(57)【要約】【課題】水性炭化水素燃料エマルジョンを作製するための連続プロセスを提供すること。【解決手段】本発明は、乳化成分を含有する水性炭化水素燃料を、乳化条件下で製造するためのプロセスを提供し、この乳化成分は、以下：（Ａ）液体炭化水素燃料；（Ｂ）少なくとも１種の乳化剤；（Ｃ）液体炭化水素のＷ／Ｏエマルジョンおよび少なくとも１種の乳化剤を含有する、反応物エマルジョンであって、液体炭化水素燃料および少なくとも１種の乳化剤が、工程（Ａ）において使用された液体炭化水素燃料および工程（Ｂ）に開示される少なくとも１種の乳化剤と同じか、類似か、または異なるものからなる群より選択される、反応物エマルジョン；ならびに（Ｄ）水、水−不凍液、水−アンモニウム塩、水−不凍液−硝酸アンモニウム混合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、水混合物、を含有する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
乳化成分を含有する水性炭化水素燃料を、乳化条件下で製造するためのプロセスであって、該乳化成分は、以下：
（Ａ）液体炭化水素燃料；
（Ｂ）少なくとも１種の乳化剤であって、該乳化剤は、以下：
（ｉ）燃料に可溶な少なくとも１種の生成物であって、該生成物は、少なくとも１種のヒドロカルビル置換されたカルボン酸アシル化剤を、アンモニアまたはアミンと反応させることによって作製され、該アシル化剤のヒドロカルビル置換基は、約５０〜約５００個の炭素原子を有する、燃料に可溶な生成物；
（ｉｉ）約１〜約４０の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する、イオン性化合物または非イオン性化合物のうちの少なくとも１種；
（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）との混合物；
（ｉｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）、（ｖｉｉ）、またはこれらの組み合わせと組み合わせた、アミン塩、アンモニウム塩、アジド化合物、硝酸エステル、ニトラミン、ニトロ化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩からなる群より選択される、水溶性化合物；
（ｖ）ポリ酸ポリマーと、燃料に可溶な少なくとも１種の生成物との反応生成物であって、該燃料に可溶な生成物は、少なくとも１種のヒドロカルビル置換されたカルボン酸アシル化剤を、アンモニア、アミン、ポリアミン、またはヒドロキシアルキルアミンと反応させることによって作製される、反応生成物；
（ｖｉ）アミノアルキルフェノールを生じるようにアルキルフェノール、アルデヒドおよびアミンを反応させることによって作製された、アミノアルキルフェノール；あるいは
（ｖｉｉ）（ｖｉ）と、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）、またはこれらの組み合わせとの、組み合わせ、
を含む、乳化剤；
（Ｃ）液体炭化水素のＷ／Ｏエマルジョンおよび少なくとも１種の乳化剤を含有する、反応物エマルジョンであって、該液体炭化水素燃料および少なくとも１種の乳化剤が、工程（Ａ）において使用された液体炭化水素燃料および工程（Ｂ）に開示される少なくとも１種の乳化剤と同じか、類似か、または異なるものからなる群より選択される、反応物エマルジョン；ならびに
（Ｄ）水、水−不凍液、水−アンモニウム塩、水−不凍液−硝酸アンモニウム混合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、水混合物、
を含有し、反応物エマルジョンに対する炭化水素燃料、乳化剤および水の比が、約９９重量％〜約１重量％の反応物乳化剤に対して、約１重量％〜約９９重量％の炭化水素燃料、乳化剤および水の範囲であり、そして乳化剪断速度が、１．０ミクロン未満の平均直径を有する粒子サイズを有するエマルジョンを生じる、プロセス。
【請求項２】
得られるエマルジョンが、約１．０ミクロン〜約０．１ミクロンの範囲の平均直径を有する粒子サイズを有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
約５０重量％〜約９０重量％の炭化水素燃料、約０．１重量％〜約２５重量％の乳化剤、約１重量％〜約９０重量％の反応物エマルジョン、および約１重量％〜約９０重量％の水が、容器に添加され、ここで、該水は、約０重量％〜約１０重量％の水溶性添加剤を含有し、そして反応物エマルジョンに対する炭化水素燃料、乳化剤および水の比は、約５０重量％の反応物エマルジョンに対して約５０重量％の炭化水素燃料、乳化剤および水である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
反応物エマルジョンに対する炭化水素燃料、乳化剤および水の前記比が、約６０重量％〜約４０重量％の反応物エマルジョンに対して約４０重量％〜約６０重量％の炭化水素燃料、乳化剤および水である、請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
反応物エマルジョンに対する炭化水素燃料、乳化剤および水の前記比が、約８５重量％〜約１５重量％の反応物エマルジョンに対して約１５重量％〜約８５重量％の炭化水素燃料、乳化剤および水である、請求項３に記載のプロセス。
【請求項６】
前記乳化剤が、（ｉｉｉ）と組み合わせられた、アミン塩、アンモニウム塩、アジド化合物、硝酸エステル、ニトラミン、ニトロ化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩からなる群より選択される水溶性化合物からなる群より選択される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記水溶性化合物が硝酸アンモニウムである、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記成分が、約１〜約２０回のタンクのターンオーバーにわたる、ほぼ周囲温度〜約２１２°Ｆの範囲の温度およびほぼ大気圧力〜約１０気圧の範囲の圧力でのバッチプロセスにおいて乳化されて、安定な水性炭化水素燃料エマルジョンを生じる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記プロセスが、連続プロセスであり、そして炭化水素燃料、乳化剤、反応物エマルジョンおよび水のフィードが、別々のフィードおよび別々のフィードの組み合わせ、ならびにこれらの組み合わせからなる群より選択されるフィードとして導入されて、均一な水性炭化水素燃料エマルジョンを形成し、そして該プロセスが、周囲温度〜約２１２°Ｆの範囲の温度およびほぼ大気圧力〜約５００ｐｓｉの範囲の圧力でおこる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記乳化が、０ｓ−１〜約５００，０００ｓ−１の剪断の範囲の剪断速度で起こる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記乳化が、２０，０００ｓ−１〜約２００，０００ｓ−１の剪断の範囲の剪断速度で起こる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記乳化が、２５，０００ｓ−１より大〜約１２５，０００ｓ−１の剪断の範囲の剪断速度で起こる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
少なくとも１〜５の一連の乳化工程が、前記連続プロセスにおいて使用される、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１４】
少なくとも１〜５の一連の乳化工程が、前記連続プロセスにおいて使用される、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１５】
各乳化工程間に、前記炭化水素燃料水エマルジョンのエージングが起こらない、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記エマルジョンが、５分未満で、１つの乳化工程から次の乳化工程へと流れる、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記エマルジョンが、３分未満で、１つの乳化工程から次の乳化工程へと流れる、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記エマルジョンが、１分未満で、１つの乳化工程から次の乳化工程へと流れる、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記エマルジョンが、３０秒未満で、１つの乳化工程から次の乳化工程へと流れる、請求項１４に記載のプロセス。
【請求項２０】
前記反応物エマルジョンが、連続プロセスにおいて作製されたエマルジョン炭化水素燃料エマルジョンをリサイクルすることによって形成される、請求項９に記載のプロセス。
【請求項２１】
前記反応物エマルジョンが、バッチプロセスにおいて作製されたエマルジョン炭化水素燃料をリサイクルすることによって形成される、請求項８に記載のプロセス。
【請求項２２】
前記反応物エマルジョンが、約５０重量％〜約９９重量％の炭化水素燃料、および約０．０５重量％〜約２５重量％の少なくとも１種の乳化剤を含有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項２３】
前記反応物エマルジョンが、前記水性炭化水素燃料と同じであるか、類似であるか、または異なる群から選択される、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、２０００年１２月６日に出願された米国特許出願番号０９／７３１，１７３の一部継続出願であり、２０００年１月１４日に出願された米国特許出願番号０９／４８３，４８１の一部継続出願であり、１９９９年９月７日に出願された米国特許出願番号０９／３９０，９２５の一部継続出願であり、１９９９年７月７日に出願された米国特許出願番号０９／３４９，２６８の一部継続出願であり、そして２００１年１月１６日に出願された米国特許出願番号０９／７６１，４８２の一部継続出願であり、２００１年１月５日に出願された米国特許出願番号０９／７５５，５７７の継続出願である。これらの先行出願における全ての開示は、その全体が本明細書中で参考として援用される。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
（技術分野）
本発明は、連続プロセスまたはバッチプロセスから、良好な安定性を有する水性炭化水素燃料エマルジョンを作製するためのプロセスに関する。より具体的には、本発明は、このプロセスにおける反応物の１つとして最初のエマルジョンを使用することによって、水性炭化水素燃料エマルジョンを作製するためのプロセスに関する。
