(57)【要約】本発明は、調整された単相炭化水素系燃料、この燃料を製造する方法、この方法の方法に用いられる組成物を開示する。記載の調整済炭化水素系燃料は、機能、取扱性、および貯蔵特性を改良した単層の含水燃料である。半固体活性剤を用いてこの調整済炭化水素系燃料を生成する方法もまた提供される。得られる調整済炭化水素系燃料は、未改質の炭化水素系燃料より体積が大きく、未改質の炭化水素系燃料よりＢＴＵが高く、未改質の炭化水素系燃料より粒子の放出や非粒子の放出が少なく、未改質の炭化水素系燃料より水分が少ない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
未改質の炭化水素系燃料を半固体活性剤と水とともに定温放置して生成される調整済単層炭化水素系燃料において、前記調整済単層炭化水素系燃料のカールフィッシャー分析で検出可能な水分が、前記未改質炭化水素系燃料の水分と同等またはそれ以下であり、前記半固体活性剤にはアルコール成分がなく、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項２】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記調整済単層炭化水素系燃料のカールフィッシャー分析で検出可能な水分が、前記未改質炭化水素系燃料より１％乃至１０％少ないことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項３】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項４】
請求項３に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記廃油は、油圧応用機械用油、使用済自動車用油、油生成プロセスの副産物、またはこれらの組み合わせであることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項５】
請求項３に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記植物油は、ピーナッツ油、大豆油、ココナッツ油、ごま油、またはこれらの組み合わせであることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項６】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記炭化水素系燃料は水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料であるとともに、当該水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料は、前記半固体活性剤で処理した後に、（ｉ）カールフィッシャー分析で検出される水分が、前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前より少ないか等しい、（ｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して安定性が向上している、（ｉｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して体積が増加している、（ｉｖ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較してＢＴＵが高くなっている、（ｖ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較してセタン指数が高くなっている、（ｖｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して流動点が高くなっている、（ｖｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して硫黄含有量が低下している、（ｖｉｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して芳香族含有量が低下している、（ｉｘ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して酸素含有量が増加している、（ｘ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して水素成分が増加している、（ｘｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して燃焼時の汚染粒子の放出が低減している、（ｘｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して燃焼時の非粒状汚染の放出が低減している、からなる群から選択される少なくとも１の特性を示すことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項７】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記炭化水素系燃料はディーゼル燃料であるとともに、当該ディーゼル燃料は、前記半固体活性剤で処理した後に、（ｉ）カールフィッシャー分析で検出される水分が、前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前より少ないか等しい、（ｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して安定性が向上している、（ｉｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して体積が増加している、（ｉｖ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較してＢＴＵが高くなっている、（ｖ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較してセタン指数が高くなっている、（ｖｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して流動点が高くなっている、（ｖｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して硫黄含有量が低下している、（ｖｉｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して芳香族含有量が低下している、（ｉｘ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して酸素含有量が増加している、（ｘ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して水素含有量が増加している、（ｘｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して燃焼時の汚染粒子の放出が低減している、（ｘｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して燃焼時の非粒状汚染の放出が低減している、からなる群から選択される少なくとも１の特性を示すことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項８】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記調整済炭化水素系燃料の機能特性が向上していることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項９】
請求項８に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記機能特性は、燃料効率の改良、体積の増加、ＢＴＵの増加、粒状汚染の放出の低下、および非粒状汚染の放出、からなる群から選択されることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１０】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記調整済炭化水素系燃料は、前記未改質炭化水素系燃料とほぼ同じく水と混和しないことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１１】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記カルボン酸成分は、脂肪酸であることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１２】
