JPH10152687A - 植物油含有ディーゼル燃料 - Google Patents
植物油含有ディーゼル燃料Info
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- JPH10152687A JPH10152687A JP31084096A JP31084096A JPH10152687A JP H10152687 A JPH10152687 A JP H10152687A JP 31084096 A JP31084096 A JP 31084096A JP 31084096 A JP31084096 A JP 31084096A JP H10152687 A JPH10152687 A JP H10152687A
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Abstract
で、エンジン出力を低下させず、通常の軽油が使用可能
であるように90%留出温度を310℃未満に下げるこ
となく、しかもエンジン負荷の全範囲でパティキュレー
トの発生を大幅に低下させるディーゼル燃料の提供。 【解決手段】 50%留出温度が220〜260℃であ
る鉱物油基材100容量部と、エステル化植物油30〜
100容量部からなり、さらに、セタン価向上剤を50
0〜1500ppm含有する燃料であって、動粘度が
2.0〜5.0(mm2/s,30℃)、セタン価は5
1〜57であり、10%残炭値が規格値を外れることも
なく、エンジンの全負荷範囲で排ガス中のパティキュレ
ート、炭化水素、一酸化炭素を大幅に低減でき、しかも
白煙の発生も少ない。
Description
用の燃料油に係わり、特には広いエンジン出力範囲でパ
ティキュレートの発生を防止でき、しかも製造の容易な
植物油を含有したディーゼル燃料に関する。
などが燃料として一般的に使用されている。これらの燃
料は、着火性に優れ、排気ガス中に含まれる大気汚染物
質(特に窒素酸化物(NOx)、パティキュレート(粒
状物質;黒煙を含む))の発生が少ないものが望まし
い。しかし、一般の鉱油系燃料は、エンジンの負荷など
によりパティキュレートの発生が見られる場合がある。
は、燃焼温度を高める方法が有効である。しかし、燃焼
温度を高めると窒素酸化物(NOx)の発生が顕著とな
る。このため、軽油の燃焼性を改善でき、かつNOxの
発生防止に効果のある含酸素化合物を添加し、パティキ
ュレートの発生防止とNOxの発生防止を両立させる試
みがなされてきた。
あると考えられるカーボンデポジットを抑制できる燃料
として、特開昭61−57686号公報には植物油エス
テルと、軽油、灯油、重油、植物油及びアルコールから
選ばれる1種以上を含む植物油ブレンド燃料が開示され
ている。また、特表平6−510804号公報には、植
物油及び/又は動物油、炭素数1〜5の脂肪族アルコー
ル及びガソリンからなるディーゼルエンジン用燃料が開
示されており、環境汚染の危険が少ない燃料として使用
できるとしている。さらに、この明細書中には、植物油
を添加したイギリス及びドイツの特許に関する記載があ
り、このなかで植物油のアルキル脂肪酸エステルと発火
促進剤(セタン価向上剤)を鉱物油と混合した燃料につ
いても述べている。特開平7−82576号公報には、
粒状物質の発生を抑制するため、グリセロールエーテ
ル、植物油のメチルエステルを鉱物油燃料に添加した低
硫黄のディーゼル燃料に関する開示がある。特開平8−
41468号公報にはNOxと黒煙の発生防止のため鉱
物油に動植物油を添加したディーゼル燃料が開示されて
いる。
に添加したディーゼル燃料の例としては、特公昭60−
32674号公報に、炭素数1〜3のアルコール、軽油
及びひまし油からなるディーゼル機関用燃料について開
示がある。また、特開昭58−222189号公報に
は、ひまわりの種子より抽出した植物油、エタノール、
エーテル及びテレビン油からなる軽油に代る動力用液体
燃料について開示がある。これらの発明は、石油資源の
枯渇対策が主目的であり、パティキュレートの発生やN
Ox発生に関する記述はないが、パティキュレートの発
生防止とNOxの発生防止を両立可能な燃料と考えられ
る。さらに、ヨーロッパ特許665873号公報には、
植物油(植物油又はエステル化植物油)と鉱物油からな
り、これにエチレンコポリマー、炭素数10〜30で酸
素を含む直鎖状有機物、極性含窒素化合物(セタン価向
