JP7153660B2 - バイオジェット燃料用基材、それを含むバイオジェット燃料、及びバイオジェット燃料の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係るバイオジェット燃料用基材は、ヘミセルロース又はセルロースを含むバイオマス由来のC10~C12のイソパラフィンを含むのが好ましい。ヘミセルロース又はセルロース由来のC10~12のイソパラフィンは、リグノセルロース系バイオマスに含まれるヘミセルロース又はセルロースから製造される。リグノセルロース系バイオマスは、主としてセルロース、ヘミセルロース、及びリグニンから構成されているバイオマスである。このようなリグノセルロース系バイオマスとしては、広葉樹、針葉樹、稲わら、麦わら、もみ殻、コーンストーバー、バガスのような農林資源及びそれらの廃棄物や、スイッチグラス、エリアンサス、ネピアグラス、ススキのようなエネルギー作物、それらに由来する木材チップ、木くず、パルプ類、及び古紙類なども挙げられる。リグノセルロース系バイオマスは、食糧生産と競合を起こさない植物由来の資源であり、食糧問題を生じない。
本発明に係るバイオジェット燃料は、本発明に係るバイオジェット燃料用基材を1.0~40.0容量%、好ましくは5.0~40.0容量%、より好ましくは10.0~40.0容量%、更に好ましくは15.0~40.0容量%、特に好ましくは20.0~35.0容量%、最も好ましくは25.0~30.0容量%含むのが望ましい。バイオ燃料用基材の含有量が少ないと、植物由来のヘミセルロースやセルロースなどの含有量が少なくなり、二酸化炭素排出量の削減効果が小さくなる。バイオ燃料用基材の含有量が多すぎると、ジェット燃料としての性状を満たさなくなることがある。
本発明に係るバイオジェット燃料の製造方法は、バイオジェット燃料用基材を製造する工程と、製造されたバイオジェット燃料用基材と他の基材を混合する工程とを含む。
[触媒等の調製]
二酸化ケイ素(SiO2)(富士シリシア化学株式会社製「CARiACT G-6」)に塩化イリジウム酸(H2IrCl6)水溶液、または硝酸イリジウム水溶液を滴下して、全体を湿潤させ、90℃程度で乾燥させた。かかる湿潤及び乾燥工程を繰り返して、触媒全体に対してIrが4質量%となるようにした。さらに、110℃で半日程度の乾燥を行った。次に、過レニウム酸アンモニウム(NH4ReO4)水溶液で同様の湿潤及び乾燥工程を繰り返して、ReのIrに対するモル比、すなわち[Re]/[Ir]を0.25~3とするように二酸化ケイ素に担持させた。その後、空気雰囲気下で、500℃、3時間焼成して、Ir-ReOx/SiO2触媒を得た。
ヘミセルロースの主成分であるキシランには予めミル処理を施しておいた。かかるミル処理では、ボールミルのドラムにキシランとともにZrO2球を100個投入し、回転数を300rpmとし、2時間の粉砕を行った。なお、2時間以上粉砕すれば、得られるキシランは十分に粉砕される。
上記の方法で得た1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノールの少なくとも一つを含むヘミセルロース由来ペンタノール1.0重量部を、別の反応容器(前述のオートクレーブと同型)に導入し、溶媒としてトリデカンを10.0重量部、酸触媒としてゼオライト(HZSM-5)を0.2重量部添加し、室温で0.6MPaとなるように窒素を導入し、約20分で所定の反応温度180℃に昇温した。反応温度に達した直後の脱水反応生成物を分析した。その結果、1-ペンテン及び2-ペンテンを含むヘミセルロース由来ペンテンが得られた。
[触媒等の調製]
合成例1と同様にして、触媒等を調製した。
リグノセルロース系バイオマス由来のセルロースには予めミル処理を施しておいた。かかるミル処理では、ボールミルのドラムにセルロースとともにZrO2球を100個投入し、回転数を300rpmとし、2時間の粉砕を行った。なお、2時間以上粉砕すれば、得られるセルロースは十分に粉砕される。
上記の方法で得た1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノールの少なくとも一つを含むセルロース由来ヘキサノール1.0重量部を、別の反応容器(前述のオートクレーブと同型)に導入し、溶媒としてトリデカンを10.0重量部、酸触媒としてゼオライト(HZSM-5)を0.2重量部添加し、室温で0.6MPaとなるように窒素を導入し、約20分で所定の反応温度180℃に昇温した。反応温度に達した直後の脱水反応生成物を分析した。その結果、1-ヘキセン、2-ヘキセン、及び3-ヘキセンを含むセルロース由来ヘキセンが得られた。
[触媒等の調製]
合成例1と同様にして、触媒等を調製した。
リグノセルロース系バイオマス由来のヘミセルロースの主成分であるキシランとリグノセルロース系バイオマス由来のセルロースには予めミル処理を施しておいた。かかるミル処理では、ボールミルのドラムにキシラン及びセルロースとともにZrO2球を100個投入し、回転数を300rpmとし、2時間の粉砕を行った。なお、2時間以上粉砕すれば、得られるキシラン及びセルロースは十分に粉砕される。
