(57)【要約】【課題】本発明は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの、燃焼性が高く有害廃棄物の少ない特徴を活用した液体燃料と該液体燃料の製造法を提供する。【解決手段】天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、０℃以下且つ０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめた液体燃料の製造法。【選択図】　　　　図１
2004131534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから生成された含酸素炭化水素の液体に、水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者が溶解していることを特徴とする液体燃料。
【請求項２】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスからバリア放電により製造されたアルカン液体、又は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから触媒を用いて製造された脂肪族液体の何れか一方又は双方を含有することを特徴とする請求項１記載の液体燃料。
【請求項３】
ガソリン又はケロシンを含有することを特徴とする請求項１記載の液体燃料。
【請求項４】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、０℃以下且つ０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめたことを特徴とする液体燃料の製造法。
【請求項５】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、０℃以下且つ０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめ、この溶解液に磁気を照射してこの溶解液ののクラスターサイズを維持することを特徴とする液体燃料の製造法。
【請求項６】
上記含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解する工程において、触媒としてトルマリン又は貴宝石又は貴陽石又はこれら何れかの表面に金属触媒の微粒子を付着させたものを使用することを特徴とする請求項４又は５記載の液体燃料の製造法。
【請求項７】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから生成された両端にＣＨ３基を持つ含酸素炭化水素の液体に、水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者が溶解していることを特徴とする液体燃料。
【請求項８】
軽油又は重油を含有することを特徴とする請求項７記載の液体燃料。
【請求項９】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体を酸化してアルデヒド類を製造し、更に含酸素炭化水素の液体を脱水縮合してエーテル類を製造し、このアルデヒド類とエーテル類を脱水縮合して両端にＣＨ３基を持つ液体を得、この液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、０℃以下且つ０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめたことを特徴とする液体燃料の製造法。
【請求項１０】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体を酸化してアルデヒド類を製造し、更に含酸素炭化水素の液体を脱水縮合してエーテル類を製造し、このアルデヒド類とエーテル類を脱水縮合して両端にＣＨ３基を持つ液体を得、この液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、０℃以下且つ０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめ、この溶解液に磁気を照射してこの溶解液のクラスターサイズを維持することを特徴とする液体燃料の製造法。
【請求項１１】
上記含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解する工程において、触媒としてトルマリン又は貴宝石又は貴陽石又はこれら何れかの表面に金属触媒の微粒子を付着させたものを使用することを特徴とする請求項９又は１０記載の液体燃料の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関（ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン等）又はジェットエンジン等に用いる液体燃料と、該液体燃料の製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガソリン、軽油、重油、ケロシンに代表される石油燃料は、多量の浮遊粒子状物質（ＰＭ）や窒素化合物（ＮＯｘ）、ハイドロカーボン、アルデヒド等の有害物質を排出し、大気汚染並びに公害病の要因となっている。
【０００３】
他方アルコール、プロパン、天然ガス等の燃料は、上記有害物質の排出が少なく大気汚染の改善に有効であるが、アルコールは発熱量が小さく、プロパンと天然ガスは安全性の面から取り扱いが難しく、インフラの整備を含め普及し難い現状にある。
【０００４】
例えば特許文献１等は炭化水素（主としてディーゼル燃料）にエーテル類を添加し、上記ＰＭを改善する燃料が提供されているが、炭化水素燃料の発熱量の向上（燃費向上）が望めず、むしろこれを低下させる傾向にある。
【０００５】
又末端にＯＨ基を有するエーテル類（添加剤）においては、このＯＨ基が内燃機関に使用されているプラスチック部品を損傷する問題を有している。
【０００６】
又燃料にアルコールを混入してＰＭを減少する方法が既知であるが、アルデヒドの発生が大きく、大気汚染が更にひどくなる問題点がある。