【０００３】
【従来の技術】
（発明の背景）
内燃機関、特にディーゼルエンジン（これは、燃焼チャンバにおいて、燃料と混合した水を使用する）は、パワー出力の１単位当たり、低級窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素および粒子状排出物を生成し得る。窒素酸化物は、スモッグおよび大気汚染に寄与するので、窒素酸化物の減少は、環境的問題である。政府の規制および環境的関心は、エンジンからのＮＯｘ排出を減少させることの必要性を推し進めてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ディーゼル燃料エンジンは、燃焼の間に比較的高い火炎温度に達するので、ＮＯｘを生成する。ＮＯｘ生成の減少は、従来、触媒的変換の使用、「クリーンな」燃料の使用、排気ガスの再循環およびエンジンのタイミング変化を含む。これらの方法は、代表的に、高価であるかまたは商業的に容易に利用することは困難である。
【０００５】
水は、燃焼に関して不活性であるが、ピーク燃焼温度を低下させて、粉塵およびＮＯｘの形成の減少を生じる。水が燃料に添加される場合、これは、エマルジョンを形成し、そしてこれらのエマルジョンは、一般に不安定である。燃料中の小さい粒子サイズの安定な水のエマルジョンは、達成および維持が困難である。
【０００６】
燃料中の小さい粒子サイズの安定な水のマイクロエマルジョンは、作製が困難である。燃料中の水のマイクロエマルジョンを作製するためのプロセスを開発することは、有利であり、ここで、バッチプロセスは、燃料中の１．０ミクロン以下の水のエマルジョンを生成するために統計的なタンク回転数を必要としなかった。さらに、これは、連続プロセスによって燃料中の水のマイクロエマルジョンにおけるサブミクロンの平均粒子を生成するために有利である。
【０００７】
バッチプロセスまたは連続プロセス中に、開始成分として水、燃料および乳化剤を有するエマルジョンを含むことは、１ミクロン以下の平均粒子サイズ分布を有する、燃料中の改善された安定な水のマイクロエマルジョンを生成することが見出されている。
【０００８】
用語「ＮＯｘ」は、本明細書中で使用されて、任意の窒素酸化物（ＮＯ、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、またはこれらの２つ以上の混合物）をいう。用語「水性炭化水素燃料エマルジョン」および「水燃料エマルジョン」は、相互変換可能である。用語「水性炭化水素燃料」および「水燃料ブレンド」は、相互変換可能である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、乳化成分を含有する水性炭化水素燃料を、乳化条件下で製造するためのプロセスを提供し、この乳化成分は、以下：
（Ａ）液体炭化水素燃料；
（Ｂ）少なくとも１種の乳化剤であって、この乳化剤は、以下：
（ｉ）燃料に可溶な少なくとも１種の生成物であって、この生成物は、少なくとも１種のヒドロカルビル置換されたカルボン酸アシル化剤を、アンモニアまたはアミンと反応させることによって作製され、このアシル化剤のヒドロカルビル置換基は、約５０〜約５００個の炭素原子を有する、燃料に可溶な生成物；
（ｉｉ）約１〜約４０の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する、イオン性化合物または非イオン性化合物のうちの少なくとも１種；
（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）との混合物；
（ｉｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）、（ｖｉｉ）、またはこれらの組み合わせと組み合わせた、アミン塩、アンモニウム塩、アジド化合物、硝酸エステル、ニトラミン、ニトロ化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩からなる群より選択される、水溶性化合物；
（ｖ）ポリ酸ポリマーと、燃料に可溶な少なくとも１種の生成物との反応生成物であって、この燃料に可溶な生成物は、少なくとも１種のヒドロカルビル置換されたカルボン酸アシル化剤を、アンモニア、アミン、ポリアミン、またはヒドロキシアルキルアミンと反応させることによって作製される、反応生成物；
（ｖｉ）アミノアルキルフェノールを生じるようにアルキルフェノール、アルデヒドおよびアミンを反応させることによって作製された、アミノアルキルフェノール；あるいは
（ｖｉｉ）（ｖｉ）と、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）、またはこれらの組み合わせとの、組み合わせ、
を含む、乳化剤；
（Ｃ）液体炭化水素のＷ／Ｏエマルジョンおよび少なくとも１種の乳化剤を含有する、反応物エマルジョンであって、液体炭化水素燃料および少なくとも１種の乳化剤が、工程（Ａ）において使用された液体炭化水素燃料および工程（Ｂ）に開示される少なくとも１種の乳化剤と同じか、類似か、または異なるものからなる群より選択される、反応物エマルジョン；ならびに
（Ｄ）水、水−不凍液、水−アンモニウム塩、水−不凍液−硝酸アンモニウム混合物、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、水混合物、
を含有し、反応物エマルジョンに対する炭化水素燃料、乳化剤および水の比が、約９９重量％〜約１重量％の反応物乳化剤に対して、約１重量％〜約９９重量％の炭化水素燃料、乳化剤および水の範囲であり、そして乳化剪断速度が、１．０ミクロン未満の平均直径を有する粒子サイズを有するエマルジョンを生じる。
【００１０】
１つの実施形態において、上記プロセスにおいて使用されるエマルジョンは、約１．０ミクロン〜約０．１ミクロンの範囲の平均直径を有する粒子サイズを有する。
【００１１】
１つの実施形態において、約５０重量％〜約９０重量％の炭化水素燃料、約０．１重量％〜約２５重量％の乳化剤、約１重量％〜約９０重量％の反応物エマルジョン、および約１重量％〜約９０重量％の水が、容器に添加され、ここで、この水は、約０重量％〜約１０重量％の水溶性添加剤を含有し、そして反応物エマルジョンに対する炭化水素燃料、乳化剤および水の比は、約５０重量％の反応物エマルジョンに対して約５０重量％の炭化水素燃料、乳化剤および水である。
【００１２】
１つの実施形態において、反応物エマルジョンに対する炭化水素燃料、乳化剤および水の上記比が、約６０重量％〜約４０重量％の反応物エマルジョンに対して約４０重量％〜約６０重量％の炭化水素燃料、乳化剤および水である。
【００１３】
１つの実施形態において、反応物エマルジョンに対する炭化水素燃料、乳化剤および水の上記比が、約８５重量％〜約１５重量％の反応物エマルジョンに対して約１５重量％〜約８５重量％の炭化水素燃料、乳化剤および水である。
【００１４】
１つの実施形態において、上記乳化剤は、（ｉｉｉ）と組み合わせられた、アミン塩、アンモニウム塩、アジド化合物、硝酸エステル、ニトラミン、ニトロ化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩からなる群より選択される水溶性化合物からなる群より選択される。
【００１５】
１つの実施形態において、上記水溶性化合物は、硝酸アンモニウムである。
【００１６】
１つの実施形態において、上記成分が、約１〜約２０回のタンクのターンオーバーにわたる、およそ周囲温度〜約２１２°Ｆの範囲の温度およびおよそ大気圧力〜約１０気圧の範囲の圧力でのバッチプロセスにおいて乳化されて、安定な水性炭化水素燃料エマルジョンを生じる。
【００１７】
１つの実施形態において、上記プロセスは、連続プロセスであり、そして炭化水素燃料、乳化剤、反応物エマルジョンおよび水のフィードが、別々の（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）フィードおよび別々の（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）フィードの組み合わせ、ならびにこれらの組み合わせからなる群より選択されるフィードとして導入されて、均一な水性炭化水素燃料エマルジョンを形成し、そしてこのプロセスが、周囲温度〜約２１２°Ｆの範囲の温度およびおよそ大気圧力〜約５００ｐｓｉの範囲の圧力でおこる。
【００１８】
１つの実施形態において、上記乳化が、０ｓ−１〜約５００，０００ｓ−１の剪断の範囲の剪断速度で起こる。
【００１９】
１つの実施形態において、上記乳化が、２０，０００ｓ−１〜約２００，０００ｓ−１の剪断の範囲の剪断速度で起こる。
【００２０】
１つの実施形態において、上記乳化が、２５，０００ｓ−１より大〜約１２５，０００ｓ−１の剪断の範囲の剪断速度で起こる。
【００２１】
１つの実施形態において、少なくとも１〜５の一連の乳化工程が、上記連続プロセスにおいて使用される。
【００２２】
１つの実施形態において、少なくとも１〜５の一連の乳化工程が、上記連続プロセスにおいて使用される。
【００２３】
１つの実施形態において、各乳化工程間に、上記炭化水素燃料水エマルジョンのエージングが起こらない。
【００２４】
１つの実施形態において、上記エマルジョンが、５分未満で、１つの乳化工程から次の乳化工程へと流れる。
【００２５】
１つの実施形態において、上記エマルジョンが、３分未満で、１つの乳化工程から次の乳化工程へと流れる。
【００２６】
１つの実施形態において、上記エマルジョンが、１分未満で、１つの乳化工程から次の乳化工程へと流れる。
【００２７】
１つの実施形態において、上記エマルジョンが、３０秒未満で、１つの乳化工程から次の乳化工程へと流れる。
【００２８】
１つの実施形態において、上記反応物エマルジョンは、連続プロセスにおいて作製されたエマルジョン炭化水素燃料エマルジョンをリサイクルすることによって形成される。
【００２９】
１つの実施形態において、上記反応物エマルジョンは、バッチプロセスにおいて作製されたエマルジョン炭化水素燃料をリサイクルすることによって形成される。
【００３０】
１つの実施形態において、上記反応物エマルジョンは、約５０重量％〜約９９重量％の炭化水素燃料、および約０．０５重量％〜約２５重量％の少なくとも１種の乳化剤を含有する。
【００３１】
１つの実施形態において、上記反応物エマルジョンは、上記水性炭化水素燃料と同じであるか、類似であるか、または異なる群から選択される。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（発明の要旨）
本発明は、水性炭化水素燃料エマルジョンを作製するためのバッチプロセスまたは連続プロセスに関し、これらのプロセスは以下を乳濁させる工程を包含する：（ａ）液体炭化水素燃料、水および少なくとも１つの乳化剤、（ｂ）液体炭化水素燃料、水および少なくとも１つの乳化剤の反応物エマルジョン、ならびに（ｃ）乳化条件下で水性炭化水素エマルジョンを形成する水。
【００３３】
