JPH03131684A - 石油の分解または改質方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、石油を分解（クラッキング）または、改質
（リフォーミング）する方法に関する。

【従来の技術ならびにその課題】

石油の分解とは、炭化水素の分子を破壊して、より小さ
な分子とすることである。石油が分解されると、留出温
度が低くなる。この技術は、現在、高沸点留油をガソリ
ンとするのに利用されている。 石油を分解する従来の技術として、 ■　熱分解による方法と、 ■　接触分解による方法とが実用化されている。 熱分解には、気相分解と液相分解とがある。熱分解は、
炭化水素が熱で分解される物性を利用して、石油を分解
する。ところが、この方法は、加熱温度が極めて高く、
また、作業圧力も液相分解では著しく高い欠点がある。 接触分解は、触媒の作用で炭化水素の分解を促進させる
方法である。この方法は、熱のみで分解する方法に比較
して、低温、低圧で分解できる特長がある。さらに、こ
の方法で得られた分解ガソリンは、熱分解ガソリンに比
較して収率が高く、しかも、オリフィン分が少ないので
安定性がよく、オクタン価を高くできる特長がある。 接触分解に使用される触媒として、活性白土、シリカ−
アルミナ系の合成触媒、シリカ−マグネシア、シワカー
アルミナ−マグネシア、分子ふるい型のゼオライト等が
使用されている。 これ等の触媒が石油を分解する反応機構は複雑で、簡単
な式で説明できず、大部分の反応は鎖の切断であるが、
同時に異性化、重合、縮合、水素化、脱水素、開環、芳
香族化等の反応が起こると考えられている。 さらに、石油の改質は、理論的にも操作上も、分解と極
めて類似している。ただ、分解は重質油を分解して軽質
油とするものであるが、改質はガソリンに含まれる炭化
水素の組成を変えて、よりオクタン化の高いガソリンと
するものである。 石油の改質には、熱改質方法と、触媒改質方法とがある
。熱改質方法は、ガスの発生が多く、また、ガソリン収
率が低い欠点がある。 触媒改質法は、触媒として、下記のものが使用されてい
る。 ■　Ｍ　ｏ　Ｏ３−Ａ　１１２０　ｇ ■　Ｐｔ−Ａ悲２０３ ■　Ｐ　ｔ　　Ｓ　ｉ　０２−ＡＱ２０ｇ■　Ｃｒ　２
０３−　Ａ　４１１２０３■　Ｃｏ　Ｏ−Ｍ　ｏ　Ｏ３
−ＡＣ３０３ところが、これ等の触媒を旬月して、石油
を改質する方法は、大がかりな設備を必要とする。また
、これ等従来の方法は、石油を加熱して、分解、改質す
るので、この装置を自動車に装備してガソリンを分解、
改質できない欠点があった。 この発明は、この欠点を解決することを目的に開発され
たもので、この発明の重要な目的、必要ならば、石油を
加熱することなく分解でき、また、自動車に簡単に装備
することも可能である石油の分解または改質方法を提供
するにある。

【従来の課題を解決する為の手段】

この発明の石油の分解または改質方法は、トリウムを介
むモナズ石（モナザイト）を石油に接触させることによ
って、石油を分解または改質するものである。 モナズ石が石油を分解、改質するのは、モナズ石に含ま
れるトリウムから放射されるα粒子線が原因と推測され
る。α粒子線は、ヘリウムの原子核であるから、石油の
透過力が弱い。このため、モナズ石に接触する部分の石
油が、α粒子線に放射されて分解、改質される。従って
、多量の石油タンクの底にモナズ石を沈める場合、全体
の石油を分解、改質するのに時間がかかる。それは、石
油全体がモナズ石に接触するのに時間がかかることが理
由である。しかしながら、モナズ石を微細な粒子に粉砕
して通水性の袋に入れ、あるいは、粉砕したモナズ石を
、無数の空隙ができる状態に焼結したものは、短時間で
石油を分解、改質できる。この状態に加工されたモナズ
石は、無数の空隙に石油を通過させることによって、モ
ナズ石と石油との接触状態を改善できるからである。 ところで、モナズ石は酸化トリウムを含有するトリウム
鉱石であるが、トリウムの含有量は、０以−ヒエ８％以
下の範囲で変動する。トリウム含有量の多いモナズ石は
、α粒子線の放射量が多く、効果的に石油を分解、改質
できる。トリウム含有量の少ないモナズ石は、石油の分
解、改質能力が低い。 従−）て、モナズ石と石油とを接触させて分解、改質す
る時間は、モナズ有合まれるトリウム含有量と、石油と
モナズ石との接触状態とで著しく変動する。トリウム含
有量が数％のモナズ石を、自動車のガソリンタンクの底
に沈めて使用する場合、モナズ石を入れてから数時間後
にガソリンが分解、改質される。

