(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が流れる流路に配置される吸着剤Ａと、前記吸着剤Ａより下流側に配置される吸着剤Ｂとを備える燃料中の硫黄化合物の吸着装置であって、
前記吸着剤Ａは、ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量未満の硫黄化合物より、前記ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量以上の硫黄化合物の吸着性が高いものであり、
前記吸着剤Ｂは、前記ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量以上の硫黄化合物より、前記ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量未満の硫黄化合物の吸着性が高いものであり、
前記吸着剤Ａは、銀担持メソポーラスシリカを含み、前記吸着剤Ｂは、銀担持Ｙ型ゼオライトを含むことを特徴とする燃料中の硫黄化合物の吸着装置。
【請求項２】
前記吸着剤Ａは、２ｎｍ以上〜１０ｎｍ以下の範囲の規則性細孔を有し、前記吸着剤Ｂは、０．５ｎｍ以上〜２ｎｍ未満の範囲の規則性細孔を有すること特徴とする請求項１記載の燃料中の硫黄化合物の吸着除去装置。
【請求項３】
前記吸着剤Ａ及び前記吸着剤Ｂは、前記流路に配置される同一の充填体に充填されることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料中の硫黄化合物の吸着除去装置。
【請求項４】
前記吸着剤Ａ及び前記吸着剤Ｂは、前記流路に配置される別々の充填体に充填されることを特徴とする請求項１又は２記載の燃料中の硫黄化合物の吸着除去装置。
【請求項５】
燃料が流れる流路に吸着剤Ａを配置し、前記吸着剤Ａより下流側に吸着剤Ｂを配置し、前記吸着剤Ａから前記吸着剤Ｂに前記燃料を通液して、燃料中の硫黄化合物を吸着する方法であって、
前記吸着剤Ａは、ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量未満の硫黄化合物より、前記ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量以上の硫黄化合物の吸着性が高いものであり、
前記吸着剤Ｂは、前記ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量以上の硫黄化合物より、前記ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量未満の硫黄化合物の吸着性が高いものであり、
前記吸着剤Ａは、銀担持メソポーラスシリカを含み、前記吸着剤Ｂは、銀担持Ｙ型ゼオライトを含むことを特徴とする燃料中の硫黄化合物を吸着する方法。
【請求項６】
前記燃料は、内燃機関の燃焼に用いる燃料であることを特徴とする請求項５記載の燃料中の硫黄化合物を吸着する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料中の硫黄化合物の吸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどの内燃機関では、ガソリン、軽油などの燃料を燃焼させて、エネルギーを得る。ここで、このような燃料には硫黄化合物が含まれており、排ガス中にも硫黄化合物が含まれることになる。
【０００３】
一方、内燃機関の排ガスには、各種の有害物質（窒素酸化物ＮＯｘ、炭化水素ＨＣ、一酸化炭素ＣＯ、粒子状物質ＰＭ）が含まれており、これらを除去するために、排ガス浄化装置が設けられる。
【０００４】