上記の方法で得た、1-ペンタノール、2-ペンタノール、3-ペンタノールの少なくとも一つを含むヘミセルロース由来ペンタノール及び1-ヘキサノール、2-ヘキサノール、3-ヘキサノールの少なくとも一つを含むセルロース由来ヘキサノール1.0重量部を、別の反応容器(前述のオートクレーブと同型)に導入し、溶媒としてトリデカンを10.0重量部、酸触媒としてゼオライト(HZSM-5)を0.2重量部添加し、室温で0.6MPaとなるように窒素を導入し、約20分で所定の反応温度180℃に昇温した。反応温度に達した直後の脱水反応生成物を分析した。その結果、1-ペンテン及び2-ペンテンを含むヘミセルロース由来ペンテン及び1-ヘキセン、2-ヘキセン、及び3-ヘキセンを含むセルロース由来ヘキセンが得られた。
1-ヘキセンと酸触媒であるイオン交換樹脂(Amberlyst15)(110℃終夜乾燥済み)を反応容器(300mlオートクレーブ)に導入し、室温で2MPaとなるように窒素を導入し、約20分で所定の反応温度100℃に昇温した。反応温度に達した後18時間保持して二量化を行った。二量化を行った反応液を取り出した後、反応液と水素化触媒であるPd/SiO2(還元処理済;還元条件:圧力(H2)=5MPa,温度=100℃,時間=1h)をエタノール溶媒と共に別の反応容器(300mlオートクレーブ)に入れ、次いで室温で5MPaと成るように水素を導入し、30~75℃に加熱して、2時間保持することで、実施例1に係るバイオジェット燃料用基材を得た。得られた基材の組成分析をガスクロマトグラフで行った結果、C12のイソパラフィンが91.2容量%、C18のイソパラフィンが8.8容量%であった。また、後述の方法により測定した密度(15℃)は0.7759g/cm3、動粘度(-20℃)は6.448mm2/sであった。
実施例1に係るバイオジェット燃料用基材30.0容量部と、表2に記載のASTMのJet A-1の規格を満たす基材A70.0容量部とを混合して、実施例2に係るバイオジェット燃料を得た。得られたバイオジェット燃料の性状を表2に示す。表2に示された性状等は、以下の方法によって測定した。
JIS K 2249「原油及び石油製品-密度試験方法及び密度・質量・容量換算表」に従って測定した。
動粘度:
JIS K 2283「原油及び石油製品-動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」に従って測定した。
JIS K 2276 「析出点試験方法(航空燃料油)」に従って測定した。
煙点:
JIS K 2537に従って測定した。
引火点:
JIS K 2265の1に従って測定した。
Claims (10)
- C10~C12のイソパラフィンを90.0容量%以上、及びC10又はC12の少なくともいずれか一方のイソパラフィンを30.0容量%以上含み、更にC15又はC18のイソパラフィンを含むことを特徴とするバイオジェット燃料用基材。
- C12のイソパラフィンを40.0容量%以上含む請求項1に記載のバイオジェット燃料用基材。
- C10のイソパラフィンを40.0容量%以上含む請求項1に記載のバイオジェット燃料用基材。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載のバイオジェット燃料用基材を1.0~40.0容量%含むことを特徴とするバイオジェット燃料。
- 密度(15℃)が0.775~0.840g/cm3、動粘度(-20℃)が8.0mm2/s以下、析出点が-40℃以下、煙点が18mm以上、引火点が38℃以上の請求項4に記載のバイオジェット燃料。
- ヘミセルロースを含むバイオマス由来のペンテン及びセルロースを含むバイオマス由来のヘキセンからなる群から選ばれる1種以上のオレフィンを二量化して得られた、C10~C12のイソパラフィンを90.0容量%以上、及びC10又はC12の少なくともいずれか一方のイソパラフィンを30.0容量%以上含み、更にC15又はC18のイソパラフィンを含むバイオジェット燃料用基材と他の基材とを混合することを特徴とするバイオジェット燃料の製造方法。
- 前記バイオジェット燃料用基材が、C12のイソパラフィンを40.0容量%以上含む請求項6に記載のバイオジェット燃料の製造方法。
- 前記バイオジェット燃料用基材が、C10のイソパラフィンを40.0容量%以上含む請求項6に記載のバイオジェット燃料の製造方法。
- 前記バイオジェット燃料が、前記バイオジェット燃料用基材を1.0~40.0容量%含む請求項6乃至8のいずれかに記載のバイオジェット燃料の製造方法。
- 前記バイオジェット燃料が、密度(15℃)が0.775~0.840g/cm3、動粘度(-20℃)が8.0mm2/s以下、析出点が-40℃以下、煙点が18mm以上、引火点が38℃以上の請求項6乃至9のいずれかに記載のバイオジェット燃料の製造方法。
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