(57)【要約】  ベンゼン、ブタン類、ブタン類、及びメチル第三ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）のような、ジェット、ガスタービン、ロケット、及びディーゼル燃料に現在利用されていない従来の石油の構成成分を利用して、芳香族部分をアルキル化（alklyated）し、ジェット及びディーゼル燃料で使用されるモノ芳香族類を製造する、ジェット、ガスタービン、ロケット、及びディーゼルエンジン用、特にジェット及びロケットエンジン用の燃料又は燃料ブレンド原料油。更に、そのようなモノ芳香族類を有する燃料は、引火点上昇、流動点低下、密度増加、潤滑性改善、好気分解性、毒性低下などの複数の望ましい特性を有し、及びその上、ブレンド原料油に効果を提供することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジェット、ガスタービン、ロケット、又はディーゼルエンジンで使用するための燃料組成物であって：
（ａ）５〜２５の炭素原子及びアルキル部分当たり平均で１．０超過の分枝を有するアルキル部分と、ベンゼン、トルエン、キシレン、芳香族部分から誘導されたシクロヘキサン、及びこれらの混合物を含む群から選択される芳香族部分とを含む、前記燃料組成物の５重量％〜９９重量％の高度に分枝状のアルキル芳香族又はアルキルシクロヘキサン化合物であって、前記アルキル芳香族又はアルキルシクロヘキサンの前記アルキル部分は、１０：１〜３：１の非四級炭素対四級炭素の比を含むものである、アルキル芳香族又はアルキルシクロヘキサン化合物；
（ｂ）少なくとも０．０１％の燃料添加物；並びに
（ｃ）０％〜７５％の従来のジェット、ガスタービン、ロケット、又はディーゼルのブレンド原料油、好ましくは、低イオウ精製石油ブレンド原料油、又はフィッシャー・トロプシュ・ブレンド原料油を含むことを特徴とする、燃料組成物。
【請求項２】
前記燃料組成物は、ジェット、ガスタービン、又はロケットで使用するためのものであり、かつ、前記燃料組成物の流動点が、−４０℃〜−８０℃、好ましくは−４７℃〜−８０℃であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項３】
前記燃料組成物の引火点が、３８℃〜１４５℃、好ましくは６０℃〜１４５℃であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項４】
前記燃料組成物の密度が、少なくとも０．７００ｇ／ｍＬ、好ましくは０．７００ｇ／ｍＬ〜０．９００ｇ／ｍＬ、好ましくは０．７５０ｇ／ｍＬ〜０．８６０ｇ／ｍＬであることを特徴とする、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項５】
前記アルキル部分内の炭素の総計が、Ｃ５〜１４、好ましくはＣ８〜１４であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項６】
前記燃料組成物は、ディーゼルエンジンで使用するためのものであり、かつ、その流動点が、少なくとも−２０℃、好ましくは−２０℃〜−３５℃であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項７】
前記燃料組成物は、本質的に多環式化合物、特に多環式芳香族置換基を含まず、及び本質的に未反応ベンゼンを含まないことを特徴とする、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項８】
前記燃料組成物は、２０ｍｍの最小煙点を有するジェット燃料であることを特徴とする、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項９】
前記化合物（ａ）が、前記アルキル芳香族又はアルキルシクロヘキサンを有し、好ましくは分子当たり少なくとも１つの四級炭素、より好ましくは分子当たり少なくとも２つの四級炭素を含むことを特徴とする、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項１０】
