JP3378673B2 - 燃料ガス用付臭剤 - Google Patents
燃料ガス用付臭剤Info
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Description
し、特に液化天然ガス(LNG)、都市ガス、LPガス
等の燃料ガスに微量添加するだけで有効な効果を示す、
硫黄を含まない燃料ガス用付臭剤に関するものである。
災害を防止するため、漏洩した場合に嗅覚に訴えて迅速
且つ容易に検知できるよう特有な臭気をもつ付臭剤が添
加されている。従来公知の付臭剤としてはメルカプタ
ン、サルファイド等の硫黄化合物が知られ、これらは単
独または数種が混合されて使用されている。現在使用さ
れている含硫黄化合物は微量で付臭効果が高く、その臭
質は一般にガス臭として感知されている。しかしながら
硫黄化合物は燃焼に伴い大気汚染物質である二酸化硫黄
が発生する。近年硫黄分を含まない液化天然ガス(クリ
ーンなガス)をベースとした都市ガスが普及するにつれ
て、このクリーンな都市ガスの特性を損なうことのな
い、硫黄分を含まないガス付臭剤が求められている。さ
らに現在開発が進められている燃料電池は都市ガスを供
給原料とするものである為、改質触媒被毒防止の必要性
から燃料ガス中に含まれる付臭剤由来の硫黄化合物の脱
硫が行われている。従って硫黄分を極力減量することが
望まれている。これまでに知られている非硫黄付臭剤と
しては次の様なものがある。例えば特開昭48−798
04号公報には吉草酸とアクリル酸エチルとの混合物
が、特開昭54−58701号公報にはシクロヘキセン
が、特開昭55−56190号公報には5−エチリデン
−2−ノルボルネンを必須成分とする付臭剤が、また特
開昭60−92396号公報には非硫黄系成分として2
−メトキシ−3−iso−ブチルピラジンを含みこれと
メルカプタンやサルファイドを組み合わせた付臭剤が記
載されており、また特開昭55−59190号公報には
非硫黄系化合物中ピラジンが付臭剤用途として用いられ
ることが示唆されている。
いてわが国ではガス事業法において「ガスの空気中混入
比率が容量で千分の一である場合に感知できるにおいで
あること」とされている。その他一般的にガス付臭剤と
して具備すべき要件としては次の様な項目があげられ
る。
と 一般に存在するにおい(生活臭)とは明瞭に区別で
きること 極めて低い濃度でも特有の臭気が認められること 嘆覚疲労を起こしにくいこと 人間に対しても害もなく毒性もないこと 安定性の良いものであること、すなわちガスの供給
系統を腐食したり、輸送中で吸着や化学反応を起こさな
いこと 完全に燃焼し、燃焼後は無害無臭であること 水に不溶であること ▲10▼ 土壌透過性がよいこと ▲11▼ 安価であること
メルカプタン、アルキルサルファイド、環状サルファイ
ドなどの硫黄系化合物が用いられているが、これらは前
記したように燃焼後二酸化硫黄が発生するという問題点
がある。また一般にメルカプタンの場合は官能基として
メルカプト基を持つため化学的安定性、金属に対する腐
食の点などに問題がある。一方サルファイド類は化学的
に安定であるが臭気の面でインパクトに欠けるなど問題
がある。また最近開発が進められている燃料電池にあっ
ては、供給原料として使用される都市ガス中の付臭剤成
分を除去するための脱硫器を必要とするなどの点で問題
がある。非硫黄系の付臭剤についても前記したようにこ
れまで種々の物質が知られているが、アクリル酸エステ
ル系は化学的に不安定なこと、シクロヘキセンやエチリ
デンノルボルネンについては添加量がメルカプタン系と
比較すると多いなどの問題がある。特開昭60−923
96号公報には4−メチル−4−メルカプト−2−ペン
タノンおよび2−メトキシ−3−イソブチルピラジンよ
りなる群から選ばれた物質と硫黄を含むガス臭気付与剤
との混合物を主成分とするものがあるが、この場合2−
メトキシ−3−イソブチルピラジン(以下MIBPと省
略)と硫黄化合物との混合物であり燃料電池用ガス付臭
剤としては好ましくないうえ前記諸条件を満足させる付
臭剤は未だ見出されていないのが現状である。