請求項１１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記脂肪酸は、オレイン酸、ステアリン酸、またはリノール酸であることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１３】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記カルボン酸成分は、安息香酸であることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１４】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記アミノ成分は、水溶性アンモニアまたは無水アンモニアであることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１５】
炭化水素系燃料を調整するために用いられる半固体活性剤であって、当該半固体活性剤が、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むことを特徴とする半固体活性剤。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半固体活性剤において、前記カルボン酸成分は、脂肪酸であることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項１７】
請求項１６に記載の半固体活性剤において、前記脂肪酸は、オレイン酸、ステアリン酸、またはリノール酸であることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項１８】
請求項１５に記載の半固体活性剤において、前記カルボン酸成分は、安息香酸であることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項１９】
請求項１５に記載の半固体活性剤において、前記アミノ成分は、水溶性アンモニアまたは無水アンモニアであることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項２０】
請求項１５に記載の半固体活性剤において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項２１】
炭化水素系燃料と半固体活性剤とを混合してなる組成物であって、前記半固体活性剤が、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むことを特徴とする組成物。
【請求項２２】
請求項２１記載の組成物において、前記カルボン酸成分は、脂肪酸であることを特徴とする組成物。
【請求項２３】
請求項２２に記載の組成物において、前記脂肪酸は、オレイン酸、ステアリン酸、またはリノール酸であることを特徴とする組成物。
【請求項２４】
請求項２１に記載の組成物において、前記カルボン酸成分は、安息香酸であることを特徴とする組成物。
【請求項２５】
請求項２１に記載の組成物において、前記アミノ成分は、水溶性アンモニアまたは無水アンモニアであることを特徴とする組成物。
【請求項２６】
請求項２１に記載の組成物において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする組成物。
【請求項２７】
調整された炭化水素系燃料の製造方法であって、当該方法が、
ａ．未改質の炭化水素系燃料を半固体活性剤と混合するステップであって、前記半固体活性剤が、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むステップと、
ｂ．ステップ（ａ）の混合物に水を加えるステップと、
ｃ．ある期間ステップ（ｂ）の混合物を定温放置するステップと、
ｄ．前記定温放置後に前記半固体活性剤を除去するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、ステップ（ｃ）の後にさらにカルボン酸を加えるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２７記載の方法において、ステップ（ｄ）の後にさらに前記半固体活性剤を再調製するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２７記載の方法において、前記半固体活性剤は、前記炭化水素系燃料の合計重量の約１０％乃至５０％（ｗ／ｗ）の割合で添加され、前記水は、前記半固体活性剤／炭化水素系燃料の混合物の合計重量の０％乃至５０％（ｗ／ｗ）の割合で添加されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２８記載の方法において、前記カルボン酸成分は、前記半固体活活性剤／炭化水素系燃料／水の混合物の合計重量の２．５％乃至１５％（ｗ／ｗ）の割合で添加されることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２８記載の方法において、前記カルボン酸成分は、脂肪酸であることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２８に記載の方法において、前記脂肪酸は、オレイン酸、ステアリン酸、またはリノール酸であることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２８に記載の方法において、前記カルボン酸成分は、安息香酸であることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項２７に記載の方法において、前記アミノ成分は、水溶性アンモニアまたは無水アンモニアであることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項２７に記載の方法において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項２７に記載の方法において、ステップｄの後にさらに水分を添加するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
調整された炭化水素系燃料の生成中に形成される中間組成物であって、当該中間組成物は、前記炭化水素系燃料に含まれる炭化水素鎖にカルボニウムイオンを有し、前記カルボニウムイオンはアルコール成分を含む改質された炭化水素鎖を生じさせ、この改質済炭化水素鎖の長さは前記炭化水素鎖と比例し、前記中間組成物は前記炭化水素鎖とヒドロニウムイオンのアルケンまたはアルキン成分と反応して生成されることを特徴とする中間組成物。
【請求項３９】
請求項３８に記載の中間組成物において、前記改質済炭化水素系燃料は、
ａ．未改質の炭化水素系燃料を半固体活性剤と混合するステップであって、前記半固体活性剤が、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むステップと、
ｂ．ステップ（ａ）の混合物に水を加えるステップと、
ｃ．ある期間ステップ（ｂ）の混合物を定温放置するステップと、
ｄ．前記定温放置後に前記半固体活性剤を除去するステップと、により生成されることを特徴とする中間組成物。
【請求項４０】
請求項３８に記載の中間組成物において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする中間組成物。
【請求項４１】
請求項３８に記載の中間組成物において、前記改質済炭化水素鎖は、前記炭化水素系燃料により溶解することを特徴とする中間組成物。
【請求項４２】
未改質炭化水素系燃料と、半固体活性剤と、水との反応により生成される調整済単層炭化水素系燃料であって、前記反応はヒドロニウムイオンの生成により特徴付けられ、前記ヒドロニウムイオンが前記未改質炭化水素系燃料に結合した炭素−炭素の二重または三重結合に作用して前記炭素−炭素の二重または三重結合を破壊し、これにより前記炭素−炭素二重または三重結合の場所にアルコール基の生成を導き、前記調整済単層炭化水素系燃料が、（ｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較してＢＴＵが高い、（ｉｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して酸素含有量が多い、（ｉｉｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して水素含有量が多い、（ｉｖ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して体積が多い、（ｖ）カールフィッシャー分析で検出される水分が、前記未改質炭化水素系燃料のものより少ないか等しい、（ｖｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して、燃焼時の粒状汚染の放出が少ない、（ｖｉｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して、燃焼時の非粒状汚染の放出が少ない、（ｉｘ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して硫黄含有量が少ない、（ｘ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して芳香族含有量が少ない、のうちの少なくとも１の特性により特徴付けられる調整済単層炭化水素系燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００６年１２月２０日出願の米国仮出願Ｎｏ．１１／６４２，４０２の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、一般に炭化水素系燃料の技術に関するものである。より詳細には、本開示は、機能、取扱性および貯蔵性を改良した単相含水炭化水素系燃料、このような炭化水素系燃料を製造する方法、このような方法に形成される中間組成物およびこのような方法に用いられる組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