前記アルキル芳香族及び／又はアルキルシクロヘキサン化合物の８０モル％〜１００モル％が、前記アルキル部分、前記芳香族部分又は前記芳香族部分から誘導されたシクロヘキサン、及びＣ１〜Ｃ４のアルキルから成る群から選択される分枝部分、及びこれらの混合物により形成される四級炭素を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の燃料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジェット、ガスタービン、ロケット、及びディーゼルエンジン用の燃料又は燃料のブレンド原料油、特にガスタービン及びロケットエンジン用のジェット燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジェット、ガスタービン、ロケット、及びディーゼル燃料のための天然資源を利用可能にして品質を得るには、独特で困難な技術的課題が提起される。確認されている問題として、航空機用及び自動車用のジェット及びディーゼル燃料の増加する需要がある。燃料に対する品質要求が更に高まっているので、従来の石油バレルの原油から許容し得る燃料を生産する能力は低下の一方である。従来の原油量が平均的により重質（例えば、より多環式化合物）になり及びより多くのイオウを含有していることから、許容し得る燃料に対する要求は、満たされない要求になっている。同時に、よりクリーンな燃料に対する流れが、イオウ及びナフタレンのような多環式化合物を除去するプロセスにより得られる、高度に水素添加されたより低密度の燃料という結果を生じている。高度に精製された従来の燃料及び高度にパラフィン性のフィッシャー・トロプシュ燃料は、より低密度であって、封止膨張能力及び潤滑性に欠けると考えられている。ガソリン含量の制限が、ベンゼン、ブタン類、ブタン類、及びメチル第三ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）のような直ちに用途を有さない炭素含有構成成分を利用可能にしている。
【０００３】
航空機内外を循環する燃料が、一般に、航空機のエンジン、潤滑系、電子品、翼などを冷却する唯一の手段を提供する。燃料経済性／性能の考察によりエンジン温度が上げられるなど著しく増加した熱負荷は、確認された問題である。より多くのフライトが極圏航路を用いているので、燃料は今や、非常に冷たい温度から熱い温度までより広い温度範囲に耐えなければならない。燃料の引火点を６０℃以上に上昇させる一方で流動点を−６０℃未満に維持する能力は、満たされていない要求である。引火点を現仕様を超えるものにすることによる別の要求される結果は、燃料注入及び航空機の飛行時に火災又は墜落から生き延びるチャンスを増やすために望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
石油系構成成分から由来する燃料用の原料だけでなく、天然ガス、石炭、石油残油（reside）、バイオマス、及び合成ガスからの廃棄供給原料から由来されてもよいように、柔軟性のある及び多様化された燃料源を有することも望ましい。しかしながら、そのような柔軟性及び多様性は、現在では広く利用可能でない。したがって、本明細書で上述した問題点に対処することが必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ジェット、ガスタービン、ロケット、又はディーゼルエンジンで使用するための燃料組成物に関するものであって、組成物は：
（ａ）５〜２５の炭素原子及びアルキル部分当たり平均で１．０超過の分枝を有するアルキル部分と、ベンゼン、トルエン、キシレン、芳香族部分から誘導されたシクロヘキサン、及びこれらの混合物を含む群から選択される芳香族部分とを含む、燃料組成物の約５重量％〜約９９重量％の高度に分枝状のアルキル芳香族又はアルキルシクロヘキサン化合物であって、前記アルキル芳香族又はアルキルシクロヘキサンは、アルキル部分内に約１０：１〜３：１の非四級炭素対四級炭素の比を含むものである、アルキル芳香族又はアルキルシクロヘキサン化合物；
（ｂ）少なくとも約０．０１％の燃料添加物；並びに
（ｃ）約０％〜約９０％の従来タイプのジェット、ガスタービン、ロケット、又はディーゼルのブレンド原料油、好ましくは、低イオウ精製石油ブレンド原料油、又はパラフィン系フィッシャー・トロプシュ・ブレンド原料油、イソパラフィン系フィッシャー・トロプシュ・ブレンド原料油、及びこれらの混合物を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