このような排ガス浄化装置では、有害物質を除去するために、三元触媒、酸化触媒、ＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＤＰＦ等を用いるが、これらの触媒は、硫黄化合物により被毒され、浄化性能が低下するという問題がある。
【０００５】
また、近年、新エネルギー技術として、燃料電池が注目を浴びているが、燃料電池の水素源は、炭化水素系燃料の改質によっても得られる。そして、この燃料改質には、改質触媒が用いられるが、この改質触媒も、炭化水素系燃料中の硫黄化合物により被毒され、触媒の寿命が低下するという問題がある。
【０００６】
そのため、従来から、吸着剤を利用した燃料中の硫黄化合物の除去方法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３１７号公報
【特許文献２】特開２００７−５２９６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、燃料中の硫黄化合物を効率的に吸着することが望まれており、本発明の目的は、燃料中の硫黄化合物の吸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、燃料が流れる流路に配置される吸着剤Ａと、前記吸着剤Ａより下流側に配置される吸着剤Ｂとを備える燃料中の硫黄化合物の吸着装置であって、前記吸着剤Ａは、予め規定した分子量未満の硫黄化合物より、前記予め規定した分子量以上の硫黄化合物の吸着性が高いものであり、前記吸着剤Ｂは、前記予め規定した分子量以上の硫黄化合物より、前記予め規定した分子量未満の硫黄化合物の吸着性が高いものである。
【００１０】
また、前記燃料中の硫黄化合物の吸着除去装置において、予め規定した分子量は、ジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）の分子量であることが好ましい。
【００１１】
また、前記燃料中の硫黄化合物の吸着除去装置において、前記吸着剤Ａは、２ｎｍ以上〜１０ｎｍ以下の範囲の規則性細孔を有し、前記吸着剤Ｂは、０．５ｎｍ以上〜２ｎｍ未満の範囲の規則性細孔を有することが好ましい。
【００１２】
また、前記燃料中の硫黄化合物の吸着除去装置において、前記吸着剤Ａは、銀担持メソポーラスシリカであり、前記吸着剤Ｂは、銀担持Ｙ型ゼオライトであることが好ましい。
【００１３】
また、前記燃料中の硫黄化合物の吸着除去装置において、前記吸着剤Ａ及び前記吸着剤Ｂは、同一の充填体に充填されることが好ましい。
【００１４】
また、前記燃料中の硫黄化合物の吸着除去装置において、前記吸着剤Ａ及び前記吸着剤Ｂは、別々の充填体に充填されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、燃料が流れる流路に吸着剤Ａを配置し、前記吸着剤Ａより下流側に吸着剤Ｂを配置し、前記吸着剤Ａから前記吸着剤Ｂに前記燃料を通液して、燃料中の硫黄化合物を吸着する方法であって、前記吸着剤Ａは、予め規定した分子量未満の硫黄化合物より、前記予め規定した分子量以上の硫黄化合物の吸着性が高いものであり、前記吸着剤Ｂは、前記予め規定した分子量以上の硫黄化合物より、前記予め規定した分子量未満の硫黄化合物の吸着性が高いものであることを特徴とする燃料中の硫黄化合物を吸着する方法である。
【００１６】
また、前記燃料中の硫黄化合物を吸着する方法において、前記燃料は、内燃機関の燃焼に用いる燃料である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、燃料中の硫黄化合物を効率的に吸着することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る硫黄化合物の吸着装置を備える燃料供給システムの構成の一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態に係る硫黄化合物の吸着装置を備える燃料供給システムの構成の他の一例を示す模式図である。