上剤)等を添加したディーゼル燃料油が開示されてい
る。
酸素化合物の添加は、パティキュレート発生防止とNO
x低減に有効である。パティキュレート発生を防止する
手段としては、この他に燃料を軽質化する方法、芳香族
成分含有量を低下させる方法等が知られている。例え
ば、R.A.Bouffrd等は、90%留出温度が高
くなるに従って全パティキュレート濃度が高くなり、特
に600°F(約316℃)を超えると全パティキュレ
ート濃度が急激に増加することを報告している(Spe
c.Publ.Soc.Automot.Eng.,S
P−502,1(1981).)。また、同時に留出温
度が640°(約338℃)以上の留分に含まれる芳香
族成分濃度と全パティキュレート濃度の間に良好な相関
があることも明らかにしている。さらに、特開平7−3
31261号公報明細書中には、終点温度を340℃以
下にすることでパティキュレート発生を低減することが
可能であるとの記載がある。
ゼル燃料のうち、植物油、エステル化植物油を多量に使
用した場合は、セタン価が低下する。セタン価が51を
切ると白煙の発生が顕著になるためセタン価向上剤を多
量に添加することになるが、セタン価向上剤を多量に添
加した場合は、軽油燃料の10%残炭値が規格値を外れ
るという問題がある。
を変えたもの単独、或はこれにエステル化植物油を加え
たものについてエンジン負荷と排気ガス中の大気汚染物
質について調べた結果、単に市販軽油にエステル化植物
油を配合しただけでは、特に低負荷時のパティキュレー
ト発生を防止できないことが分った。鉱物油燃料の軽質
化(90%留出温度を下げたもの)も、パティキュレー
ト発生防止に有効である。しかし、大幅に軽質化しなけ
れば効果が弱い。しかも、大幅に軽質化すると鉱物油燃
料或はエステル化植物油添加燃料のどちらでも、特に低
負荷時に排ガス中の炭化水素、一酸化炭素濃度が大きく
増加してしまう。さらに、鉱物油燃料を軽質化(90%
留出温度を300℃以下に下げる)する場合は、重質成
分の処理の問題が浮上してくる。また、軽質化する場合
のもう一つの問題は、動粘度が2.0mm2/s(at
30℃)を切るようになると、エンジン出力が低下
し、アイドリングが不安定になったりすることが挙げら
れる。
なされたものであり、ディーゼル燃料の10%残炭値が
規格値内で、エンジン出力を低下させず、90%留出温
度を310℃未満に下げることなく、しかもエンジン負
荷の全範囲でパティキュレートの発生を大幅に低下させ
ることが可能な軽油と植物油の混合燃料を提供すること
を目的とするものである。
した結果、50%留出温度が200〜260℃である鉱
物油基材100容量部にエステル化植物油を10〜10
0容量部配合した燃料が全負荷範囲でパティキュレート
の発生を大幅に低下させることが可能であるばかりでな
く、排ガス中に含まれる炭化水素、一酸化炭素の濃度も
低減可能なことを見出した。さらに検討を進めた結果、
セタン価向上剤を500〜1000ppm添加すると白
煙の発生も防止でき、しかも鉱物油基材の90%留出温
度が310〜360℃のものであってもパティキュレー
トの発生を大幅に低下させることが可能であることを見
出し、本発明を完成させた。
度が200〜260℃である鉱物油基材100容量部
と、エステル化植物油10〜100容量部からなり、動
粘度が2.0〜5.0(mm2/s,30℃)、セタン
価が51〜57であるディーゼル燃料、(2)上記鉱物
油基材の90%留出温度が310〜360℃である前記
(1)に記載の植物油含有ディーゼル燃料、(3)セタ
ン価向上剤を500〜1500ppm含有する前記
(1)〜(2)いずれか一つに記載の植物油含有ディー
ゼル燃料、に関する。
が規格値を外れることもなく、エンジンの全負荷範囲で
排ガス中のパティキュレート、炭化水素、一酸化炭素を
大幅に低減でき、しかも白煙の発生も少ないものであ
る。また、本発明のディーゼル燃料は、その鉱物油基材
として一般に市販されている軽油と灯油が使用でき、こ
れにエステル化植物油を配合することで容易に製造可能
なため、とくに特殊な製造方法を必要としない実用性に
優れる燃料である。
油基材は、軽油単独或は軽油と灯油の混合物を用いる。
軽油は、硫黄分が0.05質量%以下の深度脱硫軽油が
望ましいが、エステル化植物油或は灯油とエステル化植
物油の混合物と混合されるため、最終的に硫黄分が0.
