JP3954785B2 - Low pollution fuel - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はディーゼルエンジン等に用いる低公害燃料に関する。
【0002】
【従来の技術】
車輌や船舶や発電装置等においてはディーゼルエンジンが用いられており、このディーゼルエンジンの燃料として軽油や重油等が用いられており、これら軽油や重油を用いたディーゼルエンジンの排ガスは多量の浮遊粒子状物質、窒素酸化物、ハイドロカーボン、アルデヒドの有害物質を含み、大気汚染並びに公害病の要因となっている。
【0003】
現在ディーゼルエンジンの燃料として使われている軽油と重油を、ディーゼルエンジン特有の燃焼形式である圧縮爆発によって完全燃焼させることは極めて困難であり、このために上記排ガス問題を惹起している。
【0004】
このような排ガス問題を解消せんとして、フィルター機能や二次燃焼機能を併備せる各種排ガス処理装置を排ガスの出口に取り付ける方策が採られているが、これらは経年劣化を来たし、性能を低下させる問題や、高価であり、しかも上記公害要素の効率的除去を望むにはあまりにも多くの技術的課題を抱えており、現状では抜本的な解決とはなっていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記対症療法的施策によって問題を解決するのではなく、有害排出物の原因となっている現状の軽油並びに重油に代わる、極めて燃焼効率が高く、且つ経済性にも適う新たな低公害燃料を提供し、以て上記排ガス問題に資せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明はジエチレングリコールモノエチルエーテルにモノエチレングリコールモノエチルエーテルを混合したものを軽油又は重油に相溶せしめた低公害燃料を提供する。
【0007】
上記燃料は軽油又は重油の燃焼効率を相乗的に高めつつ、それ自身が燃焼して燃料の不完全燃焼を著しく低減する。
【0008】
【発明の実施の形態】
アルコールROHにエチレンオキサイド
【化1】

Figure 0003954785
を触媒の介在下で化学反応させる方法によって、RO(CH2CH2O)nHで総称される、
1.RO(CH2CH2O)nH中のnが1であるモノエチレングリコールモノアルキルエーテル群…(1)乃至(5)と、
2.RO(CH2CH2O)nH中のnが2であるジエチレングリコールモノアルキルエーテル群…(6)乃至(10)と、
3.RO(CH2CH2O)nH中のnが3であるトリエチレングリコールモノアルキルエーテル群…(11)乃至(15)と、
4.RO(CH2CH2O)nH中のnが4であるテトラエチレングリコールモノアルキルエーテル群…(16)乃至(20)と、
5.RO(CH2CH2O)nH中のnが5であるペンタエチレングリコールモノアルキルエーテル群…(21)乃至(25)と、
6.RO(CH2CH2O)nH中のnが6であるヘキサエチレングリコールモノアルキルエーテル群(ソルビトール群)…(26)乃至(30)を含むRO(CH2CH2O)nHで総称されるエチレングリコールモノアルキルエーテル群が得られる。以下1乃至6について詳述する。
【0009】
1.モノエチレングリコールモノアルキルエーテル群(n=1)
ROCH2CH2OH
(1)モノエチレングリコールモノメチルエーテル
CH3O(CH2CH2O)H
(2)モノエチレングリコールモノエチルエーテル
C2H5O(CH2CH2O)H
(3)モノエチレングリコールモノプロピルエーテル
C3H7O(CH2CH2O)H
(4)モノエチレングリコールモノブチルエーテル
C4H9O(CH2CH2O)H
(5)モノエチレングリコールモノペンチルエーテル
C5H11O(CH2CH2O)H
【0010】
2.ジエチレングリコールモノアルキルエーテル群(n=2)
RO(CH2CH2O)2H
(6)ジエチレングリコールモノメチルエーテル
CH3O(CH2CH2O)2H
(7)ジエチレングリコールモノエチルエーテル
C2H5O(CH2CH2O)2H
(8)ジエチレングリコールモノプロピルエーテル
C3H7O(CH2CH2O)2H
(9)ジエチレングリコールモノブチルエーテル
C4H9O(CH2CH2O)2H
(10)ジエチレングリコールモノペンチルエーテル
C5H11O(CH2CH2O)2H
【0011】
3.トリエチレングリコールモノアルキルエーテル群(n=3)
RO(CH2CH2O)3H
(11)トリエチレングリコールモノメチルエーテル
CH3O(CH2CH2O)3H
(12)トリエチレングリコールモノエチルエーテル
C2H5O(CH2CH2O)3H
(13)トリエチレングリコールモノプロピルエーテル
C3H7O(CH2CH2O)3H
(14)トリエチレングリコールモノブチルエーテル
C4H9O(CH2CH2O)3H
(15)トリエチレングリコールモノペンチルエーテル
C5H11O(CH2CH2O)3H
【0012】
4.テトラエチレングリコールモノアルキルエーテル群(n=4)
RO(CH2CH2O)4H
(16)テトラエチレングリコールモノメチルエーテル
CH3O(CH2CH2O)4H
(17)テトラエチレングリコールモノエチルエーテル
C2H5O(CH2CH2O)4H
(18)テトラエチレングリコールモノプロピルエーテル
C3H7O(CH2CH2O)4H
(19)テトラエチレングリコールモノブチルエーテル
C4H9O(CH2CH2O)4H
(20)テトラエチレングリコールモノペンチルエーテル
C5H11O(CH2CH2O)4H
【0013】
5.ペンタエチレングリコールモノアルキルエーテル(n=5)
RO(CH2CH2O)5H
(21)ペンタエチレングリコールモノメチルエーテル
CH3O(CH2CH2O)5H
(22)ペンタエチレングリコールモノエチルエーテル
C2H5O(CH2CH2O)5H
(23)ペンタエチレングリコールモノプロピルエーテル
C3H7O(CH2CH2O)5H
(24)ペンタエチレングリコールモノブチルエーテル
C4H9O(CH2CH2O)5H
(25)ペンタエチレングリコールモノペンチルエーテル
C5H11O(CH2CH2O)5H
【0014】
6.ヘキサエチレングリコールモノアルキルエーテル(n=6)
RO(CH2CH2O)6H
(26)ヘキサエチレングリコールモノメチルエーテル
CH3O(CH2CH2O)6H
(27)ヘキサエチレングリコールモノエチルエーテル
