(57)【要約】エトキシル化アルキルフェノール、脂肪酸アミド、ナフサおよびオレイン酸を含有する乳化性組成物。前記組成物は内燃機関、開放炎バーナ（ボイラ類）あるいは類縁物において燃料と水の混合物を乳化するのに用いられる。好ましくは前記組成物は、体積でポリオキシエチレンノニルフェノール１部、ココナッツジエタノールアミド２部、ヘビーナフサ２部、およびオレイン酸１部を含有する。本発明はさらに、本発明の組成物を含有する炭化水素燃料、および前記組成物を含有する炭化水素燃料と水との乳化物を生成する方法にも及ぶ。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エトキシル化アルキルフェノール；
脂肪酸アミド；
ナフサ；および
オレイン酸
を含有する乳化性組成物。
【請求項２】
前記エトキシル化アルキルフェノールが、ポリオキシエチレン（ＰＯＥ）ノニルフェノールである、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記脂肪酸アミドが、脂肪酸ジアルカノールアミドである、請求項１または２に記載の組成物。
【請求項４】
前記脂肪酸ジアルカノールアミドが、ココナッツジエタノールアミドである、請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記ナフサが、ヘビーナフサである、請求項１から４のいずれか１つに記載の組成物。
【請求項６】
前記エトキシル化アルキルフェノールがポリオキシエチレンノニルフェノールであり、前記脂肪酸アミドがココナッツジエタノールアミドであり、そして、前記ナフサがヘビーナフサであって、組成物が体積でポリオキシエチレンノニルフェノール１部、ココナッツジエタノールアミド２部、ヘビーナフサ２部、および、オレイン酸１部を含有する、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の組成物を含有する炭化水素燃料。
【請求項８】
４０体積％以下の水を含有する、請求項７に記載の炭化水素燃料。
【請求項９】
２５体積％以下の水を含有する、請求項８に記載の炭化水素燃料。
【請求項１０】
前記乳化性組成物を体積で１．５％〜２％含有する請求項７から９のいずれか１つに記載の炭化水素燃料。
【請求項１１】
炭化水素燃料に、エトキシル化アルキルフェノール、脂肪酸アミド、ナフサおよびオレイン酸を添加して混合物を生成し、そして、前記混合物に水を添加することを含む、炭化水素燃料と水との乳化物を生成する方法。
【請求項１２】
前記エトキシル化アルキルフェノール、前記脂肪酸アミド、前記オレイン酸および前記ナフサを含有する添加剤組成物を生成し、そして、前記炭化水素燃料に前記添加剤組成物を添加することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記添加剤組成物が、体積でポリオキシエチレンノニルフェノール１部、ココナッツジエタノールアミド２部、オレイン酸１部、および体積でヘビーナフサ２部を含有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
各成分をポリオキシエチレンノニルフェノール、ココナッツジエタノールアミド、オレイン酸およびナフサの順に混合して、前記添加剤混合物を生成する、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
本明細書に記載されたものと実質的に同一の、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
本明細書に記載されたものと実質的に同一の、請求項７に記載の炭化水素燃料。
【請求項１７】
本明細書に記載されたものと実質的に同一の、請求項１１に記載の炭化水素燃料と水との乳化物の生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料に関する。特に、乳化性組成物、炭化水素燃料、および炭化水素燃料と水との乳化物の生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば
エトキシル化アルキルフェノール；
脂肪酸アミド；
ナフサ；および
オレイン酸
を含有する乳化性組成物が提供される。
【０００５】
エトキシル化アルキルフェノールは一般式Ｒ（ＯＣＨ2ＣＨ2）nＯＨで表される非イオン界面活性剤である。ここでＲはアルキルフェノール、ｎはエトキシ基の数を表す。
【０００６】