水性炭化水素燃料は、水、燃料および乳化剤からなるエマルジョンである。この乳化剤は、以下を含む：
（ｉ）少なくとも１つのヒドロカルビル（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｙｌ）置換されたカルボン酸アシル化剤を、アンモニアまたはアミンと反応させることによって作製される少なくとも１つの燃料可溶性生成物（このアシル化剤のヒドロカルビル置換基は、約５０個〜約５００個の炭素原子を有する）；
（ｉｉ）約１〜約４０の親水性−新油性バランス（ＨＬＢ）を有する、少なくとも１つのイオン性または非イオン性の化合物；
（ｉｉｉ）（ｉｉ）と（ｉ）との混合物；
（ｉｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）、（ｖｉｉ）と組み合わせた、アミン塩、アンモニウム塩、アジド化合物、硝酸エステル、ニトラミン、ニトロ化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、またはこれらの組み合わせからなる群より選択される水溶性化合物；
（ｖ）少なくとも１つのヒドロカルビル置換されたカルボン酸アシル化剤を、アンモニア、アミン、ポリアミン、アルカノールアミンまたはヒドロキシアミンと反応させることによって作製される、少なくとも１つの燃料可溶性生成物との、ポリ酸ポリマーの反応生成物；
（ｖｉ）アミノアルキルフェノールを生じるアルキルフェノール、アルデヒドおよびアミンを反応させることによって作製されるアミノアルキルフェノール；（ｖｉｉ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）もしくはこれらの組み合わせとの、（ｖｉ）の組み合わせ。
【００３４】
水性炭化水素燃料エマルジョンは、連続的な燃料相中に非連続的な水相を含む。この非連続的な水相は、１．０ミクロン以下の平均直径を有する水性液滴を含む。さらに、バッチプロセスおよび連続プロセスにおいて開始成分としてエマルジョンを使用することは、このプロセスの効率および水性炭化水素燃料エマルジョンとして使用するための水性炭化水素エマルジョンの安定性を改善した。
【００３５】
（プロセス）
本発明は、安定なエマルジョンを形成することによって水性炭化水素燃料を作製するためのバッチプロセスまたは連続プロセスを提供し、ここで、水は、燃料の連続的な相に懸濁され、そしてここで、水の液滴は、１．０ミクロン以下の平均直径を有する。この液滴サイズは、容積である。
【００３６】
本発明の実施において、この水性炭化水素燃料エマルジョンは、反応物エマルジョン、燃料、乳化剤、添加剤および／または水の流速をモニタリングおよび調節して、所望の水の液滴サイズを有する安定なエマルジョンを形成し得るバッチプロセスまたは連続プロセスによって作製される。
【００３７】
本明細書中に記載されるようなバッチプロセスは、本発明の１つの実施形態を示す。炭化水素燃料、乳化剤および反応物エマルジョンを、容器に添加する。水を容器に添加するか、あるいは容器の外側にある乳化デバイスの進入ポートの近くに添加する。バッチプロセスにおいて、以下の成分が乳化される：
（１）約１０重量％〜約９０重量％の燃料および少なくとも約０．１重量％〜約２５重量％の乳化剤、
（２）約１重量％〜約９０重量％の反応物エマルジョン、および
（３）約１重量％〜約５０重量％の水、ここで、この水は、約０重量％〜約３０重量％の水性炭化水素エマルジョンを含む。
【００３８】
反応物エマルジョンに対する燃料、水および乳化剤の比は、約１〜約９９であり、別の実施形態においては約１５〜約８５であり、別の実施形態においては約４０〜約６０であり、別の実施形態においては約９９〜約１であり、別の実施形態においては約８５〜約１５であり、別の実施形態においては約６０〜約４０であり、そして別の実施形態においては約５０〜約５０である。
【００３９】
この混合物は、容器中で乳化デバイスを使用して乳化されるか、あるいは、この混合物は、循環ラインを通って、容器から乳化デバイス（これは容器の外側にある）まで、約１〜約２０タンク回転で、ほぼ周囲温度〜約２１２°Ｆの範囲の温度（別の実施形態では、約４０°Ｆ〜約１５０°Ｆの範囲）で、そしてほぼ大気圧〜約１０気圧の範囲（別の実施形態では、ほぼ大気圧〜約６０ｐｓｉ、別の実施形態では、約１０ｐｓｉ〜約４０ｐｓｉ）にて流れ、１．０ミクロン未満（別の実施形態では、約１．０ミクロン〜約０．１ミクロンの範囲）の平均液滴サイズを有する、安定な水性炭化水素燃料エマルジョンを生じる。
【００４０】
【実施例】
（実施例１〜４）
これらの実施例は、バッチプロセスによって炭化水素燃料エマルジョン生成物を作製する例示である。ブレンド設備は、５００万ガロン／年のバッチ式ブレンダーからなる。
【００４１】
（バッチナンバー１）
３：１  容量／容量（反応物エマルジョンに対する原料成分の比）を使用した：
１．２５ガロンの炭化水素燃料エマルジョンのバッチを、約１９．９ガロンのディーゼル燃料、約４．４ガロンの水、および約０．７ガロンの乳化剤Ａを使用して調製した。これらは、以下である：
【００４２】
【表１】
2004263075.tif 000002
乳化剤１：ジメチルエタノールアミンおよびＰＩＢＳＡ（Ｍｎ−２０００）の反応生成物
乳化剤２：ジメチルエタノールアミンおよびヘキサデシル無水コハク酸の反応生成物
乳化剤３：エチレンポリアミンおよびＰＩＢＳＡ（Ｍｎ−１０００）の反応生成物
この２５ガロンを処理タンク内に残して、次のバッチのための反応物エマルジョンとして作用させた。
２．約５９．６ガロンのディーゼル燃料を処理タンクに添加し、続いて約２．１ガロンの乳化剤Ａを加えた。
３．反応物エマルジョン、ディーゼル燃料、および乳化剤Ａを、約３０秒間、ＩＫＡ高速剪断ミキサーによって循環させ、処理タンクに戻した。
４．ミキサーによって循環させ続けながら約３０秒間混合した後、総量約１３．３ガロンの水を、供給配管を通してミキサーの上流に直ちに加えた。この水の供給時間は、約８５秒であった。
５．一旦全ての水を加えると、この混合物を、ＩＫＡミキサーによってさらに約１２分３６秒間循環させ続けた。
６．エマルジョンのサンプルを、１、２、４、７および９タンク回転を示す混合期間中の種々の時間間隔で処理タンクから採取した。１タンク回転は、ミキサーによって１００ガロンをポンピングするのにかかる時間として定義される。
７．結果を表Ｉに示す。
【００４３】
（バッチナンバー２）
１：１  容量／容量（反応物エマルジョンに対する原料成分の比）を使用した：
１．５０．１ガロンの炭化水素燃料エマルジョンのバッチを、約３９．８ガロンのディーゼル燃料、約８．９ガロンの水、および約１．４ガロンの乳化剤Ａを使用して調製した。この５０．１ガロンを処理タンクに残して、次のバッチのための反応物エマルジョンとして作用させた。
２．約３９．７ガロンのディーゼル燃料を処理タンクに添加し、続いて約１．４ガロンの乳化剤Ａを加えた。
３．反応物エマルジョン、ディーゼル燃料、および乳化剤Ａを、約３０秒間、ＩＫＡ高速剪断ミキサーによって循環させ、処理タンクに戻した。
４．ミキサーによって循環させ続けながら約３０秒間混合した後、総量約８．８ガロンの水を、供給配管を通してミキサーの上流に直ちに加えた。この水の供給時間は、約５６秒であった。
５．一旦全ての水を加えると、この混合物を、ＩＫＡミキサーによってさらに約１２分３６秒間循環させ続けた。
６．エマルジョンのサンプルを、１、２、４、７および９タンク回転を示す混合期間中の種々の時間間隔で処理タンクから採取した。１タンク回転は、ミキサーによって１００ガロンをポンピングするのにかかる時間として定義される。
７．結果を表Ｉに示す。
【００４４】
（バッチナンバー３）
３：１  容量／容量（反応物エマルジョンに対する原料成分の比）を使用した。濃縮したエマルジョン処方物を、この実施例のために使用し、これによって約８５％容量の処方量のディーゼル燃料を、処理の間に省略した（ｏｍｉｔｔｅｄ）。
１．２５．１ガロンの濃縮した水性炭化水素燃料エマルジョンのバッチを、約８．６ガロンのＣＡＲＢディーゼル燃料、約１４．２ガロンの水、および約２．３ガロンの乳化剤Ａを使用して調製した。約２５．１ガロンを処理タンクに残して、次のバッチのための反応物エマルジョンとして用いた。
２．約２５．６ガロンのＣＡＲＢディーゼル燃料を処理タンクに添加し、続いて約６．６ガロンの乳化剤Ａを加えた。
３．反応物エマルジョン、ディーゼル燃料、および乳化剤Ａを、約３０秒間、ＩＫＡ高速剪断ミキサーによって循環させ、処理タンクに戻した。
４．ミキサーによって循環させ続けながら約３０秒間混合した後、総量約４２．７ガロンの水を、供給配管を通してミキサーの上流に直ちに加えた。
５．一旦全ての水を加えると、この混合物を、ＩＫＡミキサーによってさらに約１６分間循環させ続けた。
６．濃縮したエマルジョンのサンプルを、１、２、４、７および１０．４タンク回転を示す混合期間中の種々の時間間隔で処理タンクから採取した。１タンク回転は、ミキサーによって１００ガロンをポンピングするのにかかる時間として定義される。
７．濃縮したエマルジョンを、希釈タンクにポンピングし、約２２９．３ガロンのＣＡＲＢディーゼル燃料で希釈した。
８．この希釈タンクを、約９分間、遠心ポンプを用いて循環させた。
９．水性炭化水素燃料エマルジョンのサンプルを、処理タンクから採取した。
１０．結果を表Ｉに示す。
【００４５】
（バッチナンバー４）
１：１  容量／容量（反応物エマルジョンに対する原料成分の比）を使用した。濃縮したエマルジョン処方物を、この実施例のために使用し、これによって約８５％容量の処方量のディーゼル燃料を、処理の間に省略した。
１．約５０．１ガロンの濃縮した水性炭化水素燃料エマルジョンのバッチを、約１７．１ガロンのＣＡＲＢディーゼル燃料、約２８．５ガロンの水、および約４．５ガロンの乳化剤Ａを使用して調製した。約５０．１ガロンを処理タンクに残して、次のバッチのための反応物エマルジョンとして用いた。
２．約１７．１ガロンのＣＡＲＢディーゼル燃料を処理タンクに添加し、続いて約４．４ガロンの乳化剤Ａを加えた。
３．反応物エマルジョン、ディーゼル燃料、および乳化剤Ａを、約３０秒間、ＩＫＡ高速剪断ミキサーによって循環させ、処理タンクに戻した。
４．ミキサーによって循環させ続けながら約３０秒間混合した後、総量約２８．４ガロンの水を、供給配管を通してミキサーの上流に直ちに加えた。
５．一旦全ての水を加えると、この混合物を、ＩＫＡミキサーによってさらに約１６分間循環させ続けた。
６．濃縮したエマルジョンのサンプルを、１、２、４、７および１０．４タンク回転を示す混合期間中の種々の時間間隔で処理タンクから採取した。１タンク回転は、ミキサーによって１００ガロンをポンピングするのにかかる時間として定義される。
７．濃縮したエマルジョンを、希釈タンクにポンピングし、約２２９．３ガロンのＣＡＲＢディーゼル燃料で希釈した。
８．この希釈タンクを、約９分間、遠心ポンプを用いて循環させた。
９．最終的な水性炭化水素燃料エマルジョンのサンプルを、希釈タンクから採取した。
１０．結果を表Ｉに示す。
【００４６】
【表２】
