JP4452327B2 - オクタン価を向上した無鉛車両用軽質炭化水素燃料及びその調製方法 - Google Patents
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従来の自動車のエンジンは気化器型で、配電器点火方式を採用するエンジン点火進角の範囲が6°ないし9°であって、圧縮比が低い。低オクタン価(RON)燃料を使用する時には点火時期を調整して使用できるが、熱効率が低いし、燃料の消費量が増加し、また出力も低下する。
石油の直留軽質炭化水素の留分は一般的にオクタン価(RON)が非常に低いので、往々にしてガソリン規格で要求するオクタン価(RON)レベルに到達できない。ガソリンのオクタン価(RON)を向上するために、耐爆剤(アンチノック剤)としてのテトラエチル鉛を添加する方法を採用されていたが、この方法は20世紀30年代以来広範に採用された、もっとも経済的で有効な手段である。
しかしながら、テトラエチル鉛は劇毒であり、燃焼によって生じる鉛含有排気ガスが大気中鉛汚染の主要な要因でもある。環境中の鉛は呼吸器及び食物連鎖を通じて人体に入り、人体の血液中の鉛の濃度を向上させる。鉛含量が多く蓄積すると漸次に人体の腎臓と神経を損う。多くの研究によって、大都会の住民の身体内の血液鉛の濃度と鉛含有ガソリンの使用量が密接に関連していることが解明されている。そこで、ガソリン中の鉛添加量を減少して、漸次に無鉛燃料の使用を普及させることは必然の傾向である。
それゆえに、如何に改良して、軽質炭化水素燃料のペンタンのオクタン価(RON)を向上させ、また無鉛アンチノック剤を採用して、大気環境中の鉛汚染の主要汚染源を減少して人体健康を侵害させないようにするかが関連産業界の課題になった。
米国特許公報第4,468,233号は、アルキル第三ブチル基エーテル含有車用燃料でオクタン価(RON)を向上させ、排気中の汚染源の比率を低下させることを開示する。この先行技術の車用燃料は、無鉛燃料として排気中の汚染源を低下させても、内燃機関システムに対してカ−ボン・デポジットの低減できる効果を何ら開示していない。内燃機関システムにあるこのカ−ボン・デポジットは、燃料の燃焼効率を低下させ、そして、エンジ−ンの使用壽命も短縮させる。
本発明で用いる無水メタノールは石炭から製造され、さらに炭化水素脱水処理されたメタノール含有量が99.7%である製品であり;本発明で用いる無水エタノールはバイオマスエネルギーとしての100%エタノールであり、人類が期待する未来エネルギーである。軽質炭化水素ペンタン留分100重量部に対して、無水メタノール又は無水エタノールの添加量は1−15重量部であり、具体的な添加量は用いる軽質炭化水素ペンタン留分のオクタン価(RON)によって決定される。
(1)(CF3)2CF(CF2)6CH2CH(OH)CH2N+(CH3)3I-のようなフルオロアルキル第4級アンモニウム塩型、
(2)C7Fl5CONH〔CH2〕3N+〔CH3〕31-のようなパーフルオロアルキルアミド第4級アンモニウム塩型、
(3)[F〔CF2〕3CH〔OH〕CH2]2NCH2CH2NH2・H2SO4のようなフルオロアルキル基アミン塩型、の中から選択されるいずれか一つである。
本発明で用いるフルオロアルキル基エーテルアルコール型非イオン性フルオロカーボン界面活性剤はC8F17C2H4O[CH2CH〔CH2OH〕O]nH〔n平均はl.7〕であり、軽質炭化水素ペンタン留分100重量部に対して、添加量は0.001ないし0.01重量部であり、好適には0.005重量部である。
また、本発明において、最終産物の性質及び原料の仕入れ価格によって、フルオロアルキル第4級アンモニウム塩、パーフルオロ第4級アンモニウム塩、フルオロアルキル基アミン塩からなる群より選択されるいずれか一つを、単独に軽質炭化水素ペンタン留分と無鉛耐爆剤(アンチノック剤)の混合物に添加するか、又は前記フルオロアルキル基エーテルアルコール型非イオン性フルオロカーボン界面活性剤とを併合して使用する。
(1)本方法は精油所の副産物又は天然ガス・オイルガスコンデンセートのようなエネルギーを回収利用し、エネルギーを節約する。
(2)本発明において、アンチノック剤として無鉛のメチル第3級ブチルエーテル(MTBE)、第3級アミルメチルエーテル(TAME)、無水メタノール、又は無水エタノールによりひどく大気汚染するテトラエチル鉛アンチノック剤に代替する。
