JPH06108065A

JPH06108065A - 内燃機関用ガソリン混合メタノール燃料

Info

Publication number: JPH06108065A
Application number: JP4040505A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Tachiki; 清廣立木
Original assignee: Mitsubishi Oil Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1994-04-19
Also published as: US5344469A

Abstract

(57)【要約】【目的】オットーサイクル式内燃機関燃料としてのメ
タノールの欠点を改良したガソリン混合メタノール燃料
の提供。【構成】熱分解ガソリンを選択的に水素化処理した
後、蒸留により炭化水素の炭素数で５以下（１）、６〜
８（２）、９以上（３）の３留分に分け、（１）と
（３）の２留分を蒸留の際の留出比率そのまま、もしく
は３０〜９０容量％：７０〜１０容量％の比率で混合し
て得られるガソリン（Ａ）、または、これに通常の自動
車ガソリン用基材を３０容量％以下の比率で混合して得
られるガソリン（Ａ´）とメタノール（Ｂ）とを、１０
容量％以上：９０容量％以下の比率で混合する。【効果】燃料タンクなど密閉状態での引火・爆発性の
問題はもとより、低温始動性、事故で引火した場合の可
視炎性および漏洩した場合の臭気による感知困難性等の
問題を一挙に解決することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オットーサイクル式内
燃機関に供する代替燃料としてのメタノールの欠点を改
良するために、メタノールに特定のガソリンを混合した
内燃機関用燃料に関する。

【０００２】

【従来の技術】オットーサイクル式内燃機関に供する燃
料としては、古くから、石油系炭化水素からなるガソリ
ンが使用されてきた。ところが、１９７３年、１９７９
年と度重なる石油危機により、石油に代わる燃料として
各種の代替燃料が検討された。その中で、オットーサイ
クル式内燃機関に供する代替燃料としては、メタノール
が最も有望と期待されている。また、アメリカでは、都
市環境汚染として深刻な光化学スモッグの対策として
も、メタノールは有望視されている。そのため、アメリ
カ、日本を始め世界各国で試験が実施されている。

【０００３】しかし、メタノールは、Proceeding of VI
II International Symposium onAlcohol Fuels (Nov.1
3-16,1988, Tokyo)の 851〜868 頁などに示されるよう
に、次のような欠点がある。（ａ）低温における始動性が悪く、寒冷時に始動できな
い。（ｂ）事故で引火した場合、火炎が見えず、危険であ
る。（ｃ）事故で漏洩した場合、臭気が弱いため、感知でき
ず、危険である。（ｄ）燃料タンクなど密閉状態では、その気相が常温で
燃焼範囲に入り、引火、爆発の危険がある。

【０００４】これらの欠点を改善するため、メタノール
にガソリン類を１５容量％前後混合することが一般的に
行われている。その際、ガソリン類としては、一般に市
販されている自動車用ガソリン、接触改質ガソリン、軽
質直留ナフサ、イソペンタンが使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これらのガソリン類の
混合では、前記の引火回避効果（ｄ）については問題な
いが、それぞれ、次のような問題点がある。自動車用ガソリンは前述の欠点に関して、低温始動
性改善効果（ａ）、可視炎性改善効果（ｂ）、着臭効果
（ｃ）があるが、まだ十分ではない。また、その製造方
法やロットの違いによりこれらの改善効果がバラツクこ
とがある。接触改質ガソリンは（ｂ）については良いが、
（ａ）および（ｃ）については、まだ十分ではない。軽質直留ナフサは（ａ）については良いが、（ｂ）
および（ｃ）については、まだ十分ではない。イソペンタンは（ａ）については良いが、（ｂ）お
よび（ｃ）については、まだ十分ではない。また、価格
が高く、経済的ではない。本発明は、これらの問題点を解消する内燃機関用ガソリ
ン混合メタノール燃料を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の欠点
（ａ）および（ｃ）を効果的に改善するために、ガソリ
ン用基材の中から、炭化水素の炭素数で５以下の、軽質
でしかも臭気の強い留分と、前述の欠点（ｂ）を効果的
に改善するために、芳香族炭化水素に富んだ重質な留分
とを主成分とするガソリンをメタノールに混合して問題
点を解決するものである。その際、特殊な精製方法では
なく、経済的に安価にできるガソリン留分として、熱分
解ガソリンの留分を使用する。