2004263075.tif 000003
ここに記載される連続プロセスは、本発明の別の実施形態を示す。炭化水素のフィード、乳化剤のフィード、反応物エマルジョンのフィードおよび水のフィードは、別々の（ｄｉｓｃｒｅｅｔ）フィードとしてまたは別々のフィードの別の組み合わせで導入されて、均一な炭化水素燃料エマルジョンを形成する。燃料、乳化剤、水およびエマルジョン反応剤の処理ストリームが、できるだけ乳化デバイスの入口の近くに導入されることが好ましい。乳化剤が、別々のフィードを一緒に組み合わせる前に、炭化水素燃料乳化剤ストリームとして燃料に添加されることが好ましい。
【００４７】
１つの実施形態において、炭化水素燃料、乳化剤および水と反応物エマルジョンとの比は、約９９％の反応物エマルジョンに対して、約１％の炭化水素燃料、乳化剤および水であり、別の実施形態において、約１％の反応物エマルジョンに対して、約９９％の炭化水素燃料、乳化剤および水であり、別の実施形態において、約８５％の反応物エマルジョンに対して、約１５％の炭化水素燃料、乳化剤および水であり、別の実施形態において、約６０％の反応物エマルジョンに対して、約４０％の炭化水素燃料、乳化剤および水であり、別の実施形態において、約４０％の反応物エマルジョンに対して、約６０％の炭化水素燃料、乳化剤および水であり、別の実施形態において、約５０％の反応物エマルジョンに対して、約５０％の炭化水素燃料、乳化剤および水である。開始および終了の間の炭化水素燃料乳化剤ストリームは、炭化水素燃料エマルジョン混合物に対する水の比が、定常状態条件よりも決して大きくないようなストリームである。
【００４８】
連続プロセスは、一般的に、周囲条件下で生じる。連続プロセスは、一般的に、大気圧〜約５００ｐｓｉで行われ、別の実施形態において、ほぼ大気圧〜約１２０ｐｓｉの範囲で行われ、そして別の実施形態において、ほぼ大気圧〜約５０ｐｓｉの範囲で行われる。連続プロセスは、一般的に、周囲温度で行われる。１つの実施形態において、温度は、ほぼ周囲温度〜約２１２°Ｆの範囲であり、そして別の実施形態において、約４０°Ｆ〜約１５０°Ｆの範囲である。
【００４９】
乳化は、所望の粒子サイズおよび燃料中の水の均一な分散物を提供し、そして０ｓ−１より大きい〜約５００，０００ｓ−１、好ましくは、約２０，０００ｓ−１〜約２００，０００ｓ−１、より好ましくは、約２５，０００ｓ−１〜約１２５，０００ｓ−１の範囲の剪断での剪断速度で行われる。１つより多くの乳化工程が使用される場合、乳化工程の剪断速度は、使用される乳化剤、および燃料添加剤および／または水に対する反応物エマルジョンの比に依存して、同じであっても、類似しても、異なっていても良い。
【００５０】
別の実施形態において、エマルジョンは、少なくとも１個〜数個の乳化デバイスを通って流れる。別の実施形態において、エマルジョンは、次の１個〜５個の乳化デバイスを通って流れる。エマルジョンは、１個の乳化デバイスから次の乳化デバイスに連続して直接的に、乳化デバイスを連続して通って流れる。
【００５１】
１つの実施形態において、乳化工程の間に、中間の保持タンクがない。乳化は、乳化工程の間にエージングされない。一般的に、エマルジョンが１個の乳化デバイスから別の乳化デバイスに流れる時間は、５分未満であり、別の実施形態において、４分未満であり、別の実施形態において、３分未満であり、別の実施形態において、２分未満であり、別の実施形態において、１分未満であり、そして別の実施形態において、３０秒未満である。
【００５２】
他の乳化工程は、連続して、高い剪断プロセスであり、上記乳化工程に記載されるような周囲条件下で行われる。剪断速度温度および圧力は、この条件が、所望の平均液滴粒子サイズを提供する限り、他の乳化工程と同じであっても、類似していても、異なっていてもよい。
【００５３】
乳化工程は、高い剪断プロセスであり、約０．１ミクロン〜約１ミクロンの範囲、１つの実施形態において、約０．１ミクロン〜約０．９５ミクロンの範囲、１つの実施形態において、約０．１ミクロン〜約０．８ミクロンの範囲、そして１つの実施形態において、約０．１ミクロン〜約０．７ミクロンの範囲、そして１つの実施形態において、約０．２ミクロン〜約０．５ミクロンの範囲の平均粒子液滴サイズを有する炭化水素燃料エマルジョンの均一な分散物を生じる。本発明の重要な特徴は、水性燃料エマルジョン生成物の水相が、１ミクロン未満、別の実施形態において、１ミクロン〜約０．１ミクロン、そして別の実施形態において、１．０ミクロン〜約０．２ミクロンの平均直径を有する水滴から構成されることである。
【００５４】
乳化は、この産業において公知な任意の方法によって行われ、これには、限定されないが、混合、メカニカルミキサー攪拌、静的（ｓｔａｔｉｃ）ミキサー、剪断ミキサー、音響（ｓｏｎｉｃ）ミキサー、高圧ホモジナイザーなどが挙げられる。乳化デバイスの例としては、限定しないが、Ａｑｕａｓｈｅａｒ、パイプライン静的ミキサーなどが挙げられる。Ａｑｕａｓｈｅａｒは、低圧液圧剪断（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  ｓｈｅａｒ）デバイスである。物質は、ドリルされた穴を有する２つの面するプレートを通して混合チャンバに押しやられる。２つのプレートは、逆回転の流れを引き起こし、物質を混合させる。Ａｑｕａｓｈｅａｒミキサーは、Ｆｌｏｗ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃから入手可能である。
【００５５】
さらなる乳化デバイスとしては、ＩＫＡ  Ｗｏｒｋｓ、Ｉｎｃ．ＤｉｓｐａｘＲｅａｃｔｏｒのような高剪断デバイスが挙げられる。ＩＫＡ剪断ミキサーは、３段階のローター／スターターの組み合わせを備えるＤＲ３−６を使用する。ローター／スターター発生器の先端速度は、モーターを制御する可変周波数デバイスによって変化され得る。Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎミキサーは、２段階ミキサーであり、これは、ローター／スターター設計を組み込む。ミキサーは、遠心ポンプと類似の、高容量ポンピング特性を有する。Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるインライン剪断ミキサー（ローター−スターター乳化アプローチ）；Ｊｅｔ  Ｍｉｘｅｒｓ（ベンチュリ型／キャビテーション剪断ミキサー）、Ｓｏｎｉｃ  Ｃｏｒｐ．によって作製されるＵｌｔｒａｓｏｎｏｌａｔｏｒ（超音波乳化アプローチ）、Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ  Ｉｎｃ．から市販されるＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ剪断ミキサー（高圧均質化剪断ミキサー）、超音波ミキサー、および任意の他の利用可能な高剪断ミキサー。
【００５６】
これらの乳化デバイスは、１ミクロン未満〜約０．１ミクロンまたはそれ以下の範囲の水滴の平均粒子サイズに減少させる能力を有しなければならない。
【００５７】
炭化水素燃料、少なくとも１つの乳化剤および水は、乳化されて、反応物エマルジョンを形成する。反応物エマルジョンは、水性炭化水素燃料エマルジョンをリサイクルすることから形成されるか、または別々の容器内で少なくとも１つの乳化剤とともに炭化水素燃料を乳化させることによって別々に形成される。水は、必要に応じて、水溶性添加剤を含み得る。反応物エマルジョンは、一般的に、プロセスにおいてリサイクルされる。反応物エマルジョンは、水性炭化水素燃料と同じ、類似または異なる炭化水素燃料および／または乳化剤を含み得る。反応物エマルジョンは、所望の水性炭化水素燃料エマルジョンと同じ、類似または異なる組成であり得る。反応物エマルジョンを開始成分として使用することによって、全体の粒子サイズが減少し、そして水性炭化水素燃料エマルジョンの安定性が増加する。
【００５８】
炭化水素燃料および乳化剤は、約５０重量％〜約９９重量％、好ましくは、約８５重量％〜約９８重量％、そしてより好ましくは、約９５重量％〜約９８重量％の炭化水素燃料を含み、そしてこれは、さらに、約０．０５重量％〜約２５重量％、好ましくは、約１重量％〜約１５重量％、そしてより好ましくは、約１重量％〜約５重量％の少なくとも１つの乳化剤を含む。
【００５９】
必要に応じて、添加剤が、反応物エマルジョン、炭化水素燃料、乳化剤、水またはそれらの組み合わせに添加され得る。添加剤としては、限定しないが、セタン価向上剤、有機溶媒、不凍化剤、界面活性剤、燃料における使用について公知の他の添加剤などが挙げられる。この添加剤は、その添加剤の溶解度に依存して、第１乳化工程の前および代替として、反応物エマルジョン、炭化水素燃料、乳化剤または水に添加される。添加剤は、一般的に、約１重量％〜約４０重量％、好ましくは、約５重量％〜約３０重量％、そしてより好ましくは、約７重量％〜約２５重量％の添加剤乳化剤の範囲である。
【００６０】
水は、必要に応じて、限定しないが、水溶性添加剤（例えば、不凍液、硝酸アンモニウム、アンモニウム塩またはこれらの混合物）を含み得る。硝酸アンモニウムは、一般的に、水溶液のような水混合物に添加される。１つの実施形態において、水、不凍液および／または硝酸アンモニウムは、動的に混合され、そして連続的にプロセスに供給される。別の実施形態において、水、不凍液、硝酸アンモニウム、またはその混合物は、別々のタンクおよび／またはその組み合わせから流れ出て、第１乳化工程へと流れるか、あるいは、第１乳化工程の前に混合される。１つの実施形態において、水、水アルコール、水−硝酸アンモニウム、または水−アルコール硝酸アンモニウム混合物は、乳化工程の直前または乳化工程において、炭化水素燃料添加剤と一緒になる。
【００６１】
プログラム可能制御装置（ｐｌｃ）を、成分の連続フローを管理し、それによって、流速および混合比を所定の混合比に従って制御するために必要に応じて使用する。ｐｌｃは、操作者によって成分割合の入力を記憶する。次いで、ｐｌｃは、これらの割合を使用して、必要とされるそれぞれの成分の容積／流れを規定する。連続フローの順序は、ｐｌｃにプログラムされる。ｐｌｃは、すべてのレベルのスイッチ、バルブ位置および流量計をモニターする。
【００６２】
（実施例５）
この実施例は、連続プロセスによる炭化水素燃料エマルジョンの作製を説明する。以下の成分を有する混合物が調製される。
【００６３】
【表３】
2004263075.tif 000004
乳化剤１：ジメチルエタノールアミンおよびＰＩＢＳＡ（Ｍｎ−２０００）の反応生成物
乳化剤２：ジメチルエタノールアミンおよび無水ヘキサデシルコハク酸の反応生成物
乳化剤３：エチレンポリアミンおよびＰＩＢＳＡ（Ｍｎ−１０００）の反応生成物。
【００６４】
