは、アミ
ンおよびエトキシ化アルコールを含んでなる界面活性剤
添加物を用いて形成される。ここで、炭化水素相に対し
て、アミンは少なくとも約３００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だ
け、エトキシ化アルコールは少なくとも８００ｐｐｍ
（ｗｔ）の量だけ、それぞれ存在する。また、界面活性
剤ないし界面活性剤パッケージは、エチレンオキサイド
含有量が１０以上、好ましくは１０から２５、より好ま
しくは約１５である。ここで、エチレンオキサイド含有
量は、エチレンオキサイドの連鎖の長さ（chain lengt
h）、つまりエチレンオキサイドのモル数を意味する。
さらに、本発明の方法で利用できる粘性炭化水素は、Ａ
ＰＩ比重が１６゜ＡＰＩ以下、粘度が１２２゜Ｆにおい
て１００ｃＰｓ以上の特徴をもつものである。
【００１０】上述した水中油滴型エマルジョンを高温に
加熱し攪拌することで、この水中油滴型エマルジョンが
油中水滴型エマルジョンへと転化される。本発明によれ
ば、生成される油中水滴型エマルジョン生成物の平均液
滴径つまり平均水滴サイズ（直径）が４ミクロン以下
で、最大液滴径つまり最大水滴サイズ（直径）が１０ミ
クロン以下であることが非常に重要である。ディーゼル
エンジンで使用可能な燃料生成物を製造するためには、
上記のように生成された油中水滴型エマルジョンの水滴
サイズをコントロールする必要がある。この水滴サイズ
は、以下のファクタによってコントロールされる。 （１）水中油滴型エマルジョンの転化時における温度 （２）界面活性剤の濃度 （３）界面活性剤中のエチレンオキサイド（ＥＯ）成分
含有量 （４）転化プロセス時における混合エネルギー （５）元の水中油滴型エマルジョンにおける炭化水素と
水との比率
加熱し攪拌することで、この水中油滴型エマルジョンが
油中水滴型エマルジョンへと転化される。本発明によれ
ば、生成される油中水滴型エマルジョン生成物の平均液
滴径つまり平均水滴サイズ（直径）が４ミクロン以下
で、最大液滴径つまり最大水滴サイズ（直径）が１０ミ
クロン以下であることが非常に重要である。ディーゼル
エンジンで使用可能な燃料生成物を製造するためには、
上記のように生成された油中水滴型エマルジョンの水滴
サイズをコントロールする必要がある。この水滴サイズ
は、以下のファクタによってコントロールされる。 （１）水中油滴型エマルジョンの転化時における温度 （２）界面活性剤の濃度 （３）界面活性剤中のエチレンオキサイド（ＥＯ）成分
含有量 （４）転化プロセス時における混合エネルギー （５）元の水中油滴型エマルジョンにおける炭化水素と
水との比率
【００１１】特に、転化時における温度と混合エネルギ
ーは、界面活性剤の濃度とエチレンオキサイド（ＥＯ）
成分含有量が増加するにつれて増大し、また炭化水素成
分量が減少につれて増大する。
ーは、界面活性剤の濃度とエチレンオキサイド（ＥＯ）
成分含有量が増加するにつれて増大し、また炭化水素成
分量が減少につれて増大する。
【００１２】生成される油中水滴型エマルジョンおよび
その水滴サイズのコントロールは、（１）水の存在によ
って、ディーゼルエンジン中での燃焼がより完全とな
る、（２）水滴サイズが小さいことによって、アトマイ
ゼーションが促進される、（３）燃料が低温で燃焼可能
となり、その結果、煤の生成量が少なくなるだけでな
く、窒素酸化物すなわちＮＯＸ生成物の生成量も少なく
なる、という各点において影響が大きい。
その水滴サイズのコントロールは、（１）水の存在によ
って、ディーゼルエンジン中での燃焼がより完全とな
る、（２）水滴サイズが小さいことによって、アトマイ
ゼーションが促進される、（３）燃料が低温で燃焼可能
となり、その結果、煤の生成量が少なくなるだけでな
く、窒素酸化物すなわちＮＯＸ生成物の生成量も少なく
なる、という各点において影響が大きい。
【００１３】また、本発明によれば、ディーゼルエンジ
ンの燃料であって、水と炭化水素との比率が体積比で約
４０：６０から約２：９８である油中水滴型エマルジョ
ンと、８００ｐｐｍ（ｗｔ）以上の界面活性剤パッケー
ジとを含有し、前記炭化水素は、ＡＰＩ比重が１６゜Ａ
ＰＩ以下で、１２２゜Ｆにおける粘度が１００ｃＰｓ以
上であり、前記界面活性剤パッケージはエチレンオキサ
イド含有量が１０以上であり、前記油中水滴型エマルジ
ョンは、平均液滴径つまり平均水滴サイズが４μｍ以
下、最大液滴径つまり最大水滴サイズが１０μｍ以下で
あることを特徴とする燃料が得られる。
ンの燃料であって、水と炭化水素との比率が体積比で約
４０：６０から約２：９８である油中水滴型エマルジョ
ンと、８００ｐｐｍ（ｗｔ）以上の界面活性剤パッケー
