(57)【要約】ガソホールという名でも知られる、エタノールを含有する自動車燃料組成物が開示され、該自動車燃料は実質的に１相にあり、かつ、エタノール１〜５０重量％、好ましくは２〜３０重量％および該エタノールの重量当たり１〜１０重量％の間のある量の水を含有する。ガソリンに含水エタノールをブレンドし、したがって無水エタノールを供給原料として使用する必要を回避することによって、このような自動車燃料組成物は製造されることができる。さらにその上、ガソリンに含水エタノールおよび無水エタノールをブレンドし、したがって無水エタノールを唯一の供給原料として使用する必要を回避することによって、このような自動車燃料組成物は製造されてもよい。これらの自動車燃料組成物は、分離した層を形成しない第２の液相を含有することができ、そこには分離した液相は視覚によって検知されることができず、したがって「無色透明」として知られている規格を満たす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を含有する、ガソリンおよびエタノールに基づいた自動車燃料であって、実質的に１相にあり、かつ、エタノール１〜５０重量％および該エタノールの重量当たり１〜１０重量％の間にある量の水を含有する自動車燃料。
【請求項２】
エタノールの量が２〜３０重量％である、請求項１に従う自動車燃料。
【請求項３】
水０．０２〜３重量％、好ましくは０．０５〜３重量％を含有する、請求項１または２に従う自動車燃料。
【請求項４】
無水エタノールに含水エタノールを、目標水含有量をもたらす比でブレンドすることによって、該含水エタノールが製造されたものである、請求項１〜３のいずれか１項に従う自動車燃料。
【請求項５】
無水エタノール、水または含水エタノールが別々にガソリン中へとブレンドされる、請求項１〜４のいずれか１項に従う自動車燃料。
【請求項６】
エタノールの量が１０重量％以上である、請求項１〜５のいずれか１項に従う自動車燃料。
【請求項７】
エタノール含有量２〜５０重量％を有するガソリンを基に、分離した液層を有さない自動車燃料を製造するために、水１〜１０重量％を含有する含水エタノールを使用する方法。
【請求項８】
自動車燃料が水０．０２〜３重量パーセントを含有する、請求項７に従う方法。
【請求項９】
エタノール含有量２〜５０重量％および該エタノールの重量当たりの水含有量１〜１０重量％を有するガソリンを基に、分離した液層を有さない自動車燃料を製造するために、エタノールおよび水を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車燃料組成物、特に分離した液相の発生を防止するための添加物または他の手段を含まない、ガソリンと無水エタノールと含水エタノールとのブレンドの自動車燃料組成物に関する。
【０００２】
ガソリン−エタノール燃料はガソホールという名でも知られており、「無色透明」の規格を満たす該ガソリン−エタノール燃料を製造するための供給原料の一部として、またはその唯一の供給原料として、含水エタノールを使用することを本発明は許す。含水エタノールの製造は、無水エタノールの製造よりも要求されるエネルギーが少ない。さらにその上、含水エタノールの製造は、無水エタノールの製造よりもかなり安価である。
【背景技術】
【０００３】
ガソリンと水とが混ざらないことは広く知られている。これは、水がガソリンに添加されると分離した液相を形成することを意味し、該分離した液相は実質的に全ての水および非常に少量のガソリンを含有し、一般に「水相」と言われる。もう一方の相である「ガソリン相」は非常に少量の水を含有する。ガソリン相とは全く異なった物理的特性を、水相は有する。環境条件における水相の密度は典型的には１０００ｋｇ／ｍ３であり、他方、ガソリン相の密度は典型的には７００ｋｇ／ｍ３である。水相とガソリン相との間の界面張力は典型的には０．０５５Ｎ／ｍである。ガソリン相中の水相の液滴は、強い凝集傾向を有することを、これは意味する。さらにその上、下側の水層および上側のガソリン層への該２液相の急速な分離を、該密度差はもたらす。分離した水層の存在は、燃料の貯蔵および分配装置、自動車燃料タンク、燃料注入装置および関連装置に有害であることが一般に知られている。
【０００４】
