(57)【要約】本発明はディーゼルエンジン用燃料組成物に関する。この燃料組成物は、植物および／または動物および／または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分または成分の混合物を０．１〜９９容量％含む。この燃料組成物は、酸素を含む成分を０〜２０容量％含む。両成分は、フィッシャー−トロプシュ工程からの粗油および／または画分にもとづくディーゼル成分と混合される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン用燃料組成物であって、
ａ）脂肪酸および／または脂肪酸エステルを水素化および分解して、炭化水素（任意に異性化される）を得ることによって、植物および／または動物および／または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分または成分の混合物を０．１〜９９容量％；
ｂ）酸素を含む成分を０〜２０容量％；
を含み、ここで、成分ａ）およびｂ）はエマルジョンとして混合されるか、またはフィッシャー−トロプシュ工程からの粗油および／または画分にもとづくディーゼル成分中に溶解されることを特徴とするディーゼルエンジン用燃料組成物。
【請求項２】
前記燃料組成物が、植物および／または動物および／または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分または成分の混合物を０．１〜８０容量％含むことを特徴とする請求項１記載の燃料組成物。
【請求項３】
前記生物学的原材料から得られる生成物が異性化される請求項１または２記載の燃料組成物。
【請求項４】
前記生物学的原材料が、植物油、動物脂質、魚油およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１、２または３記載の燃料組成物。
【請求項５】
前記生物学的原材料が、木ベースの脂質もしくは油または他の植物ベースの脂質もしくは油、遺伝子操作による品種改良植物に含まれる脂質、動物ベースの脂質、乳に含まれる脂質、食品工業の再利用した脂質またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の燃料組成物。
【請求項６】
前記生物学的原材料が、ナタネ油、ナタネ油、カノーラ油、トール油、ヒマワリ油、ダイズ油、アサミ油、オリーブ油、アマニ油、カラシ油、パーム油、ピーナッツ油、ヒマシ油、ココナッツ油、ラード、獣脂または魚油であることを特徴とする請求項５記載の燃料組成物。
【請求項７】
前記酸素を含む成分が、脂肪族アルコール、エーテル、脂肪酸エステル、水、およびそれらを含む混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の燃料組成物。
【請求項８】
前記植物、動物または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分が、脂肪酸および／または脂肪酸エステルを水素化および分解して、炭素数１２〜２４の生成物としてｎ−パラフィンを得て、そして、ｎ−パラフィンを異性化して、イソ−パラフィンを得ることによって得られることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６または７記載の燃料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物油および／または動物脂質および／または魚油にもとづく成分、フィッシャー−トロプシュ（Fischer-Tropsch）工程からの粗油および／または画分にもとづくディーゼル成分、ならびに任意に酸素を含む成分を含むディーゼルエンジン用燃料組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のところ、ディーゼルエンジン用燃料としては、粗油由来の成分を主に含む燃料が使用されている。京都の気候協定（the climate agreement）の目的は、大気、すなわち気候に対する人間活動による悪影響を排除することである。