【作用効果】

この発明の方法で分解された石油は、留出温度が低下す
る。重質油が軽質油となるからである。 この発明の方法で分解されたガソリンと、分解以前のガ
ソリンの留温度を第１図のグラフに示している。ただし
、この図において、曲線Ａは、この発明の方法で処理す
る前のガソリンの留出特性を示し、曲線Ｂは、曲ｍＡで
示すガソリンをこの発明の方法で処理した後の留出特性
を示している。 曲線Ｂで示されるガソリンは、曲線Ａで示されるガソリ
ン１αを容器に入れ、これにｌｏｇの粉砕したモナズ石
を４時間浸漬したものの特性である。モナズ石を入れた
ガソリンは、加熱、加圧することなく、常温に静置した
後留出特性を測定した。試験方法は、Ｊ　ＩＳ−に−２
２５４によった。 また、試験時の温度は１８℃、気圧は７６６　ｍｍＨｇ
であった・ この図から明かなように、この発明の方法で処理された
ガソリンは、留出温度が著しく低下している。 本発明の方法が、如何なる分解反応の機構でガソリンを
分解するかを理論的に正しく究明すことは、従来の分解
反応機構が充分に説明されていないのと同様に著しく困
難である。 ただ、この発明の方法に使用するモナズ石は、自然放射
性元素であるトリウムを含有しているが、このトリウム
が石油を分解、または、改質するものと推測される。す
なわち、トリウムは１．３９ＸＩＯ”年の半減期でα粒
子線を放射するが、トリウムから放射されるα粒子線が
、石油を分解、または、改質するものと推測される。 それは、α粒子線を使用して化学反応を促進させたり、
あるいは、新しい物質を作り出すなど、従来の熱、圧力
、触媒などのエネルギー源や反応促進物質を補給する代
わりに利用されていることからも推測できる。また、α
粒子線は、プラスの電気を帯びたヘリウムの原子核であ
るから、これが物質に放射されると、イオンや励起反応
をおこし、さらに２次的な化学反応を引き起こすことも
知られている。 これ等のことから、この発明の方法は、モナズ石から放
射されるα粒子線が石油を分解、または、改質するもの
と推測される。

