(57)【要約】  本発明は、燃料の燃焼性を改善し、それにより、環境にもより良く、燃料経済性も高め、燃料の火災安全も改善する、メタン系および他の単純炭化水素系のガス炭化水素燃料のための多機能添加剤に関する。メタン系および他の単純炭化水素系のガス炭化水素燃料のための多機能添加剤は、最大１０重量％の量のトリフルオロメタン（ＣＦ３Ｈ）からなる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
トリフルオロメタンＣＦ３Ｈである燃料添加剤。
【請求項２】
請求項１に記載の添加剤を含有する燃料。
【請求項３】
メタン系および／または他の炭化水素系、たとえば単純炭化水素系のガス炭化水素燃料であることを特徴とする、請求項２に記載の燃料。
【請求項４】
燃料添加剤の割合が１０重量％以下であることを特徴とする、請求項２に記載の燃料。
【請求項５】
燃料添加剤の割合が３重量％以上であることを特徴とする、請求項２に記載の燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料の燃焼性を改善し、それにより、環境にもより良く、燃料経済性も高め、燃料の火災安全も改善する、メタン系および他の単純炭化水素系のガス炭化水素燃料のための多機能添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料添加剤は、たとえば、燃料混合物の燃焼を改善したり（このような添加剤は着火促進剤と呼ばれる）、燃料の防食性を改善したり、可動部分のための潤滑剤としての役割を担ったりと、様々な機能を果たしうることが知られている。時には、同じ添加剤がいくつかの機能を果たしうる。この場合、上記のような添加剤は多機能型と呼ばれる。
【０００３】
たとえば、ジメチルアミン（ＣＨ３）２Ｎ２および水素化ゲルマニウムＧｅＨ４の形態の促進剤が知られており、これらを、１３２０〜２０４０Ｋでメタン−酸素−アルゴン混合物２％СН４＋２０％О２＋７８％Аｒに少量（０．１〜０．３％）添加すると、着火遅れを２〜８倍減少させることができる[Zborovsky A.G., Petrov Yu.P., Smirnov V.N., Teresa A.M., Tyurin A.N. Chemical physics, 1987, vol.6, No 4, 506-513; Vashchenko A.M., Zaslonko I.S., Zborovskiy AG, Petrov Yu.P., Smirnov V.N., Tereza A.M., Tyurin A.N., Tsyganov S.A. Chemical physics, 1987, vol.6, No 2, 272-277参照]。
【０００４】
このような促進剤の欠点は、空気中の最大許容濃度（約１ｍｇ／ｍ３）を超えると、促進剤がヒトの神経系、肝臓、腎臓、眼粘膜および上気道に有害な影響を及ぼすことである。また、ジメチルアミンは火災および爆発の危険がある。ジメチルアミンの自然発火温度は４０２℃である。
【０００５】
アラニンＣ３Ｈ７ＯＮＯ２、テトラフルオロヒドラジンＮ２Ｆ４、ニトロエタンＣ２Ｈ５ＮＯ２、亜硝酸メチルＣＨ３ＯＮＯ、および硝酸メチルＣＨ３ＯＮＯ２の形態の促進剤も知られている（Borisov A.A., Zamansky V.M., Lisyansky V.V., Skachkov G.I., Troshin K.Ya., Chemical physics, 1987, vol.6, 2, 262-271参照）。これらの促進剤のいずれも、１％の量でメタン−空気混合物に添加すると、着火遅れを著しく低減させうる。テトラフルオロヒドラジンＮ２Ｆ４を添加したときに、着火遅れを最も低減させる。たとえば、アルゴンで希釈された化学量論的なメタン−空気混合物に０．０６％のＮ２Ｆ４を添加すると、１０００Ｋおよび１ａｔｍでの着火遅れを３０倍低減させる。
【０００６】
このような燃料添加剤の欠点は、燃料の燃焼性の比較的低い改善である。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の目的は、燃料の燃焼性およびガス炭化水素の燃料経済性を改善し、燃料の耐炎性を保証することである。
【０００８】