【０００７】すなわち、石油系炭化水素を熱分解して得
られる熱分解ガソリンを選択的に水素化処理した後、蒸
留により炭化水素の炭素数で５以下（１）、６〜８
（２）、９以上（３）の３留分に分け、（１）と（３）
の２留分を混合して得られるガソリン（Ａ）を使用す
る。なお、このガソリン（Ａ）における（１）と（３）
の比率は蒸留の際の留出比率そのままの他、５０〜９０
容量％：５０〜１０容量％の範囲とする。本発明は、こ
のようにして得られるガソリン（Ａ）とメタノール
（Ｂ）とを１０容量％以上：９０容量％以下の比率で混
合したオットーサイクル式内燃機関用燃料を提供するも
のである。

【０００８】本発明をさらに詳しく説明すると、次のと
おりである。本発明において、熱分解の原料となる石油
炭化水素としては、軽質ナフサ、全沸点ナフサ、軽油、
天然ガスコンデンセートなどを用いることができる。石
油炭化水素の熱分解法は管状分解炉法、熱媒体分解法の
いずれによってもよい。前記石油系炭化水素は７００℃
以上の高温で熱分解され、石油化学原料としてのエチレ
ンやプロピレンが製造されるが、その際、副産物として
沸点範囲が３０〜２００℃のいわゆる熱分解ガソリンが
得られる。この熱分解ガソリンはおもに炭素数４ないし
１１の炭化水素からなり、ベンゼン、トルエン、キシレ
ン、Ｃ₉などの芳香族炭化水素５０〜８０容量％のほ
か、オレフィン、ジオレフィンなどが含まれている。

【０００９】この熱分解ガソリンは選択的水素化処理に
より、非常に不安定なジオレフィンをモノオレフィンま
で変換する。その後、蒸留により炭化水素の炭素数で５
以下（１）、６〜８（２）、９以上（３）の３留分に分
け、一般的には、（２）の留分はさらに二段目の水素化
処理を行った後、抽出、精密蒸留によりベンゼン、トル
エン、キシレンが製造されるが、その際、（１）と
（３）との２留分が副製される。

【００１０】本発明は、前述の（１）と（３）の２留分
を混合して得られるガソリン（Ａ）とメタノール（Ｂ）
とを１０容量％以上：９０容量％以下の比率で混合した
オットーサイクル式内燃機関用燃料を提供するものであ
る。この場合、ガソリン（Ａ）の混合比率は低温始動性
改善効果（ａ）、可視炎性改善効果（ｂ）および着臭効
果（ｃ）の面から１０容量％以上が必要で、１０容量％
未満ではこれらの効果が十分でない。ただし、その混合
比率があまり高くなると、これらの効果の面では問題な
いが、ガソリン代替燃料としての意義が薄れ、また、経
済的に不味になることが考えられるので、３０容量％以
下程度が実際的であろう。

【００１１】なお、前記ガソリン（Ａ）における（１）
と（３）との比率は蒸留の際の留出比率そのまま、また
は５０〜９０容量％：５０〜１０容量％の範囲とする。
また、ガソリン（Ａ）へ通常の自動車ガソリン用基材を
３０容量％以下の比率で混合して得られるガソリン（Ａ
´）とメタノール（Ｂ）とを１０容量％以上：９０容量
％以下の比率で混合したオットーサイクル式内燃機関用
燃料でもよい。

【００１２】なお、本発明の請求項１で留分（１）と
（３）のみを使用し、（２）を使用しないのは、留分
（１）は沸点が低く軽質で、かつ臭気の強い特性がある
ため、低温始動性改善効果（ａ）と着臭効果（ｃ）に特
に有効であり、また、留分（３）は芳香族炭化水素を多
く含み、しかも沸点が高いため、メタノール燃料が燃え
尽きるまで可視炎性改善効果（ｂ）に特に有効であるの
に対し、留分（２）は（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれ
にも有効ではあるが、留分（１）と（３）の組合わせに
比べれば効果が劣ることによる。このように、特に有効
な留分のみを使用して、その有効性を従来のものより高
めることに、本発明の特色がある。

【００１３】また、留分（１）と（３）の比率を蒸留の
際の留出比率そのまま、または５０〜９０容量％：５０
〜１０容量％の範囲と限定したのは、この範囲を外れる
と、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対する有効性が薄れるた
めである。また、本発明の請求項２で、ガソリン（Ａ）
へ通常の自動車ガソリン用基材を３０容量％以下の比率
で混合して得られるガソリン（Ａ´）と限定したのも、
この範囲を外れると、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に対する
有効性が薄れるためである。