ベンゼン、ブタン類、ブタン類、及びメチル第三ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）のようなガソリン含量の制限が、芳香族類をアルキル化してジェット及びディーゼル燃料で使用される単環芳香族類を製造するのに使用することができる、構成成分を利用可能にし、今後も利用可能にするであろう。単環芳香族類の燃料としての使用、特にベンゼンと過剰の従来の石油から、又はフィッシャー・トロプシュ法で誘導されたプロピレン及び／若しくはブテンのオリゴマー類（ポリガス）とから製造されたアルキルベンゼン類の使用は、多面で有益の可能性がある。そのようなベンゼンとプロピレン及び／又はブテンオリゴマー類の使用により、特定されたニーズとしてのジェット燃料の体積が増加されるとともに、自動車で使用するためのガソリンから望ましくない物質が除去される。加えて、本発明の燃料は、引火点上昇、流動点降下、高温度安定性、酸化安定性、密度増加、潤滑性向上、微生物成長阻害、それ自体で毒性低下などの多数の望ましい特性を有しており、及びブレンド原料油に効果を提供することができる。これらの確認された特性が、特に、従来型ジェット、ラムジェット、スクラムジェット、ロケット、又はパルス爆発エンジンなどを特徴とするより高性能な航空機のために、改良された燃料を提供する。
【０００７】
本発明の燃料は、ジェット、ガスタービン、ロケット、及びディーゼル燃料用に現在は利用されていない石油バレルの構成成分を利用する。ジェット、ガスタービン、ロケット燃料、及びディーゼル燃料用のブレンド原料油に望ましい幾つかの属性を有する燃料を形成するために、ベンゼンのような芳香族類又は所望により芳香族類に水素添加してシクロヘキサンにするために使用するＣ５〜Ｃ１８の高度に分枝状のオレフィン類を製造するための、普通はガソリンから除去されるＣ３／Ｃ４オレフィン類のオリゴマー化である。本発明の燃料は、フィッシャー・トロプシュ及び引き続くプロセスを使用して、天然ガス、石炭、石油、残油、オイルシェール、バイオマス、又は合成ガスからの廃棄供給原料から生産されてもよい。列記された生産源の多様化は、非常に望ましい燃料源の柔軟性をもたらす。
【０００８】
ジェット及びディーゼル燃料分野において確認された問題は、燃料について他の所望の特性の中でも、流動点低下、高温安定性、潤滑性向上、引火点上昇、封止膨張能力、毒性低減などの、複数の特性を提供する燃料の能力である。ジェット及びディーゼル燃料のその他の望ましい特性は、従来の又は超低イオウのジェット、ガスタービン、ロケット、及び／又はディーゼル燃料とのブレンド原料油中での相溶能力である。本発明の燃料は、アルキル芳香族類を含み、これが、複数の効果を提供し、並びに従来タイプ又は超低イオウのジェット、ガスタービン、ロケット、及び／又はディーゼル燃料とのブレンド原料油中で相溶性にすることができる。更に加えて、アルキル芳香族類は、水素添加されてアルキルシクロヘキサンにされ、将来の特別高性能航空機のエンジン／機体中で吸熱冷却を提供可能な燃料を製造されてもよい。
【０００９】
本発明の燃料は又、好ましくは、炭化水素燃料でエネルギー供給される装置で使用するためのブレンド原料油の一部として使用されてもよく、非限定的な例には、キャンプ用ストーブ、チェーンソー、発電機などがある。本明細書で使用する時、「炭化水素燃料」は、ガソリン、灯油、燃料油、及びディーゼル油を意味する。本発明の燃料のような燃料（本明細書の以降において「万能戦場燃料」と呼ぶ）は、炭化水素燃料でエネルギー供給される様々な機械で使用可能である。更に、本発明のアルキル芳香族類の燃料、又はアルキル芳香族類と高度に加工されたジェット燃料若しくはフィッシャー・トロプシュ・ジェット燃料などの従来燃料とのブレンドの引火点上昇、密度増加、潤滑性向上により、本発明の燃料が軍用ディーゼルエンジンでの使用にも同じようにより好適である可能性があり、したがって万能戦場燃料の適用性が広がる。これらの効果は、一般に高度に加工された従来タイプ又はフィッシャー・トロプシュ・ディーゼル原料油とブレンドされる時に、普通車両及びオフロードディーゼル燃料においても有用であり得る。
【００１０】