ジとを含有し、前記炭化水素は、ＡＰＩ比重が１６゜Ａ
ＰＩ以下で、１２２゜Ｆにおける粘度が１００ｃＰｓ以
上であり、前記界面活性剤パッケージはエチレンオキサ
イド含有量が１０以上であり、前記油中水滴型エマルジ
ョンは、平均液滴径つまり平均水滴サイズが４μｍ以
下、最大液滴径つまり最大水滴サイズが１０μｍ以下で
あることを特徴とする燃料が得られる。
【００１４】さらに、本発明によれば、安定な水中油滴
型エマルジョンを作るための方法において、天然界面活
性剤を含む炭化水素相を用意するステップを含み、水相
を用意するステップを含み、前記水相は該水相に対して
約１０ｐｐｍ（ｗｔ）より多く約１００ｐｐｍ（ｗｔ）
以下の電解質含有量つまり電解質成分を有し、前記炭化
水素相および前記水相を、前記天然界面活性剤を活性化
して前記エマルジョンを安定化する効果が得られる量の
アミンおよびエトキシ化アルコールを含んでなる界面活
性剤添加物と混合するステップを含んでなる方法が得ら
れる。
型エマルジョンを作るための方法において、天然界面活
性剤を含む炭化水素相を用意するステップを含み、水相
を用意するステップを含み、前記水相は該水相に対して
約１０ｐｐｍ（ｗｔ）より多く約１００ｐｐｍ（ｗｔ）
以下の電解質含有量つまり電解質成分を有し、前記炭化
水素相および前記水相を、前記天然界面活性剤を活性化
して前記エマルジョンを安定化する効果が得られる量の
アミンおよびエトキシ化アルコールを含んでなる界面活
性剤添加物と混合するステップを含んでなる方法が得ら
れる。
【００１５】ここで、セロ・ネグロ・ビチューメンなど
の炭化水素は天然界面活性剤を含有している。この活性
化をするために上記界面活性剤が使用される。水相にお
けるｐＨや塩度等の要因に対して、エマルジョンが安定
化されるように作用する。
の炭化水素は天然界面活性剤を含有している。この活性
化をするために上記界面活性剤が使用される。水相にお
けるｐＨや塩度等の要因に対して、エマルジョンが安定
化されるように作用する。
【００１６】また、従来法により形成されたエマルジョ
ンは、エマルジョンの水相内に電解質成分が約１０ｐｐ
ｍより多量にあると感応度が高くなるが、本発明に係る
界面活性剤添加物を用いた場合、電解質成分量が約１０
０ｐｐｍまでである水を用いてエマルジョンを調製する
ことができ、つまり広範囲の水を用いて調製することが
可能である。
ンは、エマルジョンの水相内に電解質成分が約１０ｐｐ
ｍより多量にあると感応度が高くなるが、本発明に係る
界面活性剤添加物を用いた場合、電解質成分量が約１０
０ｐｐｍまでである水を用いてエマルジョンを調製する
ことができ、つまり広範囲の水を用いて調製することが
可能である。
【００１７】さらに、多くの天然粘性炭化水素物質は、
上述したセロ・ネグロ・ビチューメンを含めて、天然界
面活性剤としての不活性界面活性剤を有している。この
不活性界面活性剤は、カルボキシル酸、フェノール類、
エステル類などを含み、これらの成分は、適当な条件下
では、界面活性剤として活性化可能である。そして、上
記のアミンとエトキシ化アルコールとを含有する界面活
性剤添加物は、この天然界面活性剤を活性化するように
作用し、つまりこれらの天然界面活性剤により形成され
たエマルジョンを安定化するように作用して、エマルジ
ョンにおけるｐＨの変動や塩度の変動に対する感応性を
抑える。より具体的には、アミンはビチューメンからの
天然界面活性剤を活性化し、また、エトキシル化アルコ
ールはエマルジョンを安定化させ、エマルジョンの水相
中におけるｐＨの変動や塩度の変動に対する感応性を抑
える。更に、この界面活性剤添加物は、エマルジョンの
安定化に用いる際において、アミンおよびアルコールの
使用量を十分少なく抑えることができる。
上述したセロ・ネグロ・ビチューメンを含めて、天然界
面活性剤としての不活性界面活性剤を有している。この
不活性界面活性剤は、カルボキシル酸、フェノール類、
エステル類などを含み、これらの成分は、適当な条件下
では、界面活性剤として活性化可能である。そして、上
記のアミンとエトキシ化アルコールとを含有する界面活
性剤添加物は、この天然界面活性剤を活性化するように
作用し、つまりこれらの天然界面活性剤により形成され
たエマルジョンを安定化するように作用して、エマルジ
ョンにおけるｐＨの変動や塩度の変動に対する感応性を
抑える。より具体的には、アミンはビチューメンからの
天然界面活性剤を活性化し、また、エトキシル化アルコ
ールはエマルジョンを安定化させ、エマルジョンの水相
中におけるｐＨの変動や塩度の変動に対する感応性を抑
える。更に、この界面活性剤添加物は、エマルジョンの
安定化に用いる際において、アミンおよびアルコールの