(3)本発明の方法により調製した高オクタン価(RON)の軽質炭化水素燃料は完全燃焼してエネルギーを節約し、またエンジンの動作特性を改善して、廃気汚染の排気ガスを低下させ、さらに、ノズルパイプと燃焼室の炭素堆積を減少して、機械寿命を延長させる。
なお、以上で説明したものは、本発明の好適な一実施例であり本発明を限定するものではなく、本発明の技術思想の範囲内で行う種々の変形、及びこれに対応する効果が本明細書の精神に逸脱してない限り、本発明の範囲に属する。
本発明による車両用軽質炭化水素燃料の調整方法は、
(a)精油所の副産物である炭化水素を接触分解して得た産物、又は天然ガスのコンデンセート、炭化水素を蒸留して得た軽質炭化水素C5留分(軽質炭化水素ペンタン留分)100重量部に、メチル第3級ブチルエーテル(MTBE)、または第3級アミルメチルエーテル(TAME)、または無水メタノールまたは無水エタノールなどを無鉛アンチノック剤として1〜15重量部を添加し、十分に混合してオクタン価(RON)が90以上に達する混合物を用意する工程と、
(b)前記(a)工程の混合物にまたフルオロアルキル第4級アンモニウム塩型、パーフルオロアルキルアミド第4級アンモニウム塩型又はフルオロアルキル基アミン塩型陽イオン性フルオロカーボン界面活性剤を0.001ないし0.04重量部添加して、必要に応じて、フルオロアルキル基エーテルアルコール型非イオン性フルオロカーボン界面活性剤を0.001ないし0.04重量部添加する工程と、
を含んでいる。
また、本発明の他の調製方法の実施例では、第3級アミルメチルエーテル(TAME)又は無水メタノール又は無水エタノールにより前記メチル第3級ブチルエーテル(MTBE)無鉛アンチノック剤を代替する、即ち、軽質炭化水素ペンタン留分100重量部に対して、1〜15重量部の第3級アミルメチルエーテル(TAME)、又は無水メタノール、又は無水エタノールを添加し、そして前記工程(b)と同様に行なうが、重複するため説明を省略する。
また、前記メチル第3級ブチルエーテル(MTBE)、第3級アミルメチルエーテル(TAME)、無水メタノール、無水エタノールは大気をひどく汚染するテトラエチル鉛アンチノック剤に取って代わり、しかも無水メタノールは石炭から調製可能で、無水エタノールは植物界からのバイオマスエネルギーであるので、その供給源が十分確保でき、未来エネルギーとして期待できる。
本発明の実施例の調合では、軽質炭化水素燃料100重量部に対し、フルオロアルキル基アンモニウム塩型又はフルオロアルキル基アンモニウム塩型フルオロカーボン界面活性剤を0.001ないし0.04重量部添加し、また、必要に応じフルオロアルキル基エーテルアルコール型非イオン性フルオロカーボン界面活性剤を0.001ないし0.04重量部添加して十分に混合し、軽質炭化水素燃料の揮発性を大いに抑制させるほか、清浄化作用を有し、燃焼システムにエアロック又は炭素堆積が発生することを避け、機械の寿命を延長させる。
実施例1の配合:
(1)軽質炭化水素ペンタン留分(RON 78)100重量部
(2)メチル第3級ブチルエーテル(MTBE)6重量部
(3)〔CF3〕2CF〔CF2〕6CH2CH〔OH〕−CH2N+〔CH3〕3I- 0.01重量部
以上の成分を共同に調合してオクタン価(RON)が93である車両用軽質炭化水素燃料を調製する。
本配合において、成分(3)はフルオロアルキル基第4級アンモニウム塩型フルオロカーボン界面活性剤(請求項1、2)であり、時にはこれを、C7F15CONH〔CH2〕3N+〔CH3〕3I-のようなパーフルオロアルキルアミド第4級アンモニウム塩型フルオロカーボン界面活性剤(請求項3,4)、又は[F〔CF2〕3CH〔OH〕CH2]2NCH2NH2CH2 NH 2 ・H2SO4のようなフルオロアルキル基アミン塩型陽イオン性フルオロカーボン界面活性剤(請求項5,6)により代替できる。
(1)軽質炭化水素ペンタン留分(RON 84)100重量部
(2)メチル第3級ブチルエーテル(MTBE)36重量部
(3)C7F15CONHC3H6N+〔CH3〕31- 0.03重量部
(4)C8Fl7C2H4O[CH2CH〔CH2OH〕O]n H
(nの平均値が1.7) 0.05重量部