本発明の燃料は、アルキル部分による芳香族部分の（両方とも以下で説明）フリーデル・クラフツ（Friedel-Crafts）アルキル化により形成された、少なくとも１つの高度に分枝状のアルキル芳香族又は高度に分枝状のアルキルシクロヘキサンを含む燃料組成物を約５重量％〜約９９重量％含む。芳香族部分及びアルキル部分は、石油供給原料から得ても、非石油供給原料から得てもよい。例えば、石炭油は、５０重量％超過がベンゼンである。
【００１１】
高度に分枝状のアルキル芳香族及び／又はアルキルシクロヘキサンは、５〜２５の炭素原子、好ましくは５〜１８の炭素原子、最も好ましくは約６〜約１２の炭素原子を有するアルキル部分を含む。
【００１２】
本明細書で使用する時、「高度に分枝状」は、アルキル芳香族及び／又はアルキルシクロヘキサンのアルキル部分の分枝の平均数について言う。本発明の燃料は、好ましくは、高度に分枝状のアルキル部分を有するアルキル芳香族及び／又はアルキルシクロヘキサンを約２０重量％〜約１００重量％の間で含む。アルキル部分は、部分当たり平均で約１．０〜約５．０の分枝を、好ましくは部分当たり平均で約１．５〜約４．０の分枝を含む。アルキル部分に好ましい供給原料は、５〜２５の炭素を有する、好ましくは５〜１８の炭素を有する、分枝状オレフィン類、分枝状アルキルハライド類、又は分枝状アルコール類、最も好ましくは、プロピレンのダイマー、トリマー、及びテトラマー、及び／又はブチレンのダイマーの混合物、あるいは混合されたプロピレン／ブチレンのオリゴマーを含む群から選択される。オレフィン類は、石油精製、ガスプロセス中の幾つかの周知のプロセス、又はフィッシャー・トロプシュ法から由来してもよい。カークオスマー、第三版（１９７８年）、第二巻、５９〜６１ページ、及びそこに含まれる参考文献を参照されたい。好ましい実施形態は、プロピレンのオリゴマー類である。
【００１３】
プロピレンのテトラマーを生産する好ましい方法には、オレフィン供給原料を加熱して、その供給原料を触媒室の中へ注入することが挙げられる。好ましい触媒として、リン酸付着の珪藻土若しくは他の好適なケイ酸塩、リン酸をコーティングされた石英粉、又はこれらの混合物が挙げられる。触媒室は、好ましくは、約６．９４ＭＰａ（１０００ｐｓｉｇ）及び２００℃に維持される。触媒室からの流出液は、いかなる未反応オレフィン供給原料も回収されるために分留され、所望の分留がアルキル化工程に直接使用される。ＧＣフェイナー（G.C.Feighner）、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・オイルケミスト・ソサイアティ（J.Am.Oil Chem.Soc.）３５巻、５２０〜５２４ページ；カークオスマー、第二版（１９６８年）、第十六巻、５８１〜５８２ページ及び５９３〜５９４ページを参照されたい。所望の分留は、好ましくはプロピレンのオリゴマー類を含有して、次に本発明の燃料の芳香族部分をアルキル化するのに使用され、好ましくは芳香族部分はベンゼンである。
【００１４】
高度に分枝状のアルキル芳香族及び／又はアルキルシクロヘキサンは更に、ベンゼン、トルエン、キシレン、芳香族部分から誘導されたシクロヘキサン、及びこれらの混合物、好ましくはベンゼン及びシクロヘキサンを含む群から選択される芳香族部分を含む。ベンゼンのような芳香族部分、又はベンゼンのような芳香族部分から誘導されるシクロヘキサンは、石油又は石炭油から誘導由来してもよい。
【００１５】
更に、アルキル芳香族及び／又はアルキルシクロヘキサンのアルキル部分は、約１０：１〜約３：１の非四級炭素対四級炭素の比を有し、好ましくは分子当たり少なくとも１つの四級炭素、より好ましくは分子当たり平均で少なくとも１．５の四級炭素を有する。本発明の燃料の１つの好ましい実施形態では、アルキル芳香族及び／又はアルキルシクロヘキサンの約７０重量％〜約１００重量％、好ましくは約８０重量％〜約１００重量％は、アルキル部分、芳香族部分又は芳香族部分から誘導されたシクロヘキサンと、Ｃ１〜Ｃ４のアルキルから選択される分枝部分及びこれらの混合物とを有する四級炭素を有する。
【００１６】