【図３】本実施形態に係る硫黄化合物の吸着装置を備える燃料供給システムの構成の他の一例を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る硫黄化合物の吸着装置を備える燃料供給システムの構成の他の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る硫黄化合物の吸着装置を備える燃料供給システムの構成の一例を示す模式図である。図１に示す燃料供給システム１は、配管１０、硫黄化合物の吸着装置１２を備える。配管１０の一端は、給油口１４が設けられ、他端は不図示の燃料添加弁等に接続される。そして、この配管１０に、硫黄化合物の吸着装置１２が設けられている。硫黄化合物の吸着装置１２は、吸着剤Ａが充填されたカートリッジ（充填体）１６と、吸着剤Ｂが充填されたカートリッジ（充填体）１８とを備える。吸着剤Ｂが充填されたカートリッジ（充填体）１８は、吸着剤Ａが充填されたカートリッジ１６より下流側に配置される。
【００２１】
本実施形態の吸着剤Ａは、予め規定した分子量未満の硫黄化合物より、その予め規定した分子量以上の硫黄化合物の吸着性が高い吸着剤である。本実施形態の吸着剤Ｂは、予め規定した分子量以上の硫黄化合物より、その予め規定した分子量未満の硫黄化合物の吸着性が高い吸着剤である。
【００２２】
以下に、本実施形態の燃料中の硫黄化合物の吸着方法を説明する。ここでは、燃料中に含まれる硫黄化合物をジベンゾチオフェン、４，６−ジメチルジベンゾチオフェン、ベンゾチオフェンとし、吸着剤Ａはジベンゾチオフェンの分子量である１８４以上の硫黄化合物の吸着性に優れた吸着剤であり、吸着剤Ｂをジベンゾチオフェンの分子量である１８４未満の硫黄化合物の吸着性に優れた吸着剤である。
【００２３】
図１の給油口１４から、ジベンゾチオフェン、４，６−ジメチルジベンゾチオフェン、ベンゾチオフェンを含む燃料が配管１０に供給される。そして、上記燃料は配管１０を通り、まず上流側の吸着剤Ａが充填されたカートリッジ１６に供給される。吸着剤Ａが充填されたカートリッジ１６では、主にジベンゾチオフェン、及びジベンゾチオフェンより分子量の大きい４，６−ジメチルジベンゾチオフェンが吸着される。次に、燃料は下流側の吸着剤Ｂが充填されたカートリッジ１８に供給される。そして、吸着剤Ｂが充填されたカートリッジ１８では、主にジベンゾチオフェンより分子量の小さいベンゾチオフェンが吸着される。このように、硫黄化合物が吸着除去された燃料は、例えば、配管１０の後段に設置される内燃機関の燃料噴射弁に供給される。
【００２４】
上記本実施形態に対して、予め規定した分子量未満の硫黄化合物（以下、重質硫黄化合物と呼ぶ場合がある）の吸着性に優れた吸着剤Ｂを配管１０の上流側に配置し、予め規定した分子量以上の硫黄化合物（以下、軽質硫黄化合物と呼ぶ場合がある）の吸着性に優れた吸着剤Ａを配管１０の上流側に配置した場合、吸着剤Ｂの細孔は、重質硫黄化合物の分子サイズに近いか又は小さいため、重質硫黄化合物によって閉塞されてしまい、軽質硫黄化合物が吸着され難く、後段に流出してしまう。そして、下流側の吸着剤Ａでは、吸着安定性の高い重質硫黄化合物が選択的に吸着されるため、ここでも軽質硫黄化合物が吸着されず、流出してしまうこととなる。このように、上流側に吸着剤Ｂを配置し、下流側に吸着剤Ａを配置すると、燃料中の硫黄化合物を効率的に吸着処理することができなくなる。
【００２５】
したがって、本実施形態のように、重質硫黄化合物の吸着性に優れる吸着剤Ａによって、軽質硫黄化合物の吸着を阻害する重質硫黄化合物を先に吸着して取り除いてから、軽質硫黄化合物の吸着性に優れる吸着剤Ｂによって、軽質硫黄化合物を吸着した方が、効率的に燃料中の硫黄化合物を吸着処理することができる。