C2H5O(CH2CH2O)6H
(28)ヘキサエチレングリコールモノプロピルエーテル
C3H7O(CH2CH2O)6H
(29)ヘキサエチレングリコールモノブチルエーテル
C4H9O(CH2CH2O)6H
(30)ヘキサエチレングリコールモノペンチルエーテル
C5H11O(CH2CH2O)6H
【0015】
発明者はこれら(1)乃至(30)を含むRO(CH2CH2O)nHで総称されるエチレングリコールモノアルキルエーテル群が含酸素化合物であって、それ自身が燃焼性が良好であるところから、これらを軽油に混合することによって燃焼性を向上せしめることを着想した。
【0016】
然しながら、(1)乃至(5)の化学式1:ROCH2CH2OHで示されるモノエチレングリコールモノアルキルエーテル群は何れも軽油との相溶性が良好で、燃焼性の向上を図り得るが、化学式2:RO(CH2CH2O)nH (n≧2)で示される(6)乃至(10)のジエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(11)乃至(15)のトリエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(16)乃至(20)のテトラエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(21)乃至(25)のペンタエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(26)乃至(30)のヘキサエチレングリコールモノアルキルエーテル群に代表される、nが2以上のRO(CH2CH2O)nHで総称されるエチレングリコールモノアルキルエーテル群は、何れも軽油との相溶性が悪く、安定な燃焼を得られないことを見出した。
【0017】
そこで発明者は上記問題を解決すべく、テトラヒドロフルフリルアルコール(THFA)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、ジイソプロピルエーテル(DIPE)、エタノールの何れかを相溶剤として用いることを試行したが、相当の改善は得られるものの、安定な燃焼を得るに足る充分な相溶性が得られず、商業ベースに合わない難点があった。
【0018】
更に試行を重ねた結果、(1)乃至(5)の化学式1:RO(CH2CH2O)Hで示されるモノエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、化学式2:RO(CH2CH2O)nH (n≧2)で示される、(6)乃至(10)のジエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(11)乃至(15)のトリエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(16)乃至(20)のテトラエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(21)乃至(25)のペンタエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(26)乃至(30)のヘキサエチレングリコールモノアルキルエーテル群等は、何れもエチレングリコールモノアルキルエーテルであるから、親和性があるはずであると想到し、実験したところ、(6)乃至(10)のジエチレングリコールモノアルキルエーテル群を、(1)乃至(5)のモノエチレングリコールモノアルキルエーテル群と混合して用いると軽油との相溶性が極めて高く、燃焼効率を大幅に助長せしめる結果を得た。同様に、(11)乃至(15)のトリエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(16)乃至(20)のテトラエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(21)乃至(25)のペンタエチレングリコールモノアルキルエーテル群と、(26)乃至(30)のヘキサエチレングリコールモノアルキルエーテル群を含む、nが3以上のRO(CH2CH2O)nH(エチレングリコールモノアルキルエーテル群)についても上記相溶性が良好であった。
【0019】
この結果、前記軽油との相溶性の問題から使用し難いと考えられる、前記製法で得られる(6)乃至(30)に代表されるRO(CH2CH2O)nH中のnが2以上のエチレングリコールモノアルキルエーテル群をも軽油の燃焼効率向上材として使用できることとなった。
【0020】
殊に本発明は軽油又は重油中に、RO(CH2CH2O)nH中のnが1であるモノエチレングリコールモノエチルエーテルと、RO(CH2CH2O)nH中のnが2であるジエチレングリコールモノエチルエーテルを含有する低公害燃料を提供する。
【0021】
上記化学式1:RO(CH2CH2O)Hで示される化合物と、化学式2:RO(CH2CH2O)nH (n2)で示される化合物とを併有する化合物を生産し、これをそのまま軽油又は重油に混合することによって、目的とする低公害燃料を得る。
【0022】
次に、化学式1:RO(CH2CH2O)Hで示される化合物と、化学式2:RO(CH2CH2O)nH (n2)で示される化合物の配合率と相溶性の関係を以下の表1として示す。
【0023】
【表1】
Figure 0003954785
【0024】
上記発明によって提供された燃料は、現在ディーゼルエンジンの燃料として用いられている軽油、重油の排出ガス中の浮遊粒子状物質(PM)の排出量を約30〜60%、窒素酸化物(N0x)の排出量を約10%、ハイドロカーボン(HC)の排出量を約30〜40%、一酸化炭素の排出量を約10〜20%夫々低減できた。
【0025】
【発明の効果】
以上の通り発明によって提供された燃料は、軽油に代表される液状炭化水素の燃焼効率を相乗的に高めつつ、それ自身が燃焼して燃料の不完全燃焼を著しく低減し、環境問題に貢献することができる。
【0026】
又前記軽油又は重油との相溶性の問題から使用し難いと考えられる、nが2のC2H5O(CH2CH2O)2Hジエチレングリコールモノエチルエーテル)をも軽油又は重油の燃焼効率向上材として有効に使用することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low pollution fuel used for a diesel engine or the like.