いくつかの従来技術の方法は、処理済炭化水素系燃料を提供する。このような方法の多くは、処理燃料を製造するためにマイクロエマルジョン技術を利用する。そのようなマイクロエマルジョンは二相系であり、多くの不都合を被るものである。一般的にマイクロエマルジョンは、環境要因（限定しないが気温など）の変化のために、保管中に経時により相分離が生じる。いったん相分離が起こると、マイクロエマルジョン燃料は使用できなくなったり、性能特性の著しい低下を引き起こす。マイクロエマルジョン燃料は燃料組成においてかなりの量の検出可能な水を含み、それは貯蔵中の燃料の不安定さの要因となる。さらに相分離が生じないと、マイクロエマルジョン燃料は、一般にＢＴＵの低下や引火点の低下のような不都合を引き起こし、これらはいずれもマイクロエマルジョン燃料の性能に悪影響を及ぼす。従来技術に記載のマイクロエマルジョン系の多くは、マイクロエマルジョンの組成を向上させるために、添加アルコールを利用する。アルコールの使用は、とりわけアルコール濃度が５％以上の時に、燃料成分における少量の水、あるいは大気中の凝結によって誘導される、マイクロエマルジョン燃料の相転移への感度を増大させ得る。
【０００４】
このように、この技術で、改良された性能、取扱性および貯蔵性を有する調整された炭化水素系燃料がない。本開示は、そのような炭化水素系燃料を提供する。特に、この調整済炭化水素系燃料は、添加アルコール成分の利用および検出可能な水分がなく製造される。さらに、半固体活性剤が、また、水素、炭素、酸素、および窒素からなる有機成分のみを用いて製造される。さらに本開示は、このような燃料を製造する方法、このような方法に使用される中間生成物、およびこの方法に用いられる成分を提供する。このような改良はこれまでの技術において、確認されていない。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本書の記載通りに製造された半固体活性剤の一実施例を、位相差顕微鏡を用いて１００倍の倍率で撮影された写真である。
【図２】図２は、本書の記載通りに製造された半固体活性剤の一実施例を、位相差顕微鏡を用いて２００倍の倍率で撮影した写真である。
【図３】図３は、本書に記載されるように、調合後一ヶ月の半固体活性剤の一実施例の写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
本開示は、改良された性能、取扱性および貯蔵性を有する単相含水炭化水素系燃料、この炭化水素系燃料を製造する方法、この方法の間に形成される中間生成物およびこの方法に用いられる成分を記述する。新規な半固体活性剤が、炭化水素系燃料を調整したり、燃料の改良された性質を付与したりするのに用いられる。調整済炭化水素系燃料の１２０以上の実施例の実験検査によって測定されたように、遊離水は調整済炭化水素系燃料において検出され得ない。
【０００７】
調整済炭化水素系燃料は、硫黄分の減少および芳香分の減少と共に、ＢＴＵの増加をもたらす。調整済炭化水素系燃料は、未改質炭化水素燃料よりも完全に燃焼し、未改質炭化水素燃料と比べて、放出が少ないとともに、未改質炭化水素燃料と比べて、高出力である。調整済炭化水素系燃料のいくつかの実施例の試験中間生成物に行われる放出の測定は、より低い一酸化炭素レベル、低減された排気微粒子、および他の放出特性の低減を示し、そのことは、調整済炭化水素系燃料が、同様の試験条件下で試験された未改質炭化水素燃料と比べて、より完全な燃焼を経たことを示す。それゆえに、調整済炭化水素系燃料は、使用時に、微粒子汚染物質の低減を提供する。
【０００８】
本書は、また、改良された性能、取扱性および貯蔵性を有する炭化水素系燃料の製造方法を説明する。一実施例において、調整済炭化水素系燃料は、前記燃料を半固体活性剤にさらし、前記燃料で半固体活性剤を定温放置することにより製造される。定温放置の時間は、用いられる炭化水素系燃料の種類、半固体活性剤の組成および／又は他の変数によって変えてもよい。
【０００９】
本書はさらに、半固体活性剤について、この半固体活性剤を製造および再生する方法と共に説明する。本書はさらに、この方法の間に製造される特定の中間生成物化合物を述べる。
【００１０】
これら化合物の各々は、より詳細に以下に述べられている。
【００１１】
炭化水素系燃料
本書は、改良された性能、取扱性および／又は貯蔵条件を有する単層の炭化水素系燃料を提供する。改良された炭化水素系燃料は、市販の炭化水素系燃料（ここでは“未改質炭化水素系燃料”として参照される）を新規な半固体活性剤（以下に記述する）で処理することによって製造される。処理された炭化水素系燃料は、多くの点で、未改質炭化水素系燃料と実質的に同じである。一実施例において、ナンバー２ディーゼル燃料（未改質炭化水素系燃料；Ｄで示される）は、本書に記載される半固体活性剤で、１又は２処理によって処理された（１ｓｔおよび２ｎｄ）。調整されたナンバー２ディーゼル燃料は、それから、この分野で一般的に用いられる様々な試験にかけられた。その結果は、表１に示されている。さらに、同じ試験が、未改質炭化水素系燃料（Ｄで示される）、Ｓｃｈｏｎ（ＵＳ特許Ｎｏ．５，００４，４７９）（ＭＥで示す）に述べられた方法を用いるマイクロエマルジョンとして準備されたナンバー２ディーゼル燃料、および本書に記載される半固体活性剤で処理されたＭＥ燃料（Ｔ−ＭＥで示す）においても行われた。本書（１ｓｔおよび２ｎｄ）の半固体活性剤で処理されたナンバー２ディーゼル燃料および半固体活性剤（Ｔ−ＭＥで示す）で処理されたＭＥ燃料は、下記に記述されるように準備された。表１に記載の試験は、後述するように、ＡＳＴＭ方法によって行われた。（各テストがここで参照される）：
ＡＳＴＭ  Ｄ  ８６、  石油製品の蒸留の試験
ＡＳＴＭ  Ｄ  ９２、  クリーブランドオープンカップ法による引火点及び発火点の試験
ＡＳＴＭ  Ｄ  ９３、  （あるいはＡＳＴＭ  Ｅ  １３４）ペンスキーマルテンス密閉カップ法による引火点の試験
ＡＳＴＭ  Ｄ  ９７、  石油の流動点
ＡＳＴＭ  Ｄ  １３０、  石油製品の銅板腐食
ＡＳＴＭ  Ｄ  ２８７、  原油および石油製品の比重試験方法  (比重計方法）
ＡＳＴＭ  Ｄ  ４４５、  ４０℃および１００℃における動粘度試験
ＡＳＴＭ  Ｄ  ４８２、  石油製品の灰
ＡＳＴＭ  Ｄ  ９７６、  蒸留燃料の算出セタン指数
ＡＳＴＭ  Ｄ  ２１５５、  液体石油製品の自己発火温度の測定
ＡＳＴＭ  Ｄ  ２５００、  石油のくもり点
ＦＩＡ−ＧＣ  パラフィン、オレフィン、芳香族化合物
水容量試験に用いられるＡＳＴＭ方法は以下を含む（あるいは同等の方法を含む）：
ＡＳＴＭ  Ｄ  １７９６−６８、  遠心機による原油および燃料油における水と沈殿物の測定
ＡＳＴＭ  Ｄ  ９５−７０９、  蒸留による石油製品および瀝青成分における水の測定
ＡＳＴＭ  Ｄ  １７４４−６４、  カールフィッシャー試薬による液体石油製品における水の測定
【００１２】
未改質炭化水素系燃料（Ｄ）の熱安定性、調整済炭化水素系燃料（１st、２ndおよびＴ−ＭＥ）およびマイクロエマルジョン燃料（ＭＥ）を調査するためのさらなる試験は、表１において試験された燃料試料の選択に先立って、ＡＳＴＭ方法に従って行われた。：
ＡＳＴＭ  Ｄ  １０１５−７４＆１０１６−７４、炭化水素の凝固点の測定（ディーゼル燃料エマルジョンの改質）
ＡＳＴＭ  Ｄ  １４７９−６４、可溶性切削油のエマルジョン安定性の測定（ディーゼル燃料エマルジョンの改質）
【００１３】
表１は引火点（ＡＳＴＭ  Ｄ  ９２および９３によって測定）、銅条腐食法（ＡＳＴＭＤ  １３０）、ＡＰＩ比重（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２８７）、粘度（４０度および１００度にて測定）（ＡＳＴＭ  Ｄ  ４４５）、水分（遠心分離によって測定）（ＡＳＴＭ  Ｄ  １７９６−６８）、カールフィッシャー分析（ＡＳＴＭ  Ｄ  １７４４−６４）および蒸留パーセント（ＡＳＴＭ  Ｄ  ４８２）、灰分（ＡＳＴＭ  Ｄ  ４８２）、くもり点（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２５００）、自動発火温度（ＡＳＴＭ  Ｄ  ２１２５）、パラフィン分（ＦＩＡーＧＣ）およびナフタレン分は、現在の明細書（１ｓｔおよび２ｎｄ）において記載された半固体活性剤を用いた１および２の処理で製造された調整された調整済炭化水素系燃料と比べて、未改良ナンバー２ディーゼル燃料（Ｄ）と大差はない。Ｓｃｈｏｎ（ＭＥ）の方法によって、準備されたマイクロエマルジョン燃料と比べたとき、燃料特性は、非改質ナンバー２ディーゼル燃料（Ｄ）および調整済炭化水素系燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）と大差はない。