【０００７】
又特許文献２は石炭液化油に天然ガス液化油を混合するディーゼル燃料を提供しているが、石炭液化油と天然ガス液化油の単なる混合燃料では加速時のＰＭの減少が望めず、燃料の低公害化に適さない。又工業化には、石炭液化と天然ガス液化を不可欠としている。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許第５，４７５，７９０号明細書
【０００９】
【特許文献２】
特開平１１−３０２６６９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題と課題を解決するための手段】
本発明に係る液体燃料は天然ガス又はバイオマス−メタンガスを原料として用いる。これら天然ガス、バイオマス−メタンガスは石油燃料に比べ前記有害物質の排出が非常に少なく、クリーンエネルギーとして着目されている。
【００１１】
加えて石油燃料と遜色のない発熱量を有し、内燃機関（ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン等）又はジェットエンジン等に用いる液体燃料として有効であり、石油燃料に比べ入手性と経済性において有利である。
【００１２】
本発明は上記天然ガス又はバイオマス−メタンガスを原料として用いてその特徴を活用した液体燃料と該液体燃料の製造法を提供する。
【００１３】
要述すると、本発明は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから、例えば炭素数が４以下の含酸素炭化水素の液体を生成する。そしてこの液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解せしめて成る液体燃料を提供する。
【００１４】
又他の発明は上記液体燃料に天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスからバリア放電により製造されたアルカン液体、又は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから触媒を用いて製造された脂肪族液体の何れか一方又は双方を含有せしめた液体燃料を提供する。
【００１５】
又他の発明は上記液体燃料にガソリン又はケロシンを含有せしめた液体燃料を提供する。
【００１６】
又他の発明は上記液体燃料の製造法を提供し、この製造法は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、温度０℃以下、圧力０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめる方法により含酸素炭化水素に上記天然ガス等の気体の溶解を可能としたものである。
【００１７】
又他の発明は上記液体燃料の他の製造法として、天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、温度０℃以下、圧力０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめ、この溶解液に磁気を照射してこの溶解液のクラスターサイズを維持する方法を採る。
【００１８】
又他の発明は液体燃料の他の製造法として、上記製造法における上記含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解する工程において、触媒としてトルマリン又は貴宝石又は貴陽石又はこれら何れかの表面に金属触媒の微粒子を付着させたものを使用する。
【００１９】
以上述べた液体燃料は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから生成された、炭素数が４以下の含酸素炭化水素を主材とする場合により有効である。これら燃料はガソリンエンジンやジェットエンジンの燃料として適している。
【００２０】
他方別の発明として本発明は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから、例えば炭素数が５以上で且つ両端にＣＨ３基を持つ含酸素炭化水素の液体を製造し、これに水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解せしめた液体燃料を提供する。
【００２１】
又他の発明として上記液体燃料に軽油又は重油を含有せしめた液体燃料を提供する。
【００２２】
又上記液体燃料の製造法として、天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体を酸化してアルデヒド類を製造し、更に含酸素炭化水素の液体を脱水縮合してエーテル類を製造し、このアルデヒド類とエーテル類を脱水縮合して両端にＣＨ３基を持つ、例えば炭素数５以上の液体を得、この液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、温度０℃以下、圧力０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめる製造法を提供する。これにより含酸素炭化水素に上記天然ガス等の気体の溶解を可能としたものである。
【００２３】
又他の発明は上記製造法として、天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体を酸化してアルデヒド類を製造し、更に含酸素炭化水素の液体を脱水縮合してエーテル類を製造し、このアルデヒド類とエーテル類を脱水縮合して両端にＣＨ３基を持つ、好ましくは炭素数５以上の液体を得、この液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、温度０℃以下、圧力０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめ、この溶解液に磁気を照射してこの溶解液のクラスターサイズを維持する液体燃料の製造法を提供する。
【００２４】
