JPWO2012050127A1 - 加水バイオ燃料用添加剤、加水バイオ燃料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、前記従来のエマルジョン燃料においては、製造後に比較的短時間で燃料油と水が分離し、上層に油分の多くが移動し下層に水分の多くが移動して二層化することがある。このような二層化による使用上のトラブルや、貯蔵(備蓄)と輸送の困難性及び含水の影響による燃焼効率や燃焼カロリーの低下、熱効率の低下による燃費の低下及び燃焼室の腐食等、様々な欠点や問題点を有していた。
(本発明の目的)
本発明は、水の粒子を細かくし、燃料油全体に均一に分散させ、乳化を抑制して可溶化することができる加水バイオ燃料用添加剤及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の加水バイオ燃料用添加剤は、
界面活性剤と、グリコール系アルコールと、バイオマスから合成できるアルコールと、アンモニアとを含む。
前記アンモニアは、アンモニア水であり、
当該加水バイオ燃料用添加剤の組成が、前記界面活性剤55〜70重量部、前記グリコール系アルコール10〜15重量部、前記バイオマスから合成できるアルコール15〜25重量部、及び前記アンモニア水(25%溶液)5.5〜8.8重量部であってもよい。
当該加水バイオ燃料用添加剤の組成が、前記界面活性剤55〜70重量部、前記グリコール系アルコール10〜15重量部、前記バイオマスから合成できるアルコール15〜25重量部を混合した溶液に、該溶液100g当たり、前記アンモニアを1.25〜2.0リットル溶解させたものであってもよい。
前記界面活性剤が、炭素数16以上の脂肪酸から選ばれる1種類又は複数種類の界面活性剤であってもよい。
前記グリコール系アルコールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールからなる群から選ばれる1種類または複数種類のグリコール系アルコールであってもよい。
前記バイオマスから合成できるアルコールが、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノールからなる群から選ばれる1種類または複数種類のバイオマスから合成可能なアルコールであってもよい。
界面活性剤55〜70重量部、グリコール系アルコール10〜15重量部、バイオマスから合成できるアルコール15〜25重量部を混合し撹拌する工程と、得られた混合液にアンモニア水(25%溶液)5.5〜8.8重量部を加え、更に撹拌および混合する工程と、を含む。
燃料油に、水と、本発明の加水バイオ燃料用添加剤とを配合し、前記燃料油に対して水の粒子を細かくして分散し可溶化したものである。
前記燃料油が、A重油、ガソリン、軽油、灯油、ケロシン、植物油、バイオディーゼル燃料からなる群から選ばれる一種類の燃料油であってもよい。
当該加水バイオ燃料の組成が、前記燃料油58〜62重量部、前記加水バイオ燃料用添加剤15〜20重量部、前記水18〜27重量部であってもよい。
燃料油58〜62重量部と、請求項1から7の何れか1項に記載の加水バイオ燃料用添加剤15〜20重量部とを混合し撹拌する工程と、得られた混合液に水18〜27重量部を加え、撹拌および混合して、前記燃料油に水を可溶化させる工程と、を含む。
また、本発明は、燃料油と水が分離したり二層化したりすることを抑制して、製造後、品質を低下させることなく長期にわたる貯蔵と、輸送ができると共に、通常の燃料と比較して、燃焼効率及び燃焼カロリーの向上を図ると共に、CO2等の温室効果ガスや環境汚染物質の排出を低減することができる加水バイオ燃料及びその製造方法を提供することができる。
本明細書及び特許請求の範囲において、「可溶化」の用語は、水などの溶媒に本来は溶けないか又は溶けにくい物質が、界面活性剤の存在下で、その溶媒に溶けるようになるという意味を含むものである。
前記原料又は成分は、いずれも一般市場で様々な用途に使用されているものであり、流通量も多く比較的安価なものであるため入手が容易である。