【００１４】
調整された燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）と比べて、マイクロエマルジョン燃料（ＭＥ）の高い水分量に加えて、マイクロエマルジョンと調整済炭化水素系燃料の他の大きな違いは、以下を含む：
（１）調整された燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）の分留の初留は、未調整の炭化水素系燃料（Ｄ）のものと同様であるが、マイクロエマルジョン燃料（ＭＥ）の分留初留は水温で起きて、マイクロエマルジョンに存在する水の分離したマイクロフェーズを含む。条件燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）の分留初留は、未改質炭化水素系燃料（Ｄ）と似ており；
（２）マイクロエマルジョン燃料（ＭＥ）のＢＴＵは、未改質炭化水素系燃料（Ｄ）、調整済炭化水素系燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）および処理エマルジョン燃料よりも大幅に少なく；
（３）マイクロエマルジョン燃料（ＭＥ）の粘度は、調整済炭化水素系燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）よりも非常に大きく、それは、未改質炭化水素系燃料（Ｄ）と大差はなく；
（４）調整済炭化水素系燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）のくもり点は、未改質炭化水素系燃料（Ｄ）と同じである一方で、マイクロエマルジョン燃料（ＭＥ）のくもり点は非常に高い。
【００１５】
これらの違いは、いくぶん、従来技術のマイクロエマルジョン燃料を用いるときに起こる貯蔵および安定性の問題の原因となり、この明細書に記載される調整済炭化水素系燃料、このような燃料の製造に用いられる方法およびこの方法に用いられる成分の新規性を示唆する。記載された方法はマイクロエマルジョン燃料の燃料特性およびそれらの性能を向上させるのに用いられてもよいが、調整済炭化水素系燃料はマイクロエマルジョンではない。調整済炭化水素系燃料は、好ましくない燃料酸素化物、例えば、アルコール、メチル第３ブチルエーテル、あるいは有機金属塩を追加することなく、燃料内で燃焼を助ける、より容易に得られる酸素成分によって特徴づけられる。
【００１６】
特に水は、未改質炭化水素系燃料（Ｄ）で見うけられるより大きなレベルまでは、調整済炭化水素系燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）では検知可能ではない。重要なことには、未処理マイクロエマルジョン燃料は、Ｓｃｈｏｎの方法（表１でのＭＥ）によって準備されるように、非常に多くの水（カールフイッシャー分析によって測定された未改質炭化水素系燃料（Ｄ）より３９６．９％多い）を含み、それは、本明細書（Ｔ−ＭＥ）に記載されるように、半固体活性剤で処理された後１６．８％減少した。調整されたマイクロエマルジョン燃料（Ｔ−ＭＥ）における水位（カールフイッシャー分析によって測定）は未改質炭化水素系燃料（Ｄ）および調整済炭化水素系燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）よりもまだ非常に高かった。
【００１７】
これまで議論してきたように、水分の増加は、燃料の使用と貯蔵の不利益に直結する。さらに、本開示（１ｓｔおよび２ｎｄ）の半固体活性剤で処理した調整済炭化水素系燃料の引火点は、未改質炭化水素系燃料（Ｄ）とほぼ同じ引火点であり、マイクロエマルジョン燃料調合（ＭＥ）は、許容限界をうまく下回っていた。本開示は、これらの不都合を防ぐ調整済炭化水素系燃料を提供する。
【００１８】
さらに、調整済炭化水素系燃料は、改良された性能特性を示す。表１に示されるように、調整済炭化水素系燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）のＢＴＵは、本書に記載されるように半固体活性剤で処理した後に増加する。対称的に、未改質炭化水素系燃料（Ｄ）と比べて、マイクロエマルジョン燃料（ＭＥ）は、ＢＴＵ出力において１７．５％増加を示す。本開示の半固体活性剤でのマイクロエマルジョン燃料（ＭＥ）の処理は、（未改質炭化水素系燃料（Ｄ）より低いレベルではあるが）わずかにＢＴＵを増加させた。調整済炭化水素系燃料（１ｓｔおよび２ｎｄ）の硫黄分および芳香族化合物分が減少する一方で、流動点およびセタン指数は増加した。
【００１９】
さらに、調整済炭化水素系燃料は、先行技術において周知のマイクロエマルジョン系燃料にかかる問題なしに、無期限に貯蔵され得る。結果として、調整済炭化水素系燃料は、未開質炭化水素系燃料と同様の方法で取り扱わうことができる。
【００２０】
様々な炭化水素形燃料を本開示とともに用いることができる。これには、再生可能な燃料および再生不可能な燃料の両方を含む。本開示に用いる好ましい炭化水素燃料は、限定しないが、ディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、作動油、廃油など（限定しないが使用済みモーター油など）、炭化水素精製工程からのくず、ピーナッツ油、大豆油、他の植物油（限定しないがココナッツ油、ゴマ油など）を含む。さらに、この炭化水素系燃料は、この分野で周知の方法によって準備されるマイクロエマルジョン燃料であってもよい。
【００２１】
本開示の一実施例において、炭化水素系燃料はディーゼル燃料である。本開示はディーゼル燃料に限定しないが、本開示における実施例はディーゼル燃料を利用し、これにより本開示の教示が明確に理解されうる。
【００２２】
製造方法
上述したように、本開示はまた、新規な炭化水素系燃料の製造方法を提供する。一実施例において、この方法は未改質炭化水素系燃料を半固体活性剤組成物にさらし、これで生成された混合物に水を添加し、この炭化水素系燃料を調整するために一定時間混合物を定温放置することを含む。必要ならば、水を添加した後に、カルボン酸成分を混合物に添加して、得られる溶液を混合してもよい。調整反応が完了したら、この分野で周知の方法により半固体活性剤を除去する。この半固体活性剤は、必要に応じてさらに使用すべく再調製され、あるいは単に廃棄される。特に、この半固体活性剤は調整済み炭化水素形燃料の生成後にリサイクル可能であり、これにより半固体活性剤を一度のみの使用で単に廃棄するより製造コストを節減する重大な可能性が得られる。
【００２３】
一実施例では、調整済炭化水素形燃料の製造方法は、以下のステップを含む。以下は例示目的のみで提供されるものであり、さらなるステップを追加してもよく、各ステップの順番および／またはタイミングを変更してもよい。本例の製造ステップは、室温かつ通常の大気圧で実現される。さらに、以下の方法はディーゼル燃料の利用に最適化されている。他の種類の燃料には必要に応じて以下の方法を変更すればよい。
【００２４】
最初のステップでは、半固体活性剤（本書の通りに準備される）が未改質炭化水素系燃料に添加される。一実施例では、この半固体活性剤は、未改質炭化水素系燃料の合計重量の１０−５０％（ｗ／ｗ）の割合で添加される。半固体活性剤が未改質炭化水素系燃料に添加されたら、この混合物に一定量の水が加えられる。水は、混合物の合計重量の０−５０％（ｗ／ｗ）の割合で添加される。得られた調剤がさらに混合される。様々な混合条件を用いて、調剤の成分を十分に混合すべく提供される。カルボキシル酸化合物（後述する）が必要に応じて添加される。このカルボキシル酸化合物は１のステップで、あるいはある期間をかけて少しづつ添加されてもよい。一実施例では、カルボキシル酸化合物は、半固体活性剤／炭化水素系燃料の混合物の全重量に基づいて２．５−１５％（ｗ／ｗ）の割合で添加される。カルボキシル酸の機能を具える様々な化学成分を用いることができるが、一実施例ではカルボキシル酸化合物としてオレイン酸を用いる。
【００２５】
この方法は、当業者であれば自明であるように、バッチモードあるいは連続モードで実行することができる。例えば、連続フロープロセスが用いられる場合、未改質炭化水素燃料の流量と量、半固体活性剤、任意のカルボキシル酸滴定成分、および任意の水が、混合ステップの適切なポイントで制御されモニタされる。
【００２６】