又他の発明は液体燃料の他の製造法として、上記製造法における上記含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解する工程において、触媒としてトルマリン又は貴宝石又は貴陽石又はこれら何れかの表面に金属触媒の微粒子を付着させたものを使用する。
【００２５】
以上述べた液体燃料は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから生成された、両端にＣＨ３基を有する含酸素炭化水素を主材としている。これら燃料はディーゼルエンジン、焼き玉エンジン、タービンエンジン等の燃料として適している。
【００２６】
【発明の実施の形態】
天然ガスは既知の通り、メタンガスを約９０％以上含有する。他方上記バイオマス−メタンガスは有機物を工業的に発酵させて得ることができる。有機物としては木材チップ、トウモロコシ等の農産物、生ゴミ、魚介類等を用いることができ、これに土壌菌を混ぜ、発酵せしめることによって得られ、産業廃棄物、家庭用生ゴミの有効利用を図ることができる。
【００２７】
本発明で提供される液体燃料は、天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから、好ましくは炭素数が４以下の含酸素炭化水素の液体を生成する。そしてこの液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解せしめて成り、この液体燃料は下記の製造法によって得られ、該製造法を図１に基づき説明する。
【００２８】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに１５０℃〜３００℃に加熱した水蒸気を１ＭＰａ〜３０ＭＰａの圧力で反応せしめ、低級アルコール（メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール）と、エーテル（ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル）と、アルデヒド（ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド）と、水素ガスを製造する。
【００２９】
上記低級アルコールとエーテルとアルデヒドの混合気体を０℃以下、好ましくは−１０℃〜−５０℃に冷却した後、０．１ＭＰａ〜２ＭＰａの圧力下で水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスを溶解せしめ、液体燃料を得る。
【００３０】
上記低級アルコールとエーテルとアルデヒドは炭素数が１〜４の含酸素炭化水素である。
【００３１】
表１は上記製造法によって製造された液体燃料１〜４の、従来型液体メタノール燃料に対する発熱量を示す。対発熱量は概ね７０％以上向上したことが認められる。
【００３２】
表２は従来型ガソリンに対する上記本発明に係る液体燃料１〜４の粒状浮揚物質（ＰＭ）の排出量を示す。
【００３３】
表３は従来型ガソリンに対する上記本発明に係る液体燃料１〜４の窒素酸化物（ＮＯｘ）、ハイドロカーボン、一酸化炭素の排出量を示す。夫々の削減量は表２，表３の下欄に示す通りである。
【００３４】
【表１】
2004131534.tif 000003
【００３５】
【表２】
2004131534.tif 000004
【００３６】
【表３】
2004131534.tif 000005
【００３７】
又上記液体燃料に天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスからバリア放電により製造されたアルカン液体、又は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから触媒を用いて製造された脂肪族液体の何れか一方又は双方を含有せしめることができる。
【００３８】
この液体燃料に対するアルカン液体と脂肪族液体の配合量は、例えば燃料引火点２５℃以上に設定する場合、９０％以下である。適例として、上記液体燃料を１０〜５０％、これに対しアルカン液体又は脂肪族液体を９０〜５０％配合する。
【００３９】
又上記液体燃料にガソリン又はケロシンを含有せしめる。即ち車輌のガソリンエンジンに使用されているガソリン、又はジェットエンジンに使用されているケロシンを含有せしめる。このガソリン又はケロシンの上記液体燃料に対する配合量は９０％以下である。一例として、液体燃料１０〜５０％に対し、ガソリン又はケロシンを９０〜５０％配合する。
【００４０】
又上記液体燃料の他の製造法として、前記の方法に従い、天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて、好ましくは炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、温度０℃以下、圧力０．１〜２ＭＰａの条件下、好ましくは温度−１０℃〜−５０℃、圧力０．１〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめ、この溶解液に磁気を照射してこの溶解液のクラスターサイズを維持する方法を採る。
【００４１】
上記磁気の磁束線量は２０，０００〜５０，０００ガウスが適当であり、この磁気を数秒照射することにより、クラスターサイズ、即ち溶解液の分子のかたまりを縮小した状態で保持する。
【００４２】
又他の製造法として、上記製造法における上記含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解する工程において、触媒としてトルマリン又は貴宝石又は貴陽石又はこれら何れかの表面に金属触媒の微粒子を付着させたものを使用する。
【００４３】
これらトルマリン等は天然鉱物であり、シリカ、アルミナを主成分とし、これ自身を触媒として用いるか、これを白金の微粒子のコロイド液内に浸着し乾燥することによって、これらの表面に白金の微粒子を付着せしめたものを用いる。
【００４４】
上記触媒としては、白金の他、ニッケル、ニッケルクロムの使用が可能である。
【００４５】
これら触媒に上記液体燃料を接触させることにより同液体燃料のクラスターサイズを小さくし、このクラスターサイズを上記磁気照射によって維持する。
【００４６】