エタノール(ethanol)は、一般的なアルコールの性質を持つものであり、水を始めとする極性溶媒や炭化水素を含む各種有機溶剤など、様々な溶媒と混和することができる。殺菌、消毒の用途で用いられる。
次に、加水バイオ燃料用添加剤の各成分の作用(役割)について説明する。
エタノールは、プロピレングリコールとは反対に燃料油の表面張力の大きさを水の表面張力に近づける改質作用を促進する働きをする。
加水バイオ燃料用添加剤の製造にあたり、界面活性剤の配合割合が70重量部を超えると、燃料油と水の表面張力を小さくする作用の進行は鈍化し、他の成分の機能を抑制する傾向がある。また、界面活性剤の配合割合が55重量部に満たないと、燃料油と水の表面張力を十分に小さくすることができなくなる傾向がある。これにより、いずれの場合も加水バイオ燃料用添加剤を使用した加水バイオ燃料が乳化しやすくなる。
(作用)
まず、燃料油と水を界面活性剤の存在下で混合した後、燃料油と水が分離したり二層化したりする最大の要因は、燃料油と水の表面張力が大きく違うためである。
本実施例においては、炭素数16以上の脂肪酸としてオレイン酸を使用し、グリコール系アルコールとしてプロピレングリコールを使用し、バイオマスから合成可能なアルコールとしてエタノールを使用した。
〔加水バイオ燃料の製造方法〕
次に、前記のようにして製造された加水バイオ燃料用添加剤を用いた加水バイオ燃料を製造する方法について説明する。
比較対象となる燃料としては、本実施例の加水バイオ燃料の原料であり、漁船の燃料として使用しているものと同等のA重油を使用した。
表1から分かるように、製造直後のサンプルS1は、原料の燃料油であるA重油そのものとそれ程違わない透明度を有しており、更に、製造後878日(約二年五ヶ月)が経過したサンプルS2もサンプルS1に比べれば色濃くなったが透明度を有する状態を維持していた。また、サンプルS1、S2共に燃料油であるA重油と水の分離も二層化も認められなかった。このように、本実施例に係る加水バイオ燃料は、製造後、長期にわたって燃料油と水の分離及び二層化が起こらない状態を維持できることがわかった。
〔燃焼試験〕
本実施例に係る加水バイオ燃料の燃焼試験の結果について以下に説明する。
また、A重油と本実施例に係る加水バイオ燃料との燃焼試験は、バーナーボイラーを使用して行った。データの測定は、環境衛生科学研究所において、オルザット法、円形ろ紙方、化学発光法、中和滴定法など、JIS規格に沿った測定方法で測定した。
表2から、本実施例に係る加水バイオ燃料は、A重油と比較して燃焼温度がやや向上することが認められた。また、加水バイオ燃料は、温室効果ガスであるCO2を始めとする煤塵、窒素酸化物、硫黄酸化物等の各種環境汚染物質の排出量が大幅に低減することがわかった。しかも、加水バイオ燃料の製造後における経過時間に関わらず、サンプルS1、S2は、ほぼ同等の値を示した。
すなわち、バーナーボイラーでの加水バイオ燃料の燃焼は、燃料油であるA重油滴の燃焼であり、A重油滴の表面に物理的現象により気化したA重油と空気中の酸素が混合気を形成して燃焼が進行するようである。そして、加水バイオ燃料に含まれている水の粒子がこの燃焼により輻射熱を受けて加熱され、沸点に達して次々とミクロ爆発を起こし、周囲のA重油滴を飛散させることによりA重油の二次微粒化が起こるものと考えられる。
このように、本実施例に係る加水バイオ燃料は、エマルジョン燃料と比較して、燃焼温度・燃焼効率及び燃焼カロリーが高く燃費が低下しない。また、燃料油と水が乳化することなく透き通った包含状態となっているために分離したり二層化することがない。したがって、長期にわたる貯蔵と、輸送をすることが可能であり、装置の腐食等、燃焼機関への影響も低減できる。
〔発電機出力試験〕
続いて、本実施例に係る加水バイオ燃料の発電機出力試験の結果について以下に説明する。この試験では、発電機として、西鉄テクノサービス株式会社建設機械事業部の福岡営業所にある型式DCA90SPH(発電機容量90KVA/220V/60Hz/236A/力率0.8)の発電機を使用し、また、負荷装置として同営業所の型式LE−125の装置を使用した。