本書記載の通りに調整された炭化水素系燃料が準備されたら、炭化水素系燃料燃料を調整するのに用いた半固体活性剤を除去する。この技術分野で周知の様々な除去方法を用いることができるが、一実施例において半固体活性剤は濾過により除去される。この除去プロセスは、半固体活性剤を分離させないように選択される。調整済炭化水素系燃料からの除去後、半固体活性剤は本書の通りに再調製され、以降の未改質炭化水素系燃料の調整反応で利用される。炭化水素系燃料を処理し調整する方法は、一回または一回以上行ってもよい。表１に示すように、炭化水素系燃料の同じロットに複数開処理と調整を行うと、燃料の特定の特性がさらに向上する。
【００２７】
半固体活性剤の再調製は、元の半固体活性剤の調製に必要とするよりも少ないエネルギと材料で済む。この調製は本明細書のどこかに記載される。重要なことは、何度再調製を行ったとしても、半固体活性剤の調製に減成やさらなる困難が観察されないことである。半固体活性剤が再調製される回数が多いほど、プロセスの値段が手頃になり、生成される調整済炭化水素系燃料の価値が高くなる。
【００２８】
半固体活性剤
半固体活性剤は、炭化水素系燃料、カルボン酸化合物、アミノ化合物、および水を含む。本明細書では、カルボン酸化合物は、−ＣＯＯＨ基を有する様々な分子であり（カルボン酸塩官能基を含む）、アミノ化合物は、アミノ官能基（すなわち、アンモニア水溶液ＮＨ３、またはＮＨ３群であって１以上の水素原子が炭化水素群に置換されている）を含む様々な分子を含む。一実施例のカルボン酸化合物はオレイン酸であり、一実施例のアミノ化合物はアンモニア水溶液である。しかしながら、カルボン酸官能基またはアミノ官能基を含む様々な材料や化学成分を用いてもよく、これらは本開示の範囲内である。
【００２９】
一実施例では、半固体活性剤はアルコール成分がなく、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０％重量のカルボン酸化合物、（ｉｉｉ）約０．５％乃至約２０％重量の水分、（ｉｖ）少なくとも０．５乃至２５％重量のアミノ化合物を含む。
【００３０】
半固体活性物の調製方法の一実施例では、以下が用いられる。この方法では、カルボン酸化合物としてオレイン酸が用いられ、アミノ化合物はアンモニア水溶液である。本例では、濃度０．８１３４ｇ／ｍｌのディーゼル燃料を用いる。上述した調整反応と同様に、このプロセスは室温かつ大気圧で行われるが、他の温度や気圧を用いてもよい。以下のプロセスは、評価可能（scalable）であり、工業利用のために変更されてもよい。
【００３１】
５００ｍｌ（４０６．７グラム）の炭化水素系燃料が適切な容器に加えられる。この炭化水素系燃料に、３３．５ｍｌ（３２．５グラム）のオレイン酸が添加される。この混合物は１５秒間３０−１８０回転／分の速度で混合される。２６．７ｍｌの水がこの炭化水素系燃料／オレイン酸混合物に加えられ、この化合物がさらに１５秒間３０−１８０回転／分の速度で混合される。混合後、３７．３ｍｌのアンモニア水溶液（１８％重量と水）が混合物に添加され、この化合物は再び１５秒間６０−２４０回転／分で混合される。さらに４７．３ｍｌの同じアンモニア水溶液が混合物に添加され、この化合物が３０秒間１８０−８００回転／分の速度で混合される。この組成物はその後視認検査により粘稠度が確認される。ディーゼル、オレイン酸、アンモニア水溶液で作成される半固体活性剤は、０．５ｍｍ乃至１．５ｍｍの範囲の寸法の球形コロイドを含む。この半固体活性剤の他の特性は、この組成物の化学的性質の項で述べる。
【００３２】
本実施例ではカルボン酸化合物としてオレイン酸を説明したが、必要に応じて、カルボン酸官能基を有する他の材料または化学成分を用いてもよい。他の好適に利用できるカルボン酸化合物は、限定しないが、例えばステアリン酸やリノール酸、安息香酸などの他の脂肪酸を含む。本出願人は、オレイン酸以外の他のカルボン酸を用いた場合の調整済炭化水素系燃料の特性に有意な変化が出たことがない。開示した実施例ではアミノ化合物してアンモニア水溶液を説明しているが、上述したように必要に応じてアミノ官能基を有する得他の材料または化学成分を用いてもよい。他の利用しうる適切なアミノ化合物は、限定しないが無水アンモニアがある。
【００３３】
半固体活性剤の化合物の量は、以下に記す特定の範囲で変化することができる。カルボン酸化合物は、カルボン酸対炭化水素系燃料の割合が０．６７：１から０．８３：１（ｗ／ｗ）の範囲で添加してもよい。一実施例では、カルボン酸は、カルボン酸対炭化水素系燃料の割合が０．８０：１（ｗ／ｗ）で添加される。アミノ化合物は，アミノ化合物対炭化水素系燃料の割合が０．０７５：１から０．１２５：１（ｗ／ｗ）の割合で添加されてもよい。一実施例では、アミノ化合物は、アミノ化合物対炭化水素系燃料が０．０１０：１（ｗ／ｗ）の割合で添加される。水は、水と炭化水素系燃料の割合が０．０５０：１から０．８０：１（ｗ／ｗ）の範囲で添加されてもよい。一実施例では、水は、水と炭化水素系燃料の割合は０．０６６：１（ｗ／ｗ）で添加される。
【００３４】
半固体活性剤の成分の添加の順番は、必要に応じて、下記のように変更してもよい。カルボン酸化合物は、必要に応じて炭化水素系燃料に添加することができる。半固体活性剤の形成への反作用は表れなかった。さらに、水は、必要に応じて、他の成分より先に炭化水素系燃料に添加されてもよいが、水は炭化水素系燃料の底で分離する傾向にある。さらに、少量の炭化水素系燃料、カルボン酸、水、アンモニアを（この順番で）加え、その後にランダムに少量の上記成分を所望の割合に達するまで添加しても、機能的な半固体活性剤が製造される。
【００３５】
一実施例では、これらの化合物は予混合（pre-mix）として用意され、さらにこれらの予混合物が互いに加えられる。このアプローチは、半固体活性剤の調整プロセスを単純化させる。一実施例では、炭化水素系燃料とカルボン酸化合物が適切な割合で添加され第１の予混合物が形成され、水とアンモニア化合物が適切な割合で添加され第２の予混合物が形成される。第２の予混合物は、混合速度の目的として制御されたレートでの滴定により第１の予混合物に添加され、あるいはばらで添加される。
【００３６】
半固体活性剤は広範囲の温度およ貯蔵条件で安定的である。半固体活性剤の特定の調合剤は、１年以上の貯蔵にも活性度や外観に有意な変化なく安定している。
【００３７】
図１−３は、本書の記載の通りに形成された半固体活性剤の代表例である。図１は、位相差顕微鏡で１００倍に拡大した半固体活性剤の写真である。半固体活性剤の粒状構造が、個々の粒が２−５ミクロンのオーダーであることが分かる。図２は、この半固体活性剤の同じ写真を２００倍に拡大したものを示す。図３は、本書記載の調製から１月後の半固体活性剤の写真である。表層に見える余剰の液体は、調製プロセスで用いたディーゼル燃料である。
【００３８】
半固体活性剤の再調製
上述のように、調製反応中は、任意で所定量の水とともに、半固体活性剤が炭化水素系燃料に添加される。特定の作用メカニズムに捕らわれず、最終ステップまたは半固体活性剤に含まれる水の添加は、半固体活性剤の混合物の１以上のカルボン酸化合物に陽子を与え、これによりカルボン酸化合物に関連する双極共鳴（dipole resonance）が不安定となる。このプロセスの結果、半固体活性剤から酸素が開放され、炭化水素系燃料に組み込まれる。特に、カルボン酸化合物は炭化水素系燃料に可溶性であるため、正電荷のアミノ化合物と水と結合し（二重結合とＨ３Ｏ＋の隣、すなわちヒドロニウムイオン）が２つの酸素原子の間、あるいは酸素原子とアンモニウムイオンの間に配置される。この相互作用により、双極構造の共鳴を通じて、カルボン酸ヒドロニウムとアンモニウムが安定する。構造が安定すると、極性基が半固体活性剤を含む粒子の中心内へ整列し、無極性基が未改質炭化水素系燃料に向かって整列して、未改質炭化水素系燃料とさらに相互作用する。このようなメカニズムで、調整済炭化水素系燃料におけるＢＴＵの増加および／または炭化水素系燃料の通常のＢＴＵの維持が説明される。
【００３９】
半固体活性剤および調整済炭化水素系燃料の潜在的化学メカニズムの検討
以下の説明は、上述の調整済炭化水素系燃料の製造における潜在的メカニズムを現す。以下の説明は本質的に例示であって、他の潜在的メカニズムを排除するものと捉えてはならない。一実施例では、炭化水素系燃料が半固体活性剤により調整されると、得られる調整済炭化水素系燃料は嵩が増し、酸素と水素成分が増加する（ＢＴＵ増加により現れる）。後述する特定の実施例では、ヒドロニウムイオンが生成される。ヒドロニウムイオンは、炭化水素系燃料中の適切な官能基に反応し、終局的に官能基のアルコール派生物を形成する。一実施例では、この官能基は、限定しないが、炭素−炭素の二重結合（すなわちアルケン基）または炭素−炭素の三重結合（すなわちアルキン基）である。このアルケンまたはアルキル基は、炭化水素系燃料の炭化水素鎖、あるいは炭化水素系燃料の炭化水素鎖と関連する基に現れる。炭化水素系燃料の炭化水素鎖に関連するこのような官能基は、限定しないが、環状炭化水素および芳香族官能基の側鎖を含む。関連して、炭化水素鎖への結合を意味する。単一の炭化水素鎖は、１またはそれ以上のこのような官能基を含み、および／またはこのような官能基の様々な割合の組み合わせを含む。本書において、アルケン基は、ジエン、トリエン、ポリエンを含み、アルキン基は同様の例を含む。