使用量を十分少なく抑えることができる。
【００１８】この方法において、好ましくは、前記炭化
水素相に対して、前記アミンが約３００ｐｐｍ（ｗｔ）
以上の量だけ存在し、また前記エトキシ化アルコールが
約１００ｐｐ（ｗｔ）以上の量だけ存在する。また、好
ましくは、前記炭化水素相に対して、前記アミンが約３
００ｐｐｍ（ｗｔ）から約１５００ｐｐｍ（ｗｔ）の量
だけ存在する。また、好ましくは、前記炭化水素相に対
して、前記アミンが約４００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存
在する。また、好ましくは、前記炭化水素相に対して、
前記エトキシ化アルコールが約１００ｐｐｍ（ｗｔ）か
ら約３０００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在する。また、
好ましくは、記炭化水素相に対して、前記エトキシ化ア
ルコールが約８００ｐｐｍ（ｗｔ）から約１５００ｐｐ
ｍ（ｗｔ）の間の量だけ存在する。さらに、好ましく
は、前記天然界面活性剤と前記界面活性剤添加物からな
る界面活性剤パッケージの含有量が前記エマルジョンに
対して４００ｐｐｍ（ｗｔ）以上である。
水素相に対して、前記アミンが約３００ｐｐｍ（ｗｔ）
以上の量だけ存在し、また前記エトキシ化アルコールが
約１００ｐｐ（ｗｔ）以上の量だけ存在する。また、好
ましくは、前記炭化水素相に対して、前記アミンが約３
００ｐｐｍ（ｗｔ）から約１５００ｐｐｍ（ｗｔ）の量
だけ存在する。また、好ましくは、前記炭化水素相に対
して、前記アミンが約４００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存
在する。また、好ましくは、前記炭化水素相に対して、
前記エトキシ化アルコールが約１００ｐｐｍ（ｗｔ）か
ら約３０００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在する。また、
好ましくは、記炭化水素相に対して、前記エトキシ化ア
ルコールが約８００ｐｐｍ（ｗｔ）から約１５００ｐｐ
ｍ（ｗｔ）の間の量だけ存在する。さらに、好ましく
は、前記天然界面活性剤と前記界面活性剤添加物からな
る界面活性剤パッケージの含有量が前記エマルジョンに
対して４００ｐｐｍ（ｗｔ）以上である。
【００１９】本発明の別の利点や特徴は以下の詳細な記
述から明らかとなるものである。
述から明らかとなるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明は、粘性炭化水素をディー
ゼルエンジン用の油中水滴型エマルジョンの形態での燃
料生成物としてだけでなく、ディーゼルエンジン用の燃
料として用いるための方法に関する。
ゼルエンジン用の油中水滴型エマルジョンの形態での燃
料生成物としてだけでなく、ディーゼルエンジン用の燃
料として用いるための方法に関する。
【００２１】本発明で用いられる粘性炭化水素は天然ビ
チューメンおよび残油を含み、ＡＰＩ比重が１６゜ＡＰ
Ｉ以下で、粘度が１２２゜Ｆで１００ｃＰｓ以上である
ことで特徴づけられる。このような本発明にかかる粘性
炭化水素は、輸送を行う際には、水中油滴型エマルジョ
ンの形態で取り扱われる。本発明にかかる方法によれ
ば、水中油滴型エマルジョンの形成では、懸濁剤として
界面活性剤パッケージが用いられる。水中油滴型エマル
ジョンは、炭化水素と水との比率が約６０：４０から約
９８：２、好ましくは約６５：３５から約９５：５であ
る。界面活性剤には、エチレンオキサイド含有量（ＥＯ
含有量）が１０以上、好ましくは１０から２５、より好
ましくは約１５であることが要求される。本発明によれ
ば、界面活性剤パッケージは、アミンとエトキシ化アル
コールを組み合わせてなるものである。本発明の界面活
性剤添加物は、界面活性剤添加物が経済的な観点からも
好ましいように十分少ない量のアミン部およびアルコー
ル部を使用して、安定なエマルジョンを提供するために
使用される。
チューメンおよび残油を含み、ＡＰＩ比重が１６゜ＡＰ
Ｉ以下で、粘度が１２２゜Ｆで１００ｃＰｓ以上である
ことで特徴づけられる。このような本発明にかかる粘性
炭化水素は、輸送を行う際には、水中油滴型エマルジョ
ンの形態で取り扱われる。本発明にかかる方法によれ
ば、水中油滴型エマルジョンの形成では、懸濁剤として
界面活性剤パッケージが用いられる。水中油滴型エマル
ジョンは、炭化水素と水との比率が約６０：４０から約
９８：２、好ましくは約６５：３５から約９５：５であ
る。界面活性剤には、エチレンオキサイド含有量（ＥＯ
含有量）が１０以上、好ましくは１０から２５、より好