【００１４】

【作用】本発明は、前述の（１）と（３）の２留分を混
合して得られるガソリン（Ａ）、あるいは（Ａ）に一部
の自動車ガソリン用基材を３０容量％以下の比率で混合
して得られるガソリン（Ａ´）をメタノールに混合する
ことに特色がある。ここで、（１）の留分は、炭素数４
〜５のオレフィン系炭化水素が主成分であり、沸点が低
く軽質で、かつ臭気の強い特性がある。そのため、この
留分をメタノールに混合することにより、その低温始動
性改善効果（ａ）および着臭効果（ｃ）において著しい
ものがある。

【００１５】また、（３）の留分は、炭素数９以上の芳
香族炭化水素が主成分であり、しかも沸点が高いため、
メタノール燃料が燃え尽きるまで光輝炎性が高い。その
ため、この留分をメタノールに混合することにより、そ
の可視炎性改善効果（ｂ）において著しいものがある。

【００１６】本発明は、（１）と（３）との２留分を混
合して得られるガソリン（Ａ）、あるいは（Ａ）を主成
分とするガソリン（Ａ´）とメタノール（Ｂ）とを１０
容量％以上：９０容量％以下の比率で混合することによ
り、メタノールに関する前述の欠点（ａ）、（ｂ）およ
び（ｃ）を、従来の方法に比較してさらに一段と、しか
も一挙に改良できるものである。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。実施例を表１に、また、比較例を表２に、そ
れぞれ示す。両表の上段には各メタノール燃料の製造に
おける混合基材の混合割合を、中段にはガソリン全体の
中における前述の３留分の分布と芳香族分およびオレフ
ィン分を、また、下段には各燃料についての評価結果
を、それぞれ示す。なお、評価結果のうち、低温始動性
改善効果（ａ）については、メタノール用に改造した２
ｌエンジンを環境試験室に設置し、１０秒のクランキン
グによる始動可能な温度を求め、−１５℃未満を◎、−
１５℃以上−５℃未満を○、−５℃以上５℃未満を△、
５℃以上を×と判定した。

【００１８】また、可視炎性改善効果（ｂ）について
は、直径１０cm、高さ２cmのガラス製シャーレに燃料１
０mlを入れ、明るい室内で目視観察により行った。燃え
つきるまで良く見えるのを◎、燃えつきるまで見えるの
を○、点火後しばらく見えるが後は見にくくなるものを
△、点火後しばらく見えるが後は見えないか、始めから
見えないものを×と判定した。また、着臭効果 (c)につ
いては、におい袋法により検知いき値を測定した。検知
いき値がメタノールの１／１００未満を◎、１／３０未
満を○、１／１０未満を△、１／１０以上を×と判定し
た。なお、表２に示す比較例のうち、比較例１は通常の
自動車ガソリン（市販レギュラー級ガソリン）を１５容
量％の比率でメタノールに混合したもので、一般的にメ
タノール燃料として使用されているものである。また、
比較例２は軽質直留ナフサを１５容量％の比率でメタノ
ールに混合したもので、一部でメタノール燃料として使
用されているものである。

【００１９】（実施例１）実施例１が本発明による最も
好適な例であり、軽質直留ナフサを管状分解炉法により
熱分解して得られる熱分解ガソリンを選択的に水素化処
理した後、蒸留により炭化水素の炭素数で５以下
（１）、６〜８（２）、９以上（３）の３留分に分け、
留分（１）５５容量％と留分（３）４５容量％とを混合
して熱分解ガソリン留分を調製し、その熱分解ガソリン
留分を１５容量％の比率でメタノールに混合した。この
ガソリン混合メタノール燃料の調製に使用した熱分解ガ
ソリン留分中の留分構成をみてみると、Ｃ₅以下の留分
は５３容量％、Ｃ₉以上の留分は４４容量％で、いずれ
も多く、また、炭化水素組成の面ではオレフィン分が４
５容量％、芳香族分が４３容量％で、いずれも多い。オ
レフィン分はおもにＣ₅以下の留分に含まれ、低温始動
性改善効果および着臭効果と関連が深く、また、芳香族
分はおもにＣ₉以上の留分に含まれ、可視炎性改善効果
と関係が深い。このガソリン混合メタノール燃料の低温
始動性改善効果、可視炎性改善効果および着臭効果を評
価したところ、いずれも十分な効果が認められた。