【好ましい実施例】

以下、この発明の詳細な説明する。 但し、以下に示す実施例は、この発明の技術思想を具体
化する為の方法を例示すものであって、この発明の方法
は、使用材料の材質、ならびに形状や配置等を下記のも
のに特定するものでないゃこの発明の方法は、特許請求
の範囲に記載の範囲に於て、種々の変更が加えられる。 第１図は、石油内にモナズ石を浸漬しで、石油を分解、
または、改質している。 石油には、ガソリン、灯油、軽油、重油等を使用できる
。 モナズ石は、化学成分が、 （Ｃｅ＋Ｌａ＊Ｄｙ＋Ｙ）ＰＯ４４ｈ０２・５ｉ０２で
示される単斜晶系の鉱物である。モナズ石は、０％より
も多く、１８％以下のＴｈＯ２を含んでいる。トリウム
含有量の少ないモナズ石は、α粒子線の放射強度が弱く
、石油の分解、改質作用が充分でない。従フて、トリウ
ム含有量の少ないモナズ石を使用する時には、’ｌ”ｈ
２３２を添加して、α粒子線の放射強度を強くするのが
よい。 第２図ないし第５図は、モナズ石ｌを自動車のガソリン
タンク２あるいは、ガソリンの通路に配設し、ガソリン
を分解、または、改質している。 第２図はモナズ石１をガソリンタンク２の底に沈めて、
モナズ石１から放射されるα粒子線で、ガソリンタンク
内のガソリンを分解し、また、改質している。この状態
でモナズ石をガソリンタンクに入れる場合、ガソリンタ
ンクの容積ＩＱζこ；つき、モナズ石の重量を１〜５０
ｇ、好ましくは２〜３０ｇ、さらに好ましくは３〜２０
ｇの範囲に調整される。この状態でガソリンタンクに入
れられるモナズ石１は、第６図に示すように、小さく粉
砕して、ガソリンが自由に通過する網袋３に充填する。 また、第７図に示すように、モナズ石の鉱石を粉砕し、
これを多孔質の状態に焼結したものは、袋に充填するこ
となくそのままの状態で、ガソリンタンクに充填できる
。 モナズ石から放射されるα粒子線は、電気を帯びたヘリ
ウムの原子核である。従って、α粒子線は、β線やγ線
などに比較して透過力が弱い。このため、ガソリンはモ
ナズ石に接触する面の近傍で速やかに分解、改質される
。第６図や第７図に示すように、モナズ石の間に無数の
空隙を設け、モナズ石とガソリンとの接触面積を大きく
したものは、能率よく短時間にガソリンを分解、改質で
きる。モナズ石を粉砕して結合する場合、第８図に示す
ように、芯ｔｒ、′４９の表面にモナズ石層ｌＯを設け
るのがよい。モナズ石層１０は、モナズ石を微粉砕して
結合したもので、その厚さは０．　２〜８ｍｍ、好まし
くは０．５〜５ｍｍの範囲とするのがよい。 第２図に示すように、モナズ石をガソリンタンク２に充
填する方法は、従来の自動車にそのままの状態で便利に
使用でる特長がある。また、タンク内のガソリンは、自
動車が運転されると内部で激しく揺れ動くので、強制的
に攪拌される状態となって、能率よくガソリンがモナズ
石ｌに接触して分解、改質される。従って、この状態で
タンクに充填されたモナズ石ｌは、充填してから数時間
でガソリンを分解、改質し、優れた特性のガソリンをエ
ンジンに供給する。 第３図は、ガソリンフィルター４の濾材に、多孔質に焼
結されたモナズ石１を使用している。この状態でガソリ
ンの通路にモナズ石１を使用すると、燃料ポンプ５から
エンジン６に送られるガソリンは、モナズ石ｌの微細な
空隙を通過ｔノで、分解、改質される。特に、この状態
でエンジン６ζこ通過されるガソリンは、全体が能率よ
くモナズ石ｌに接触する。このため、透過力の弱いα粒
子線で、ガソリン全体を均一に分解、改質できる特長が
ある。 さらに、第４図はキャブレータ−７のフロート室にモナ
ズ石ｌを配設している。ここに配設されたモナズ石１は
、フロート室に蓄えられろガゝノＩＪンにα粒子線を放
射して、エンジンに供給される直前のガソリンを分解改
質する。キャブレータ−７のフロート室の容積は、ガソ
リンタンクに比較して極めて小さい、このため、ここに
配設するモナズ石ｌは小さくでき、わずかに数十ｇの小
さ０モナズ石１は、エンジンに供給するガソリンを少し
ずつ分解、改質する。 さらにまた、図示しないが、キャフルーターのない燃料
噴射装置を備えた自動車は、燃料な噴射するノズルのガ
ソリン通路にモナズ石を配設することができる。ノズル
に配設されたモナズ石は、細い通路にα粒子線を放射し
て、ノズルから噴射されるガソリンを改質することがで
きる。 また、第５図に示すように、ガソリンバイブ８の一部に
、筒状に焼結されたモナズ石ｌを配設することも可能で
ある。このモナズ石１は、パイプ内を通過するガソリン
にα粒子線を放射し、移送途中で分解、改質する。 以−ヒのように、自動車のガソリンに直接モナズ石を接
触させて、ガソリンを分解、改質してエンジンに供給す
ると、タンクに入れられたガソリンは、留出温度が低下
され、また、オクタンが高くなってエンジンに供給でき
る。 自動車のエンジンは、供給されるガソリンの留出温度に