ましくは約１５であることが要求される。本発明によれ
ば、界面活性剤パッケージは、アミンとエトキシ化アル
コールを組み合わせてなるものである。本発明の界面活
性剤添加物は、界面活性剤添加物が経済的な観点からも
好ましいように十分少ない量のアミン部およびアルコー
ル部を使用して、安定なエマルジョンを提供するために
使用される。
【００２２】本発明によれば、アミンは、好ましくは、
モノエタノールアミン、エチレンジアミン、エチルアミ
ン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミ
ン、ｓｅｃ−プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソ
プロピルアミン、ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミ
ン、水酸化テトラメチルアンモニウム（テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド）、水酸化テトラプロピルアン
モニウム（テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド）
およびこれらの混合物からなるグループから選択された
ものである。好ましくは、アミンは、エタノールアミ
ン、より好ましくはモノエタノールアミンである。
モノエタノールアミン、エチレンジアミン、エチルアミ
ン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミ
ン、ｓｅｃ−プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソ
プロピルアミン、ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミ
ン、水酸化テトラメチルアンモニウム（テトラメチルア
ンモニウムヒドロキシド）、水酸化テトラプロピルアン
モニウム（テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド）
およびこれらの混合物からなるグループから選択された
ものである。好ましくは、アミンは、エタノールアミ
ン、より好ましくはモノエタノールアミンである。
【００２３】本発明の界面活性剤のエトキシ化アルコー
ル成分は、好ましくは、ポリエトキシ化Ｃ１２ーＣ１
４、飽和ポリエトキシ化Ｃ１６−Ｃ１８、不飽和ポリエ
トキシ化Ｃ１６−Ｃ１８およびこれらの任意混合物から
選択されたものが使用され、最も好ましくはポリエトキ
シ化トリデカノール（Ｃ１３）である。
ル成分は、好ましくは、ポリエトキシ化Ｃ１２ーＣ１
４、飽和ポリエトキシ化Ｃ１６−Ｃ１８、不飽和ポリエ
トキシ化Ｃ１６−Ｃ１８およびこれらの任意混合物から
選択されたものが使用され、最も好ましくはポリエトキ
シ化トリデカノール（Ｃ１３）である。
【００２４】本発明における使用に特に適した１つのエ
トキシ化アルコールは、Ｇｅｎａｐｏｌ Ｘ−１５９の
商標名でベネズエラ国のヘキスト社（Hoechst de Venez
uela）により提供されるポリエトキシ化トリデカノール
であり、これは次の物理的性質を有している。親水親油
バランスが１５：４、エチレンオキサイドの平均モル数
が１５、曇点が８３°、９０％活性。
トキシ化アルコールは、Ｇｅｎａｐｏｌ Ｘ−１５９の
商標名でベネズエラ国のヘキスト社（Hoechst de Venez
uela）により提供されるポリエトキシ化トリデカノール
であり、これは次の物理的性質を有している。親水親油
バランスが１５：４、エチレンオキサイドの平均モル数
が１５、曇点が８３°、９０％活性。
【００２５】本発明によれば、エマルジョンは、好まし
くは、炭化水素相に対して、少なくとも約３００ｐｐｍ
（ｗｔ）の量のアミンを含み少なくとも約１００ｐｐｍ
（ｗｔ）のエトキシ化アルコールを有する界面活性剤添
加物を有している。より好ましくは、アミンは約３００
ｐｐｍから約１５００ｐｐｍが効果的であり、最も好ま
しくは約４００ｐｐｍが特に効果的であることが見出だ
された。エトキシ化アルコールは、同様に炭化水素相に
対する重量（ｗｔ）に基づいて、好ましくは、約１００
ｐｐｍから約３０００ｐｐｍ、より好ましくは約８００
から約１５００ｐｐｍの量だけ存在する。水中油滴型エ
マルジョンは当業分野において公知の方法で作られる。
適切な方法は、例えば、米国特許第４，７７６，９７７
号および第４，９３４，３９８号および他の上述した各
公報に開示されている。
くは、炭化水素相に対して、少なくとも約３００ｐｐｍ
（ｗｔ）の量のアミンを含み少なくとも約１００ｐｐｍ