05質量%以下になるようにすればよい。
0%留出温度が200〜260℃であるものを使用す
る。しかしながら、このような性状の軽油を、通常の精
製プロセスで得るためには工程が煩雑になるばかりでな
く、重質成分の処理の問題が浮上してくる。しかしなが
ら、本発明の燃料は、鉱物油基材の90%留出温度が3
10〜360℃のものであっても問題なく使用可能であ
る。従って、通常の精製プロセスから生産される軽油と
灯油を混合する方法が採用可能である。軽油と灯油を混
合する場合は、鉱物基材全量に対して灯油を30〜80
%、好ましくは40〜70%の範囲で混合する。30%
を切っても、80%を超えても上記性状、特に動粘度或
はセタン価を満足しなくなることがある。
圧蒸留装置から得られる直留軽油を深度脱硫したもの、
直留軽油に、原油の常圧蒸留装置から得られる直留灯
油、接触分解装置から副生する接触分解軽油(LC
O)、重油直接脱硫装置から副生する直脱軽質軽油等を
配合した後に深度脱硫したもの、これらに水素化分解油
を配合したもの等を用いることができる。深度脱硫の装
置、プロセス及び運転条件は特に限定するものではな
く、公知の任意の深度脱硫装置、プロセス等を適宜組合
わせて使用することができる。
れる直留灯油を水素化脱硫した硫黄分0.015質量%
以下、蒸留性状140〜310℃のもの等が使用でき
る。
を用いる。エステル化植物油の製造方法は、従来から公
知の方法を用いることができ、例えば、酸又はアルカリ
の存在下で植物油とメタノール、エタノールなどのアル
コールとを反応させ、水洗等で精製する方法などを挙げ
ることができる。また、特開平7−310090号公報
等に記載のある方法など、従来法を改良した方法を用い
てもよい。
100容量部に対して10〜100容量部である。10
容量部を切ると、排気ガス中の炭化水素濃度及び一酸化
炭素濃度が増加する傾向があり、望ましくない。また、
100容量部を超えた場合であるが、パティキュレート
の濃度はほぼ一定となるものの、NOxは増加する傾向
があり、100容量部を超えての添加はやはり望ましく
ない。
オリーブ油、なたね油、ごま油、落花生油、やし油等を
挙げることができるが、特定の原料にこだわる必要はな
い。また、清澄油である必要はなく、例えば、食料品加
工業者等から排出される廃油等も使用できる。環境問題
等を考慮すれば、このような廃油を用いるのが望まし
い。
mm2/s以上、好ましくは2.2mm2/s以上必要で
ある。2.0mm2/sを切ると、エンジン出力が低下
するばかりでなく、アイドリングが不安定になることが
ある。また、動粘度は5.0mm2/s以下が好まし
い。一方、セタン価は白煙の発生を防止するため、51
以上、好ましくは55以上であることが望ましい。しか
し、本発明の燃料はセタン価が低いエステル化植物油や
灯油を含有するため、セタン価向上剤の添加が好まし
い。このセタン価向上剤の濃度が1500ppmを超え
ると、軽油燃料の10%残炭値が規格値を外れることが
ある。このため、実質的にセタン価は51〜55の範囲
となる。セタン価向上剤は、公知のものが使用でき、例
えば、硝酸エステル、有機過酸化物等を用いることがで
きる。セタン価向上剤の添加量は、セタン価を51以上
とするため、200〜1500ppm、好ましくは50
0〜1000ppmである。
加剤を単独もしくは組み合わせて使用することができ
る。これらの添加剤としては、例えばエチレン酢酸ビニ
ル共重合体、アルケニルコハク酸アミド等の低温流動性
向上剤、アルケニルコハク酸アミド、ポリアルキルアミ
ン等の清浄分散剤、フェノール系、アミン系等の酸化防
止剤、サリチリデン誘導体等の金属不活性化剤、アゾ染
料等の着色剤等がある。この他、脂肪酸、エステル、ア
ルコール類等の摩擦調整剤、有機硫黄化合物、有機リン
化合物等の摩耗防止剤を配合してもよいが、特にその必
要はない。これらの添加剤の配合量は任意であるが、各
々の添加剤の配合量は組成物全量基準で0.5質量%以
下、好ましくは0.2質量%以下である。
いて特に規定するものではないが、内燃機関用燃料とし
て、密度(15℃)は0.82g/cm3以上が好まし
く、蒸留における留出温度範囲は140〜380℃、好
ましくは150〜360℃である。
の測定方法 パティキュレートは、堀場製作所製のミニダイリューシ
ョントンネルを用いて、フィルター上に捕集し、パティ
キュレートの重量を測定した。白煙は、タングステンラ
ンプを光源とする光の不透過率を測定するファームテッ
ク社製ダイリューショントンネル付き白煙計を用た。こ
の白煙は、低温始動時に排出される炭化水素微粒子等で
ある。さらに、エンジン出力は、エンジンを明電舎製直
流ダイナモメータに接続し、同社のトルクメータのデー
タを読み取った。
部、灯油50容量部、メチルエステル化大豆油(AG
Environmetal Products In
c.製)25容量部及びセタン価向上剤(HITEC;
エチル社製)1000ppmを配合し、実施例1の植物
油含有燃料を調製した。その燃料性状を表2に示す。