ガソリンと無水エタノールとは任意の比率で混和できる、すなわち分離した液相を生じないでこれらは混ぜられることができる。しかし、ある量の水が存在すると、分離した液層が生じることになる。分離した液層を出現させない水の最大量は、本明細書では「水許容度」と記載される。ガソリン−エタノール−水の混合物の相挙動はガソリン−水の混合物とは全く異なるけれども、ガソホール中における分離した液相の発生は有害であると認識されている。分離した液相の発生を防ぐことは「安定化」という名でも知られており、この主題についていくつかの発明が存在する。安定化ガソリン、すなわちオレフィン性ガソリン成分をアルコールに化学的に水和することによるアルコール燃料を製造する方法を、特許文献１は記載し、これは水許容度を増加する。エチル−ｔ−ブチルエーテルまたはメチル−ｔ−ブチルエーテルを添加することによってガソホール燃料の水許容度を増加する方法を、それぞれ特許文献２および特許文献３は記載している。−１０°Ｆ（−２３．３℃）において操作される液−液抽出を使用するガソホール燃料の製造手順を、特許文献４は記載している。このような低温度において製造されたガソホールは、−１０℃より高いあらゆる温度において安定である。
【０００５】
前述の特許に記載された方法のような全ての方法は、大型の操業機器、たとえば反応器、蒸留塔、抽出塔および抽出槽、並びに熱交換器を利用する。また、これらは実質的な量のエネルギー、たとえば蒸気および電気を使用し、このような処理設備を始動し、制御し、保全しおよび停止するために熟練した職員が要求される。さらにその上、エタノールおよびガソリンを含有し、環境中に放出される前に排水処理設備または廃棄物焼却設備に送られなければならない排水のような廃棄物質を、当該操業設備は生み出す。当該設備が必要なことから、ガソホールの製造はこのような設備が存在する区域、たとえば製油所に限定される。しかし、多くの地域では、当該処理設備が存在しない末端給油所または他の場所において単純にブレンドすることによって、ガソホールを製造することが好まれる。
【０００６】
分離した液相の有害性を認識して、ガソホール製造会社は無水エタノールの使用へと駆り立てられている。
【０００７】
２０℃における水（１）−エタノール（２）−ガソリン（３）系の液−液相図を、図１は示す。このグラフでは、全てのガソリン成分の濃度は加成され、単一成分として表されている。
【特許文献１】米国特許第４，１５４，５８０号明細書
【特許文献２】米国特許第４，２０７，０７６号明細書
【特許文献３】米国特許第４，２０７，０７７号明細書
【特許文献４】米国特許第４，４９０，１５３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上で検討した不利点を有さず、かつ、好ましくは含水エタノールを供給原料として使用する、内燃機関のための「ガソホール」燃料という名でも知られているガソリン−エタノールのブレンド燃料を提供することである。
【０００９】
また、末端給油所において、またはもっと一般的に大型の処理設備の存在しない場所において、本発明を使用することも目的である。
【００１０】
さらにその上、分離した液相の生成を防止するための添加物または他の手段の必要がないガソリン−エタノールのブレンドを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
最も広い意味では、非常に狭い組成範囲内で、水およびエタノールを含有する自動車燃料組成物が実質的に相分離することなく得られることができるということに、本発明は基づいている。
【００１２】
水を含有する、ガソリンおよびエタノールに基づいた自動車燃料であって、実質的に１相にあり、かつ、エタノール２〜５０重量％、好ましくは２〜３０重量％および該エタノールの重量当たり１〜１０重量％の間にある量の水を含有する自動車燃料と、本発明は定義される。
【００１３】
好まれる実施態様では、該自動車燃料は水０．０２〜３重量％、好ましくは０．０５〜３重量％を含有する。
【発明の効果】
【００１４】
図１に照らして考察すると、本発明の有利点および特長は、より容易に明らかになる。
【００１５】