【００４０】
全体的な結果は、酸素量の増加（アルコール中の酸素を通して）および調整済炭化水素系燃料の量の増加（調整済炭化水素系燃料中に検出可能な水成分の増加がないが、水分子との結合を通して）である。
【００４１】
調整ステップにおける炭化水素系燃料中のヒドロニウムイオンの結合の結果として、炭化水素系燃料の量がプロセス中に増加し、調整済炭化水素系燃料の量が非改質炭化水素系燃料よりも増える。量の増大量は、上述の調整プロセスで添加される水の量により変化する。より多くの水を加えると、増大も大きくなる。様々な実施例で、嵩の増加は少なくとも約１％、少なくとも約２．５％、少なくとも約５％、少なくとも約１０％、少なくとも約２０％、少なくとも約３０％、または少なくとも約４０％である。嵩の増加の合計量は、未改質炭化水素系燃料中のヒドロニウムイオンと反応しうる官能基の有効性、および／またはヒドロニウムイオンの生成量に応じて変化しうる。
【００４２】
以下の実施例は、調整済炭化水素系燃料で観測される嵩の増加であり、この量の増大の有意性とともに示す。以下の例では、１０％の増加を仮定する。本例では、１ガロンの未改質炭化水素系燃料を本書記載の半固体活性剤で処理し、１ガロンの同じ未改質炭化水素系燃料を未処理のまま残す。未改質炭化水素系燃料を半固体活性剤で処理した後、調整済炭化水素系燃料の体積は１０％増え、合計量が１．１ガロンとなった。ここに記載するように、調整済炭化水素系燃料のＢＴＵは高くなり、粒の汚染が少なく燃焼しうる。追加の０．１ガロンの調整済炭化水素系燃料は、本書記載の処理方法で得られる追加的なエネルギを表している。
【００４３】
対称的に、従来技術のマイクロエマルジョンプロセスで処理した未改質炭化水素系燃料もまた量が増加した。しかしながら、本書記載のように、マイクロエマルジョン燃料のＢＴＵは、処理前の未改質炭化水素系燃料と比較して低い（ＢＴＵの低下は、燃料に添加される水の量と大体比例する）。このため、利用可能なエネルギの増加はない（実際はエネルギのロスもありうる）。
【００４４】
しかしながら、本書記載の方法では、量の増大を促す添加される水は、炭化水素系燃料の炭化水素鎖の構造に組み込まれる。このため、酸素が燃焼に利用可能となりエネルギ（ＢＴＵ）出力が増加する。調整済炭化水素系燃料における酸素と水分の増加の結果として、より完全な燃焼のために必要となる外部の空気（すなわち酸素）が、未改質炭化水素系燃料と比較して少なくなる。さらに、燃焼プロセスで用いる空気が少ないため、（部分的に、空気中の窒素成分と炭化水素系燃料の炭化水素鎖の反応の結果として）粒の汚染が少なくなる。
【００４５】
このため、本書記載の調整済炭化水素系燃料は、処理の結果として高いＢＴＵと嵩の増大、水素と利用可能な酸素成分の増加を示し、これらが調整済炭化水素系燃料の炭化水素成分のより完全な燃焼と、粒子汚染の減少と、本書記載の通りに生成された調整済炭化水素系燃料のガロンあたりの価値の増大をもたらす。
【００４６】
半固体活性剤の形成の化学的性質と、その炭化水素系燃料への作用は、元の場所のヘテロ原子に陽子を与え、官能基の炭素の親電子性が向上する。炭素基の親電子特性が向上すると、水が官能基の炭素と反応して半固体活性剤または炭化水素系燃料にさらなるカルボン酸を形成し、半固体活性剤または炭化水素系燃料にヒドロニウムイオンを形成し、および／または炭化水素系燃料に長い原子連鎖を含むアルコールを形成する。さらに、後の燃焼プロセスを促進する酸素の利用可能性が向上する。
【００４７】
上述したように、反応し易い炭素を含む官能基は、炭素原子間に二重または三重の結合を有する。補足的な反応が、酸と塩基として作用する水溶性アンモニウムイオンＮＨ＋４と水を含み、ここでアンモニウムイオンは余剰の陽子を水酸化物イオンＯＨに放出し、弱の塩基（weaker base）ＮＨ３と弱の酸Ｈ２Ｏを生成する。
【００４８】
カルボン酸が存在すると、水はヒドロニウムイオン＋Ｈ３Ｏを形成する傾向があり、カルボン酸はカルボン酸塩イオンを形成する傾向がある。このカルボン酸塩イオンは極性化して、無極性の炭化水素燃料から分離する傾向があり、一方でヒドロニウムイオンは極性化の度合いが低く、あるいは無極性となり、これらは炭化水素燃料と反応し混合する傾向を持ち、官能基と反応したり炭化水素系燃料の炭化水素鎖と結合する傾向を持つ。
【００４９】
このようなメカニズムにより、半固体活性剤の再調製の関係が説明され、燃料の処理における水の取り込みが説明される。ヒドロニウムイオンは半固体活性剤の存在により炭化水素と安定結合するようになり、短い調整で、反応基の共鳴構造が互いに平衡をとる。
【００５０】
カルボン酸とアミノは、親水性で水との結合を形成する傾向がある、極性化した官能基を形成する。水が存在すると、反応してカルボニウムイオン、アンモニウムイオン、ヒドロニウムイオンが他の官能基とともに発生する。
【００５１】
活性剤の中では、極性イオン群が無極性群から離れるように移動しようとし、小さな小球体あるいは微粒子状構造を形成し、これが内部にイオン群を有し、外側表面が高い面積を有し、これが無極性群を含んで燃料と結合する。
【００５２】
ヒドロニウムイオンは特に重要であり、なぜなら他のイオン官能基より極性が弱く、限定されないが、以下の例に示すように、上述した炭化水素系燃料中の官能基（例えばアルケン、アルキンなど）といった、陽子アクセプタと反応できるからである（Chapter 3, John R. Holum, Organic CHemistry: ABrief Courseより適合）。これは説明目的のために段階を追って表される。
【００５３】
ステップ１．触媒（半固体活性剤）は、ここではアルケンとして示す官能基に陽子を供給し；このアルケンはヒドロニウムイオンと反応し、これが有機カチオン、例えばカルボニウムイオンを形成する触媒となり、−ＣＨ２が陽子（Ｈ＋）を得て−ＣＨ３＋となる。これが以下に示される：
2010514850.tif 000003
【００５４】
ステップ２．水分子の電子が密な部位が、陽子を得た形でアルコールを形成するカルボニウムイオンと結合する。
2010514850.tif 000004
【００５５】
ステップ３．陽子は、別のソースから添加された水分子に移行し、ヒドロニウムイオン触媒が再生される。
2010514850.tif 000005
【００５６】
半固体活性剤が除去され、燃料は以下のように調整される。
2010514850.tif 000006
【００５７】
燃料中のアルケンからアルコールへの変換は、考えられる多くの反応の一つであり、これには例えば、燃料中のさらなるカルボン酸形成反応の可能性や、他の酸素化された炭化水素形成がある。他のヒドロニウムイオン源も可能である。ヒドロニウムイオンの形成方法は従来技術である。例えば、ヒドロニウムイオンは酸と水の反応により形成されてもよいし、炭化水素系燃料の炭化水素鎖から取得可能なＨイオンを利用した結果として形成されてもよい。
【００５８】
この種の反応の利点は、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどの短鎖アルコールを燃料に添加した場合と反対であり、本書記載の反応により長鎖アルコールが生成され、これはヒドロニウムイオンと反応する官能基を含む炭化水素鎖の長さに比例する。短鎖アルコール添加物は燃料で溶解せず水でより溶解する。長鎖アルコールは燃料でより溶解し水では溶解せず、燃料よりも半固体活性剤で溶解しにくい。
【００５９】
半固体活性剤が、例えばディーゼルなどの炭化水素系燃料に添加され、この混合物に過剰な水が添加されたら、余剰のヒドロニウムイオンがアルケン二重／三重結合となりアルコールが生成される。このヒドロニウムイオン触媒は、余剰の水がなくなり、ヒドロニウムイオンの個体群（population）がある度合いまで利用され尽くされるまで、燃料中のアルケン／アルキン（または他の適切な官能基）と反応を続ける。この時点で、水は長鎖アルコールを生成することにより燃料に酸素を加える。
【００６０】
調整済炭化水素系燃料中で均質となるように生成される長鎖アルコールの重要性は、多面的である。短鎖アルコール添加物に関する腐食の問題は、長鎖アルコールでは生じにくい。粘性の変化も生じない。したがって、この燃料は既存の燃料をポンプ輸送するための既存の配管で長い距離をポンプ輸送可能であり、まったく配管を変更する費用がかからない。燃料の酸素化は、長鎖アルコールの無極化特性や、活性剤で処理して得られた燃料中に形成される他の酸素化官能基により、オキシジェネートを用いるより安定する。オキシジェネートは、化学的に、添加物より元の燃料に近いため、完全に混和する。
【００６１】
表１−５種類のディーゼル燃料の燃料分析
2010514850.tif 000007
【図１】
2010514850.tif 000008
【図２】
2010514850.tif 000009
【図３】
2010514850.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年9月24日(2008.9.24)