ＥＵは、１９９０年レベルを基準にして２０１０年までに、二酸化炭素、メタンおよびその他の温室ガスの放出を８％減少させることに同意している。ＥＵ農業政策の課題のひとつが、農業による過剰生産物の使い道を見つけること、および、燃料の自給自足を進めることである。したがって、２００５年に消費される石油およびディーゼル燃料の少なくとも２％を生物学的起源のものにすべきとの要求が盛り込まれているＥＵ指令書（directive）が作成されている。この指令書の要求の１つが、生物成分の割合を２０１０年までに約６％にまで増加させることと予期される。この指令書は、近い将来、ＥＵすべての国において有効となるであろう。
【０００３】
現在のところ、燃料における生物学的起源のもっとも一般的な成分としては、ナタネ油（rapeseed oil）メチルエステル（ＲＭＥという）である。ＲＭＥは、そのままか、または燃料との混合物としてのいずれかで使用される。ＲＭＥの欠点は、ディーゼル燃料との混和性に乏しく、そして、従来のディーゼル燃料（ＥＮ５９０）と比較して、とくに低温条件下での保存安定性に乏しく、かつ低温時の性能が劣ることである。さらに、それはエンジンの汚れの原因となり、またチッ素酸化物（ＮＯx）の放出を増加させる。ＲＭＥの生産工程の副産物はグリセロールである。これは、大量の生成物が生産されるときに問題となり得る。その他の植物油のエステルも同様の方法で生産され得、そして脂肪酸のメチルエステルはＦＡＭＥ（脂肪酸メチルエステル）として一般に知られている。これらのＦＡＭＥは、ナタネ油メチルエステルと同じ用途に使用され得る。しかし、ＦＡＭＥは、ディーゼル燃料の品質、とくに低温時の性能に関してマイナスの効果を有し、さらに、燃料におけるＦＡＭＥの使用は、チッ素酸化物の放出を増加させる。場合によっては、ＦＡＭＥおよびＲＭＥは、低温下でエンジンを操縦することによって煙が発生したり、粒子の放出が多くなったりする原因となる。
【０００４】
植物油および動物脂質は処理により、エステルおよび／または脂肪酸構造が分解され、炭化水素鎖の二重結合が飽和して、出発原料の量に対して約８０〜８５％のｎ−パラフィン生成物が得られる。この生成物は、ディーゼル燃料と直接混合され得るが、そのようにして製造された燃料は、低温時の性能が劣るという問題がある。さらに、炭素数が多い脂肪酸を有するｎ−パラフィンは、凝固点が高く（代表的には約＋１０℃）蝋質である。したがって、少なくとも低温時での、これらの化合物のディーゼル燃料における使用は、制限される。
【０００５】
国際公開２００１／０４９８１２号パンフレットは、イソ−パラフィンとｎ−パラフィンのモル比が少なくとも２１：１であるディーゼル燃料の製造方法を開示している。この方法において、Ｃ10−パラフィンを５０％以上含む供給原料は、異性化反応帯において触媒と接触される。
【０００６】
国際公開２００１／０１２５８１号パンフレットは、生物学的ディーゼル燃料として有用であるメチルエステルの製造方法を開示している。ここで、脂肪酸とトリグリセリドの混合物は１相でエステル化される。この方法において、溶液は、溶液の沸点以下の温度で、脂肪酸、トリグリセリド、アルコール、酸触媒および共溶媒から形成される。共溶媒が使用されて単一相となり、ついで、その溶液は脂肪酸の酸触媒エステル化が起こるのに充分な時間維持される。その後、酸触媒は中和され、塩基触媒を添加してトリグリセリドがエステル交換される。そして、最終的にエステルは溶液から分離される。したがって、グリセロール含量が０．４重量％未満のエステルを含むバイオ燃料が得られる。
【０００７】
米国特許第６，１７４，５０１号明細書は、生物学的起源の酸化ディーゼル燃料の製造方法を公開している。この酸化生物学的ディーゼル燃料は、エステル交換トリグリセリドの混合物を含む。
【０００８】
フィンランド特許第１００２４８号明細書は、植物油からの中蒸留物（middle distillate）の２段階製造方法を開示している。この製造方法は、植物油の脂肪酸、またはトリグリセリドを水素化してｎ−パラフィンを得て、ついで、そのｎ−パラフィンを異性化して分岐鎖パラフィンを得ることによる。
【０００９】