（ｗｔ）のエトキシ化アルコールを有する界面活性剤添
加物を有している。より好ましくは、アミンは約３００
ｐｐｍから約１５００ｐｐｍが効果的であり、最も好ま
しくは約４００ｐｐｍが特に効果的であることが見出だ
された。エトキシ化アルコールは、同様に炭化水素相に
対する重量（ｗｔ）に基づいて、好ましくは、約１００
ｐｐｍから約３０００ｐｐｍ、より好ましくは約８００
から約１５００ｐｐｍの量だけ存在する。水中油滴型エ
マルジョンは当業分野において公知の方法で作られる。
適切な方法は、例えば、米国特許第４，７７６，９７７
号および第４，９３４，３９８号および他の上述した各
公報に開示されている。
【００２６】粘性炭化水素燃料を得るため、上述した水
中油滴型エマルジョンは、油中水滴型エマルジョンに転
化される。本発明によれば、ディーゼルエンジン用の適
切な燃焼用生成物としては、油中水滴型エマルジョンで
あって、そのエマルジョン内の水滴サイズが特定の範囲
内にあるものが挙げられる。窒素酸化物および煤の生成
量を最低限に抑えるとともに低温における燃焼をより完
全なものとするために、上述したディーゼルエンジン用
の油中水滴型エマルジョン燃焼性燃料は、平均水滴サイ
ズが４ミクロン以下で、最大水滴サイズが１０ミクロン
以下とすべきであることが見いだされた。このような燃
焼性燃料エマルジョン生成物は、炭化水素に対する水の
比率（水：炭化水素）が体積比で約４０：６０から約
２：９８、好ましくは約３５：６５から約５：９５であ
り、界面活性剤パッケージの含有量が４００ｐｐｍ以
上、ＥＯ成分の含有量が好ましくは１０から２５であ
る。この生成物は、低い温度で効率的にアトマイズすな
わち霧状化されて、完全燃焼することが可能となる。水
滴の直径が上記臨界値を超えた場合、燃料の霧状化が不
完全となって、燃焼効率が非常に低くなり、燃焼時に必
要とされる温度が高くなる。その結果、多量の煤や窒素
酸化物公害物質が生成されてしまう。
中油滴型エマルジョンは、油中水滴型エマルジョンに転
化される。本発明によれば、ディーゼルエンジン用の適
切な燃焼用生成物としては、油中水滴型エマルジョンで
あって、そのエマルジョン内の水滴サイズが特定の範囲
内にあるものが挙げられる。窒素酸化物および煤の生成
量を最低限に抑えるとともに低温における燃焼をより完
全なものとするために、上述したディーゼルエンジン用
の油中水滴型エマルジョン燃焼性燃料は、平均水滴サイ
ズが４ミクロン以下で、最大水滴サイズが１０ミクロン
以下とすべきであることが見いだされた。このような燃
焼性燃料エマルジョン生成物は、炭化水素に対する水の
比率（水：炭化水素）が体積比で約４０：６０から約
２：９８、好ましくは約３５：６５から約５：９５であ
り、界面活性剤パッケージの含有量が４００ｐｐｍ以
上、ＥＯ成分の含有量が好ましくは１０から２５であ
る。この生成物は、低い温度で効率的にアトマイズすな
わち霧状化されて、完全燃焼することが可能となる。水
滴の直径が上記臨界値を超えた場合、燃料の霧状化が不
完全となって、燃焼効率が非常に低くなり、燃焼時に必
要とされる温度が高くなる。その結果、多量の煤や窒素
酸化物公害物質が生成されてしまう。
【００２７】ディーゼルエンジンの燃料として用いられ
る油中水滴型エマルジョン燃料生成物は、粘性炭化水素
の輸送のために形成される水中油滴型エマルジョンから
得られる。すなわち、この油中水滴型エマルジョンは、
前述の水中油滴型エマルジョンに対して所定の転化プロ
セスを適用することによって得られる。
る油中水滴型エマルジョン燃料生成物は、粘性炭化水素
の輸送のために形成される水中油滴型エマルジョンから
得られる。すなわち、この油中水滴型エマルジョンは、
前述の水中油滴型エマルジョンに対して所定の転化プロ
セスを適用することによって得られる。
【００２８】図１は、本発明に係る方法の概要図であ
る。転化の前に、エマルジョン、図示した例では、登録
商標Ｏｒｉｍｕｌｓｉｏｎで入手可能なエマルジョン
は、当業分野において公知の適切な装置１２内で加熱さ
れ、次いで、固形物ないし固体粒子を取り除くために、
機械式セパレータ１４において固体分離ステップを受け
る。固体分離は、濾過あるいは遠心分離のいずれかによ
り分離が行われる。図示した例では、フィルターまたは
超遠心分離機により分離が行われる。また、分離は約６
０℃から１５０℃の間の温度で行われる。本発明によれ
ば、上記水中油滴型エマルジョンは、好ましくは９０℃
以上の高温において、好ましくは６×１０6Ｊ／ｍ3 以
上の臨界混合エネルギーで転化され、これにより、上記
水中油滴型エマルジョンが、上述した平均水滴サイズお
よび最大水滴サイズを有する油中水滴型エマルジョンへ