図１は三元系液−液相図を示す。ガソリンは多成分混合物であるけれども、全てのガソリン成分の重量パーセントは加成されており、したがって水−エタノール−ガソリン混合物は三元系混合物、すなわち三成分の混合物とみなされることができる。この線図の曲線および直線は、相平衡組成を推定する適当な方法を用いて電子計算機プログラムによって計算された組成を表す。該線図中の全てのデータは、２０℃における相平衡を表す。図１の相図を作成するために、本発明者らはある一つのガソリン組成を仮定した。
【００１６】
三元系相図中に、「曲線Ａ」および「曲線Ｂ」と名付けられた２の曲線が引かれる。曲線Ａは三元系相図のガソリン頂角から「プレイトポイント（ｐｌａｉｔ  ｐｏｉｎｔ）」と表示される点まで達する。曲線Ｂは三元系相図の水頂角からプレイトポイントまで達する。相図内の「曲線Ａ」および「曲線Ｂ」の下の範囲は２液領域である。この領域内に属する混合組成物は２の液相を生成する。該共存する液相の組成は、いわゆる「タイライン」の頂点によって表される。このようなタイラインの六つの例が図１に示され、「直線１」〜「直線６」と記されている。本発明の文脈において、曲線Ａ上の組成は「第２の液相」を表し、曲線Ｂ上の組成は「ガソリン相」を表すと、本発明者らは名付ける。２の液相のそれぞれの量は、てこの原理によってタイラインから求められることができ、このことは相図に精通している者には知られている。「プレイトポイント」と記された点は、そこでタイラインの長さが零になるところの組成を表す。共存する２液相中のガソリンの組成割合は、ある程度異なることが注記されなければならない。曲線ＡおよびＢの正確な位置並びにタイラインの傾きは、ガソリンの組成に依存する。本発明者らは相平衡計算をするためのある一つのガソリン組成を仮定し、これが図１の基礎になっている。この組成を用いると、プレイトポイントの位置は以下の通り、すなわちエタノール２９．５重量％、水０．６重量％およびガソリン６９．９重量％である。
【００１７】
エタノールは第２の液相中に留まろうとする強い傾向を有することが、相図から知ることができる。低いエタノール濃度は相図のガソリン−水の辺に近い領域によって表され、ここでは実際上全ての組成物が２液領域に属し、かつ、第２の液相は水に富み、したがって「水相」と特性付けられる。この領域では、共存する２相の物理的特性は非常に異なっており、これらは下側の水相および上側のガソリン相に容易に分離するだろう。低い水濃度は相図のガソリン−エタノールの辺に近い領域によって表され、ここでは相挙動はエタノール濃度に強く依存する。プレイトポイントの近くでは、２の液相の組成はかなり類似しているだろう。その結果これらの相の物理的特性は類似するだろう。プレイトポイントから三元系相図の水頂角の方向へと移動すると、プレイトポイントから遠く離れれば離れるほど、共存する２液相の物理的特性間の差はそれだけ大きくなるだろう。
【００１８】
組成および物理的特性の類似は、２液相系が目視できる不均一な混合物になることを妨げるだろう。当該組成および物理的特性の類似は、この系を「無色透明」の規格を有する燃料に適したものにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
「無水エタノール」の語句は、水を含んでいないエタノールを言う。工業的な実施では、無水エタノールの最大水含有量についての規格があり、これは典型的には０．１〜０．３重量パーセントである。「脱水アルコール」は無水アルコールの同義語である。
【００２０】
「含水エタノール」の語句は、エタノールと水との混合物を言う。工業的な実施では、含水エタノールは典型的には水４〜５重量パーセントを含有する。「水和エタノール」は含水エタノールの同義語である。
【００２１】
「ガソリン」の語句は、４０℃〜２００℃の概略範囲内で沸騰し、かつ内燃機関の燃料として使用されることができる炭化水素の混合物を言う。比較的少量で添加される、特定の目的を果たす種々の性質の物質、たとえばオクタン価を増加するためのＭＴＢＥまたはＥＴＢＥを、ガソリンは含有してもよい。
【００２２】
「ガソホール」の語句は、ガソリンとエタノールとの混合物を言う。一般にエタノール含有量は１〜２０重量％である。典型的にはエタノール含有量は１０重量％以上である。
【００２３】
「水許容度」の語句は、分離した液相を出現させない、ガソリン−エタノール混合物中の水の最大濃度を言う。該混合物中に存在するエタノールの割合として、水許容度は表現されることができる。
