JPWO2012067069A1 - 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
(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、燃料油に水を可溶化させて加水バイオ燃料を得るために、当該加水バイオ燃料の原材料に添加されるものである。本発明の加水バイオ燃料用添加剤は、次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、塩酸、塩化マグネシウム及び水酸化カルシウムを含む。
前記の次亜塩素酸ナトリウムの溶液に対して、水酸化ナトリウムを入れて撹拌及び混合する工程では、前記次亜塩素酸ナトリウム(12%溶液)95.5〜104.5重量部に対して、前記水酸化ナトリウム1.68〜3.26重量部を入れ、
前記の塩酸の溶液に対して、塩化マグネシウム及び水酸化カルシウムを入れて撹拌及び混合する工程では、前記塩酸(20%溶液)0.8〜1.2重量部に対して、前記塩化マグネシウム0.01〜0.02重量部及び前記水酸化カルシウム0.01〜0.02重量部を入れてもよい。
前記加水バイオ燃料においては、前記燃料油が、C重油、原油、廃油からなる群から選ばれた一種類又は二種類以上の燃料油であってもよい。
本発明の加水バイオ燃料の製造方法は、上述したいずれかの加水バイオ燃料用添加剤2〜3重量部と水10〜27重量部とを撹拌及び混合する工程と、該混合した溶液を燃料油70〜90重量部に加えながら混合及び撹拌する工程と、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、その溶媒に溶ける(溶解する)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。
塩酸(hydrochloric acid)は、代表的な酸のひとつで、強い酸性を示す。医薬、農薬、および調味料の合成など、工業的用途は極めて多岐にわたっている。本発明では、例えば20%溶液(希塩酸)を使用することができる。
水酸化カルシウム(Calcium hydroxide)は、消石灰とも呼ばれ、水溶液は強いアルカリ性を示し、二酸化炭素を簡易的に検出する試薬として使用される。また、グラウンドなどに球技用の白線を引くラインパウダーとして多用されている。
燃料油の表面張力は比較的小さく(弱く)、これに対し水の表面張力は比較的大きい(強い)。次亜塩素酸ナトリウムは、燃料油と水の双方の表面張力をより小さくし、撹拌混合することで、水が燃料油に可溶化しやすいようにする働きをする。
水酸化カルシウムは、水の表面張力の大きさを燃料油の表面張力に近づける改質作用を促進する働きをする。
また、塩酸は、水の粒子を細かくして燃料油と水を結合させ、水を可溶化し燃料油に包含させる働きをする。
(作用)
まず、燃料油と水を混合した後、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、燃料と水の両者の表面張力が大きく違うためである。
まず、加水バイオ燃料用添加剤の製造方法を説明する。
加水バイオ燃料用添加剤は、まず、常温において、撹拌機に次亜塩素酸ナトリウム(12%溶液)100kgに水酸化ナトリウム2.47kgを入れて約10分間撹拌及び混合して溶液Aを作る。次に別の撹拌機に塩酸(20%溶液)1kgに塩化マグネシウム15gと水酸化カルシウム15gを入れて約10分間撹拌及び混合して溶液Bを作る。なお、この撹拌時間は、前記各成分の配合割合や量の違いで適宜調整することができる。
〔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。
〔分離試験〕
本実施例に係る加水バイオ燃料の外観を経時的に観察した結果について、以下に説明する。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、一般に市販されているC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C重油と同様に透明度が低い茶褐色を呈しており、大きな変化はなかった。更に、製造後1533日(約四年三ヶ月)が経過したサンプルS2もサンプルS1と比べても外観にほとんど変化はなかった。また、サンプルS1、S2共に燃料油であるC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。
なお、使用したバーナーボイラーは、三州社製のビニールハウス暖房機SK−200KM−DFであり、使用した循環ポンプは、荏原製作所社製の15GPE6.4型であり、ラインミキサーは、OHR社製のスタティクミキサーF型を使用した。
表2から、本実施例に係る加水バイオ燃料は、C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C重油滴の燃焼であり、C重油滴の表面に物理的現象により気化したC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C重油滴を飛散させることによりC重油の二次微粒化が起こるものと考えられる。
Claims (10)
- 次亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、塩酸、塩化マグネシウム及び水酸化カルシウムを含み、
燃料油に水を可溶化させる加水バイオ燃料用添加剤。 - 前記加水バイオ燃料用添加剤の組成が、前記次亜塩素酸ナトリウム(12%溶液)95.5〜104.5重量部、前記水酸化ナトリウム1.68〜3.26重量部、前記塩酸(20%溶液)0.8〜1.2重量部、前記塩化マグネシウム0.01〜0.02重量部、及び、前記水酸化カルシウム0.01〜0.02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。 - 次亜塩素酸ナトリウムの溶液に対して、水酸化ナトリウムを入れて撹拌及び混合する工程と、塩酸の溶液に対して、塩化マグネシウム及び水酸化カルシウムを入れて撹拌及び混合する工程と、これら二種類の溶液を撹拌及び混合する工程と、を含む
加水バイオ燃料用添加剤の製造方法。 - 前記の次亜塩素酸ナトリウムの溶液に対して、水酸化ナトリウムを入れて撹拌及び混合する工程では、前記次亜塩素酸ナトリウム(12%溶液)95.5〜104.5重量部に対して、前記水酸化ナトリウム1.68〜3.26重量部を入れ、
前記の塩酸の溶液に対して、塩化マグネシウム及び水酸化カルシウムを入れて撹拌及び混合する工程では、前記塩酸(20%溶液)0.8〜1.2重量部に対して、前記塩化マグネシウム0.01〜0.02重量部及び前記水酸化カルシウム0.01〜0.02重量部を入れる、
請求項3に記載の加水バイオ燃料用添加剤の製造方法。 - 燃料油に、水及び請求項1又は2に記載の加水バイオ燃料用添加剤を配合して得られた、
加水バイオ燃料。 - 前記燃料油が、C重油、原油、廃油からなる群から選ばれた一種類又は二種類以上の燃料油である、
請求項5に記載の加水バイオ燃料。 - 前記加水バイオ燃料の組成が、前記燃料油70〜90重量部、前記水10〜27重量部、前記加水バイオ燃料用添加剤2〜3重量部である、
請求項5又は6に記載の加水バイオ燃料。 - 請求項1又は2に記載の加水バイオ燃料用添加剤2〜3重量部と水10〜27重量部とを撹拌及び混合する工程と、該混合した溶液を燃料油70〜90重量部に加えながら混合及び撹拌する工程と、を含む
加水バイオ燃料の製造方法。 - 前記加水バイオ燃料用添加剤2〜3重量部と前記水10〜27重量部とを撹拌及び混合する工程では、攪拌及び混合を5〜15分間行う、請求項8に記載の加水バイオ燃料の製造方法。
- 前記混合した溶液を燃料油70〜90重量部に加えながら混合及び撹拌する工程では、攪拌及び混合を5〜15分間行う、請求項8または9に記載の加水バイオ燃料の製造方法。
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