約２．８８重量％の乳化剤反応物を、約９７．１２重量％のディーゼル燃料に添加し、そして混合して炭化水素燃料乳化剤混合物を作製する。炭化水素燃料および乳化剤（１分当たり４．９５ガロンの流速（Ｆ１））を、１分当たり約６．０ガロンの流速を有するエマルジョン反応物（Ｆ４）とともに、室温で、１分当たり約１．０５ガロンの流速を有する水（Ｆ２）を用いて乳化した。処理ストリームを、できるだけ剪断ミキサーの入口近くに導入した。剪断ミキサーは、約９６００ｒｐｍ（１分当たりの回転）で作動する、３つの超微細混合要素を備える１２  ＧＰＭ  ＩＫＡ  Ｗｏｒｋｓ  Ｄｉｓｐａｘミキサーであった。次いで、このミキサーからの出力（Ｆ３）を、２つのストリームに分け、ここで、１分当たり約６．０ガロンが、導管を通ってＩＫＡ  Ｗｏｒｋｓ  Ｄｉｓｐａｘミキサーの入口に向けられ（Ｆ４）、そして１分当たり約６．０ガロンが、導管を通って貯蔵にポンプで送られた（Ｆ５）。このプロセスは、以下の粒子サイズ分布を有するＷ／Ｏエマルジョンを生成することが示されている（図１を参照のこと）。
【００６５】
エマルジョン同時供給のない（すなわち、Ｆ４＝１分当たり０ガロン）プロセスによって作製された同一処方物を用いた連続プロセスによって作製された、生じたエマルジョンの粒子サイズは、図２に示される。
【００６６】
同時供給されたエマルジョンを使用する連続プロセスは、高い品質の結果を予想外に一貫して生成したことを示した。
【００６７】
連続プロセスによって生成される水性炭化水素燃料エマルジョン生成物は、バッチ処理より短い処理時間を含む。従って、同じ水−混合燃料生成物を作製するための本発明のプロセスは、増加した処理能力および効率のため、他のプロセスに対する改善である。
【００６８】
（炭化水素燃料）
液体炭化水素燃料は、炭化水素性石油留出燃料、非炭化水素性物質（水が挙げられるがこれらに限定されない）、油、植物由来の液体燃料、鉱物由来の液体燃料、およびその混合物を含む。液体炭化水素燃料は、炭化水素性石油留出液燃料のいずれかおよび全てであり得、ＡＳＴＭ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｄ４３９により規定される自動車用ガソリンあるいはＡＳＴＭ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｄ３９６により規定されるディーゼル燃料あるいは燃料オイルなど（灯油、ナフサ、脂肪族、およびパラフィン）が挙げられるがこれらに限定されない。非炭化水素性物質を含む液体炭化水素燃料として、アルコール（例えば、メタノール、エタノールなど）、エーテル（ジエチルエーテル、メチルエチルエーテルなど）、有機窒素化合物など；植物または鉱物（例えば、トウモロコシ、アルファルファ、ケツ岩、石炭など）由来の液体燃料を含むがこれらに限定されない。液体炭化水素燃料はまた、１つ以上の炭化水素性燃料および１つ以上の非炭化水素性物質の混合物を含む。このような混合物の例は、ガソリンおよびエタノールの組み合わせ、ならびにディーゼル燃料およびエーテルの組み合わせである。１つの実施形態において、液体炭化水素燃料は、任意のガソリンである。一般的に、ガソリンは、１０％蒸留点で約６０℃〜９０％蒸留点で約２０５℃のＡＳＴＭ蒸留範囲を有する炭化水素の混合物である。１つの実施形態において、ガソリンは、無塩素ガソリンまたは約１０ｐｐｍ以下の塩素含量により特徴付けられる低塩素ガソリンである。
【００６９】
１つの実施形態において、液体炭化水素燃料は、任意のディーゼル燃料である。これらのディーゼル燃料は、代表的に、約３００℃〜約３９０℃の範囲、そして１つの実施形態において、約３３０℃〜約３５０℃の範囲の、９０％点蒸留温度（ｐｏｉｎｔ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有する。これらの燃料に対する粘度は、代表的に、４０℃で、約１．３〜約２４センチストークスの範囲である。これらのディーゼル燃料は、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５で規定されたＧｒａｄｅ  Ｎｏ．１−Ｄ、２−Ｄまたは４−Ｄのいずれかに分類され得る。これらのディーゼル燃料は、アルコールおよびエステルを含有し得る。１つの実施形態において、このディーゼル燃料は、ＡＳＴＭ  Ｄ２６２２−８７で規定された試験方法により決定されるように、約０．０５重量％までの硫黄含量を有する（低硫黄ディーゼル燃料）。１つの実施形態において、このディーゼル燃料は、無塩素または約１０ｐｐｍ以下の塩素含量により特徴付けられる低塩素ディーゼル燃料である。
【００７０】
液体炭化水素燃料は、約５０重量％〜約９５重量％、１つの実施形態において、約６０重量％〜約９５重量％、１つの実施形態において、約６５重量％〜約８５重量％、そして１つの実施形態において、約８０重量％〜約９０重量％の水性炭化水素燃料エマルジョンの濃度で、水性炭化水素燃料エマルジョン中に存在する。
【００７１】
（水）
水性炭化水素燃料エマルジョンにおいて使用される水は、任意の供給源から獲得され得る。水としては、水道水、脱イオン水、脱塩水、例えば、逆浸透法または蒸留などを用いて精製された水が挙げられるが、これに限定されない。水としては、不凍液（例えば、アルコールおよびグリコール）、アンモニウム塩（硝酸アンモニウム、マレイン酸アンモニウム、酢酸アンモニウムなど）およびそれらの組み合わせをさらに含む、水混合物を含む。
【００７２】
この水は、水性炭化水素燃料エマルジョン中に、約１重量％〜約５０重量％、１つの実施形態において、約５重量％〜約５０重量％、１つの実施形態において、約５重量％〜約４０重量％、１つの実施形態において、約５重量％〜約２５重量％、そして１つの実施形態において、約１０重量％〜約２０重量％の水の濃度で、存在し得る。
【００７３】
（反応物エマルジョン成分）
反応物エマルジョンは、このプロセスの成分の少なくとも１つであり、そして必ずしも、化学反応における反応物である必要はない。反応物エマルジョンは。炭化水素燃料、水、および少なくとも１つの乳化剤を含む。反応物エマルジョンは、（１）標準的な混合技術を用いて、燃料と乳化量の少なくとも１つの乳化剤とを混合して最初のエマルジョン成分を形成する工程、または、代替的には、乳化混合条件下で反応物エマルジョンを形成する工程により調製され得る。この反応物エマルジョンは、本発明のプロセスを含む任意のエマルジョンプロセスから調製され得る。この調製は、実際には、精錬した乳化燃料を、より多くの乳化剤燃料を作製するプロセスにリサイクルすることである。
【００７４】
最初のエマルジョン成分は、約５０重量％〜約９９重量％、別の実施形態において約８５重量％〜約９８重量％、そして別の実施形態において、約９５重量％〜約９８重量％の炭化水素燃料を含み、そしてこれは、約０．０５重量％〜約２５重量％、別の実施形態において約１重量％〜約１５重量％、そして別の実施形態において、約１重量％〜約５重量％の乳化剤をさらに含む。
【００７５】
この反応物乳化剤は、同一であるか、類似するか、または異なる乳化剤、および同一であるか、類似するか、または異なる燃料を有し得、次いで、水性の炭化水素燃料エマルジョンを形成するために使用される。乳化剤として以下が挙げられるがこれらに限定されない：
（ｉ）少なくとも１つのヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤とアンモニアまたはアミン（アルカノールアミン、ヒドロキシアミンなどを含むがこれらに限定されない）とを反応させることにより生成される、少なくとも１つの燃料溶解性生成物であって、このアシル化剤のヒドロカルビル置換基が、約５０個〜約５００個の炭素原子を有する、燃料溶解性生成物；
（ｉｉ）約１〜約４０の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する、少なくとも１つのイオン性または非イオン性化合物；
（ｉｉｉ）（ｉ）および（ｉｉ）の混合物；
（ｉｖ）（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）、（ｖｉｉ）またはそれらの組み合わせと組み合わせた、アミン塩、アンモニウム塩、アジド化合物、硝酸エステル、ニトラミン、ニトロ化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩からなる群から選択される水溶性化合物；
（ｖ）少なくとも１つのヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤と、アンモニア、アミン、ポリアミン、アルカノールアミン、またはヒドロキシアミンとを反応させることによって生成される、ポリ酸ポリマーと少なくとも１つの燃料溶解性生成物との反応生成物、
（ｖｉ）アルキルフェノール、アルデヒド、およびアミンを反応させることにより生成される、アミノアルキルフェノール、または
（ｖｉｉ）（ｖｉ）と、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）、（ｖ）またはそれらの混合物との組み合わせ。
【００７６】
（乳化剤）
（燃料溶解性生成物（ｉ））
燃料溶解性生成物（ｉ）は、少なくとも１つのヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤とアンモニアまたはアミン（アルカノールアミン、ヒドロキシアミンなどを含むがこれらに限定されない）とを反応させることにより合成される、少なくとも１つの燃料溶解性生成物であり得る。このアシル化剤のヒドロカルビル置換基は、約５０個〜約５００個の炭素原子を有し、そしてＵＳＳＮ  ０９／７６１，４８２、Ａｎ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒ  Ｆｏｒ  Ａｎ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｆｕｅｌ（本明細書中で参考として援用される）により詳細に記載されている。
【００７７】
このヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤は、カルボン酸またはこのような酸の反応等価物であり得る。これらの反応等価物は、酸ハロゲン化物、無水物、またはエステル（部分エステルを含む）などであり得る。これらのカルボン酸アシル化剤のヒドロカルビル置換基は、約５０個〜約５００個の炭素原子、１つの実施形態において、約５０個〜約３００個の炭素原子、１つの実施形態において、約６０個〜約２００個の炭素原子を含有し得る。１つの実施形態において、これらのアシル化剤のヒドロカルビル置換基は、約７００〜約３０００、そして１つの実施形態において、約９００〜約２３００の数平均分子量を有する。
【００７８】
このヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤は、１つ以上のα，β−オレフィン性不飽和カルボン酸試薬（これは、そのカルボキシル基を除いて、２個〜約２０個の炭素原子を含有する）と以下でさらに詳細に記述する１つ以上のオレフィン性ポリマーとを反応させることにより、生成され得る。
【００７９】