【００２６】
ここで、ジベンゾチオフェンは燃料（特に、石油系燃料）に混入されやすい有機硫黄化合物であるため、ジベンゾチオフェン（及びジベンゾチオフェンより大きい分子量の硫黄化合物）を先に取り除かないと、ジベンゾチオフェンより小さい分子量の硫黄化合物を取り除くことが困難となる。したがって、上流側に配置される吸着剤Ａはジベンゾチオフェンの分子量を基準とし、ジベンゾチオフェンの分子量未満の硫黄化合物より、ジベンゾチオフェンの分子量以上の硫黄化合物の吸着性が高いものを選択し、下流側に配置される吸着剤Ｂはジベンゾチオフェンの分子量以上の硫黄化合物より、ジベンゾチオフェンの分子量未満の硫黄化合物の吸着性が高いものを選択することが好ましい。
【００２７】
但し、本実施形態において、軽質硫黄化合物の吸着を阻害する重質硫黄化合物はジベンゾチオフェン（及びジベンゾチオフェンより大きい分子量の硫黄化合物）に限定されるわけではなく、燃料中の硫黄化合物を効率的に取り除くことができるように、軽質硫黄化合物の吸着を阻害する重質硫黄化合物を決定し、重質硫黄化合物（予め規定した分子量以上の硫黄化合物）の吸着性に優れた吸着剤Ａを上流側に配置し、軽質硫黄化合物（予め規定した分子量未満の硫黄化合物）の吸着性に優れた吸着剤Ｂを下流側に配置することが重要である。
【００２８】
本実施形態に用いられる吸着剤Ａは、軽質硫黄化合物より重質硫黄化合物の吸着性に優れるものであれば特に制限されるものではないが、燃料中のジベンゾチオフェンの分子量以上の硫黄化合物を効率的に吸着することができる点で、２ｎｍ以上〜１０ｎｍ以下の範囲の規則性細孔を有する吸着剤であることが好ましい。具体的には、分子量の大きい硫黄化合物の吸着性に優れるメソポーラスシリカ（ＦＳＭ）、銀、銅等の遷移金属を担持したメソポーラスシリカ等が挙げられる。銀、銅等の遷移金属は、硫黄化合物の吸着点として作用し、吸着剤の吸着性能を向上させることができる点で、吸着剤Ａは遷移金属を担持したメソポーラスシリカであることが好ましく、特に吸着剤の吸着性を向上させることができる銀担持メソポーラスシリカであることがより好ましい。
【００２９】
本実施形態に用いられる吸着剤Ｂは、重質硫黄化合物より軽質硫黄化合物の吸着性に優れるものであれば特に制限されるものではないが、燃料中のジベンゾチオフェンの分子量未満の硫黄化合物を効率的に吸着することができる点で、０．５ｎｍ以上〜２ｎｍ未満の範囲の規則性細孔を有する吸着剤であることが好ましい。具体的には、分子量の小さい硫黄化合物の吸着性に優れるゼオライト（Ｘ型、Ｙ型等）、銀、銅等の遷移金属を担持したゼオライト（Ｘ型、Ｙ型等）等が挙げられる。銀、銅等の遷移金属は、硫黄化合物の吸着点として作用し、吸着剤の吸着性能を向上させることができる点で、吸着剤Ｂは遷移金属を担持したゼオライト（Ｘ型、Ｙ型）であることが好ましく、特に分子量の小さい硫黄化合物の吸着性に優れる点で、銀担持Ｙ型ゼオライトであることがより好ましい。
【００３０】
図２は、本実施形態に係る硫黄化合物の吸着装置を備える燃料供給システムの構成の他の一例を示す模式図である。図２に示す燃料供給システム２において、図１に示す燃料供給システム１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図２に示す硫黄化合物の吸着装置１２のように、１つのカートリッジ２０内に吸着剤Ａ及び吸着剤Ｂを充填してもよい。但し、吸着剤Ｂを吸着剤Ａより下流側に配置する必要がある。このように１つのカートリッジ２０内に吸着材Ａ及び吸着材Ｂを充填する場合、硫黄化合物の吸着装置１２の使用中等において、吸着材Ａ及び吸着材Ｂが混ざり合う虞があるため、吸着材Ａ及び吸着材Ｂを仕切るメッシュ状の仕切り板をカートリッジ２０内に設けることが好ましい。
【００３１】