ス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸
化物(NOx)及びパティキュレート(以下PMと略記
する)濃度を測定した。比較のために、表3に示す市販
軽油で同様の試験を行った。市販軽油に対する相対値を
表4に示すが、HC,CO,NOxは市販軽油レベルで
あるが、PMの発生量が大幅に減少していることが分
る。
験 実施例1の燃料を用いてエンジン回転数1080及び2
160rpmにおけるPM濃度を測定した。比較のため
に、表3に示す市販軽油で同様の試験を行った。市販軽
油に対する相対値を表5、表6に示すが、全負荷範囲で
PMが大幅に減少していることが分る。
容量部、メチルエステル化植物油25容量部及びセタン
価向上剤(HITEC;エチル社製)1000ppmを
配合し、実施例2の植物油含有燃料を調製した。その燃
料性状を表2に示す。
ス中のHC、CO、NOx及びPM濃度を測定した。市
販軽油に対する相対値を表4に示すが、実施例1に比較
して、HCとCO濃度が若干増加しているものの、PM
は減少した。
験 実施例2の燃料を用いてエンジン回転数1080及び2
160rpmにおけるPM濃度を測定した。市販軽油に
対する相対値を表5、表6に示すが、実施例1に比較し
て、PMの低減効果が若干大きかった。
量部、メチルエステル化植物油25容量部及びセタン価
向上剤(HITEC;エチル社製)1000ppmを配
合し、比較例1の植物油含有燃料を調製した。その燃料
性状を表2に示す。
ス中のHC、CO、NOx及びPM濃度を測定した。市
販軽油に対する相対値を表4に示すが、HC、CO及び
PMは若干低減しているものの、NOxが増加してお
り、単にエステル化植物油を添加しただけでは、NOx
が増加することが分る。
験 比較例1の燃料を用いてエンジン回転数1080及び2
160rpmにおけるPM濃度を測定した。市販軽油に
対する相対値を表5、表6に示すが、高負荷時のPM低
減効果は大きいものの、低負荷時のPM低減効果が非常
に弱いことが分る。
セタン価向上剤を1000ppm添加し、比較例2の燃
料とした。また、表3に示す市販軽油と灯油の1:1混
合物に、セタン価向上剤を1000ppm添加したもの
を比較例3の燃料とした。
い、排ガス中のHC、CO、NOx及びPM濃度を測定
した。市販軽油に対する相対値を表4に示すが、両者と
もNOx及びPMに対する低減効果は大きいものの、H
C及びCOは大幅に増加していることが分る。
験 比較例2及び3の燃料を用いてエンジン回転数1080
及び2160rpmにおけるPM濃度を測定した。市販
軽油に対する相対値を表5、表6に示すが、両者とも低
負荷時のPM低減効果は大きいものの、高負荷時のPM
低減効果が弱いことが分る。
市販軽油と灯油を等量混合したもの100容量部に対
し、メチルエステル化植物油を表7に示す割合で混合
し、これにセタン価向上剤を1000ppmを配合して
実施例3〜5及び比較例4の燃料を調製した。
試験を行い、排ガス中のHC、CO、NOx及びPM濃
度を測定した。参考のため、実施例1及び比較例3の結
果を加え、市販軽油に対する相対値を表7に示す。エス
テル化植物油を配合しないと、HC及びCOの濃度が高
くなることが分る。また、エステル化植物油を100容
量部を超えて添加すると、PM濃度は殆ど変化しないも
のの、NOxは増加する傾向がある。
B、比較例2、実施例1及び表3の市販軽油を用いて、
エンジンの最高出力及びアイドル回転数と動粘度との関
連を調べた。結果を表8に示すが、動粘度は2.0mm
2/s以上必要なことが分る。
向上剤を除いたものをベースとし、これにセタン価向上
剤を添加して表10に示すセタン価を有する燃料を調整
した。この燃料を用いて、セタン価と白煙発生との関係
を調べた。その結果、セタン価が51を切ると白煙が急
激に増加することが分る。また、セタン価向上剤の添加
量が1000ppmを超えると、10%残炭値が0.1
質量%を超えるようになることも分る。
ーゼル燃料は、環境対策上ディーゼルエンジンが特に問
題視されているパティキュレートの発生を大幅に低減可
能であり、しかも特殊な鉱物油基材を用いることなく製
造可能であり、実用性にも優れる等の格別の効果を有す
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 50%留出温度が200〜260℃であ
る鉱物油基材100容量部と、エステル化植物油10〜
100容量部からなり、動粘度が2.0〜5.0(mm
2/s,30℃)、セタン価が51〜57であるディー
ゼル燃料。 - 【請求項2】 上記鉱物油基材の90%留出温度が31
0〜360℃である請求項1に記載の植物油含有ディー
ゼル燃料。 - 【請求項3】 セタン価向上剤を500〜1500pp
m含有する請求項1〜2いずれか一つの請求項に記載の
植物油含有ディーゼル燃料。
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