【００２４】
本発明の燃料は各種の様式で製造されることができ、好まれる様式はガソリンに含水エタノールを単純にブレンドすることである。他の可能性は別々の成分、すなわちガソリン、エタノールおよび水をブレンドし、または他の組み合わせ、たとえば湿ったガソリンにエタノールをブレンドして、所要の組成物を製造することである。
【００２５】
このように一般的に記載された本発明は、以下の実施例を参照することによってより容易に理解されるだろう。該実施例は例証の目的で提供されたものであり、本発明のいかなる面をも限定するものと解釈されてはならない。相平衡組成および物理的特性を推定するための適当な方法を用いて全て電子計算機プログラムによって、実施例中のデータは計算された。これらの計算のために想定されたガソリンは以下の特性を有している。すなわち、ノルマルパラフィン１８重量パーセント、イソパラフィン５５重量パーセント、オレフィン１重量パーセントおよび芳香族２５重量パーセントである。
【実施例１】
【００２６】
この実施例は、ガソリン８５０ｋｇと含水エタノール１５０ｋｇとの混合物に関する。含水エタノールは水５重量パーセントを含有する。２の温度、すなわちセ氏２０度およびセ氏０度について計算が実施された。混合処理の結果として、２の液相が共存する。これらの相の組成およびこれらの相のいくつかの物理的特性が表１に示される。
【表１】
2008544063.tif 000002
【００２７】
２の共存する液相間の界面張力は小さく、これは界面を生成するのにほとんど仕事が要求されないことを意味すると、表１から結論されることができる。さらにその上、２の液相間の密度差は小さく、これは第２の液相が分離した液層として集合する可能性がほとんどまたは全くないことを意味する。該２相の小さい密度差、小さい界面張力および類似した屈折率は、見掛け上均一な液状混合物をもたらし、そこには相境界は視覚によって検知されることができず、したがって「無色透明」の規格を満たすことになる。
【実施例２】
【００２８】
この実施例は、ガソリン８５０ｋｇと含水エタノール１５０ｋｇとの混合物に関する。含水エタノールは水１．５重量パーセントを含有する。２の温度、すなわちセ氏２０度およびセ氏０度について計算が実施された。セ氏２０度において該混合物は均一であり、セ氏０度においては２の液相が共存する。これらの相の組成およびこれらの相のいくつかの物理的特性が表２に示される。
【表２】
2008544063.tif 000003
【００２９】
水１．５重量パーセントを含有する含水エタノールはガソリンと混合されて、エタノール１５重量パーセントを有するガソホールを生成することができ、これは環境温度において第２の液相を生成しないと、表２から結論されることができる。セ氏０度においてほぼ等重量のガソリンおよびエタノール並びにほぼ２重量パーセントの水を有する少量の第２の液相を、この混合物は生成する。類似した物理的特性を有するこの少量の第２の液相の存在は、視覚によって検知されることができないだろう。したがって無色透明の規格を満たすことになる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】２０℃における水（１）−エタノール（２）−ガソリン（３）系の液−液相図を示すグラフである。
【図１】
2008544063.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月20日(2008.2.20)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
エタノール１〜５０重量％および該エタノールの重量当たり１〜１０重量％の間にある量の水を含有する、ガソリン、エタノールおよび水に基づいた自動車燃料であって、該表示された量のガソリン、エタノールおよび水からなる組成が、分離した液相の発生を防止するための添加物または他の手段を要求しない特性を有する、自動車燃料。
【国際調査報告】
2008544063.tif 000005
2008544063.tif 000006
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