上記構成によっても、重質硫黄化合物の吸着性に優れる吸着剤Ａによって、軽質硫黄化合物の吸着を阻害する重質硫黄化合物が先に取り除かれるため、軽質硫黄化合物の吸着性に優れる吸着剤Ｂによって、確実に軽質硫黄化合物が取り除かれ、効率的に燃料中の硫黄化合物を吸着処理することができる。
【００３２】
図３は、本実施形態に係る硫黄化合物の吸着装置を備える燃料供給システムの構成の他の一例を示す模式図である。図３に示す燃料供給システム３において、図１に示す燃料供給システム１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図３に示す燃料供給システム３は、配管１０、硫黄化合物の吸着装置１２、燃料タンク２４を備える。
【００３３】
配管１０の一端は、給油口１４が設けられ、他端は不図示の燃料添加弁等に接続される。この配管１０には、切替弁２６，２８が設けられている。切替弁２８には、硫黄化合物の吸着装置１２を介し、燃料タンク２４に開放される配管３０が接続されている。燃料タンク２４内には、燃料ポンプ３２が設置されている。この燃料ポンプ３２の吐出口には、配管３４が接続され、この配管３４の他端が切替弁２６に接続されている。
【００３４】
図３に示す燃料供給システム３の動作について説明する。
【００３５】
給油口１４から燃料を配管１０に供給する。この際、切替弁２６は配管１０内の燃料をそのまま通過するように設定し、切替弁２８は燃料を硫黄化合物の吸着装置１２側に流すように切り換える。これによって、給油口１４からの燃料は、硫黄化合物の吸着装置１２に導入される。
【００３６】
そして、上記でも説明したように、硫黄化合物の吸着装置１２では、まず、重質硫黄化合物が吸着剤Ａを充填したカートリッジ１６により吸着処理され、次に軽質硫黄化合物が吸着剤Ｂを充填したカートリッジ１８により吸着処理される。このように、硫黄化合物の吸着装置１２において、硫黄化合物が吸着処理された燃料が、燃料タンク２４に導入される。
【００３７】
給油口１４から燃料タンク２４への燃料導入が終わった場合には、切替弁２６を切替弁２８の方に燃料が供給されるように切り換える。そして、燃料ポンプ３２を駆動すると、燃料タンク２４内の燃料は、再度、硫黄化合物の吸着装置１２において硫黄化合物が除去されて、燃料タンク２４に戻る。このようにして、硫黄化合物の吸着処理を繰り返すことにより、燃料中の硫黄濃度を十分に低減させることができる。なお、最初から燃料中の硫黄濃度が低い場合には、硫黄化合物の吸着処理を繰り返す必要は必ずしもない。
【００３８】
次に、切替弁２８を不図示の燃料添加弁側に切り換え、燃料ポンプ３２を駆動することで、燃料タンク２４内の燃料が燃料添加弁に供給される。
【００３９】
なお、燃料タンク２４には、レベルセンサ３６が設けられ、燃料タンク２４内の燃料残量は、常時表示しておくことが好適であり、所定値以下になった場合に計測表示することが好ましい。また、燃料タンク２４の燃料が所定値以下になった場合には、給油口１４から燃料を燃料タンク２４に所定量供給することが好適である。
【００４０】
図４は、本実施形態に係る硫黄化合物の吸着装置を備える燃料供給システムの構成の他の一例を示す模式図である。図４に示す燃料供給システム４において、図１に示す燃料供給システム１と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図４に示す燃料供給システム４は、配管１０、吸着剤Ａを充填したカートリッジ１６及び吸着剤Ｂを充填したカートリッジ１８（硫黄化合物の吸着装置）、第１燃料タンク３８、第２燃料タンク４０を備える。
【００４１】
配管１０の一端は、給油口１４が設けられ、他端は不図示の燃料添加弁等に接続される。この配管１０には、切替弁２６，２８，４２，４４が設けられている。切替弁２８には、硫黄化合物の吸着装置を構成する吸着剤Ａを充填したカートリッジ１６を介し、第１燃料タンク３８に開放される配管３０が接続されている。第１燃料タンク３８内には、第１燃料ポンプ４６が設置されている。この第１燃料ポンプ４６の吐出口には、配管３４が接続され、この配管１０の他端が切替弁２６に接続されている。