人の健康に有害ならびに／または動物、植物および種々の物質に悪影響である量で大気中に存在する任意の気体、液滴および固体粒子は大気汚染物質と考えられる。大気汚染はおもに３つの放出起源（すなわち、工業、エネルギー生産および交通）からもたらされる。
【００１０】
粒子放出の有害性は、その物質および化合物が重金属およびその他の発ガン性および変異性化合物などを持っていることによって生じる。排気ガス中に存在する粒子は小さく、そのため健康に有害である。
【００１１】
温室ガスは、太陽からの放射の進入を地球に到達させるが、熱放射を地球から宇宙に逃がすことを妨げる。したがって、温室ガスは地球の温暖化に寄与している。もっとも重要な温室ガスの１つに、たとえば、化石燃料の燃焼中に放出される二酸化炭素がある。
【００１２】
チッ素酸化物は酸性化化合物である。この酸化は、たとえば、植物を損傷させたり、地表水において種の変化をもたらす可能性がある。チッ素酸化物はまた酸素と反応してオゾンを与える。この現象はとくに都市における空気の質に寄与する。
【００１３】
前記の教示に示したとおり、生物学的起源の成分を含むディーゼルエンジン用の高品質の燃料組成物が必要とされており、また、低温での操作条件下でのディーゼル燃料に対する品質が求められている。さらに、その燃料は先行技術の溶液よりも環境にやさしくなければならない。
【発明の開示】
【００１４】
本発明は、生物学的起源の成分を含み、かつ低温条件下でのディーゼル燃料に対する品質要求を備える、環境にやさしいディーゼルエンジン用燃料組成物を提供することを目的とする。
【００１５】
生物学的起源の成分を含む本発明のディーゼルエンジン用燃料組成物は、植物、動物または魚から得られる生物学的原材料から調製される少なくとも１種類の成分、フィッシャー−トロプシュ工程からの粗油および／または画分にもとづくディーゼル成分ならびに任意に酸素を含む成分からなる。
【００１６】
生物学的起源の成分を含むディーゼルエンジン用燃料組成物の特徴は、添付の特許請求の範囲に示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
驚くべきことに、生物学的起源の成分を含む本発明のディーゼル燃料組成物はまた、低温条件下でのディーゼル燃料に対する品質要求を満たすということを見出した。本発明のディーゼル燃料の組成物は、以下のとおりである：
ａ）植物および／または動物および／または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分または成分の混合物を０．１〜９９容量％、好ましくは０．１〜８０容量％；
ｂ）脂肪族アルコール（たとえば、メタノールおよびエタノール）、エーテル、脂肪酸エステル（たとえば、メチルエステルおよびエチルエステル）、水、およびそれらを含む混合物からなる群から選択される酸素を含む成分を０〜２０容量％；
ここで、成分ａ）およびｂ）はエマルジョンとして混合されるか、またはフィッシャー−トロプシュ工程からの粗油および／または画分にもとづくディーゼル成分中に溶解される。
【００１８】
植物および／または動物および／または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分ａ）（本明細書において生物学的成分という）は、脂肪酸および／または脂肪酸エステルを水素化および分解して、炭素数が６〜２４である炭化水素、代表的には炭素数が１２〜２４である生成物としてｎ−パラフィンを得、任意に、炭化水素、代表的にはｎ−パラフィンを異性化することによってイソ−パラフィンを得ることによって得られる。炭化水素は好ましくは異性化される。
【００１９】
植物および／または動物および／または魚を起源とする生物学的原材料は、脂肪酸および／または脂肪酸エステルを含む植物油、動物脂質、魚油およびそれらの混合物からなる群から選択される。適切な材料の例としては、木ベースの脂質および油ならびに他の植物ベースの脂質および油（たとえば、ナタネ油、ナタネ油（colza oil）、カノーラ油、トール油、ヒマワリ油、ダイズ油、アサミ油、オリーブ油、アマニ油、カラシ油、パーム油、ピーナッツ油、ヒマシ油、ココナッツ油ならびに遺伝子操作による品種改良植物に含まれる脂質）、動物ベースの脂質（たとえば、ラード、獣脂、魚油および乳に含まれる脂質）および食品工業の再利用した脂質ならびにそれらの混合物があげられる。