【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】
未改質の炭化水素系燃料を半固体活性剤と水とともに定温放置して生成される調整済単層炭化水素系燃料において、前記調整済単層炭化水素系燃料のカールフィッシャー分析で検出可能な水分が、前記未改質炭化水素系燃料の水分と同等またはそれ以下であり、前記未改質炭化水素系燃料のＢＴＵより高いＢＴＵ成分を有し、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項２】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記調整済単層炭化水素系燃料のカールフィッシャー分析で検出可能な水分が、前記未改質炭化水素系燃料より１％乃至１０％少ないことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項３】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項４】
請求項３に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記廃油は、油圧応用機械用油、使用済自動車用油、油生成プロセスの副産物、またはこれらの組み合わせであることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項５】
請求項３に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記植物油は、ピーナッツ油、大豆油、ココナッツ油、ごま油、またはこれらの組み合わせであることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項６】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記炭化水素系燃料は水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料であるとともに、当該水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料は、前記半固体活性剤で処理した後に、（ｉ）カールフィッシャー分析で検出される水分が、前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前より少ないか等しい、（ｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して安定性が向上している、（ｉｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して体積が増加している、（ｉｖ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較してＢＴＵが高くなっている、（ｖ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較してセタン指数が高くなっている、（ｖｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して流動点が高くなっている、（ｖｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して硫黄含有量が低下している、（ｖｉｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して芳香族含有量が低下している、（ｉｘ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して酸素含有量が増加している、（ｘ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して水素成分が増加している、（ｘｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して燃焼時の汚染粒子の放出が低減している、（ｘｉｉ）前記水性炭化水素系マイクロエマルジョン燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して燃焼時の非粒状汚染の放出が低減している、からなる群から選択される少なくとも１の特性を示すことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項７】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記炭化水素系燃料はディーゼル燃料であるとともに、当該ディーゼル燃料は、前記半固体活性剤で処理した後に、（ｉ）カールフィッシャー分析で検出される水分が、前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前より少ないか等しい、（ｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して安定性が向上している、（ｉｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して体積が増加している、（ｉｖ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較してＢＴＵが高くなっている、（ｖ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較してセタン指数が高くなっている、（ｖｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して流動点が高くなっている、（ｖｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して硫黄含有量が低下している、（ｖｉｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して芳香族含有量が低下している、（ｉｘ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して酸素含有量が増加している、（ｘ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して水素含有量が増加している、（ｘｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して燃焼時の汚染粒子の放出が低減している、（ｘｉｉ）前記ディーゼル燃料を前記半固体活性剤で処理する前と比較して燃焼時の非粒状汚染の放出が低減している、からなる群から選択される少なくとも１の特性を示すことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項８】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記調整済炭化水素系燃料の機能特性が向上していることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項９】
請求項８に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記機能特性は、燃料効率の改良、体積の増加、ＢＴＵの増加、粒状汚染の放出の低下、および非粒状汚染の放出、からなる群から選択されることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１０】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記調整済炭化水素系燃料は、前記未改質炭化水素系燃料とほぼ同じく水と混和しないことを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１１】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記カルボン酸成分は、脂肪酸であることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１２】
請求項１１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記脂肪酸は、オレイン酸、ステアリン酸、またはリノール酸であることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１３】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記カルボン酸成分は、安息香酸であることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１４】
請求項１に記載の調整済炭化水素系燃料において、前記アミノ成分は、水溶性アンモニアまたは無水アンモニアであることを特徴とする調整済炭化水素系燃料。