エトキシル化アルキルフェノールの例としてはポリオキシエチレン（ＰＯＥ）ノニルフェノールがあり、たとえばＩＣＩ社からＳＹＮＰＥＲＯＮＩＣ  ＮＰの商品名で入手可能な商品が例示される。本発明の好ましい実施形態としてＰＯＥ（５）あるいはＰＯＥ（６）ノニルフェノール（たとえばＳＹＮＰＥＲＯＮＩＣ  ＮＰ５あるいはＳＹＮＰＥＲＯＮＩＣ  ＮＰ６）を用いることができる。
【０００７】
脂肪酸アミドは脂肪酸ジアルカノールアミドでよい。本発明の好ましい実施形態としては脂肪酸アミドはココナッツジエタノールアミド、たとえばアルブライトアンドウィルソン社より商品名ＥＭＰＩＬＡＮ２５０２という商品名で入手できるものが用いられる。
【０００８】
ナフサはヘビーナフサでよい。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態においては前記組成物はポリオキシエチレンノニルフェノール、ココナッツジエタノールアミドおよびヘビーナフサを含有することができる。好ましくは前記組成物は体積でポリオキシエチレンノニルフェノール１部、ココナッツジエタノールアミド２部、ヘビーナフサ２部およびオレイン酸１部を含有することができる。
【００１０】
本発明はさらに本発明による組成物を含有する炭化水素燃料に拡張される。
【００１１】
前記炭化水素燃料はアルコール系の燃料、ガソリン（ぺトロール）、ディーゼル燃料、たとえば低硫黄ディーゼル油、またはその混合物でよい。
【００１２】
炭化水素燃料は体積で４０％以下の水を含有することができる。好ましくは炭化水素燃料は２５％以下の水を含有することができる。
【００１３】
炭化水素燃料は前記組成物を体積で約１．５％ないし２％含有することができる。
【００１４】
本発明の他の態様によれば、炭化水素燃料にエトキシル化アルキルフェノール、脂肪酸アミド、ナフサおよびオレイン酸を添加して混合物を形成し、ついで前記混合物に水を添加する、炭化水素燃料と水との乳化物の形成方法が提供される。
【００１５】
好ましくは前記方法はエトキシル化アルキルフェノール、脂肪酸アミド、オレイン酸およびナフサを含有する添加剤組成物を形成し、ついで前記添加剤組成物を炭化水素燃料に添加する方法を含む。
【００１６】
好ましくは、体積でポリオキシエチレンノニルフェノール１部、ココナッツジエタノールアミド２部、オレイン酸１部およびヘビーナフサ２部を含有する組成物を炭化水素燃料に添加して前記混合物を形成する。
【００１７】
前記添加物の成分はポリオキシエチレンノニルフェノール、ココナッツジエタノールアミド、オレイン酸およびナフサの順に混合し、前記組成物を形成するのが有利である。
【００１８】
本発明の組成物は、内燃機関、船舶ボイラ用途すなわち開放炎バーナや類似物などのための比較的コスト優位性の高い増量剤を提供することが、本発明の利点であると、本願出願人は考えている。前記組成物に用いられる成分は比較的安価に入手でき、しかも低温でも容易に混合可能である。４つの成分を適当に選ぶことにより、比較的少量の前記混合物の添加で燃料に多量の水（典型的には燃料：水＝３：１）を加えても効果的な結果を得ることができる。本願出願人は、重質燃料から軽質燃料にわたって前記組成物の添加量はあまり変える必要がないと考えている。本願出願人は、最終的ブレンド物は安定な乳化物を形成し、持続期間中において沈降物の生じる気配がないということはさらなる本発明の長所であると考えている。
【００１９】
本願出願人はまた、前記組成物は清浄な燃焼をもたらし、従って環境に優しい燃料を提供するものと考えている。前記組成物を含有しない燃料に比べて窒素酸化物、硫黄酸化物、一酸化炭素、二酸化炭素の濃度は削減される。さらに排気放出ガス中に明示されている酸素濃度および過剰空気がかなりの増加を示しており、また煤煙あるいは未燃焼炭素のかなりの削減も認められる。
【００２０】
本願出願人はまた、本発明による燃料は排気ガス温度を低下させる結果、エンジン寿命を延ばすものと考えている。
【００２１】
前記組成物が無臭で、酸性でなく、無毒性であり、従って付着しても皮膚に有害でないことは、本発明のさらなる長所である。さらに前記組成物の引火点は実質的に混合する燃料の引火点と同じなので、組成物を燃料に混入することによる取り扱いや輸送の際の安全性の考え方での妥協の必要はない。
【００２２】
本願出願人はまた、性能を最適化するために若干空気と燃料の流量を調節さえすれば通常の炭化水素燃料をそっくり前記組成物に置き換えることもできると考えている。
【００２３】