【００２０】（実施例２）留分（１）８０容量％と留分
（３）２０容量％とを混合して熱分解ガソリン留分を調
製し、その熱分解ガソリン留分を１５容量％の比率でメ
タノールに混合した。このガソリン混合メタノール燃料
の調製に使用した熱分解ガソリン留分中の留分構成をみ
てみると、Ｃ₅以下の留分は７６容量％と非常に多く、
Ｃ₉以上の留分は２０容量％であり、また、炭化水素組
成の面ではオレフィン分が６５容量％と非常に多く、芳
香族分は１９容量％となっている。このガソリン混合メ
タノール燃料の低温始動性改善効果、可視炎性改善効果
および着臭効果を評価したところ、低温始動性改善効果
および着臭効果については顕著な効果が認められ、ま
た、可視炎性改善効果についてはまずまずの効果が認め
られた。

【００２１】（実施例３）留分（１）８５容量％と留分
（３）１５容量％とを混合して熱分解ガソリン留分を調
製し、その熱分解ガソリン留分を１５容量％の比率でメ
タノールに混合した。このガソリン混合メタノール燃料
の調製に使用した熱分解ガソリン留分中の留分構成をみ
てみると、Ｃ₅以下の留分は８１容量％と非常に多く、
Ｃ₉以上の留分は１４容量％であり、また、炭化水素組
成の面ではオレフィン分が７０容量％と非常に多く、芳
香族分は１３容量％となっている。このガソリン混合メ
タノール燃料の低温始動性改善効果、可視炎性改善効果
および着臭効果を評価したところ、低温始動性改善効果
および着臭効果については顕著な効果が認められ、ま
た、可視炎性改善効果についてはまずまずの効果が認め
られた。

【００２２】（実施例４）実施例１における熱分解ガソ
リン留分を１２容量％の比率でメタノールに混合した。
このガソリン混合メタノール燃料の低温始動性改善効
果、可視炎性改善効果および着臭効果を評価したとこ
ろ、低温始動性改善効果および可視炎性改善効果につい
ては十分な効果が認められ、また、着臭効果については
まずまずの効果が認められた。

【００２３】（実施例５）実施例１における熱分解ガソ
リン留分を３０容量％の比率でメタノールに混合した。
このガソリン混合メタノール燃料の低温始動性改善効
果、可視炎性改善効果および着臭効果を評価したとこ
ろ、いずれも十分な効果が認められた。

【００２４】（実施例６）実施例１における熱分解ガソ
リン留分に通常の自動車ガソリン（市販レギュラー級ガ
ソリン）を２５容量％混合してガソリン留分を調製し、
そのガソリン留分を１５容量％の比率でメタノールに混
合した。このガソリン混合メタノール燃料の調製に使用
したガソリン留分中の留分構成をみてみると、Ｃ₅以下
の留分は４６容量％、Ｃ₉以上の留分は３８容量％でい
ずれも多く、また、炭化水素組成の面ではオレフィン分
が３８容量％、芳香族分が４０容量％でいずれも多い。
このガソリン混合メタノール燃料の低温始動性改善効
果、可視炎性改善効果および着臭効果を評価したとこ
ろ、低温始動性改善効果および可視炎性改善効果につい
ては十分な効果が認められ、また、着臭効果については
まずまずの効果が認められた。

【００２５】（比較例１）通常の自動車ガソリンを１５
容量％の比率でメタノールに混合した。このガソリン混
合メタノール燃料の調製に使用したガソリン留分中の留
分構成をみてみると、Ｃ₅以下の留分は２３容量％、Ｃ
₉以上の留分は２１容量％であり、また、炭化水素組成
の面ではオレフィン分が１６容量％、芳香族分が２９容
量％となっている。このガソリン混合メタノール燃料の
低温始動性改善効果、可視炎性改善効果および着臭効果
を評価したところ、いずれも一定の効果は認められたも
のの、本発明のガソリン混合メタノール燃料ほどの効果
は認められなかった。

【００２６】（比較例２）軽質直留ナフサを１５容量％
の比率でメタノールに混合した。このガソリン混合メタ
ノール燃料の調製に使用したガソリン留分中の留分構成
をみてみると、Ｃ₅以下の留分は４２容量％と多いが、
Ｃ₉以上の留分は１容量％とほとんど含まれておらず、
また、炭化水素組成の面ではオレフィン分は０容量％、
芳香族分も７容量％と極めて少ない。このガソリン混合
メタノール燃料の低温始動性改善効果、可視炎性改善効
果および着臭効果を評価したところ、低温始動性につい
ては十分な改善効果が認められたものの、可視炎性改善
効果については不十分、また、着臭効果については極め
て不十分という結果であった。