【請求項１５】
炭化水素系燃料を調整するために用いられる半固体活性剤であって、前記炭化水素系燃料中で可溶性とならず、前記半固体活性剤が、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むことを特徴とする半固体活性剤。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半固体活性剤において、前記カルボン酸成分は、脂肪酸であることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項１７】
請求項１６に記載の半固体活性剤において、前記脂肪酸は、オレイン酸、ステアリン酸、またはリノール酸であることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項１８】
請求項１５に記載の半固体活性剤において、前記カルボン酸成分は、安息香酸であることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項１９】
請求項１５に記載の半固体活性剤において、前記アミノ成分は、水溶性アンモニアまたは無水アンモニアであることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項２０】
請求項１５に記載の半固体活性剤において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする半固体活性剤。
【請求項２１】
炭化水素系燃料と、当該炭化水素系燃料中で可溶化しない半固体活性剤とを混合してなる組成物であって、前記半固体活性剤が、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むことを特徴とする組成物。
【請求項２２】
請求項２１記載の組成物において、前記カルボン酸成分は、脂肪酸であることを特徴とする組成物。
【請求項２３】
請求項２２に記載の組成物において、前記脂肪酸は、オレイン酸、ステアリン酸、またはリノール酸であることを特徴とする組成物。
【請求項２４】
請求項２１に記載の組成物において、前記カルボン酸成分は、安息香酸であることを特徴とする組成物。
【請求項２５】
請求項２１に記載の組成物において、前記アミノ成分は、水溶性アンモニアまたは無水アンモニアであることを特徴とする組成物。
【請求項２６】
請求項２１に記載の組成物において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする組成物。
【請求項２７】
調整された炭化水素系燃料の製造方法であって、当該方法が、
ａ．未改質の炭化水素系燃料を、当該未改質炭化水素系燃料中で可溶化しない半固体活性剤と混合するステップであって、前記半固体活性剤が、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むステップと、
ｂ．ステップ（ａ）の混合物に水を加えるステップと、
ｃ．ある期間ステップ（ｂ）の混合物を定温放置するステップと、
ｄ．前記定温放置後に前記半固体活性剤を除去するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、ステップ（ｃ）の後にさらにカルボン酸を加えるステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２７記載の方法において、ステップ（ｄ）の後にさらに前記半固体活性剤を再調製するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２７記載の方法において、前記半固体活性剤は、前記炭化水素系燃料の合計重量の約１０％乃至５０％（ｗ／ｗ）の割合で添加され、前記水は、前記半固体活性剤／炭化水素系燃料の混合物の合計重量の０％乃至５０％（ｗ／ｗ）の割合で添加されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２８記載の方法において、前記カルボン酸成分は、前記半固体活活性剤／炭化水素系燃料／水の混合物の合計重量の２．５％乃至１５％（ｗ／ｗ）の割合で添加されることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２８記載の方法において、前記カルボン酸成分は、脂肪酸であることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２８に記載の方法において、前記脂肪酸は、オレイン酸、ステアリン酸、またはリノール酸であることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２８に記載の方法において、前記カルボン酸成分は、安息香酸であることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項２７に記載の方法において、前記アミノ成分は、水溶性アンモニアまたは無水アンモニアであることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項２７に記載の方法において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項２７に記載の方法において、ステップｄの後にさらに水分を添加するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３８】
調整された炭化水素系燃料の生成中に形成される中間組成物であって、当該中間組成物は、前記炭化水素系燃料に含まれる炭化水素鎖にカルボニウムイオンを有し、前記カルボニウムイオンはアルコール成分を含む改質された炭化水素鎖を生じさせ、この改質済炭化水素鎖の長さは前記炭化水素鎖と比例し、前記中間組成物は前記炭化水素鎖とヒドロニウムイオンのアルケンまたはアルキン成分と反応して生成されることを特徴とする中間組成物。
【請求項３９】
請求項３８に記載の中間組成物において、前記改質済炭化水素系燃料は、
ａ．未改質の炭化水素系燃料を、当該未改質炭化水素系燃料中で可溶化しない半固体活性剤と混合するステップであって、前記半固体活性剤が、（ｉ）少なくとも３５％重量の未改質炭化水素系燃料と、（ｉｉ）約０．５％乃至約２０%重量のカルボン酸成分と、（ｉｉｉ）約０．５乃至２０％重量の水と、（ｉｖ）約０．５乃至２５％重量のアミノ成分とを含むステップと、
ｂ．ステップ（ａ）の混合物に水を加えるステップと、
ｃ．ある期間ステップ（ｂ）の混合物を定温放置するステップと、
ｄ．前記定温放置後に前記半固体活性剤を除去するステップと、により生成されることを特徴とする中間組成物。
【請求項４０】
請求項３８に記載の中間組成物において、前記炭化水素系燃料は、ディーゼル燃料、バイオディーゼル燃料、ジェット燃料、灯油、ガソリン、燃料油、廃油、植物油、水性炭化水素系マイクロエマルジョンからなる群から選択されることを特徴とする中間組成物。
【請求項４１】
請求項３８に記載の中間組成物において、前記改質済炭化水素鎖は、前記炭化水素系燃料により溶解することを特徴とする中間組成物。
【請求項４２】
未改質炭化水素系燃料と、半固体活性剤と、水との反応により生成される調整済単層炭化水素系燃料であって、前記反応はヒドロニウムイオンの生成により特徴付けられ、前記ヒドロニウムイオンが前記未改質炭化水素系燃料に結合した炭素−炭素の二重または三重結合に作用して前記炭素−炭素の二重または三重結合を破壊し、これにより前記炭素−炭素二重または三重結合の場所にアルコール基の生成を導き、前記調整済単層炭化水素系燃料が、（ｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較してＢＴＵが高い、（ｉｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して酸素含有量が多い、（ｉｉｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して水素含有量が多い、（ｉｖ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して体積が多い、（ｖ）カールフィッシャー分析で検出される水分が、前記未改質炭化水素系燃料のものより少ないか等しい、（ｖｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して、燃焼時の粒状汚染の放出が少ない、（ｖｉｉ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して、燃焼時の非粒状汚染の放出が少ない、（ｉｘ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して硫黄含有量が少ない、（ｘ）前記未改質炭化水素系燃料と比較して芳香族含有量が少ない、のうちの少なくとも１の特性により特徴付けられる調整済単層炭化水素系燃料。
【国際調査報告】
2010514850.tif 000011