内燃機関は通常の燃料で運転していると炭素の蓄積や燃料に由来する他の析出物を経験する。本願出願人は、本発明の組成物を含有する燃料で運転するとこれらは分解して排出されるものと考えている。長期間運転してもエンジンの部品、特に燃料ポンプの部品には摩滅や腐食はなく、古いエンジンでもそれまでより滑らかに作動する。
【００２４】
実施例２における試験において一定の回転数では本発明の燃料の方がディーゼル燃料に比較するとわずかに少ない燃料供給速度で済み、またその速度では出力は増加している。排気温度も有意に低下する。同じ出力で低速回転、低操作温度にするとエンジン寿命の延長に寄与すると考えられる。
【００２５】
本願出願人はまた、前記組成物をタンカーで輸送する大量の燃料中に混入しておくと、石油流出災害の問題を軽減することができるものと考えている。組成物は乳化性を持っているので、水中での油膜形成の問題を軽減すると思われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に本発明を以下の非限定的な実施例および試験例を参照して説明する。
【実施例１】
【００２７】
ポリオキシエチレンノニルフェノール（ＳＹＮＰＥＲＯＮＩＣ  ＮＰ５またはＮＰ６）１部、ココナッツジエタノールアミド（ＥＭＰＩＬＡＮ２５０２）２部、オレイン酸１部およびヘビーナフサ２部を含有する、本発明による添加剤組成物のバッチを調整した。成分は上述の順序で混合した。１．８リットルの前記バッチ組成物を７１．７９リットル（１５．７９２英国ガロン）のベース炭化水素燃料に添加した。使用したベース燃料は体積でバンカーＣ油燃料７０％とディーゼル燃料３０％を含有するＮｏ．５燃料油の７０／３０ブレンドであった。前記組成物とベース燃料の混合物を圧縮空気を用いて攪拌し、約２〜５分放置して前記組成物と前記燃料油の分散物を得た。その後、水２３．９３リットル（５．２６４ガロン）を前記混合物に添加した。得られた混合物を圧縮空気を用いて約２〜５分攪拌し前記燃料／水の乳化物とした。必要であれば２０分後にもう一度攪拌してもよい。上記の体積量から分かるように、得られた混合物は最終ブレンド物中に水約２５体積％と前記組成物約１．８６体積％を含有していることになる。
【００２８】
下記の試験のために、全域調整型工業燃焼用Ｈｅｖ−ｅ−Ｏｉｌバーナを装着した７４．６ＫＷ（１００馬力）のスコッチマリンボイラを使用した。前記ボイラは二つの供給源、すなわち上記の（添加剤なしの）Ｎｏ．５ブレンド燃料を入れた主タンクと実施例１に従って調製された燃料を入れた補助タンクとから、燃料を受け入れられるように改造した。ボイラの返送ラインのパイプを、それぞれ主燃料油ポンプおよびバーナバイパスバルブを通って再循環するように付け替えた。この改造によってボイラに供給する燃料を、返送油について考慮することなく、必要に応じて二つの供給源を切り替えられる。試験は上述のようなボイラと構成により、下記にさらに詳しく示すようにして行った。
【００２９】
試験例Ｎｏ．１
最初ボイラを主タンクに入れたＮｏ．５燃料油でボイラの圧力が約３４４ＫＰａ（５０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ））になるまで運転した。この圧力に達した後、炎の初期点検のためにボイラの操作を実施例１に従って調製した燃料に切り替えた。円滑な移行が観測された。炎の輪郭は明確で、Ｎｏ．５の燃料油の炎よりも細く、長いものであった。ボイラは自動の全域調整モードで行った。ボイラは切り替え後の方が著しく静かであった。蒸気の圧力が約３６１．７Ｐａ（５２．５ｐｓｉ）に上昇するのも観測された。
【００３０】
試験例Ｎｏ．２
実施例１に従って調製した燃料を用いてボイラに点火し約３６１．７ＫＰａ（５２．５ｐｓｉ）となるように操作温度を上げていった。Ｎｏ．５燃料油と実施例１による燃料との比較を同一条件で行うために、ボイラは、手動モードで高火力位置付近に設定することにより、燃料／空気比リンク機構全ての位置を固定した。この運転中、ボイラを最適な効率となるようには設定しなかった。燃焼試験は両方の燃料について燃焼分析計Ｅｎｅｒａｃ２０００を用い、二酸化炭素、一酸化炭素、可燃性ガス、過剰空気および酸素の排出を測定した。結果を下記の表１に示す。この試験結果では、本発明による燃料を用いた方が過剰空気と酸素が増加したにもかかわらず、二酸化炭素、一酸化炭素、および可燃性ガスの放出が減少していた。
【００３１】
試験例Ｎｏ．３