[0002]
[Prior art]
Diesel engines are used in vehicles, ships, power generation devices, etc., and diesel oil, heavy oil, etc. are used as fuel for these diesel engines. Diesel engine exhaust gas using these diesel oils and heavy oils has a large amount of suspended particulates. Contains harmful substances such as substances, nitrogen oxides, hydrocarbons and aldehydes, causing air pollution and pollution.
[0003]
It is extremely difficult to completely burn light oil and heavy oil currently used as fuel for diesel engines by compression explosion, which is a combustion type peculiar to diesel engines, and this causes the exhaust gas problem.
[0004]
In order to solve these exhaust gas problems, measures have been taken to attach various exhaust gas treatment devices that have both a filter function and a secondary combustion function to the exhaust gas outlet, but these have deteriorated over time and deteriorated performance. There are too many technical problems to be problematic and expensive, and to desire efficient removal of the pollution elements, and at present, this is not a radical solution.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention does not solve the problem by the above-mentioned symptomatic measures, but replaces the current light oil and heavy oil causing harmful emissions, and is a new low-pollution that has extremely high combustion efficiency and is also economical. Providing fuel and thus contributing to the exhaust gas problem.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a low-pollution fuel in which a mixture of diethylene glycol monoethyl ether and monoethylene glycol monoethyl ether is dissolved in light oil or heavy oil.
[0007]
The fuel is synergistically while improving the combustion efficiency of the gas oil or heavy oil, it is itself reduced significantly incomplete combustion of burning fuel.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Ethylene oxide in alcohol ROH
Figure 0003954785
Are collectively referred to as RO (CH2CH2O) nH by a method of chemically reacting with a catalyst.
1. Monoethylene glycol monoalkyl ether group in which n in RO (CH2CH2O) nH is 1 (1) to (5);
2. Diethylene glycol monoalkyl ether group in which n in RO (CH2CH2O) nH is 2 (6) to (10);
3. Triethylene glycol monoalkyl ether group in which n in RO (CH2CH2O) nH is 3 (11) to (15);
4). A tetraethylene glycol monoalkyl ether group in which n in RO (CH2CH2O) nH is 4, (16) to (20);
5). Pentaethylene glycol monoalkyl ether group in which n in RO (CH2CH2O) nH is 5 (21) to (25);
6). Hexaethylene glycol monoalkyl ether group (sorbitol group) in which n in RO (CH2CH2O) nH is 6 is obtained. The ethylene glycol monoalkyl ether group collectively referred to as RO (CH2CH2O) nH including (26) to (30) It is done. Hereinafter, 1 to 6 will be described in detail.