１つの実施形態において、このヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤は、ポリイソブテン置換無水コハク酸であり、このポリイソブテン置換基は、約１５００〜約３０００、そして１つの実施形態において、約１８００〜約２３００、１つの実施形態において、約７００〜約１３００、そして１つの実施形態において、約８００〜約１０００の数平均分子量を有し、該第一ポリイソブテン置換無水コハク酸は、そのポリイソブテン置換基１当量あたり、約１．３個〜約２．５個、そして１つの実施形態において、約１．７個〜約２．１個のコハク酸基により、特徴付けられる。１つの実施形態において、このヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤は、ポリイソブテン置換無水コハク酸であり、このポリイソブテン置換基は、約１５００〜約３０００、そして１つの実施形態において、約１８００〜約２３００の数平均分子量を有し、該ポリイソブテン置換無水コハク酸は、そのポリイソブテン置換基１当量あたり、約１．３個〜約２．５個、１つの実施形態において、約１．７個〜約２．１個、１つの実施形態において、約１．０個〜約１．３個、そして１つの実施形態において、約１．０個〜約１．２個のコハク酸基により、特徴付けられる。
【００８０】
燃料溶解性生成物（ｉ）は、アンモニア、アミンおよび／または金属（例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａなど）を使用して、形成され得る。このアシル化剤と反応して生成物（ｉ）を形成するのに有用なアミンには、モノアミン、ポリアミン、アルカノールアミン、ヒドロキシアミン、およびそれらの混合物が挙げられるがこれらに限定されない。アミンは、第１級アミン、第２級アミン、または第３級アミンであり得る。
【００８１】
第１級および第２級モノアミンの例として、エチルアミン、ジエチルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、アリルアミン、イソブチルアミン、ココアミン、ステアリルアミン、ラウリルアミン、メチルラウリルアミン、オレイルアミン、Ｎ−メチルオクチルアミン、ドデシルアミンおよびオクタデシルアミンが挙げられる。第３級モノアミンの適切な例には、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、モノエチルジメチルアミン、ジメチルプロピルアミン、ジメチルブチルアミン、ジメチルペンチルアミン、ジメチルヘキシルアミン、ジメチルヘプチルアミン、およびジメチルオクチルアミンが挙げられる。
【００８２】
アミンとして以下が挙げられるがこれらに限定されない：ヒドロキシアミン（例えば、モノ−、ジ−およびトリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジ−（３−ヒドロキシプロピル）アミン、Ｎ−（３−ヒドロキシブチル）アミン、Ｎ−（４−ヒドロキシブチル）アミン、およびＮ，Ｎ−ジ−（２−ヒドロキシプロピル）アミン）；アルキレンポリアミン（例えば、メチレンポリアミン、エチレンポリアミン、ブチレンポリアミン、プロピレンポリアミン、ペンチレンポリアミンなど）。このようなポリアミンの特定の例として、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、トリプロピレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ヘキサエチレンヘプタミン、ペンタエチレンヘキサミン、またはそれらの２つ以上の混合物が挙げられる。エチレンポリアミンは、ポリアミンボトムまたはヘビーポリアミンである。この燃料溶解性生成物（ｉ）は、塩、エステル、エステル／塩、アミド、イミド、またはそれらの２つ以上の組み合わせであり得る。
【００８３】
燃料溶解性生成物（ｉ）は、水−燃料エマルジョン中に、エマルジョンの全重量に基づき、約１５重量％までの濃度、１つの実施形態において、約０．１〜約１５重量％、１つの実施形態において、約０．１〜約１０重量％、１つの実施形態において、約０．１〜約５重量％、１つの実施形態において、約０．１〜約２重量％、１つの実施形態において、約０．１〜約１重量％、そして１つの実施形態において、約０．１〜約０．７重量％の濃度で存在し得る。
【００８４】
（イオン性または非イオン性化合物（ｉｉ））
イオン性または非イオン性化合物（ｉｉ）は、約１〜約４０、１実施形態では、約４〜約１５の範囲の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ、これは、界面活性剤分子の極性（親水性）基および非極性（親油性）基の大きさおよび強さをいう）を有し、米国特許出願第０９／７６１，４８２号、Ａｎ  ＥｍｕｌｓｉｆｉｅｒＦｏｒ  Ａｎ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｆｕｅｌ（本明細書中に参考として援用される）中により詳細に記載される。これらの化合物の例は、ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎ’ｓ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒｓ  ａｎｄ  Ｄｅｔｅｒｇｅｎｔｓ，１９９８，Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  ＆  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎで開示されている。Ｎｏｒｔｈ  ＡｍｅｒｉｃａｎＥｄｉｔｉｏｎの１〜２３５頁およびＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎの１〜１９９頁の内容は、約１〜約４０の範囲、１実施形態において約１〜約３０の範囲、１実施形態において約１〜２０の範囲、別の実施形態において約１〜約１０の範囲のＨＬＢを有するこのようなイオン性化合物および非イオン性化合物の開示内容について、本明細書中で参考として援用されている。例としては、（ｉ）〜（ｖｉｉ）の低分子量の変形（例えば、Ｃ８〜Ｃ２０の範囲の炭化水素基を有する化合物）が挙げられる。有用な化合物には、アルカノールアミド、カルボキシレート（アミン塩、金属塩などを含めて）、アルキルアリールスルホネート、アミンオキシド、ポリ（オキシアルキレン）化合物（アルキレンオキシド繰り返し単位を含有するブロック共重合体を含めて）、カルボキシル化アルコールエトキシレート、エトキシル化アルコール、エトキシル化アルキルフェノール、エトキシル化アミンおよびアミド、エトキシル化脂肪酸、エトキシル化脂肪酸エステルおよび脂肪油、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド（限定されないが、トール油脂肪酸由来のアミドおよびポリアミドを含めて）、グリセロールエステル、グリコールエステル、ソルビタンエステル、イミダゾリン誘導体、レシチンおよび誘導体、リグニンおよび誘導体、モノグリセリドおよび誘導体、オレフィンスルホネート、リン酸エステルおよび誘導体、プロポキシル化およびエトキシル化脂肪酸もしくはアルコールまたはアルキルフェノール、ソルビタン誘導体、スクロースエステルおよび誘導体、サルフェートまたはアルコールまたはエトキシル化アルコールまたは脂肪酸エステル、ドデシルおよびトリデシルベンゼンまたは縮合ナフタレンまたは石油のスルホネート、スルホスクシネートおよび誘導体、およびトリデシルおよびドデシルベンゼンスルホン酸が挙げられる。
アミン塩の好ましい実施形態において、アミン塩は、例えば、アルケニル無水コハク酸とアルカノールアミン（例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミンなど）との反応生成物のようなＣ８〜Ｃ２０アルケニルコハク酸エステルアミン塩である。
【００８５】
（乳化剤混合物（ｉｉｉ））
（ｉ）および（ｉｉ）の混合物は、米国特許出願第０９／７６１，４８２、Ａｎ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒ  Ｆｏｒ  Ａｎ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｆｕｅｌ（本明細書中に参考として援用される）中により詳細に記載される。
【００８６】
（水溶性化合物（ｉｖにおいて））
この水溶性化合物は、アミン塩、アンモニウム塩、アジド化合物、ニトロ化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、またはそれらの２種またはそれ以上の混合物であり得、これらの化合物は、米国特許出願第０９／７６１，４８２、Ａｎ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒ  Ｆｏｒ  Ａｎ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｆｕｅｌ（本明細書中に参考として援用される）中により詳細に記載される。これらの化合物は、上述の燃料溶解性生成物（ｉ）およびイオン性または非イオン性化合物（ｉｉ）とは異なる。これらの水溶性化合物には、有機アミン硝酸塩、硝酸エステル、アジド、ニトロアミン、およびニトロ化合物が挙げられる。また、アルカリ金属およびアルカリ土類金属炭酸塩、硫酸塩、硫化物、スルホン酸塩なども含まれる。
【００８７】
特に有用なのは、硝酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、硝酸メチルアンモニウム、酢酸メチルアンモニウム、エチレンジアミン二酢酸塩；硝酸尿素；尿素；硝酸グアニジニウム；およびそれらの組み合わせのようなアミンまたはアンモニウム塩である。
【００８８】
水溶性化合物は、この水−燃料エマルジョン中にて、約０．００１重量％〜約１重量％、１実施形態では、約０．０１重量％〜約１重量％の濃度で、存在し得る。
【００８９】
（乳化剤（ｖ））
１実施形態において、乳化剤（ｖ）は、（Ａ）ポリ酸ポリマー、（Ｂ）少なくとも１種の燃料溶解性生成物であって、少なくとも１種のヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤を反応させることにより作製される、燃料溶解性生成物、および（Ｃ）ヒドロキシアミンおよび／またはポリアミン、の反応生成物であり、米国特許出願第０９／７６１，４８２、Ａｎ  Ｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒ  Ｆｏｒ  Ａｎ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｆｕｅｌ（本明細書中に参考として援用される）中により詳細に記載される。
【００９０】
燃料溶解性生成物は、少なくとも１つのヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤と、ヒドロキシアミンおよび／またはポリアミンとを反応させることによって作製され、この生成物は、本明細書中に前述される。