アルキル芳香族類のいかなるものも、好ましくはアルキルベンゼンは、特定の燃料で低芳香族性が必要とされる又は芳香族性が必要とされない場合、部分的に又は完全に対応するアルキルシクロヘキサン類に変換されてもよい。そのような実施形態は、従来のジェット、ガスタービン、ロケット、及び／又はディーゼル燃料組成物の用途の場合、コストを考慮する点から好ましくない。しかしながら、余分のコストが正当化される特別航空機又はロケット燃料用途において、例えば吸熱冷却特性が望ましい時、アルキルシクロヘキサン類への変換が有用なことがある。アルキルベンゼンのようなアルキル芳香族からアルキルシクロヘキサンへの変換は、アルキル芳香族好ましくはアルキルベンゼンに水素添加してアルキルシクロヘキサンにする工程により達成されてもよい。
【００１７】
本発明の燃料のアルキル芳香族類及び／又はアルキルシクロヘキサン類は、上述の芳香族部分によるアルキル部分のフリーデル・クラフツ（Friedel-Crafts）アルキル化により形成されてもよく、好ましくは芳香族部分はベンゼンである。アルキル化工程に使用される触媒は、好適なフリーデル・クラフツ（Friedel-Crafts）触媒、好ましくはフッ化水素及び塩化アルミニウムである。アルキル部分のモル当たり約５〜約１０モルの大過剰の芳香族部分好ましくはベンゼンが、アルキル部分及びフリーデル・クラフツ触媒と混合される。アルキル化は、室温（２５℃）〜約５０℃であってもよい。反応は、連続的に実施されても、バッチ型でもよい。ＧＣフェイナー（G.C.Feighner）、ジャーナル・オブ・ザ・アメリカン・オイルケミスト・ソサイアティ（J.Am.Oil Chem.Soc.）３５巻、５２０〜５２４ページ（１９５８年）を参照されたい。得られたアルキル芳香族類は、触媒から分離され、精留されて不純物を除去されてもよい。
【００１８】
本発明の燃料は、以下に説明される特性の１つを提供してもよいが、本発明の燃料により複数の効果が提供されることが好ましい。
【００１９】
燃料の密度：本発明の燃料は、少なくとも約０．７００ｇ／ｍＬ、好ましくは約０．７００ｇ／ｍＬ〜約０．９００ｇ／ｍＬ、より好ましくは約０．７５０ｇ／ｍＬ〜約０．８６０ｇ／ｍＬの密度を有する。燃料密度は、ＡＳＴＭ  Ｄ  １２９８（ＡＰＩ比重）又はＡＳＴＭ  Ｄ  ４０５２（ディジタル密度計）により測定することができる。ジェット燃料組成物のエネルギー含量を予測するために、燃料密度が通常使用される。より低密度のジェット燃料は、一般的により高い重量測定エネルギー含量（燃料の単位重量当たりのエネルギー）を有し、より高密度のジェット燃料は、より高い体積測定エネルギー含量（燃料の単位体積当たりのエネルギー）を有する。高い体積エネルギー含量を有するより高密度の燃料が、一般に好ましい。
【００２０】
ジェット又はディーゼル燃料の燃料経済性は、燃料の発熱量すなわちエネルギー含量に関係する。リットル又はガロン当たりの発熱量は、他の燃料特性が変化しない時、密度に正比例する。密度に関するより従来的な報告方法である相対密度（ＲＤ）は、比重又はＡＰＩ比重（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２８７）とも呼ばれ、本発明の燃料について与えられる燃料密度範囲から当業者が容易に決定することができる。
【００２１】
本発明の燃料の芳香族含量は、ジェット及びディーゼル燃料についてのＡＳＴＭ  Ｄ  １３１９により測定することができる。ディーゼル燃料についての芳香族性は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５１８６により測定することができる。本発明の燃料は、本質的に、多環式化合物、特にナフタレン類、アルキルナフタレン、及びテトラリン類を含む多環式芳香族置換基がないこと、並びに、本質的に、未反応のベンゼン（遊離ベンゼン）、トルエン、及びキシレンがないことが好ましい。本明細書で使用する時、「本質的にない」は、本発明の燃料中に１０ＰＰＭ未満の存在であることを意味する。
【００２２】