また、本配合では成分(3)は一種のパーフルオロアルキルアミド第4級アンモニウム塩型であり、これを、フルオロアルキル基第4級アンモニウム塩型[前記実施例1の配合成分(3)を参照]又は、[F(CF2)3CH(OH)CH2]2NCH2CH2 NH 2 ・H2SO4のようなフルオロアルキル基アミン塩型陽イオン性フルオロカーボン界面活性剤により代替できる。
前記実施例1、実施例2、実施例3、実施例4中の配合中の成分(2)としての無鉛耐爆剤(アンチノック剤)であるメチル第3級ブチルエーテル(MTBE)は、第3級アミルメチルエーテル(TAME)又は無水メタノール又は無水エタノールにより代替でき、これらの無鉛アンチノック剤の配合における使用量は、配合成分(1)としての軽質炭化水素ペンタン留分のオクタン価(RON)によって決定される。
Claims (8)
- 車両用軽質炭化水素燃料において、その配合として、
(1)軽質炭化水素ペンタン留分100重量部、
(2)無鉛アンチノック剤1乃至15重量部、
(3)フルオロアルキル第4級アンモニウム塩型フルオロカーボン界面活性剤0.001乃至0.04重量部、
含有し、
前記無鉛アンチノック剤は、メチル第3級ブチルエーテル(MTBE)、第3級アミルメチルエーテル(TAME)、無水メタノール、無水エタノールからなる群より選択される、ことを特徴とする車両用軽質炭化水素燃料。 - 前記フルオロアルキル第4級アンモニウム塩型フルオロカーボン界面活性剤が、
〔CF3〕2CF〔CF2〕6CH2CH〔OH〕−CH2N+〔CH3〕3I- であり、
軽質炭化水素ペンタン留分100重量部に対し好適な添加量が0.01重量部である、ことを特徴とする請求項1記載の車両用軽質炭化水素燃料。 - 車両用軽質炭化水素燃料において、その配合として、
(1)軽質炭化水素ペンタン留分100重量部、
(2)無鉛アンチノック剤1乃至15重量部、
(3)パーフルオロアルキルアミド第4級アンモニウム塩型フルオロカーボン界面活性剤0.001乃至0.04重量部含有し、
前記無鉛アンチノック剤はメチル第3級ブチルエーテル(MTBE)、第3級アミルメチルエーテル(TAME)、無水メタノール、無水エタノールからなる群より選択される、
ことを特徴とする車両用軽質炭化水素燃料。 - 前記パーフルオロアルキルアミド第4級アンモニウム塩型フルオロカーボン界面活性剤が、
C7F15CONH(CH 2 ) 3 N+〔CH3〕3 I - であり、
軽質炭化水素ペンタン留分100重量部に対し好適な添加量が0.01重量部である、ことを特徴とする請求項3記載の車両用軽質炭化水素燃料。 - 車両用軽質炭化水素燃料において、その配合として、
(1)軽質炭化水素ペンタン留分100重量部、
(2)無鉛アンチノック剤1乃至15重量部、
(3)フルオロアルキル基アミン塩型陽イオン性フルオロカーボン界面活性剤0.001ないし0.04重量部
を含み、
前記無鉛アンチノック剤はメチル第3級ブチルエーテル(MTBE)、第3級アミルメチルエーテル(TAME)、無水メタノール、無水エタノールからなる群より選択される、
ことを特徴とする車両用軽質炭化水素燃料。 - 前記フルオロアルキル第4級アンモニウム塩型フルオロカーボン界面活性剤が、
[F(CF2)3CH(OH)CH2]2NCH2 CH 2 NH2・H2SO4
軽質炭化水素ペンタン留分100重量部に対し好適な添加量が0.01重量部である、ことを特徴とする請求項5記載の車両用軽質炭化水素燃料。
- 請求項1乃至請求項6記載の車両用軽質炭化水素燃料において、更に成分(4)としてのフルオロアルキル基エーテルアルコール型非イオン性フルオロカーボン界面活性剤を添加し、
軽質炭化水素ペンタン留分100重量部に対し0.001乃至0.01重量部を添加する、ことを特徴とする車両用軽質炭化水素燃料。 - 前記フルオロアルキル基エーテルアルコール型非イオン性フルオロカーボン界面活性剤が、
C8Fl7C2H4O[CH2CH〔CH2OH〕O]n H (nの平均値が1.7)であり、
軽質炭化水素ペンタン留分100重量部に対し好適的な添加量が0.005重量部である、
ことを特徴とする請求項7記載の車両用軽質炭化水素燃料。
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