と転化される。図示した例では、機械式セパレータ１４
により分離されたビチューメンと水からなる水中油滴型
エマルジョンは、ダイナミックミキサー１６において混
合され、水分が２−３体積％の油中水滴型（Ｗ／Ｏ）エ
マルジョンに転化され、デイタンクに保存される。
る。転化の前に、エマルジョン、図示した例では、登録
商標Ｏｒｉｍｕｌｓｉｏｎで入手可能なエマルジョン
は、当業分野において公知の適切な装置１２内で加熱さ
れ、次いで、固形物ないし固体粒子を取り除くために、
機械式セパレータ１４において固体分離ステップを受け
る。固体分離は、濾過あるいは遠心分離のいずれかによ
り分離が行われる。図示した例では、フィルターまたは
超遠心分離機により分離が行われる。また、分離は約６
０℃から１５０℃の間の温度で行われる。本発明によれ
ば、上記水中油滴型エマルジョンは、好ましくは９０℃
以上の高温において、好ましくは６×１０6Ｊ／ｍ3 以
上の臨界混合エネルギーで転化され、これにより、上記
水中油滴型エマルジョンが、上述した平均水滴サイズお
よび最大水滴サイズを有する油中水滴型エマルジョンへ
と転化される。図示した例では、機械式セパレータ１４
により分離されたビチューメンと水からなる水中油滴型
エマルジョンは、ダイナミックミキサー１６において混
合され、水分が２−３体積％の油中水滴型（Ｗ／Ｏ）エ
マルジョンに転化され、デイタンクに保存される。
【００２９】エマルジョンの転化は、少なくとも３−５
バール（ｇ）の圧力で行われ、また転化プロセス間の温
度および混合エネルギーを調整することでコントロール
される。この際の温度は、界面活性剤のＥＯ含有量およ
び濃度の関数となっており、また、混合エネルギーは、
水中油滴型エマルジョンの炭化水素含有量の関数となっ
ている。要求される温度は、６０℃以上であり、混合エ
ネルギーは、６．００×１０6 Ｊ／ｍ3 以上である。
バール（ｇ）の圧力で行われ、また転化プロセス間の温
度および混合エネルギーを調整することでコントロール
される。この際の温度は、界面活性剤のＥＯ含有量およ
び濃度の関数となっており、また、混合エネルギーは、
水中油滴型エマルジョンの炭化水素含有量の関数となっ
ている。要求される温度は、６０℃以上であり、混合エ
ネルギーは、６．００×１０6 Ｊ／ｍ3 以上である。
【００３０】転化プロセスは、界面活性剤パッケージの
特性（ＥＯ含有量）、エマルジョン中の界面活性剤の
量、粘性炭化水素の特性、および炭化水素含有量の関数
となっているだけでなく、温度、混合エネルギーの関数
ともなっている。これらのファクターは上記した臨界水
滴サイズを得るために制御される。本発明の界面活性剤
は、最終的な水滴サイズを確保しつつ、方法の各パラメ
ータにおける柔軟性をより大きくすることができる。
特性（ＥＯ含有量）、エマルジョン中の界面活性剤の
量、粘性炭化水素の特性、および炭化水素含有量の関数
となっているだけでなく、温度、混合エネルギーの関数
ともなっている。これらのファクターは上記した臨界水
滴サイズを得るために制御される。本発明の界面活性剤
は、最終的な水滴サイズを確保しつつ、方法の各パラメ
ータにおける柔軟性をより大きくすることができる。
【００３１】本発明は、本発明の趣旨および本質的特性
を逸脱することなく、上記実施形態形態以外の種々の形
態によって実現することが可能である。上記実施形態
は、例示的なものであって、本発明を制限するものでは
ない。本発明の範囲は、添付されるクレームによって示
されるものであり、等価と見なされる手段および数値等
の範囲は、すべて本発明に包含されるものである。
を逸脱することなく、上記実施形態形態以外の種々の形
態によって実現することが可能である。上記実施形態
は、例示的なものであって、本発明を制限するものでは
ない。本発明の範囲は、添付されるクレームによって示
されるものであり、等価と見なされる手段および数値等
の範囲は、すべて本発明に包含されるものである。
【００３２】
【発明の効果】上述のように、本発明にかかる方法によ
れば、油中水滴型エマルジョンの形態の燃料の形成が可
能となり、この油中水滴型エマルジョンによって、粘性
炭化水素を低速ディーゼルエンジンの燃料として用いる
ことが可能となる。
れば、油中水滴型エマルジョンの形態の燃料の形成が可
能となり、この油中水滴型エマルジョンによって、粘性
炭化水素を低速ディーゼルエンジンの燃料として用いる
ことが可能となる。
【図１】本発明による方法の概要を示した説明図であ
る。
る。