[0009]
1. Monoethylene glycol monoalkyl ether group (n = 1)
ROCH2CH2OH
(1) Monoethylene glycol monomethyl ether CH3O (CH2CH2O) H
(2) Monoethylene glycol monoethyl ether C2H5O (CH2CH2O) H
(3) Monoethylene glycol monopropyl ether C3H7O (CH2CH2O) H
(4) Monoethylene glycol monobutyl ether C4H9O (CH2CH2O) H
(5) Monoethylene glycol monopentyl ether C5H11O (CH2CH2O) H
[0010]
2. Diethylene glycol monoalkyl ether group (n = 2)
RO (CH2CH2O) 2H
(6) Diethylene glycol monomethyl ether CH3O (CH2CH2O) 2H
(7) Diethylene glycol monoethyl ether C2H5O (CH2CH2O) 2H
(8) Diethylene glycol monopropyl ether C3H7O (CH2CH2O) 2H
(9) Diethylene glycol monobutyl ether C4H9O (CH2CH2O) 2H
(10) Diethylene glycol monopentyl ether C5H11O (CH2CH2O) 2H
[0011]
3. Triethylene glycol monoalkyl ether group (n = 3)
RO (CH2CH2O) 3H
(11) Triethylene glycol monomethyl ether CH3O (CH2CH2O) 3H
(12) Triethylene glycol monoethyl ether C2H5O (CH2CH2O) 3H
(13) Triethylene glycol monopropyl ether C3H7O (CH2CH2O) 3H
(14) Triethylene glycol monobutyl ether C4H9O (CH2CH2O) 3H
(15) Triethylene glycol monopentyl ether C5H11O (CH2CH2O) 3H
[0012]
4). Tetraethylene glycol monoalkyl ether group (n = 4)
RO (CH2CH2O) 4H
(16) Tetraethylene glycol monomethyl ether CH3O (CH2CH2O) 4H
(17) Tetraethylene glycol monoethyl ether C2H5O (CH2CH2O) 4H
(18) Tetraethylene glycol monopropyl ether C3H7O (CH2CH2O) 4H
(19) Tetraethylene glycol monobutyl ether C4H9O (CH2CH2O) 4H
(20) Tetraethylene glycol monopentyl ether C5H11O (CH2CH2O) 4H
[0013]
5). Pentaethylene glycol monoalkyl ether (n = 5)
RO (CH2CH2O) 5H
(21) Pentaethylene glycol monomethyl ether CH3O (CH2CH2O) 5H
(22) Pentaethylene glycol monoethyl ether C2H5O (CH2CH2O) 5H
(23) Pentaethylene glycol monopropyl ether C3H7O (CH2CH2O) 5H
(24) Pentaethylene glycol monobutyl ether C4H9O (CH2CH2O) 5H
(25) Pentaethylene glycol monopentyl ether C5H11O (CH2CH2O) 5H
[0014]
6). Hexaethylene glycol monoalkyl ether (n = 6)
RO (CH2CH2O) 6H
(26) Hexaethylene glycol monomethyl ether CH3O (CH2CH2O) 6H
(27) Hexaethylene glycol monoethyl ether C2H5O (CH2CH2O) 6H
(28) Hexaethylene glycol monopropyl ether C3H7O (CH2CH2O) 6H
(29) Hexaethylene glycol monobutyl ether C4H9O (CH2CH2O) 6H
(30) Hexaethylene glycol monopentyl ether C5H11O (CH2CH2O) 6H
[0015]
The inventor is a group of ethylene glycol monoalkyl ethers generically called RO (CH2CH2O) nH containing these (1) to (30), which are oxygen-containing compounds and have good flammability. The idea was to improve flammability by mixing with light oil.