【００９１】
この反応に使用されるポリ酸ポリマーとしては、Ｃ４〜Ｃ３０、好ましくは、Ｃ８〜Ｃ２０のオレフィン／無水マレイン酸コポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。α−オレフィンとしては、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン、１−ドデセン、１−トリデセン、１−テトラデセン、１−ペンタデセン、１−ヘキサデセン、１−ヘプタデセン、１−オクタデセン、１−エイコセン、１−ドコセン、１−トリアコンテン、など。この有用なα−オレフィンフラクションとしては、以下が挙げられる：Ｃｌ５−ｌ８α−オレフィン、Ｃｌ２−ｌ６α−オレフィン、Ｃｌ４−１６α−オレフィン、Ｃ１４−１８α−オレフィン、Ｃ１６−１８αオレフィン、Ｃ１８−２４α−オレフィン、Ｃ１８−３０α−オレフィン、など。前述のα−オレフィンまたはα−オレフィン部分のいずれかの２つ以上の混合物が、使用され得る。上述のαオレフィンまたはαオレフィンフラクションのいずれかの２つ以上の混合物が使用され得る。
【００９２】
反応に関して適切な他のポリ酸ポリマーとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：無水マレイン酸／スチレン共重合体；ポリ無水マレイン酸；アクリル酸およびメタクリル酸含有重合体；ポリ（アルキル）アクリレート；無水マレイン酸と複数の二重結合を有する重合体との反応生成物；そしてこれらの組み合わせ。好ましいのは、ポリ酸ポリマーＣ１８［１−オクタデセン］／無水マレイン酸共重合体である。
【００９３】
別の実施形態において、ポリ酸ポリマーは、オレフィンおよび下式：
【００９４】
【化１】
2004263075.tif 000005
の構造を有するモノマーのコポリマーである。
式中、ＸおよびＸ１は、同じかまたは異なり、ただし、ＸおよびＸ１の少なくとも１つは、コポリマーがカルボキシルアシル化剤として機能し得るような基である。
【００９５】
このオレフィンとしては、１個またはそれ以上のエチレン性不飽和基の存在により特徴づけられる重合可能なオレフィンが挙げられる。これらのオレフィンモノマーとしては、１−ヘキセン、オクタデセン−１およびジイソブチレンが挙げられるが、これらに限定されない。このオレフィンは、好ましくは、Ｃ４〜Ｃ３０オレフィンである。
【００９６】
ポリ酸ポリマーと燃料溶解性生成物（ｉ）との反応生成物から生成される乳化剤は、約２５％〜約９５％の燃料溶解性生成物および約０．１％〜約５０％のポリ酸ポリマー；好ましくは、約５０％〜約９２％の燃料溶解性生成物および約１％〜約２０％のポリ酸ポリマー、そして最も好ましくは、約７０％〜約９０％の燃料溶解性生成物および約５％〜約１０％のポリ酸ポリマーを含む。１実施形態において、上記乳化剤は、オレフィン／無水マレイン酸コポリマーで架橋されたポリアルケニルコハク酸イミドとして記載される。
【００９７】
（アミノアルキルフェノール乳化剤（ｖｉ）および（ｖｉｉ））
アミノアルキル乳化剤は、アミノアルキルフェノールを生じる、アルキルフェノール、アルデヒド、およびアミンの反応生成物で構成される。アミノアルキルフェノールは、（ａ）アルキルフェノールと、アルデヒドおよびアミンとを直接反応させて、アミンにメチレン基によって結合したアルキルフェノールモノマーを生じる反応、（ｂ）アルキルフェノールとアルデヒドとを反応させて、アルキルフェノールがメチレン基で架橋されているオリゴマーを生じる反応であって、上記オリゴマーは、次いで、より多くのアルデヒドおよびアミンと反応してマンニッヒ生成物を与える反応、または（ｃ）（ａ）および（ｂ）の混合によって作製され得る。
【００９８】
アルキルフェノールは、Ｃ１〜Ｃ２００、好ましくは、Ｃ６〜Ｃ１７０から選択されるアルキル基を有し、ここで、このアルキル基は、直鎖、分枝またはそれらの組み合わせのいずれかである。アルキルフェノールとしては、以下が挙げられるが、限定されない：ポリプロピルフェノール、ポリブチルフェノール、ポリ（イソブテニル）フェノール、ポリアミルフェノール、テトラプロピルフェノール、同様に置換されたフェノールなど。好ましいアルキルフェノールは、テトラプロペニルフェノールおよびポリ（イソブテニル）フェノールである。例えば、フェノールの代わりに、レゾルシノール、ハイドロキノン、カテコール、クレゾール、キシレノール、アミルフェノール、ヒドロキシジフェニル、ベンジルフェノール、フェニルエチルフェノール、メチルヒドロキシジフェニル、α−ナフトールおよびβ−ナフトール、α−メチルナフトールおよびβ−メチルナフトール、トリルナフトール（ｔｏｌｉｌｉｎａｐｈｔｈｏｌ）、キシリルナフトール、ベンジルナフトール、アントラノール、フェニルメチルナフトール、フェナントロール、カテコールのモノメチルエーテル、フェノキシフェノール、クロロフェノール、ヒドロキシフェニルスルフィド、などのアルキル置換された化合物が使用され得る。
【００９９】
アルデヒドとしては、以下が挙げられるが、限定されない：脂肪族アルデヒド（例えば、ホルムアルデヒド；アセトアルデヒド；アルドール（β−ヒドロキシブチルアルデヒド））；芳香族アルデヒド（例えば、ベンズアルデヒド）；複素環式アルデヒド（例えば、フルフラール）など。アルデヒドは、ヒドロキシル、ハロゲン、ニトロなどのような置換基を含み得；この中で、置換基は、反応における主要な部分をなさない。好ましいアルデヒドは、ホルムアルデヒドである。
【０１００】
アミンは、少なくとも１つの活性水素原子の存在によって特徴付けられるアミノ基を含む。このアミンは、一級アミノ基、二級アミノ基、または一級アミノ基と二級アミノ基の組み合わせであり得る。
【０１０１】
アミンとしては、以下が挙げられるが、限定されない：アルカノールアミン（例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−（２−アミノエチル）エタノールアミンなど）；ジアミンおよびポリアミン（ポリアルキレン（ｐｏｌｙａｌｋｙｅｎｅ）アミン）（例えば、ジメチルアミノプロピルアミン、３−アミノプロピルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミンなど（ＨＰＡＸ（Ｔｈｅ  Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販）、Ｅ−１００（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から市販）などのような蒸留ボトムを含む））、など；ポリアルキルポリアミン；プロピレンジアミン、芳香族アミン（例えば、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ジアミノナフタレン）；酸置換されたポリアルキルポリアミン（例えば、Ｎ−アセチルテトラエチレンペンタミン、および対応するホルミル−、プロピオニル−、ブチリル−などのＮ−置換化合物；ならびにそれらから形成される対応する環化化合物（例えば、イミダゾリジンおよびピリミジンのＮ−アルキルアミン）。（適切な二級複素環アミンは、例えば、モルホリン、チオモルホリン、ピロール、ピロリン、ピロリジン、インドール、ピラゾール、ピラゾリン、ピラゾリジン、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、ピペリジン、フェノキサジン、フェンチアジンおよびそれらの置換アナログのような複素環基中の窒素原子への水素原子の結合によって特徴付けられる。これらのアミンの炭素原子に結合する置換基は、アルキル、アリール、アルカリール、アラルキル、シクロアルキル、および上述のアミノ化合物によって代表される）
「アミン」としては、アルケニル無水コハク酸（例えば、下式の無水コハク酸）
【０１０２】
【化２】
2004263075.tif 000006
またはアルケニルコハク酸（例えば、下式のコハク酸）
【０１０３】
【化３】
2004263075.tif 000007
と、上述の節のアミンとを反応させることによって得られる生成物が挙げられるが、これらに限定されない。
【０１０４】
上の式において、Ｒは、アルキレン基である。アルケニル基は、直鎖または分枝鎖であり得；そしてオレフィン性の二重結合に付加する物質（例えば、水素、硫黄、臭素、塩素、またはヨウ素）の付加によって不飽和点で飽和され得る。アルケニル基において少なくとも２個の炭素原子が存在しなければならないが、アルケニル基中の炭素原子の数の実際の上限は存在しない。アルケニル無水コハク酸およびアルケニルコハク酸は、本発明の目的のために交換可能である。アルケニル無水コハク酸成分の限定されない例は、以下である：エテニル無水コハク酸；エテニルコハク酸；エチル無水コハク酸；プロペニル無水コハク酸；硫化プロペニル無水コハク酸；ブテニルコハク酸；２−メチルブテニル無水コハク酸；１，２−ジクロロペンチル無水コハク酸；ヘキセニル無水コハク酸；ヘキシルコハク酸；硫化３−メチルペンチル無水コハク酸；２，３−ジメチルブテニル無水コハク酸；３，３−ジメチルブテニルコハク酸；１，２−ジブロモ−２−エチルブチルコハク酸；ヘプテニル無水コハク酸；１，２−ジヨードオクチルコハク酸；オクテニル無水コハク酸；ジイソブテニル無水コハク酸；２−メチルヘプテニル無水コハク酸；４−エチルヘキセニルコハク酸；２−イソプロピルペンテニル無水コハク酸；ノネニル無水コハク酸；２−プロピルヘキセニル無水コハク酸；デセニルコハク酸；デセニル無水コハク酸；５−メチル−２−イソプロピル−ヘキセニル無水コハク酸；１，２−ジブロモ−２−エチルオクテニル無水コハク酸；デシル無水コハク酸；ウンデセニル無水コハク酸；１，２−ジクロロウンデシルコハク酸；３−エチル−２−ｔ−ブチルペンテニル無水コハク酸；テトラプロペニル無水コハク酸；テトラプロペニルコハク酸；トリイソブテニル無水コハク酸；２−プロピル−ノニル無水コハク酸；３−ブチルオクテニル無水コハク酸；トリデセニル無水コハク酸；テトラデセニル無水コハク酸；ヘキサデセニル無水コハク酸；硫化オクタデセニルコハク酸；オクタデシル無水コハク酸；１，２−ジブロモ−２−メチルペンタデセニル無水コハク酸；８−プロピルペンタデシル無水コハク酸；エイコセニル無水コハク酸；１，２−ジクロロ−２−メチルノナデセニル無水コハク酸；２−オクチルドデセニルコハク酸；１，２−ジヨードテトラコセニル無水コハク酸；ヘキサコセニルコハク酸；ヘキサコセニル無水コハク酸；ヘントリアコンテニル無水コハク酸ならびにそれらの組み合わせ。一般的に、アルケニル基中に、約８〜約３５炭素原子、好ましくは約９〜約１８炭素原子を有するアルケニル無水コハク酸。上記のアルケニル無水コハク酸を調製するための方法は、当業者に公知であり、最も可能な方法は、オレフィンと無水マレイン酸との反応を含む。
【０１０５】