１４ 機械式セパレータ １６ ダイナミックミキサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グスタボ ヌネス ヴェネズエラ，カラカス，ウルブ．ラ ラクイミタ カントリー クラブ，ク タ．デーケーダブル，カレ エル パル ケ (72)発明者 ラウル サウド ヴェネズエラ，ロス テケス，アプト ４−ビー，ウルブ．エル トリゴ レズ ド．ラグネチカ (56)参考文献 特開 平10−310785（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C10L 1/32
Claims (22)
- 【請求項１】 粘性炭化水素をディーゼルエンジンの燃
料として用いるための方法であって、 （ａ）界面活性剤パッケージを４００ｐｐｍ（ｗｔ）以
上含有し炭化水素と水との比率が体積比で６０：４０か
ら９８：２である水中油滴型エマルジョンを用意するス
テップを有し、 前記炭化水素は、ＡＰＩ比重が１６゜ＡＰＩ以下で、１
２２゜Ｆにおける粘度が１００ｃＰｓ以上であり、 前記界面活性剤パッケージは、アミンおよびエトキシ化
アルコールを含んでなり、またエチレンオキサイドの含
有量が１０以上であり、 （ｂ）前記水中油滴型エマルジョンを９０℃以上の温度
にすると共に６．００ｘ１０ ６ Ｊ／ｍ ３ 以上の撹拌エネ
ルギーを与えて、該水中油滴型エマルジョンを、その平
均液滴径が４μｍ以下、最大液滴径が１０μｍ以下であ
る油中水滴型エマルジョンに転化させるステップを有
し、 （ｃ）前記油中水滴型エマルジョンを霧状化するステッ
プを有し、および （ｄ）前記油中水滴型エマルジョンをディーゼルエンジ
ン内で燃焼させるステップを有することを特徴とする方
法。 - 【請求項２】 前記エチレンオキサイドの含有量が１０
から２５であることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記アミンが前記炭化水素相に対して３
００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在することを特徴とする
請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記エトキシ化アルコールが前記炭化水
素相に対して１００ｐｐｍ（ｗｔ）から３０００ｐｐｍ
（ｗｔ）の量だけ存在することを特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項５】 前記エトキシ化アルコールが前記炭化水
素相に対して８００ｐｐｍ（ｗｔ）から１５００ｐｐｍ
（ｗｔ）の量だけ存在することを特徴とする請求項１記
載の方法。 - 【請求項６】 前記アミンが、モノエタノールアミン、
エチレンジアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、ト
リエチルアミン、プロピルアミン、ｓｅｃ−プ ロピルア
ミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチル
アミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、水酸化テトラメチルア
ンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウムおよび
これらの任意混合物から選択されたものであることを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 前記アミンがエタノールアミンであるこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項８】 前記アミンがモノエタノールアミンであ
ることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項９】 前記エトキシ化アルコールが、ポリエト
キシ化Ｃ１２ーＣ１４、飽和ポリエトキシ化Ｃ１６−Ｃ
１８、不飽和ポリエトキシ化Ｃ１６−Ｃ１８およびこれ
らの任意混合物から選択されたものであることを特徴と
する請求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 前記エトキシ化アルコールがポリエト
キシ化トリデカノール（Ｃ１３）であることを特徴とす
る請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 前記炭化水素相がビチューメンである
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 前記炭化水素相がセロ・ネグロ・ビチ
ューメンであることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１３】 ディーゼルエンジンの燃料であって、 水と炭化水素との比率が体積比で４０：６０から２：９