蒸気流量試験を行った。この試験を行うために水供給ポンプとボイラの間に流量計を設置した。ボイラを実施例１による燃料で運転し、操作圧約３７９ＫＰａ（５５ｐｓｉ）にした。蒸気容量を無作為に測定し約８３２．６ｋｇ／時（１８３４ポンド／時）であった。この値はボイラに入る水の量を所定期間にわたってフローメータで測定し、ボイラ工業界により受け入れられている、蒸発した水の質量とガロンとの関係（すなわち蒸気の質量（ポンド／時）を５００で割ったものが蒸発した水のガロン／分に相当する）により計算した。
【００３２】
試験例Ｎｏ．４
実施例１による燃料による蒸気流量をＮｏ．５ブレンド油による蒸気流量と比較した。ボイラを手動モードにして炎を正しい位置に固定した。この試験の結果により、実施例１による燃料は、１７分で約３４５．４リットル（７６ガロン）の水が蒸発したことに基づいて１１１４．７ｋｇ／時（２２３５ポンド／時）の速度で蒸気を発生するのに対し、Ｎｏ．５燃料油は、１５分で約２９５．４リットル（６５ガロン）の水が蒸発したことに基づいて約９８３．８ｋｇ／時（２１６７ポンド／時）の速度で蒸気を発生することが示された。平均排気筒温度は、実施例１による燃料の場合は約２６５．６℃（５１０°Ｆ）で、Ｎｏ．５燃料油の場合は約２４６．１℃（４７５°Ｆ）と測定された。
【００３３】
試験例Ｎｏ．５
本発明による燃料の乳化特性を観察するための安定性試験を行った。実施例１による燃料のバッチをほぼ６日間放置した。実施例１によって調製した燃料バッチを約６日間放置し、それからボイラに着火した。清浄な燃焼が観察され、燃料の分離の兆候もなかった。別のバッチで作った実施例１による追加の燃料２２．７リットル（５ガロン）をこの運転中に補助タンクに加えた。追加の燃料が加えられる間に外観上の分離の兆候は認められず、バーナの炎には違いは認められなかった。ボイラの運転は燃料バッチをすべて消費しつくすまで行った。
【００３４】
試験例Ｎｏ．６
ボイラを最適効率付近で運転することによってさらなる排気の試験を行った。試験はＮｏ．５の燃料油バッチで開始し、次いで燃料／空気比の調整はいっさい行わずに実施例１に従って調製した燃料に切り替えた。Ｅｎｅｒａｃ２０００分析計を用いて窒素酸化物、硫黄酸化物の排出量を測定し、燃焼効率を計算した。結果を下記表１に示す。
【００３５】
【表１】
2005530862.tif 000002
【００３６】
試験例Ｎｏ．７
両方の燃料により所定量の蒸気を発生するために消費される燃料の量を決定する比較試験を行った。いずれの試験も水供給ポンプが停止すると同時に燃料バルブを開けて、直ちに開始した。開始時刻を記録し、また水供給の読みも記録した。いずれの試験も燃料２３．９リットル（５．２６４ガロン）を用いて行った。各サンプルはあらかじめ秤量しておいた。いずれの試験も燃料バルブの閉止と、その後の水供給停止時刻の記録によって終了した。水供給ポンプは、所定の低水位でポンプを稼働し、所定の高水位でポンプを停止するＭａｃＤｏｎｎｅｌ  Ｍｉｌｌｅｒ  Ｎｏ．１５７装置により自動的に調節した。試験結果を下記表２に示す。
【００３７】
【表２】
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【実施例２】
【００３８】
前記組成物をＮｏ．５のブレンド燃料油の替わりにディーゼル油と混合すること以外は、実施例１と同様にして本発明による燃料を調製した。内燃機関であるＲＩＣＡＲＤ  Ｐ６ディーゼル燃料試験エンジンによる一連のベンチ試験を本発明の燃料を用いて実施した。ディーゼル燃料対照サンプルを用いて同様のベンチ試験を行った。対照サンプルの試験と本発明の燃料による試験との結果を表３および表４に示す。
【００３９】
【表３】
2005530862.tif 000004
【００４０】
【表４】
2005530862.tif 000005
【００４１】
この結果はすべての回転速度範囲において対照燃料と比較して本発明の燃料の方が燃料消費速度が同等または若干少ないにもかかわらず出力は増大していることを示している。排気温度も表３に比べて表４の方が低いことを示している。未燃焼の析出物も少なくとも本発明の燃料で運転した方が削減される傾向にある。
【００４２】
本発明は内燃機関、開放炎バーナ（ボイラ類）などに用いる、燃料と水の混合物を乳化させるための組成物として実質的な有用性を見出していることを理解されたい。しかし、本発明はこの用途に限定されるものではなく、例えば、タールの付着した道路、コンクリート、石造建築物などの表面から油状付着物をはがす洗浄剤等の他の用途にも使用することができる。
【国際調査報告】
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