【００２０】
代表的な植物脂質または動物脂質の基本成分はトリグリセリド、すなわち、グリセロールのトリエステルおよび以下の式Ｉに示した構造を有する３つの脂肪酸分子である。
【００２１】
【化１】
2005538204.tif 000002
【００２２】
（式中、Ｒ1、Ｒ2およびＲ3は炭化水素鎖であり、そしてＲ1、Ｒ2およびＲ3は飽和または不飽和Ｃ6−Ｃ24アルキル基であってもよい。脂肪酸組成は生物学的原材料の起源が異なると相当変化し得る）
【００２３】
生物学的原材料から調製されるｎ−パラフィン、イソ−パラフィンまたはそれらの混合物は、ディーゼル燃料に所望の性質にもとづいてディーゼル燃料として使用され得る。フィッシャー−トロプシュ工程からの画分は、代表的に高レベルのｎ−パラフィンを含む。そして任意に、その画分は生物学的起源の成分またはそこから分離した成分の加工中に同時に異性化されるか、またはそのまま使用され得る。
【００２４】
生物学的成分は、たとえば、少なくとも２つの工程を含む方法により製造され得、そして任意に、対流操作原理（counter-current operation principle）を利用する。この方法の第一の水素脱酸素工程（任意に対流が行われる）において、生物学的原材料の構造は壊れて、酸素、チッ素、リンおよび硫黄を含む化合物ならびにガスとして軽い炭化水素が除去される。その後、オレフィン結合が水素化される。この方法の第二の異性化工程（任意に対流が行われる）において、異性化を行い分岐した炭化水素鎖を得、これによりパラフィンの低温特性を向上させる。
【００２５】
植物油、動物脂質、魚油およびそれらの混合物から選択される脂肪酸および／または脂肪酸エステルを含む植物、動物または魚を起源とする生物学的原材料が供給原料として使用される。
【００２６】
生物学的起源の高品質の炭化水素成分（とくに、ディーゼル燃料の成分、イソパラフィン性の溶媒およびランプオイルとして有用である）は、高いセタン価（７０を超えるのと同じくらいであり得る）を有する生成物として得られる。また、−３０℃未満の濁り点は、６０を超えるセタン価によりなお達成され得る。この方法は、所望のセタン価および濁り点により調整され得る。
【００２７】
本発明のディーゼル燃料組成物の利点としては、ＲＭＥなどのＦＡＭＥベースの成分を用いる従来技術の溶液と比較して、低温時の優れた性能および優れたセタン価があげられる。低温時の性能に関する問題は、脂肪酸よりも多い炭素数を有する蝋質のｎ−パラフィンを異性化してイソパラフィンを与えることによって回避することができる。そのようにして得られた生成物の性質は、とくにディーゼル用途に関して優れており、ｎ−パラフィンは代表的には、７０を超えるセタン価を有し、イソパラフィンは６０を超えるので、ディーゼルプールのセタン価を向上させる効果を有する。これは、明らかにディーゼル成分としての価値を高めるものである。さらに、異性化生成物の濁り点は、所望のレベル、たとえば−３０℃以下に調整され得る。これに対して、ＲＭＥの濁り点は約０℃、ｎ−パラフィンは＋１５℃未満である。以下の表１において、異性化生物学的成分、ＲＭＥおよび市販のディーゼル燃料の性質を比較する。
【００２８】
【表１】
2005538204.tif 000003
【００２９】
本発明のディーゼル燃料組成物を用いた場合、ＦＡＭＥ成分を含む生物学的起源の同様の従来の燃料と比較して、エンジンの汚れは顕著に減少し、かつノイズレベルが明らかに低下する。さらに、組成物の濃度が低下する。この組成物は自動車工学または論理のいかなる変更も必要ない。単位容量あたりの高いエネルギー含量はＲＭＥと比較してさらなる利点を示し得る。
【００３０】
本発明による生物学的起源のディーゼル燃料組成物の性質は、粗油にもとづく高品質のディーゼル燃料の性質（芳香族化合物が存在せず、かつＦＡＭＥと比較して不純物残渣がない）と一致する。
【００３１】