前記目的は、トリフルオロメタン（ＣＦ３Ｈ）の形態の多機能添加剤を、ガス炭化水素燃料、たとえばメタン系および／または他の炭化水素系（好ましい実施形態では単純炭化水素系）の燃料に添加することによって達成される。添加量は、最大３重量％、好ましい実施形態では、３重量％以上（主に最大１０重量％）でありうる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
現在のところ、ディーゼルエンジンにおける可燃性混合物の自然発火の機構に関し、確固たる共通認識が存在しないことに留意すべきである。実環境下では、最も知られている自然発火機構である熱的機構および連鎖機構は本質的に互いに不可分であり、一般に、圧力、ガス混合物組成、および種々な添加剤に応じて、自然発火プロセスの複雑な体系を形成する。自然発火の間に起こる多数の化学反応の数理的研究は、強力な演算装置の使用によってのみ可能であり、計算結果の実験的検証は、最新の解析手段の使用によってのみ可能である。
【００１０】
本発明に関して、本発明者らは、ソフトウェアパッケージＣＨＥＭＫＩＮ  ＩＩを使用して、トリフルオロメタンを含む、フッ素置換炭化水素系の添加剤を含有する炭化水素燃料の燃焼のコンピューターによる研究を実施した。計算結果の実験的試験を、メタン−空気混合物（２０％）、アルゴン（７０〜８０％）、およびフッ素置換炭化水素の形態の添加剤（０〜１０％）からなる炭化水素燃料を使用して、ダイヤフラム型衝撃波管で実施した。
【００１１】
実験中、衝撃波が通過する間に可燃性混合物が加熱される温度範囲は、１２５０〜２５００Ｋに相当した。
【００１２】
トリフルオロメタン添加剤（ＣＦ３Ｈ）の使用により、最も強い促進剤効果が認められた。混合物中のトリフルオロメタンの初期濃度を最大３〜４重量％増加させることによってトリフルオロメタンの促進剤効果が向上した。初期濃度が３〜４％以上（最大１０％）になったとき、促進剤効果が高まり始めた。この効果は、フッ素置換炭化水素の不明な酸化反応の影響が結果として反応混合物の温度上昇をもたらすことによって説明しうる。
【００１３】
実施した研究に基づき、１１００℃を超える自然発火温度では、トリフルオロメタン（ＣＦ３Ｈ）の形態の燃料添加剤は、メタン−酸素混合物の有効な着火促進剤であると推論できる。最大の促進剤効果を達成するためには、燃料中のトリフルオロメタンの初期濃度は、３重量％以上１０重量％以下であるべきである。この濃度のより具体的な値は、実験により決定されるべきであり、使用する炭化水素燃料に直接関係すべきである。３重量％という燃料中のトリフルオロメタンの最小濃度は、この特定の値で促進剤効果が最大の９０％に達するという考えに基づいて選択した。
【００１４】
トリフルオロメタンのもう一つの際立った特徴は、トリフルオロメタンの極端に低い沸点と高い蒸気圧（２１℃で約４４．６ｋｇ／ｃｍ２）であり、これは、手動消火器において推進剤として使用可能にするだけでなく、蒸気圧の低い他の消炎剤とともに、推進剤かつ消炎剤として同時に使用可能にする。これに関して、ガス炭化水素燃料に添加したトリフルオロメタンは、燃料において、燃料の高温燃焼中の促進剤として作用するだけでなく、常温では抑制剤としても作用するであろう（V.V. Azatyan, Yu. N. Shebeko, A. Yu. Shebeko, V. Yu. Navtsenia, Chemical physics, 2010, vol. 29, No 9, p. 42-51参照）。
【００１５】
トリフルオロメタンの抑制効果は、燃料貯蔵中および輸送中の火災安全だけでなく、常温下での燃料系統の緊急減圧の観点からも重要である（ロシア連邦特許第２０６６５６０号「Method for suppression of fire in closed air space」およびロシア連邦特許第２１８０２５５号「Fire-extinguishing composition including trifluoromethane」）。
【００１６】
発見され、実験的に確認されたトリフルオロメタンの促進剤特性は（その既知の抑制特性とともに）、トリフルオロメタンが多機能添加剤に分類させる。
【００１７】
さらに、トリフルオロメタンは、以下のような環境的に重要な特徴を有する。
・無毒性（生体に対する影響は、窒素に関する影響に匹敵する）。
・地球温暖化係数にほとんど影響を与えない大気中での短い寿命。
・地球のオゾン層に対する中立性。
【国際調査報告】
2019535846.tif 000002
2019535846.tif 000003