【００２７】（比較例３）留分（１）４５容量％と留分
（３）５５容量％とを混合して熱分解ガソリン留分を調
製し、その熱分解ガソリン留分を１５容量％の比率でメ
タノールに混合した。このガソリン混合メタノール燃料
の調製に使用した熱分解ガソリン留分中の留分構成をみ
てみると、Ｃ₅以下の留分は４３容量％、Ｃ₉以上の留
分は５４容量％でいずれも多く、また、炭化水素組成の
面ではオレフィン分が３７容量％、芳香族分が５２容量
％でいずれも多い。このガソリン混合メタノール燃料の
低温始動性改善効果、可視炎性改善効果および着臭効果
を評価したところ、可視炎性改善効果については十分な
効果が認められたが、低温始動性改善効果および着臭効
果については本発明のガソリン混合メタノール燃料ほど
の効果は認められなかった。

【００２８】（比較例４）留分（１）９５容量％と留分
（３）５容量％とを混合して熱分解ガソリン留分を調製
し、その熱分解ガソリン留分を１５容量％の比率でメタ
ノールに混合した。このガソリン混合メタノール燃料
の調製に使用した熱分解ガソリン留分中の留分構成をみ
てみると、Ｃ₅以下の留分は９０容量％と極めて多く、
逆にＣ₉以上の留分は５容量％と極めて少ない。また、
炭化水素組成の面ではオレフィン分が７６容量％と極め
て多く、逆に芳香族分は５容量％と極めて少ない。この
ガソリン混合メタノール燃料の低温始動性改善効果、可
視炎性改善効果および着臭効果を評価したところ、低温
始動性改善効果および着臭効果については十分な効果が
認められたが、可視炎性改善効果については極めて不十
分という結果であった。

【００２９】（比較例５）実施例１における熱分解ガソ
リン留分を８容量％の比率でメタノールに混合した。こ
のガソリン混合メタノール燃料の低温始動性改善効果、
可視炎性改善効果および着臭効果を評価したところ、い
ずれも一定の効果は認められたものの、本発明のガソリ
ン混合メタノール燃料ほどの効果は認められなかった。

【００３０】（比較例６）実施例１における熱分解ガソ
リン留分に通常の自動車ガソリン（市販レギュラー級ガ
ソリン）を３５容量％混合してガソリン留分を調製し、
そのガソリン留分を１５容量％の比率でメタノールに混
合した。このガソリン混合メタノール燃料の低温始動性
改善効果、可視炎性改善効果および着臭効果を評価した
ところ、可視炎性改善効果については十分な効果が認め
られたが、低温始動性改善効果および着臭効果について
は本発明のガソリン混合メタノール燃料ほどの効果は認
められなかった。

【００３１】

【発明の効果】今後、オットーサイクル式内燃機関に供
する代替燃料として広く使用されるようになるとみられ
ているメタノールには次のような欠点がある。（ａ）低温における始動性が悪く、寒冷時に始動できな
い。（ｂ）事故で引火した場合、火炎が見えず、危険であ
る。（ｃ）事故で漏洩した場合、臭気が弱いため、感知でき
ず、危険である。（ｄ）燃料タンクなど密閉状態ではその気相が常温で燃
焼範囲に入り、引火、爆発の危険がある。これらの問題に関して、従来技術では、引火回避効果
（ｄ）については問題ないが、（ａ）〜（ｃ）について
は、まだ十分でないか、または、これらを同時には解決
できていない。本発明による燃料は（ｄ）はもとより、
（ａ）〜（ｃ）についても、一挙に、しかも格段と改善
することができるという、格別の効果を奏するものであ
る。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石油系炭化水素を熱分解して得られる熱
分解ガソリンを選択的に水素化処理した後、蒸留により
炭化水素の炭素数で５以下（１）、６〜８（２）、９以
上（３）の３留分に分け、（１）と（３）の２留分を蒸
留の際の留出比率そのまま、もしくは５０〜９０容量
％：５０〜１０容量％の比率で混合して得られるガソリ
ン（Ａ）とメタノール（Ｂ）とを１０容量％以上：９０
容量％以下の比率で混合したオットーサイクル式内燃機
関用燃料。
【請求項２】請求項１におけるガソリン（Ａ）へ通常
の自動車ガソリン用基材を３０容量％以下の比率で混合
して得られるガソリン（Ａ´）とメタノール（Ｂ）とを
１０容量％以上：９０％容量以下の比率で混合したオッ
トーサイクル式内燃機関用燃料。