く含まずしかも付臭剤としての優れた臭気特性(低濃度
でも臭気があり、かつ警告臭)を持ちかつ付臭剤として
具備すべき前記諸要件を満足させる付臭剤を開発するこ
とを目的として鋭意検討した結果、効果の顕著な本発明
に到達した。即ち本発明の燃料ガス付臭剤は式(1)
ネンと式(2)
またはC4H9であり、R2はOCH3またはOC2H
4である)で示される2−アルコキシ−3−アルキルピ
ラジンを必須成分とするものである。
しては2−メトキシ−3−メチルピラジン、2−メトキ
シ−3−エチルピラジン、2−メトキシ−3−n−プロ
ピルピラジン、2−メトキシ−3−iso−プロピルピ
ラジン、2−メトキシ−3−n−プロピルピラジン、2
−メトキシ−3−n−ブチルピラジン、2−メトキシ−
3−iso−ブチルピラジン、2−エトキシ−3−メチ
ルピラジン、2−エトキシ−3−エチルピラジン、2−
エトキシ−3一n−プロピルピラジン、2−エトキシ−
3−iso−プロピルピラジン、2−エトキシ−3−n
−ブチルピラジン、2−エトキシ−3−iso−ブチル
ピラジン等が用いられるが、中でも2−メトキシ−3−
n−プロピルピラジン(以下MNPPと略す)、2−メ
トキシ−3−iso−プロピルピラジン(MIPPと略
す)、2−メトキシ−3−iso−ブチルピラジン(以
下MIBP)はその匂いの認識閾値が0.007μg/
m3と極めて低く、更に独特の臭気を持ち、そのインパ
クト、不快感は人に敏感な反応を与え、低濃度でも独特
な臭気をガスに付与することができる。しかしながら単
独で用いた場合には臭質の面でいわゆるガス臭とは若干
異なって感知される。一方5−エチリデン−2−ノルボ
ルネン(以下ENBと省略)は特開昭55−56190
号公報に記載されている様にノルボルネン誘導体の中で
も石炭ガス様の鋭い警告臭をもつ物質である。しかしな
がらENB単独では匂いの認知閾値が21.5μg/m
3と付臭剤としてはやや高く、単独で低濃度でも一定の
臭気強度を付与するためには添加量を増加させる必要が
ある。その為ENBと他の物質との組合せが考えられる
が、前記特開昭55−56190号公報においてENB
と混合使用が可能な含窒素化合物として記載されている
ピラジン、アルキルピラジン、アルケニルピラジン等の
ピラジン類は閾値が高くまた混合物の場合臭質的にガス
臭と異なり望ましい付臭剤にはなり得ない。これに対し
本発明で用いる2−アルコキシ−3−アルキルピラジン
は従来のピラジンと異なり極めて微量でも付臭効果があ
りかつ臭質的にも特異的なガス臭として感知されると共
にENBと組合せることにより予期せざる顕著な効果が
得られることが判明した。たとえばENB−MNPP、
ENB−MIPP、ENB−MIBP混合物についてみ
ると、それぞれ単独で用いた場合より、好適な配合比率
においてインパクトと警告臭に富んだ、よりガス臭とし
て優れた効果を示すのである。
対する添加量がそれぞれの認知閾値の何倍になるか閾値
希釈倍数を求めその比率(ENB/2−アルコキシ−3
−アルキルピラジン)で表した値が0.4〜2.5の範
囲にあることが好ましい。2−アルコキシ−3−アルキ
ルピラジンの種類により認知閾値が異なるので、重量比
で一般的に示すことはできないが、典型的なMNPP、
MIPPおよびMIBPの場合、ENB:これらの2−
アルコキシ−3−アルキルピラジンの重量比は100:
0.01〜100:1、特に1,229:1〜7,67
9:1の範囲にあることが好ましい。
質の測定に当たっては日本瓦斯協会の「ガスの臭気濃度
の測定方法」に準拠して無臭室法で行った。即ち8m3
の無臭室に大気中の被験物質の濃度が一定になるまでか
きまぜ静置した後入室して臭気強度および臭質の評価を
行った。臭気強度の判定は6人の熟練したパネルを用い
下記の6段階臭気強度表示法により測定し平均値を測定
値とした。初めに単品による臭気テストを行い認知閾値
が低くかつガス臭として適当と思われる物質を選択し、
その結果、ENB、2−アルコキシ−3−アルキルピラ
ジン類が選択された。次にENBと各種の2−アルコキ
シ−3−アルキルピラジン類との混合物について混合比
率を変えさらに大気中の付臭ガス濃度が100%〜0.