凍結点：燃料の凍結点は、大きな温度範囲にわたり得る。ワックスの結晶は、燃料が凍結している最初の表示である。ワックスの結晶が形成された後で、燃料は、燃料のスラッシュ及び結晶になり、次に固体物質を形成する。凍結点は、本明細書で使用する時、ワックスの結晶が形成されるまで予め冷却された燃料を加温する時に、最後のワックスの結晶が融解する温度を指す。ジェット燃料は、一般に、凍結点によって議論される。ジェット燃料の凍結点測定には、ＡＳＴＭ  Ｄ  ２３８６（判定員（Referee）法）、ＡＳＴＭ  Ｄ  ４３０５（フィルター流れ）、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５９０１（自動化された光学方法）、及びＡＳＴＭ  Ｄ  ５９７２（自動相転移方法）を含めて、幾つかの標準試験方法がある。ジェット燃料は、ジェット燃料タンクからジェットエンジンまでの移動のために、ポンプ輸送可能性が必要である。ジェット燃料のポンプ輸送可能性は、ジェット燃料の凍結点から４℃を超えて下であるべきである。ディーゼル燃料は、一般に、流動点又は曇点によって議論される。曇点は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ２５００により測定され、流動点は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ９７により測定される。本発明の燃料の流動点は、ジェット、ガスタービン、及びロケットで使用するために、少なくとも約−４０℃、好ましくは約−４０℃〜約−８０℃、好ましくは約−４７℃〜約−８０℃である。本発明の燃料の流動点は、ディーゼルエンジンで使用するために、少なくとも約−２０℃、好ましくは約−２０℃〜約−３５℃である。本発明の燃料の流動点が、良好な低温粘性に起因して、燃料を低温操作性について非常に望ましいものにしている。低温操作性は、ＩＰ  ３０９（ＣＦＰＰ）又はＡＳＴＭ  Ｄ  ４５３９（ＦＴＦＴ）により測定することができる。理論によって制限されることなく、本発明の燃料の分子量にもかかわらず、本発明の燃料の低い流動点は、以下で説明される許容し得る引火点にも言い換えられると考えられる。
【００２３】
引火点：本発明の燃料は、ジェット燃料用に、約３０℃から約１４５℃、好ましくは約６０℃から約１１０℃の引火点を有する。ジェット燃料の引火点は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ５６（タグ閉止試験機又は判定員（Referee）法）又はＡＳＴＭ  Ｄ  ３８２８（小スケール閉止試験機）により測定することができる。ディーゼル燃料の引火点は、ＡＳＴＭ  Ｄ  ９３（ペンスキー−マーテン（Pensky-Marten）閉止カップ試験機）により測定することができる。高い引火点は、燃料タンクの高温給油のために特に有用である。本明細書で使用する時、「高温給油」とは、稼動中又は稼動後まだ熱い航空機又は自動車両などの機械装置の燃料タンクに再充填することを意味する。本発明の燃料のより高い引火点により、軍用機及び民用ジャンボ機で決定的な給油時間の短縮も可能になる。上掲仕様の引火点上昇の別の要求される結果は、安全性を増し、燃料タンクが爆発するという危険性を削減し、及び航空機の注油又は飛行中の火災又は墜落から生き延びるチャンスを大きくするために望ましい。
【００２４】
成長阻害：本発明の燃料は、微生物の成長を阻害する効果を提供することができる。ジェット、ロケット、及びガスタービン用燃料の長期貯蔵は、微生物を成長させるという問題を引き起こす。この効果は、やはり微生物成長の可能性がある航空機燃料システムの維持及び洗浄にも有用なことがある。
【００２５】
熱安定性：本発明の燃料は、熱安定性の改善を実証することができ、このことがジェット及びロケット燃料で特に重要であるのは、これらの燃料がジェット及びロケットのエンジン及び他の部品の冷却に使用されるからである。高温における熱安定性無しでは、ガム及び粒子の形成が増加して、エンジンの損傷を引き起こす。標準化された試験として、ジェット燃料熱酸化試験機（Jet Fuel Thermal Oxidation Tester（JFTOT））（ＡＳＴＭ  Ｄ３２４１）が挙げられる。本発明の燃料は、従来の燃料の熱安定性基準を満たす又は超えるべきである。熱安定性は、酸素の存在中で測定しても（酸化安定性）、又は酸素無しでもよい。本発明の燃料が許容し得る酸化安定性を有することも望ましい。理論に束縛されるものではないが、四級炭素に結合した芳香族部分を有するアルキル芳香族類は、酸化安定性の改善を提供すると考えられている。
【００２６】