【００４２】
切替弁４４には、硫黄化合物の吸着装置を構成する吸着剤Ｂを充填したカートリッジ１８を介し、第２燃料タンク４０に開放される配管４８が接続されている。第２燃料タンク４０内には、第２燃料ポンプ５０が設置されている。この第２燃料ポンプ５０の吐出口には、配管５２が接続され、この配管５２の他端が切替弁４２に接続されている。
【００４３】
図４に示す燃料供給システム４の動作について説明する。
【００４４】
給油口１４から燃料を配管１０に供給する。この際、切替弁２６は配管１０内の燃料をそのまま通過するように設定し、切替弁２８は燃料をカートリッジ１６側に流すように切り換える。これによって、給油口１４からの燃料は、吸着剤Ａが充填されたカートリッジ１６に導入される。そして、燃料中の重質硫黄化合物が吸着剤Ａを充填したカートリッジ１６により吸着処理され、第１燃料タンク３８に導入される。給油口１４から第１燃料タンク３８への燃料導入が終わった場合には、切替弁２６を切替弁２８の方に燃料が供給されるように切り換える。そして、第１燃料ポンプ４６を駆動すると、第１燃料タンク３８内の燃料は、再度、充填剤Ａが充填されたカートリッジ１６において重質硫黄化合物が除去されて、第１燃料タンク３８に戻る。このようにして、カートリッジ１６を介して第１燃料タンク３８内の燃料を循環させることにより、燃料中の重質硫黄化合物を十分に低減させることができる。なお、最初から燃料中の重質硫黄化合物由来の硫黄濃度が低い場合には、重質硫黄化合物の吸着処理を繰り返す必要は必ずしもない。
【００４５】
次に、切替弁２８を第２燃料タンク４０側に切り換え、切替弁４２を配管１０内の燃料がそのまま通過するように設定し、切替弁４４を燃料がカートリッジ１８側に流れるように切り換える。そして、第１燃料ポンプ４６を駆動することで、第１燃料タンク３８内の燃料がカートリッジ１８に導入される。そして、燃料中の軽質硫黄化合物が吸着剤Ｂを充填したカートリッジ１８により吸着処理され、第２燃料タンク４０に導入される。第１燃料タンク３８から第２燃料タンク４０への燃料導入が終わった場合には、切替弁４２を切替弁４４の方に燃料が供給されるように切り換える。そして、第２燃料ポンプ５０を駆動すると、第２燃料タンク４０内の燃料は、再度、充填剤Ｂが充填されたカートリッジ１８において軽質硫黄化合物が除去されて、第２燃料タンク４０に戻る。このようにして、カートリッジ１８を介して第２燃料タンク４０内の燃料を循環させることにより、燃料中の軽質硫黄化合物を十分に低減させることができる。なお、最初から燃料中の軽質硫黄化合物由来の硫黄濃度が低い場合には、軽質硫黄化合物の吸着処理を繰り返す必要は必ずしもない。
【００４６】
なお、第１燃料タンク３８、第２燃料タンク４０には、レベルセンサ３６，５４がそれぞれ設けられ、第１及び第２燃料タンク（３８，４０）内の燃料残量は、常時表示しておくことが好適であり、所定値以下になった場合に計測表示することが好ましい。また、第１燃料タンク３８の燃料が所定値以下になった場合には、給油口１４から燃料を第１燃料タンク３８に所定量供給し、また、第２燃料タンク４０の燃料が所定値以下になった場合には、第１燃料タンク３８から燃料を所定量移送することが好適である。
【００４７】
本実施形態では、吸着剤Ａを充填したカートリッジ１６及び吸着剤Ｂを充填したカートリッジ１８の位置は、カートリッジ１８がカートリッジ１６の下流側であれば特に限定されるものではなく、例えば、第１燃料ポンプ４６の吐出側の配管３４にカートリッジ１６を設け、第２燃料ポンプ５０の吐出側の配管５２にカートリッジ１８を設けてもよい。この場合、第１燃料ポンプ４６を駆動して、充填剤Ａを充填したカートリッジ１６を介して、第１燃料タンク３８内の燃料を循環することで、燃料中の重質硫黄化合物を除去することができ、また、第２燃料ポンプ５０を駆動して、充填剤Ｂを充填したカートリッジ１８を介して、第２燃料タンク４０内の燃料を循環することで、燃料中の軽質硫黄化合物を除去することができる。