[0016]
However, all of the monoethylene glycol monoalkyl ether groups represented by the chemical formula 1: ROCH2CH2OH represented by (1) to (5) have good compatibility with light oil and can improve combustibility, but the chemical formula 2: RO ( CH2CH2O) nH (n ≧ 2) (6) to (10) diethylene glycol monoalkyl ether group, (11) to (15) triethylene glycol monoalkyl ether group, and (16) to (20) Represented by the tetraethylene glycol monoalkyl ether group of (21) to (25), the pentaethylene glycol monoalkyl ether group of (21) to (25), and the hexaethylene glycol monoalkyl ether group of (26) to (30). Ethylene glycol monoal generically named RO (CH2CH2O) nH It has been found that the kill ether group has poor compatibility with light oil and cannot obtain stable combustion.
[0017]
In order to solve the above problems, the inventor tried to use any of tetrahydrofurfuryl alcohol (THFA), methyl isobutyl ketone (MIBK), diisopropyl ether (DIPE), and ethanol as a compatibilizer. However, sufficient compatibility for obtaining stable combustion could not be obtained, and there was a problem that it was not suitable for a commercial base.
[0018]
Further, as a result of repeated trials, the chemical formulas 1: (1) to (5): monoethylene glycol monoalkyl ether group represented by RO (CH2CH2O) H and the chemical formula 2: RO (CH2CH2O) nH (n ≧ 2) (6) to (10) diethylene glycol monoalkyl ether group, (11) to (15) triethylene glycol monoalkyl ether group, and (16) to (20) tetraethylene glycol monoalkyl ether group. Since the pentaethylene glycol monoalkyl ether group of (21) to (25) and the hexaethylene glycol monoalkyl ether group of (26) to (30) are all ethylene glycol monoalkyl ether, the affinity is high. I thought that it should be and experimented, (6) to (10) When the diethylene glycol monoalkyl ether group of (1) to (5) was used in combination with the monoethylene glycol monoalkyl ether group of (1) to (5), the compatibility with light oil was extremely high, and the results of greatly enhancing the combustion efficiency were obtained. Similarly, the triethylene glycol monoalkyl ether group of (11) to (15), the tetraethylene glycol monoalkyl ether group of (16) to (20), and the pentaethylene glycol monoalkyl group of (21) to (25) The compatibility was good also for RO (CH2CH2O) nH (ethylene glycol monoalkyl ether group) in which n is 3 or more, including the ether group and the hexaethylene glycol monoalkyl ether group of (26) to (30). .
[0019]
As a result, ethylene glycol mono in which n in RO (CH2CH2O) nH represented by (6) to (30) obtained by the above production method, which is considered to be difficult to use due to the compatibility problem with the light oil, is 2 or more. Alkyl ethers can also be used as materials for improving the combustion efficiency of light oil.
[0020]
In particular the present invention is the gas oil or heavy oil, containing RO (CH2 CH2 O) and monoethylene glycol monoethyl ether n in nH is 1, RO (CH2 CH2 O) diethylene glycol monoethyl ether and n is 2 in nH Provide low pollution fuel.
[0021]
A compound having both the compound represented by the above chemical formula 1: RO (CH2CH2O) H and the compound represented by the chemical formula 2: RO (CH2CH2O) nH (n = 2) is produced, and this is directly mixed with light oil or heavy oil . As a result, the target low-pollution fuel is obtained.
[0022]
Next, Table 1 shows the relationship between the compounding ratio and compatibility of the compound represented by Chemical Formula 1: RO (CH2CH2O) H and the compound represented by Chemical Formula 2: RO (CH2CH2O) nH (n = 2).
[0023]
[Table 1]
Figure 0003954785
[0024]
The fuel provided by the above invention is about 30 to 60% emission of suspended particulate matter (PM) in the exhaust gas of light oil and heavy oil currently used as diesel engine fuel, nitrogen oxide (N0x) Emissions were reduced by approximately 10%, hydrocarbon (HC) emissions by approximately 30-40%, and carbon monoxide emissions by approximately 10-20%.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the fuel provided by the present invention synergistically increases the combustion efficiency of liquid hydrocarbons typified by light oil, and burns itself to significantly reduce incomplete combustion of the fuel, contributing to environmental problems. can do.
[0026]
Also the considered from gas oil or of compatibility with heavy problems difficult to use, that n is effectively used as a combustion efficiency improving material gas oil or heavy oil also two of C2H5O (CH2CH2O) 2H (diethyleneglycol monoethyl ether) Can do.

Claims (1)

ジエチレングリコールモノエチルエーテルにモノエチレングリコールモノエチルエーテルを混合したものを軽油又は重油に相溶せしめたことを特徴とする低公害燃料。A low-pollution fuel characterized in that a mixture of diethylene glycol monoethyl ether and monoethylene glycol monoethyl ether is dissolved in light oil or heavy oil .
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