潤滑性：ジェット、ガスタービン、ロケット、及びディーゼル燃料の潤滑性は、芳香族含量、並びに酸素、窒素、及びイオウを含有する化合物の含量により影響を及ぼされる。規制が酸素、窒素、及びイオウを含有する化合物の含量を低減することを求めているので、燃料の潤滑性は低下している。本発明の燃料は、好ましくは、単独（例えば生（neat）の形態）又はブレンド原料油で、自己潤滑特性を実証する。ジェット燃料の潤滑性は、ＡＳＴＭ  Ｄ５００１（ＢＯＣＬＥ試験）により測定される。ＡＳＴＭ  Ｄ９７５により、ディーゼル燃料の流体力学的潤滑が測定される。潤滑性は、許容し得る範囲で封止膨張が提供されることをも示してもよい。封止膨張は、本発明の燃料のような燃料中に芳香族部分が存在するかしないかにより影響を及ぼされる。
【００２７】
粒子減少／明るさ低下：粒子は、燃料の不完全燃焼により形成される。これらの粒子は、ジェット及びディーゼルエンジンに対して機械的に有害であり、及びエンジンから排出される煙を形成する場合がある。多環式化合物が燃料によって作り出される煙と煤の主たる原因であるが、本発明の燃料は、本質的に多環式芳香族類がないので、有害粒子の形成が最小限になる。本発明の燃料は、ジェット燃料の形態である時、少なくとも２０ｍｍの最小煙点を有する。煙点は、ＡＳＴＭ  Ｄ１３２２により測定される。ジェット燃料に関して、これらの粒子は、エンジンの高温及び高圧の条件下で白熱光を発する場合がある。これもまた、亀裂及びエンジンの早期破壊を引き起こす場合がある。本発明の燃料あるいは本発明の燃料とパラフィン系及び／又は超低イオウ灯油とのブレンド原料油は、少なくとも２０ｍｍの最小煙点を達成することができる。
【００２８】
これまでに説明していない他の燃料特性が、既知の燃料仕様により要求されることがある。帯電防止、耐食性、酸化安定性、及び無酸素熱安定性などの特性も、本発明の燃料により提供可能である。本発明の燃料は又、従来の燃料と比べて本来的な毒性がより少ない可能性がある。
【００２９】
（燃料添加物）
本発明の燃料は、所望により、燃料組成物の少なくとも約０．１重量％、好ましくは約０．１重量％〜約５重量％の燃料添加物を含んでもよい。
【００３０】
ジェット燃料添加物、例えば酸化防止剤、金属不活性化剤、導電性又は静電気消散材、腐食防止剤、潤滑改良剤、燃料系凍結防止剤、殺生物剤、熱安定性添加剤、煤／粒子低減剤、及びこれらのいずれかの組み合わせなどが、本発明の燃料に添加されてもよい。これらの添加物についての説明は、カークオスマー（Kirk Othmer）の工業化学百科事典（Encyclopedia of Chemical Technology）、第四版第三巻、「航空及びその他のガスタービン燃料（Aviation and Other Gas Turbine Fuels）」という題名の７８８〜８１２ページに、具体的には７９５ページの表５に見出すことができる。
【００３１】
ディーゼル燃料添加物には、２−エチルヘキシルニトレート（ＥＮＨ）のようなセタン価改良剤、噴射器洗浄添加剤、脂肪酸類及びエステル類のような潤滑性添加剤、有機金属化合物のような煙抑制剤、消泡添加剤（すなわち、有機シリコーン化合物）などの燃料取扱い添加物、凍結防止添加剤（すなわち、低分子量（low molecular eight）アルコール類又はグリコール類）、低温操作性添加剤、抵抗減衰剤（すなわち、高分子量ポリマー）、酸化防止剤（すなわち、フェニレンジアミン）、安定剤、金属不活性化剤（すなわち、キレート剤）、分散剤、殺生物剤、抗乳化剤、腐食防止剤が挙げられ、及びこれらのいずれかの組み合わせが、本発明の燃料に添加されてもよい。ディーゼル燃料添加物についての説明は、カークオスマー（Kirk Othmer）の工業化学百科事典（Encyclopedia of Chemical Technology）、第四版第十二巻、「ガソリン及びその他の発動機燃料（Gasoline and other Motor Fuels）」という題名の３４１〜３８８ページに、具体的には３７９〜３８１ページに見出すことができる。
【００３２】
（従来のジェット又はディーゼル用ブレンド原料油）
本発明の燃料は、所望により、従来のジェット又はディーゼル用ブレンド原料油を含んでもよい。これらのブレンド原料油は、好ましくは、超低イオウ・ブレンド原料油又はフィッシャー・トロプシュ・ブレンド原料油である。本明細書で使用する時、「従来の」とは、市販又は当技術分野で既知のジェット又はディーゼル燃料について言う。万能戦場燃料は、本発明の燃料の好ましいブレンド原料油である。