８である油中水滴型エマルジョンと、８００ｐｐｍ（ｗ
ｔ）以上の界面活性剤パッケージとを含有し、 前記炭化水素は、ＡＰＩ比重が１６゜ＡＰＩ以下で、１
２２゜Ｆにおける粘度が１００ｃＰｓ以上であり、 前記界面活性剤パッケージはエチレンオキサイド含有量
が１０以上であり、前記油中水滴型エマルジョンは、平
均液滴径が４μｍ以下、最大液滴径が１０μｍ以下であ
ることを特徴とする燃料 。 - 【請求項１４】 安定な水中油滴型エマルジョンを作る
ための方法において、 天然界面活性剤を含む炭化水素相を用意するステップを
含み、 水相を用意するステップを含み、前記水相は該水相に対
して１０ｐｐｍ（ｗｔ ）より多く１００ｐｐｍ（ｗｔ）
以下の電解質含有量を有し、 前記炭化水素相および前記水相を、前記炭化水素相に対
して３００ｐｐｍ（ｗｔ）以上の量のアミンおよび前記
炭化水素相に対して１００ｐｐｍ（ｗｔ）以上の量のエ
トキシ化アルコールを含んでなる界面活性剤添加物と混
合するステップを含んでなる方法 。 - 【請求項１５】 前記炭化水素相に対して、前記アミン
が３００ｐｐｍ（ｗｔ）から１５００ｐｐｍ（ｗｔ）の
量だけ存在することを特徴とする請求項１４記載の方
法。 - 【請求項１６】 前記炭化水素相に対して、前記アミン
が４００ｐｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在することを特徴と
する請求項１４記載の方法。 - 【請求項１７】 前記炭化水素相に対して、前記エトキ
シ化アルコールが１００ｐｐｍ（ｗｔ）から３０００ｐ
ｐｍ（ｗｔ）の量だけ存在することを特徴とする請求項
１４記載の方法。 - 【請求項１８】 前記炭化水素相に対して、前記エトキ
シ化アルコールが８００ｐｐｍ（ｗｔ）から１５００ｐ
ｐｍ（ｗｔ）の間の量だけ存在することを特徴とする請
求項１４記載の方法。 - 【請求項１９】 前記アミンが、モノエタノールアミ
ン、エチレンジアミン、エチルアミン、ジエチルアミ
ン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ｓｅｃ−プロ
ピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、
ブチルアミン、ｓｅｃ−ブチルアミン、水酸化テトラメ
チルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム
およびこれらの任意混合物から選択されたものであるこ
とを特徴とする請求項１４記載の方法。 - 【請求項２０】 前記アミンがエタノールアミンである
ことを特徴とする請求項１４記載の方法。 - 【請求項２１】 前記アミンがモノエタノールアミンで
あることを特徴とする請求項１４記載の方法。 - 【請求項２２】 前記天然界面活性剤と前記界面活性剤
添加物からなる界面活性剤パッケージの含有量が前記エ
マルジョンに対して４００ｐｐｍ（ｗｔ）以上であるこ
とを特徴とする請求項１４記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/027,695 US5993495A (en) | 1996-02-09 | 1998-02-23 | Water in viscous hydrocarbon emulsion combustible fuel for diesel engines and process for making same |
| US09/027,695 | 1998-02-23 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11279573A JPH11279573A (ja) | 1999-10-12 |
| JP3098228B2 true JP3098228B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=21839248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11045388A Expired - Fee Related JP3098228B2 (ja) | 1998-02-23 | 1999-02-23 | 粘性炭化水素をディーゼルエンジンの燃料として用いるための方法およびディーゼルエンジンの燃料 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
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