よって、燃費、始動性、加速性、オイル希釈等の特性が
変化する。 エンジンの始動性、特にガソリンが気化し難い冬期の始
動性は、留出量２０％以下の留出温度が影響する。この
発明の方法で処理されたガソリンは、第１図に示すよに
、留出量が２０％の留出温度は、６８℃から６４℃と４
℃も低下する。このため、この発明の方法でカッリンを
処理してエンジンに供給すると、冬期のエンジンの始動
性を改善することができる。 また、燃費は留出量が２０％以１−の留出温度が影響す
る。この発明の方法で処理されたガソリンは、２０〜９
５％の留出量において、留出温度が約６〜１０℃も低下
する。このことは、ガソリンがシリンダー内で気化し易
いことを意味する。シリンダー内で充分に気化するガソ
リンは、燃＋ｉｔノ易く燃費を良くすることができる。 ちなみに、６０〜７０話のカッワンタンクの底に、２５
０〜３００ｇのモナズ石を沈めることζＪよって、通常
の走行状態における燃費を１０〜３０％も改善すること
ができた。 また、留出量が５０％となる中間沸点留分の量は、自動
車の加速性能を左右する。この部分の留出温度が高いと
、加速時に、過濃混合気や希薄混合気がシリング−に入
った時に遅延燃焼を起こし、あるいは、不完全燃焼を起
こＩノで、加速性能が低下する。この発明の方法で処理
されたガソリンは、５０％留出量となる留出温度が９７
．５℃から９１℃と６．５℃も低下する。このため、シ
リンダーに吸入されたガソリンは、充分に気化して完全
燃焼し易い状態となり、加速性能が改善される。 さらに、この発明の方法で処理されたガソリンは、８０
％以上の留出量となる温度も著しく低下する。８０％以
上の留出量となる留出温度が高いと、シリンダー内で完
全に気化されないために、ガソリンの未燃焼分が多くな
り、これがクランクケースに侵入して、潤滑油を希釈す
る。また、高沸点成分が多くなると、デポジット堆積、
ガム生成等の弊害も生ずる。 この発明の方法で処理されたガソリンは、留出量が８０
％以上となる留出温度が１３７℃から１２６．５℃と１
０．５℃も低下する。従って、シリンダー内におけるガ
ソリンの未燃分が少なく、このような欠点が改善される
。 さらにまた、留出量が２０％以上となる留出温度は、暖
気運転に影響を与える。この部分の留出温度が高いガソ
リンは、エンジンが充分に暖められるまで、シリンダー
内でガソリンが充分に気化されないので、チョークを動
作させて過濃混合気をシリンダーに供給する必要がある
。ところが、この部分の留出温度が低いガソリンは、シ
リンダーがより低い温度で充分に気化し、暖気運転時間
を短くできる。このことは、燃費を改善して、排気ガス
を清澄にできる特長がある。 この発明の方法で処理されたガソリンは、２０％以りの
留出量となる温度が低下して、暖気運転時間を短縮し、
燃費を改善【ノて排気ガスを奇麗にできる特長も実現す
る。 ところで、留出温度が低過ぎるガソリンは、アイシング
や蒸気閉塞が起こり易い欠点がある。ただ、留出温度が
低いガソリンは、安価な蒸留温度の高いガソリンを混合
して、留出温度を高く調整できるので、ガソリンの留出
温度を高くすることは極めて簡単である。 この発明は、石油の改質方法を、前述のように自動車に
装備する方法に特定するものでない。従来から石油の分
解と改質に使用されてる触媒に代わって、あるいは、従
来の触媒と一緒に使用することも可能である。 また、この発明の方法は、ガソリンを加熱することなく
常温で分解、改質できる特長かある。このため、石油を
貯蔵するタンクにモナズ石ｌを充填して石油を分解、改
質することもできる。また、モナズ石１を従来の触媒に
代わって使用し、従来の分解、改質装置で石油を分解、
改質することもできるのは言うまでもな。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法で処理されたガソリンの留出温
度が低下する状態を記すグラフ、第２図ないし第４図は
この発明の方法を自動車に装備した実施例を示す概略断
面図、第５図はガソリンバイブの途中にモナズ石を設け
た例を示すｔ折面図、第６図ないし第８図はモナス石の
状態を例示する断面図および斜視図である。 ｌ・・・・・・モナス′石、　　　２・・・・・・カッ
リンタンク、３・・・・・・網袋、 ４・・・・・・ガソリンフィルター ５・・・・・・燃料ポンプ、　　６・・・・・・エンジ
ン、７・・・・・・キャブレータ− ８・・・・・・ガソリンパイプ、 ９・・・・・・芯材、　　　　１０・・・・・・モナズ
石層。 切りｌ吏カ 第 図 ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ００ 留 出 量 （％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トリウムを含むモナズ石を石油に接触させることを特長
   とする石油の分解または改質方法。