【００３３】
本発明の燃料は、燃料組成物の９５重量％以下、好ましくは約０重量％〜９０重量％、好ましくは０重量％〜８０重量％、好ましくは０重量％〜約５０重量％の従来のジェット又はディーゼル燃料を含む。
【００３４】
（使用方法）
本発明は更に、燃料の燃焼を通じてディーゼルエンジンにエネルギー供給する方法を含むものであり、その方法は、ディーゼルエンジン内の空気を圧縮する工程、本発明の燃料を噴射する工程、空気と燃料に着火させて燃焼混合物を形成する工程を含む。
【００３５】
本発明は更に、燃料の燃焼を通じてジェット又はガスタービンエンジンにエネルギー供給する方法を含むものであり、その方法は、ジェットエンジン又はガスタービンの前面からジェットエンジン又はガスタービン内へ空気を吸入する工程、空気を請求項１の燃料と混合する工程、空気と燃料の混合物を燃焼させて燃焼混合物を形成する工程、及び燃焼混合物をジェットエンジン又はガスタービンの背面から外へ噴出する工程を含む。
【００３６】
本発明は更に、燃料の燃焼を通じてロケットにエネルギー供給する方法を含むものであり、その方法は、請求項１の燃料を酸素又は笑気などの酸化剤と混合させる工程、酸素又は笑気と燃料とを燃焼させて燃焼混合物を形成する工程、及び燃焼混合物をロケットから噴出する工程を含む。
【００３７】
本発明は更に、ラムジェット又はスクラムジェットにエネルギー供給する方法に関する。ラムジェットは、可動部を有さず、吸入空気の圧縮を航空機の前進速度により達成する。超音速航空機の取入れ口から流入した空気は、入口とディフューザにより創り出される空力的ディフュージョンによって、ターボジェットの推力増強装置内の速度に匹敵する速度に減速される。燃料噴射及び燃焼の後の熱ガスの膨張が、入口の空気速度より早い速度に排気を加速して、正の推進力を創り出す。スクラムジェット（Scramjet）は、スーパーソニック・コンバスション・ラムジェット（Supersonic Combustion Ramjet）の頭字語である。スクラムジェットは、燃焼がエンジンを通る超音速空気速度において生じるという点でラムジェットと異なる。水素が普通に使用される燃料である。パルス爆発エンジンも、本発明の方法に包含されると意図される。本発明は更に、ラムジェット又はスクラムジェットにエネルギー供給する方法に関する。ラムジェットは、可動部を有さず、吸入空気の圧縮を航空機の前進速度により達成する。超音速航空機の取入れ口から流入した空気は、入口とディフューザ（diffuser）により創り出される空力的ディフュージョン（diffusion）によって、ターボジェットの推力増強装置内の速度に匹敵する速度に減速される。燃料噴射及び燃焼の後の熱ガスの膨張が、入口の空気速度より早い速度に排気を加速して、正の推進力を創り出す。スクラムジェット（Scramjet）は、スーパーソニック・コンバスション・ラムジェット（Supersonic Combustion Ramjet）の頭字語である。スクラムジェットは、燃焼がエンジンを通る超音速空気速度において生じるという点でラムジェットと異なる。水素が普通に使用される燃料である。パルス爆発エンジンも、本発明の方法に包含されると意図される。本発明の方法は、好ましくは触媒反応で脱水素することにより、本発明の燃料組成物を炭化水素構成成分と水素に分解する工程、及び吸熱冷却を通じて隣接するエンジン及び機体部品を冷却する工程を含む。炭化水素構成成分と水素は次に燃焼される。燃焼する水素は、ラムジェット又はスクラムジェットの条件下で炎を維持することにも使用される。
【００３８】
本発明の燃料の特定の実施形態を例示し説明したが、様々な他の変形及び変更が本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく可能であることは、当業者に明らかである。したがって、本発明の範囲内にあるそのようなすべての変形及び変更を、添付の特許請求の範囲で扱うものとする。引用されるすべての文献は、その関連部分において本明細書に参考として組み込まれるが、いずれの文献の引用も、それが本発明の燃料に対する先行技術であることを容認するものと解釈すべきではない。
【国際調査報告】
2007500267.tif 000002
2007500267.tif 000003
2007500267.tif 000004