1%に変化させた時の臭気についても前記同様の試験方
法を用いた。その結果ENBと2−アルコキシ−3−ア
ルキルピラジン類の混合比率が認知閾値の倍数比(EN
B/2−アルコキシ−3−アルキルピラジン)で表した
場合0.4〜2.5の混合比のものが臭気強度および臭
質的に好適であることを見いだした。表−1に各単品の
認知閾値を、表−2に各単品での臭気強度を示す。また
ENBとMIBPとの各種混合比率のものについて臭気
強度の測定結果を表−3に示す。また付臭剤添加ガスの
濃度と臭気強度との関係を図−1に示す。特に希釈率が
高い場合、混合物の閾値は低下し付臭剤としての効果が
期待される。
におい 2:何のにおいか分かる、楽に感じるにおい 3:明らかに感じるにおい 4:強いにおい 5:耐えられないほど強いにおい
評価試験結果を示す。表−4に示される様にENB単独
で用いるより混合物は臭質的にもよりガス臭として感知
されるようになる。特にMNNP、MIPP、MIBP
との混合物は認知閾値も低く少量添加することにより臭
気の持続、不快度を高くしインパクトに富んだより優れ
たガス臭を提供できる。そこでENBと前記ピラジンの
無臭室中の絶対量が認知閾値の倍数比率で表−3に示さ
れるように0.4〜2.5となるように混合比率を変え
た混合物を調製し更に詳細な臭気検定試験を行った。試
験項目としては臭気強度、においのインパクト、臭気の
持続性、不快度、他の臭気との識別である。臭質的には
石油臭と土壌臭の混じった極めて特異的なガス臭に変質
する。また日常に一般的に感知される生活臭とは明らか
に識別できる特異的なガス臭となる。また添加量につい
ては空気中のガス濃度が0.1%(1000倍希釈)に
おいても検知されるためには空気中の濃度でENBと前
記ピラジン類が各認知閾値の倍数比で0.4〜2.5と
なるものをガス1m3 当り22mg以上添加してやれば
よい。
として金属に対し腐食性がないこと、ポリエチレン、合
成ゴム等に影響がないこと、化学的に安定であること、
土壌などに吸着されないこと、水に不溶なこと等があげ
られる。本発明による付臭剤はこれらの諸条件を満足さ
せるものである。以下各種の試験結果について表−5に
記載する。
常温にて混合かきまぜ、脱水して製品とする。本品を天
然ガスに対して43mg/m3添加し空気中のガス濃度
が1,000分の1となるように放出したところ明らか
にガス臭を検知した。
常温にて混合かきまぜ、脱水して製品とする。本品を天
然ガスに対して54mg/m3添加し空気中のガス濃度
が1,000分の1となるように放出したところ明らか
にガス臭を検知した。
常温にて混合かきまぜ、脱水して製品とする。本品を天
然ガスに対して54mg/m3添加し空気中のガス濃度
が1,000分の1となるように放出したところ明らか
にガス臭を検知した。
フ。
Claims (3)
- 【請求項1】 式(1) 【化1】 で示される5−エチリデン−2−ノルボルネンと式
(2) 【化2】 (但しR1 はCH3 、C2 H5 、C3 H7 またはC4 H
9 であり、R2 はOCH3 またはOC2 H5 である)で
示される2−アルコキシ−3−アルキルピラジンを必須
成分とする燃料ガス用付臭剤であって、認知閾値の倍数
比(5−エチリデン−2−ノルボルネン/2−アルキル
−3−アルコキシピラジン)で表した5−エチリデン−
2−ノルボルネンと2−アルキル−3−アルコキシピラ
ジンの混合比率が0.4〜2.5である燃料ガス用付臭
剤。 - 【請求項2】 2−アルコキシ−3−アルキルピラジン
が2−メトキシ−3−メチルピラジン、2−メトキシ−
3−エチルピラジン、2−メトキシ−3−n−プロピル
ピラジン、2−メトキシ−3−iso−プロピルピラジ
ン、2−メトキシ−3−n−プロピルピラジン、2−メ
トキシ−3−n−ブチルピラジン、2−メトキシ−3−
iso−ブチルピラジン、2−エトキシ−3−メチルピ
ラジン、2−エトキシ−3−エチルピラジン、2−エト
キシ−3−n−プロピルピラジン、2−エトキシ−3−
iso−プロピルピラジン、2−エトキシ−3−n−ブ
チル−ピラジン、2−エトキシ−3−iso−ブチルピ
ラジンから選ばれる請求項1記載の燃料ガス用付臭剤。 - 【請求項3】 式(1) 【化3】 で示される5−エチリデン−2−ノルボルネンと2−メ
トキシ−3−n−プロピルピラジン、2−メトキシ−3
−iso−プロピルピラジンおよび2−メトキシ−3−
iso−ブチルピラジンから選ばれる2−アルコキシ−
3−アルキルピラジンを必須成分とする燃料ガス用付臭
剤であって、5−エチリデン−2−ノルボルネン:2−
アルコキシ−3−アルキルピラジンの混合比率が重量比
で100:0.01〜100:1である燃料ガス用付臭
剤。
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