【００４８】
以上、これら本実施形態のように、軽質硫黄化合物の吸着を阻害する重質硫黄化合物を先に吸着処理し、次に軽質硫黄化合物を吸着処理することにより、燃料中の硫黄化合物を効率的に除去することができる。特に、図４に示す硫黄化合物の吸着装置では、吸着剤Ａを充填したカートリッジ１６を介して第１燃料タンク３８内に貯留する燃料を循環させ、十分に重質硫黄化合物を除去した燃料を、充填剤Ｂを充填したカートリッジ１８に供給することができるため、充填剤Ｂの吸着性能が重質硫黄化合物によって阻害されることがより抑制され、効率よく軽質硫黄化合物を吸着することができる。
【００４９】
また、これらの本実施形態によれば、燃料中の硫黄化合物を効率的に除去することができるため、エンジン燃焼用の燃料として用いれば、排ガス中の硫黄分を大幅に減少させることができる。従って、排ガス浄化触媒の硫黄被毒を大幅に抑制して、排ガス浄化性能を大幅に向上できる。また、排ガス浄化触媒の硫黄被毒を解除するための触媒再生の頻度を減少して、触媒再生に必要なエネルギーを減少することができる。同様に、燃料電池の炭化水素系燃料に本実施形態を適用すれば、炭化水素系燃料の改質に用いられる改質触媒の硫黄被毒を抑制することができるため、触媒寿命の低下を抑制することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５１】
（実施例１）
硝酸銀０．７９ｇを５０ｍｌの水に溶解した水溶液にメソポーラスシリカ（自家合成社製、ＦＳＭ−１６、細孔径２．７ｎｍ）９．５ｇを添加し、室温で３時間攪拌した。次に、その溶液をロータリーエバポレータで蒸発させ、得られた固体を１２０℃で５時間乾燥した後、電気炉で５００℃、５時間焼成し、銀担持メソポーラスシリカを得た。
【００５２】
硝酸銀６．８４ｇを１００ｍｌの水に溶解した水溶液にＮａ／Ｙ型ゼオライト（東ソー社製、ＨＳＺ−３２０ＮＡＡ、細孔径０．７４ｎｍ）１０ｇを添加し、室温で６時間攪拌した。次に、そのスラリーをろ過して得られた固体を水洗し、１２０℃で５時間乾燥した後、電気炉で５００℃、５時間焼成し、銀担持Ｙ型ゼオライトを得た。
【００５３】
ベース燃料（ｎ−テトラデカン／テトラリン＝８０部／２０部）に、ジベンゾチオフェンの分子量を基準として、ジベンゾチオフェンの分子量以上の硫黄化合物（重質硫黄化合物）であるジベンゾチオフェン（ＤＢＴ）及び４，６−ジメチルベンゾチオフェン（ＤＭＤＢＴ）、ジベンゾチオフェンの分子量未満の硫黄化合物（軽質硫黄化合物）であるベンゾチオフェン（ＢＴ）をそれぞれ、３０〜４０ｐｐｍ添加したモデル軽油をバイアル容器に５ｇ入れた。そして、バイアル容器内のモデル軽油に、上記調製した銀担持メソポーラスシリカ又は銀担持Ｙ型ゼオライトを０．１ｇ添加し、密閉して室温で７日間放置した。次いで、モデル軽油をろ過して、銀担持メソポーラスシリカ又は銀担持Ｙ型ゼオライトを分離し、モデル軽油中の硫黄濃度をガスクロマトグラフィにより測定した。表１に、硫黄化合物の除去率の結果をまとめた。なお、硫黄除去率及び吸着量を以下の式により求めた。
硫黄化合物の除去率＝１００−（吸着処理後の硫黄濃度／吸着処理前の硫黄濃度）×１００
硫黄化合物の吸着量＝モデル軽油重量×吸着処理前の硫黄濃度×硫黄化合物の除去率／吸着剤重量
【００５４】
【表１】
0005494385.tif 000002
【００５５】