上記クラスターサイズの縮小によって、燃料の燃焼速度を速め、完全燃焼を促し、ひいては有害排出物を減少する。
【００４７】
以上述べた液体燃料は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから生成された、炭素数が４以下の含酸素炭化水素を主材とする場合に有効である。これら燃料はガソリンエンジンやジェットエンジンの燃料として適している。
【００４８】
他方本発明は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから両端にＣＨ３基を持つ、好ましくは炭素数が５以上の含酸素炭化水素の液体を製造し、これに水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解せしめた液体燃料を提供する。
【００４９】
上記液体燃料は下記の方法によって製造され、これを図２に基づいて説明する。
【００５０】
天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて好ましくは炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を冷却して液体にし、この含酸素炭化水素の液体を酸化してアルデヒド類を製造し、更に含酸素炭化水素の液体を脱水縮合してエーテル類を製造し、このアルデヒド類とエーテル類を脱水縮合して両端にＣＨ３基を持つ炭素数５以上の液体を得、この液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、温度０℃以下、圧力０．１〜２ＭＰａの条件下、好ましくは温度−１０℃〜−５０℃、圧力０．１ＭＰａ〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめる方法によって上記液体燃料が製造される。
【００５１】
実施例として、天然ガス又は／及びメタンガスに１５０℃〜３００℃に加熱した水蒸気を１ＭＰａから３０ＭＰａの圧力で反応せしめ、好ましくは炭素数が１〜４の含酸素炭化水素を製造し、この含酸素炭化水素を常温に冷却して液体にし、この液体を部分酸化してホルムアルデヒドやアセトアルデヒド（アルデヒド類）にする。
【００５２】
他方上記含酸素炭化水素を脱水縮合してジメチルエーテル、メチルエチルエーテル（エーテル類）を製造する。
【００５３】
上記アルデヒド類とエーテル類を脱水縮合して両端にＣＨ３基を持つ、好ましくは炭素数が５〜１０の液体を得る。この代表的な分子構造はＣＨ３−Ｏ−（ＣＨ２Ｏ）ｎ−ＣＨ３（ｎ＝３〜８）である。
【００５４】
次に上記液体を−１０℃〜−５０℃に冷却し、この冷却液体に０．１ＭＰａ〜２ＭＰａに加圧した水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの一者又は二者又は三者を溶解せしめ、目的とする好ましくは炭素数が５以上の液体燃料を得る。
【００５５】
表４は上記製造法によって製造された液体燃料５〜８の、従来型液体ＥＧＥ燃料に対する発熱量を示す。対発熱量は概ね４０％以上向上したことが認められる。
【００５６】
表５は従来型軽油に対する上記本発明に係る液体燃料５〜８の粒状浮遊物質（ＰＭ）の排出量を示す。
【００５７】
表６は従来型軽油に対する上記本発明に係る液体燃料５〜８の窒素酸化物（ＮＯｘ）、ハイドロカーボン、一酸化炭素、アルデヒドの排出量を示す。夫々の削減量は表５，表６の下欄に示す通りである。
【００５８】
【表４】
2004131534.tif 000006
【００５９】
【表５】
2004131534.tif 000007
【００６０】
【表６】
2004131534.tif 000008
【００６１】
又上記液体燃料に軽油又は重油を含有せしめる。即ち車輌のディーゼルエンジンに使用されている軽油、又は焼き玉エンジンやタービンエンジンに使用されている重油を含有せしめる。この軽油又は重油の上記液体燃料に対する配合量は９０％以下である。一例として、液体燃料１０〜５０％に対し、軽油又は重油を９０〜５０％配合する。
【００６２】
又上記液体燃料の他の製造法として、前記の方法に従い、天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスに高温水蒸気を高圧力で反応せしめて、好ましくは炭素数が４以下の含酸素炭化水素を製造し、更にこの含酸素炭化水素の液体を脱水縮合してエーテル類を製造し、このアルデヒド類とエーテル類を脱水縮合して両端にＣＨ３基を持つ、好ましくは炭素数５以上の液体を得、この液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を、温度０℃以下、圧力０．１〜２ＭＰａの条件下、好ましくは温度−１０℃〜−５０℃、圧力０．１ＭＰａ〜２ＭＰａの条件下で溶解せしめ、この溶解液に磁気を照射してこの溶解液のクラスターサイズを維持する方法を採る。
【００６３】
上記磁気の磁束線量は２０，０００〜５０，０００ガウスが適当であり、この磁気を数秒照射することにより、クラスターサイズ、即ち溶解液の分子のかたまりを縮小した状態で保持する。
【００６４】
又上記液体燃料の他の製造法として、上記製造法における上記含酸素炭化水素の液体に水素ガス又は天然ガス又はバイオマス−メタンガスの何れか一者又は二者又は三者を溶解する工程において、触媒としてトルマリン又は貴宝石又は貴陽石又はこれら何れかの表面に金属触媒の微粒子を付着させたものを使用する。これら触媒の詳細は前記した通りである。
【００６５】
以上述べた液体燃料は天然ガス又は／及びバイオマス−メタンガスから生成された、炭素数が５以上の含酸素炭化水素を主材としている。これら燃料はディーゼルエンジン、焼き玉エンジン、タービンエンジン等の燃料として適している。
【００６６】
上記説明に使用した％は何れも重量比である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体燃料の製造法を示すフローチャート。
【図２】本発明に係る液体燃料の他の製造法を示すフローチャート。
【図１】
2004131534.tif 000009
【図２】
2004131534.tif 000010