本発明の燃料組成物によるチッ素酸化物の放出は、類似のＦＡＭＥベースの製品よりも低く、さらに粒子の放出は明らかに低く、かつ粒子中の炭素の割合が低い。生物学的起源の燃料組成物の放出における顕著な改善は、環境に非常に重要である。
【００３２】
ここで、本発明を以下の実施例によって例証するが、これは本発明の範囲を限定することを意図しない。
【実施例】
【００３３】
実施例１
以下の表２は、夏のヨーロッパにおいて使用されている従来のディーゼル燃料（ＥＮ ５９０（Ｄ１））の放出性を、６０容量％の水素化および異性化トール油（ＴＯＦＡ）と４０容量％のヨーロッパの夏のディーゼル燃料ＥＮ５９０を含む組成物の放出性と比較する。
【００３４】
【表２】
2005538204.tif 000004
【００３５】
実施例２
以下の表３は、フィンランドで市販されているディーゼル燃料ベースの高品質リフォーム（reformed）粗油（Ｆｏｒｔｕｍ  Ｏｙｊによって製造されたＤＩＴＣ）の放出性を、３０容量％の水素化および異性化トール油（ＴＯＦＡ）と７０容量％のＤＩＴＣを含む組成物、または３０容量％のトール油メチルエステル（ＭＭＥ）と７０容量％のＤＩＴＣを含む組成物の放出性と比較する。
【００３６】
【表３】
2005538204.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月22日(2004.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディーゼルエンジン用燃料組成物であって、ａ）脂肪酸および／または脂肪酸エステルを水素化および分解して、炭化水素（任意に異性化される）を得ることによって、植物および／または動物および／または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分または成分の混合物を０．１〜９９容量％；ｂ）酸素を含む成分を０〜２０容量％；を含み、ここで、成分ａ）およびｂ）はエマルジョンとして混合されるか、またはフィッシャー−トロプシュ工程からの粗油および／または画分にもとづくディーゼル成分中に溶解されることを特徴とするディーゼルエンジン用燃料組成物。
【請求項２】
前記燃料組成物が、植物および／または動物および／または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分または成分の混合物を０．１〜８０容量％含むことを特徴とする請求項１記載の燃料組成物。 
【請求項３】
前記生物学的原材料が、植物油、動物脂質、魚油およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１または２記載の燃料組成物。
【請求項４】
前記生物学的原材料が、木ベースの脂質もしくは油または他の植物ベースの脂質もしくは油、遺伝子操作による品種改良植物に含まれる脂質、動物ベースの脂質、乳に含まれる脂質、食品工業の再利用した脂質またはそれらの混合物であることを特徴とする請求項１、２または３記載の燃料組成物。
【請求項５】
前記生物学的原材料が、ナタネ油、ナタネ油、カノーラ油、トール油、ヒマワリ油、ダイズ油、アサミ油、オリーブ油、アマニ油、カラシ油、パーム油、ピーナッツ油、ヒマシ油、ココナッツ油、ラード、獣脂または魚油であることを特徴とする請求項４記載の燃料組成物。
【請求項６】
前記酸素を含む成分が、脂肪族アルコール、エーテル、脂肪酸エステル、水、およびそれらを含む混合物からなる群から選択されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の燃料組成物。
【請求項７】
前記植物、動物または魚を起源とする生物学的原材料から調製される成分が、脂肪酸および／または脂肪酸エステルを水素化および分解して、炭素数１２〜２４の生成物としてｎ−パラフィンを得て、そのようにして得たｎ−パラフィンからイソ−パラフィンを得ることによって得られることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載の燃料組成物。
【国際調査報告】
2005538204.tif 000006
2005538204.tif 000007