表１の結果から判るように、銀担持メソポーラスシリカは、ジベンゾチオフェン及び４，６−ジメチルベンゾチオフェンの除去率が１００％であるが、ベンゾチオフェンの除去率は６１％であった。これに対し、銀担持Ｙ型ゼオライトは、ベンゾチオフェンの除去率が１００％であるが、ジベンゾチオフェンの除去率は２４％、４，６−ジメチルベンゾチオフェンの除去率は７％であった。すなわち、銀担持メソポーラスシリカはジベンゾチオフェンの分子量以上の硫黄化合物（重質硫黄化合物）の吸着性に優れており、銀担持Ｙ型ゼオライトは、ジベンゾチオフェンの分子量未満の硫黄化合物（軽質硫黄化合物）の吸着性に優れていることを示している。なお、銀担持Ｙ型ゼオライトは、０．７４ｎｍの規則性細孔を有し、ゼオライトの結晶性内部にイオン交換されて存在している銀が、硫黄化合物の吸着点となっていると考えられている。そして、分子量の小さいベンゾチオフェンは、銀担持Ｙ型ゼオライト結晶内部にある銀の吸着点まで拡散し吸着されるが、分子量の大きいジベンゾチオフェン及び４，６−ジメチルベンゾチオフェンは結晶内の拡散抵抗が大きくなり、結晶内部の吸着点まで到達できず、ベンゾチオフェンより吸着率が低下しているものと考えられる。
【００５６】
（実施例２）
ベース燃料（ｎ−テトラデカン／テトラリン＝８０部／２０部）に、ジベンゾチオフェン、４，６−ジメチルベンゾチオフェン、ベンゾチオフェンをそれぞれ、４０ｐｐｍ添加したモデル軽油１をバイアル容器に１０ｇ入れた。そして、バイアル容器内のモデル軽油に、上記調製した銀担持Ｙ型ゼオライトを０．０５ｇ添加し、密閉して室温で７日間放置した。次いで、モデル軽油１をろ過して、銀担持Ｙ型ゼオライトを分離し、モデル軽油１中の硫黄濃度をガスクロマトグラフィにより測定した。表２に、硫黄化合物の吸着量及び除去率の結果をまとめた。
【００５７】
また、ベース燃料（ｎ−テトラデカン／テトラリン＝８０部／２０部）に、ベンゾチオフェンを１４０ｐｐｍ添加したモデル軽油２をバイアル容器に１０ｇ入れた。そして、バイアル容器内のモデル軽油２に、上記調製した銀担持Ｙ型ゼオライトを０．０５ｇ添加し、密閉して室温で７日間放置した。次いで、モデル軽油２をろ過して、銀担持Ｙ型ゼオライトを分離し、モデル軽油２中の硫黄濃度をガスクロマトグラフィにより測定した。表２に、硫黄化合物の吸着量及び除去率の結果をまとめた。
【００５８】
【表２】
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【００５９】
表２から判るように、燃料中にジベンゾチオフェン、４，６−ジメチルベンゾチオフェン、ベンゾチオフェンが共存する場合に比べて、燃料中にベンゾチオフェンが単独で存在する場合の方が、ベンゾチオフェンに対する銀担持Ｙ型ゼオライトの吸着性能が向上した。分子量の大きいジベンゾチオフェン、４，６−ジメチルベンゾチオフェンが存在すると、それらが銀担持Ｙ型ゼオライトの細孔を塞いでしまい、内部に担持された銀の吸着点が有効に使われず、銀担持Ｙ型ゼオライトの表面付近のみが吸着に寄与したものと考えられる。このように、分子量の大きいジベンゾチオフェン、４，６−ジメチルベンゾチオフェンを予め除去し、次いで、分子量の小さいベンゾチオフェンを除去することで、効率的に燃料中の硫黄化合物を除去することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１〜４  燃料供給システム、１０，３０，３４，４８，５２  配管、１２  硫黄化合物の吸着装置、１４  給油口、１６，１８，２０  カートリッジ、２４  燃料タンク、２６，２８，４２，４４  切替弁、３２  燃料ポンプ、３６，５４  レベルセンサ、３８  第１燃料タンク、４０  第２燃料タンク、４６  第１燃料ポンプ、５０  第２燃料ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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