上記反応物は、任意の公知の方法（例えば、エマルジョン、溶液、懸濁液、連続添加バルクプロセスなど）によって調製される。上記反応は、所望の生成物の形成を提供する条件下で行われる。反応温度は、約４０℃〜約２００℃の範囲、好ましくは、約５０℃〜約１６０℃の範囲、そしてより好ましくは、約６０℃〜約１５０℃の範囲である。反応は、加圧または減圧で行われ得るが、好ましくは、大気圧で行われる。反応は、一般的に、約１５分〜約８時間の範囲、好ましくは、約１時間〜約６時間の範囲、そしてさらに好ましくは、約２時間〜約４時間の範囲の時間で行われる。
【０１０６】
本発明のアミノアルキルフェノール乳化剤は、１：１：０．１のモル比〜１：２：２のモル比の範囲、１実施形態において好ましくは１：０．９：０．１〜１：１．９：１．９の範囲、１実施形態において好ましくは１：１．５：１．２のモル比〜１：１．９：１．８のモル比の範囲、そして１実施形態において好ましくは１：０．８：０．３〜１：１．５：０．７の範囲でアルキルフェノール：アルデヒド：アミンを反応させることによって作製され得、アミノアルキルフェノール乳化剤を得る。
【０１０７】
水混合燃料中で処理される乳化剤についての範囲は、エマルジョン全重量に対して、約０．０５重量％〜約２０重量％、そして別の実施形態において、０．０５重量％〜約１０重量％、そして別の実施形態において、約０．１重量％〜約５重量％、そして別の実施形態において、０．１重量％〜約３重量％の濃度である。
【０１０８】
本発明の別の実施形態において、アミノアルキルフェノールは、アルキルフェノールとアルデヒドとの反応によって作製され、アルキルフェノールがメチレン基で架橋されるオリゴマーを生じ；次いで、上記オリゴマーは、さらなるアルデヒドおよびアミンと反応して本発明の乳化剤マンニッヒ生成物を与える。上記反応物は、任意の公知の方法（例えば、エマルジョン、溶液、懸濁液、連続添加バルクプロセスなど）によって調製される。上記反応は、所望の生成物の形成を提供される条件下で行われる。
【０１０９】
反応は、約０℃〜約１５０℃の範囲、好ましくは、約２０℃〜約１００℃の範囲、そしてさらに好ましくは、約３０℃〜約７０℃の範囲の温度で、約１５分〜約８時間、好ましくは、約１時間〜約６時間、そしてさらに好ましくは、約２．５時間〜約５時間の範囲の時間にわたって行われ、アルキルフェノールがメチレン基で架橋されたオリゴマーを生じる。次いで、この中間体生成物は、オリゴマー約１モル：アミン０．１モル〜オリゴマー約１モル：アミン２モルの範囲；好ましくは、オリゴマー約１モル：アミン０．２モル〜オリゴマー約１モル：アミン１．５モル、さらに好ましくは、オリゴマー約１モル：アミン０．３モル〜オリゴマー約１モル：アミン０．９モルの範囲で反応し、アミノアルキルフェノール生成物を生じる。
【０１１０】
上記反応は、約４０℃〜約２００℃、好ましくは、約５０℃〜約１６０℃、そしてさらに好ましくは、約６０℃〜約１５０℃の温度で起こる。反応は、加圧から減圧で行われ得るが、好ましくは、大気圧で行われる。反応は、マンニッヒ生成物が形成されるまで続く。
【０１１１】
この実施形態は、以下のように示される：
【０１１２】
【化４】
2004263075.tif 000008
上記乳化剤は、アミノアルキルフェノールと以下の混合物であり得る：
（ｉ）少なくとも１種の燃料溶解性生成物であって、少なくとも１種のヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤とアンモニアまたはアミン（限定されないが、アルカノールアミン、ヒドロキシアミンなどを含む）を反応させることにより作製され、このアシル化剤のヒドロカルビル置換基は、約５０個〜約５００個の炭素原子を有する、燃料溶解性生成物；
（ｉｉ）約１〜約４０の親水性−親油性バランス（ＨＬＢ）を有する、少なくとも１種のイオン性または非イオン性化合物；
（ｉｉｉ）（ｉ）と（ｉｉ）との混合物；
（ｉｖ）水溶性化合物であって、（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）、（ｖｉｉ）またはそれらの組み合わせの１つと組み合わせて、アミン塩、アンモニウム塩、アジド化合物、硝酸エステル、ニトロアミン、ニトロ化合物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩からなる群から選択される、水溶性化合物；
（ｖ）ポリ酸ポリマーと少なくとも１種の燃料溶解性生成物との反応生成物であって、該燃料溶解性生成物は、少なくとも１種のヒドロカルビル置換カルボン酸アシル化剤とアンモニア、アミン、ポリアミン、アルカノールアミン、またはヒドロキシアミンとを反応させることによって作製される、反応生成物；あるいは
（ｖｉ）それらの組み合わせ。
【０１１３】
この乳化剤は、この水燃料エマルジョン中にて、水燃料エマルジョンの約０．０５重量％〜約２０重量％の濃度、別の実施形態において、約０．０５重量％〜約１０重量％の濃度、別の実施形態において、約０．１重量％〜約５重量％の濃度、さらなる実施形態において、約０．０１重量％〜約３重量％の濃度で、存在し得る。
【０１１４】
（セタン価向上剤）
１実施形態では、この水−燃料エマルジョンは、セタン価向上剤を含有する。有用なセタン価向上剤には、過酸化物、硝酸エステル（ｎｉｔｒａｔｅ）、亜硝酸エステル（ｎｉｔｒｉｔｅ）、ニトロカーバメートなどが挙げられるが、これらに限定されない。有用なセタン価向上剤には、ニトロプロパン、ジニトロプロパン、テトラニトロメタン、２−ニトロ−２−メチル−１−ブタノール、２−メチル−２−ニトロ−１−プロパノールなどが挙げられるが、これらに限定されない。また、置換または非置換の脂肪族または環状脂肪族アルコール（一価または多価であり得る）の硝酸エステルも含まれる。これらには、約１０個までの炭素原子、１実施形態では、約２個〜約１０個の炭素原子を有する置換または非置換の硝酸アルキルまたは硝酸シクロアルキルが挙げられる。このアルキル基は、直鎖または分枝のいずれか、または直鎖または分枝アルキル基の混合物であり得る。例には、硝酸メチル、硝酸エチル、硝酸ｎ−プロピル、硝酸イソプロピル、硝酸アリル、硝酸ｎ−ブチル、硝酸イソブチル、硝酸ｓｅｃ−ブチル、硝酸ｔｅｒｔ−ブチル、硝酸ｎ−アミル、硝酸イソアミル、硝酸２−アミル、硝酸３−アミル、硝酸ｔｅｒｔ−アミル、硝酸ｎ−ヘキシル、硝酸ｎ−ヘプチル、硝酸ｎ−オクチル、硝酸２−エチルヘキシル、硝酸ｓｅｃ−オクチル、硝酸ｎ−ノニル、硝酸ｎ−デシル、硝酸シクロペンチル、硝酸シクロヘキシル、硝酸メチルシクロヘキシルおよび硝酸イソプロピルシクロヘキシルが挙げられる。また、アルコキシ置換脂肪族アルコールの硝酸エステル（例えば、硝酸２−エトキシエチル、硝酸２−（２−エトキシ−エトキシ）エチル、１−メトキシプロピル−２−ニトラート、硝酸４−エトキシブチルなど）、ならびに硝酸ジオール（例えば、１，６−ヘキサメチレンジニトラート）も、有用である。有用なセタン価向上剤は、硝酸２−エチルヘキシルである。
【０１１５】
この水−燃料エマルジョン中のセタン価向上剤の濃度は、所望のセタン価を有するエマルジョンを供給するのに十分な任意の濃度であり得る。１実施形態では、このセタン価向上剤の濃度は、約１０重量％まで、そして１実施形態では、約０．０５〜約１０重量％、１実施形態では、約０．０５〜約５重量％、１実施形態では、約０．０５〜約１重量％のレベルである。
【０１１６】
（追加添加剤）
前述の物質に加えて、本発明の水−燃料エマルジョン中では、当業者に周知の他の燃料添加剤が使用され得る。これらには、染料、錆防止剤（例えば、アルキル化コハク酸またはその無水物）、静菌剤、ゴム化防止剤、金属不活性化剤、上部シリンダ潤滑剤などが挙げられるが、これらに限定されない。
【０１１７】
本発明の水−燃料エマルジョン中の化学添加剤（前述の乳化剤を含めて）の全濃度は、約０．０５〜約３０重量％、１実施形態では、約０．１〜約２０重量％、１実施形態では、約０．１〜約１５重量％、１実施形態では、約０．１〜約１０重量％、そして１実施形態では、約０．１〜約５重量％の範囲であり得る。
【０１１８】
（有機溶媒）
これらの添加剤（前述の乳化剤を含めて）は、実質的に不活性で通常液状の有機溶媒（例えば、ナフサ、ベンゼン、トルエン、キシレンまたはディーゼル燃料）で希釈されて、添加剤濃縮物を形成し得、これは、次いで、この燃料および水と混合されて、この水−燃料エマルジョンを形成する。
【０１１９】
これらの水−燃料エマルジョンは、約６０重量％まで、１実施形態では、約０．０１〜約５０重量％、１実施形態では、約０．０１〜約２０重量％、１実施形態では、約０．１〜約５重量％、そして１実施形態では、約０．１〜約３重量％の有機溶媒を含有し得る。
【０１２０】
（凍結防止剤）
本発明の水−燃料エマルジョンは、さらに凍結防止剤を含み得る。この凍結防止剤は、典型的には、アルコールである。例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、メタノール、エタノール、グリセロールおよびそれらの２種またはそれ以上の混合物が挙げられるが、これらに限定されない。この凍結防止剤は、典型的には、この水−燃料エマルジョン中で使用される水の凍結を防止するのに十分な濃度で、使用される。この濃度は、従って、この燃料を保存または使用する温度に依存している。１実施形態では、この濃度は、この水−燃料エマルジョンの重量を基準にして、約２０重量％まで、１実施形態では、約０．１〜約２０重量％、そして１実施形態では、約１〜約１０重量％のレベルである。
【０１２１】
（エンジン）
本発明に従って操作され得るエンジンは、移動（機関車および海洋を含む）発電機および固定発電機の両方のための全ての圧縮−点火（内部燃焼）エンジンを含む。これらのエンジンは、ディーゼル、ガソリンなどを使用するエンジンを含む。使用され得るエンジンとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない：自動車、トラック（全てのクラスのトラック）、バス（例えば、都市バス）、機関車、軽量ディーゼルエンジンおよび重量ディーゼルエンジン、固定エンジンなどで使用されるエンジン。新しいエンジンおよび使用中のエンジンを含む、高速道路エンジンおよび一般道路エンジンが含まれる。これらのエンジンは、２行程サイクルエンジン型または４行程サイクルエンジン型のディーゼルエンジンを含む。
【０１２２】
水性炭化水素燃料が、バッチプロセスまたは連続プロセスによって製造される。このプロセスは、炭化水素燃料、乳化剤および水を含む反応物エマルジョンを、出発成分として使用する。得られる水性炭化水素燃料エマルジョンは、改善された安定性を有する。
【０１２３】
【発明の効果】
本発明は、上述した構成であるので、前述した課題が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、所定のプロセスによるＷ／Ｏエマルジョンの粒子サイズ分布を示す。
【図２】図２は、エマルジョン同時供給のない（すなわち、Ｆ４＝１分当たり０ガロン）プロセスによって作製された図１と同一処方物を用いた連続プロセスによって作製された、生じたエマルジョンの粒子サイズ分布を示す。
【図１】
2004263075.tif 000009
【図２】
2004263075.tif 000010