その結果を、以下の表4に示す。
以上、本発明について説明したが、本発明は上記実施形態だけに限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術範囲に包含される。
Claims (12)
- 界面活性剤と、グリコール系アルコールと、バイオマスから合成できるアルコールと、アンモニアとを含む、
加水バイオ燃料用添加剤。 - 前記アンモニアは、アンモニア水であり、
当該加水バイオ燃料用添加剤の組成が、前記界面活性剤55〜70重量部、前記グリコール系アルコール10〜15重量部、前記バイオマスから合成できるアルコール15〜25重量部、及び前記アンモニア水(25%溶液)5.5〜8.8重量部である、
請求項1に記載の加水バイオ燃料用添加剤。 - 当該加水バイオ燃料用添加剤の組成が、前記界面活性剤55〜70重量部、前記グリコール系アルコール10〜15重量部、前記バイオマスから合成できるアルコール15〜25重量部を混合した溶液に、該溶液100g当たり、前記アンモニアを1.25〜2.0リットル溶解させた、
請求項1に記載の加水バイオ燃料用添加剤。 - 前記界面活性剤が、炭素数16以上の脂肪酸から選ばれる1種類又は複数種類の界面活性剤である、
請求項1から3の何れか1項に記載の加水バイオ燃料用添加剤。 - 前記炭素数が16以上の脂肪酸が、パルミチン酸、パルミトレイン酸、マルガリン酸、ステアリン酸、オレイン酸、パクセン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、ツベルクロステアリン酸、アラキジン酸、アラキドン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、ネルボン酸、セロチン酸、モンタン酸又はメリシン酸からなる群から選択される、
請求項4に記載の加水バイオ燃料用添加剤。 - 前記グリコール系アルコールが、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールからなる群から選ばれる1種類または複数種類のグリコール系アルコールである、
請求項1から5の何れか1項に記載の加水バイオ燃料用添加剤。 - 前記バイオマスから合成できるアルコールが、エタノール、メタノール、プロパノール、ブタノールからなる群から選ばれる1種類または複数種類のバイオマスから合成可能なアルコールである、
請求項1から6の何れか1項に記載の加水バイオ燃料用添加剤。 - 界面活性剤55〜70重量部、グリコール系アルコール10〜15重量部、バイオマスから合成できるアルコール15〜25重量部を混合し撹拌する工程と、得られた混合液にアンモニア水(25%溶液)5.5〜8.8重量部を加え、更に撹拌および混合する工程と、を含む
加水バイオ燃料用添加剤の製造方法。 - 燃料油に、水と、請求項1から7の何れか1項に記載の加水バイオ燃料用添加剤とを配合し、前記燃料油に対して水の粒子を細かくして分散し可溶化した、
加水バイオ燃料。 - 前記燃料油が、A重油、ガソリン、軽油、灯油、ケロシン、植物油、バイオディーゼル燃料からなる群から選ばれる一種類の燃料油である、
請求項9に記載の加水バイオ燃料。 - 当該加水バイオ燃料の組成が、前記燃料油58〜62重量部、前記加水バイオ燃料用添加剤15〜20重量部、前記水18〜27重量部である、
請求項9又は10に記載の加水バイオ燃料。 - 燃料油58〜62重量部と、請求項1から7の何れか1項に記載の加水バイオ燃料用添加剤15〜20重量部とを混合し撹拌する工程と、得られた混合液に水18〜27重量部を加え、撹拌および混合して、前記燃料油に水を可溶化させる工程と、を含む、
加水バイオ燃料の製造方法。
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