(57)【要約】  例えば、２−ブタノール、イソブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノール、好ましくは、２−ブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノール等の混合ブタノールを含む燃料組成物が提供される。ガソリン、ディーゼル、ジェット燃料、航空ガソリン、暖房用オイル及びバンカーオイル等における、可燃性非希釈燃料及び／又は酸素性燃料構成成分、としての混合ブタノール組成物を調製及び使用する方法も提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
エタノール系燃料又はＭＴＢＥ配合燃料に匹敵する性能を有する燃料組成物であって、
ａ．燃焼エンジン又は圧縮エンジンにおける使用に適切なＢＴＵ含量を提供するのに十分な量で存在する燃料成分、及び
ｂ．少なくとも２種のブタノールを含む燃料添加剤であって、燃料組成物についてのオクタン価を改善するのに十分な量で、メタノール、エタノール又はＭＴＢＥの不存在下で存在する、燃料添加剤、
を含む、燃料組成物。
【請求項２】
ブタノールが、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せを含む、請求項１に記載の燃料組成物。
【請求項３】
ブタノールがｎ−ブタノールを除外する、請求項１又は２に記載の燃料組成物。
【請求項４】
ブタノールが、２−ブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールの混合物を含み、２−ブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールの比率が、約５：９５体積％から約９５：５体積％の範囲内で存在する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項５】
約８５から約１１０の範囲のＲＯＮ値を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項６】
約１０５，０００ＢＴＵ／ガロンから約１２０，０００ＢＴＵ／ガロンの範囲のＢＴＵ値を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項７】
約０．２ｐｓｉから約２０ｐｓｉの範囲のＲＶＰを有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項８】
約７５から約１００の範囲のＭＯＮ値を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項９】
約４０から約６０の範囲のセタン指数値を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項１０】
燃料成分が、ガソリン、ディーゼル、ジェット燃料、航空ガソリン、暖房用オイル、バンカーオイル、又はそれらの組合せを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項１１】
燃料成分が約４０体積％から約９９体積％の範囲内で存在し、燃料添加剤が約１体積％から約６０体積％の範囲内で存在する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の燃料組成物。
【請求項１２】
環境に優しく、エタノール系燃料又はＭＴＢＥ系燃料に匹敵する性能を有する非希釈燃料組成物であって、燃焼エンジン又は圧縮エンジンにおける使用に適切なオクタン価を有する混合ブタノール燃料から本質的になる、非希釈燃料組成物。
【請求項１３】
混合ブタノール燃料が、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せを含む、請求項１２に記載の非希釈燃料組成物。
【請求項１４】
混合ブタノール燃料が、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せから本質的になる、請求項１２又は１３に記載の燃料組成物。
【請求項１５】
混合ブタノール燃料が、２−ブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールを含み、２−ブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールの比率が、約５：９５体積％から約９５：５体積％の範囲内である、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の非希釈燃料組成物。
【請求項１６】
約８５と約１１０の間の範囲のＲＯＮ値を有する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の非希釈燃料組成物。
【請求項１７】
燃焼エンジン又は圧縮エンジンにおける使用のための燃料組成物を調製する方法であって、
混合ブタノール組成物を燃料組成物と合わせるステップであって、混合ブタノール組成物は２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せから本質的になり、燃料組成物についてのオクタン価を改善するのに十分な量で存在し、燃料組成物はガソリン、ディーゼル、ジェット燃料、航空ガソリン、暖房用オイル、バンカーオイル、又はそれらの組合せを含み、燃焼エンジン又は圧縮エンジンにおける使用に適切なＢＴＵ含量を提供するのに十分な量で存在する、ステップ
を含む、方法。
【請求項１８】
燃料成分が、約４０体積％から約９９体積％の範囲内で存在し、燃料添加剤が、約１体積％から約６０体積％の範囲内で存在する、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年７月１日に出願され、その全体が参照により本明細書に組み込まれている米国仮特許出願第６１／２２２，３７４号の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、燃料の成分及び組成物、並びにオクタン価向上剤に関し、それを作り出す方法を含む。
【背景技術】
【０００３】
内燃エンジンは、可動性プラットフォームで、辺境の地において又は芝生及び庭園用具において、一般に用いられている。種々の型の内燃エンジンがある。スパーク型エンジンは、ガソリン等の揮発性燃料を点火前に圧縮する。圧縮型エンジンは空気を取り込み、それを圧縮してディーゼル等の燃料に点火するために必要な熱を発生させる。
【０００４】
燃料（ガソリン又はディーゼル）が燃焼されるとき、炭化水素（ＨＣ）、酸化硫黄（ＳＯｘ）、酸化窒素（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）及び煤煙（粒子状物質）の形態の汚染物質を産出する。加えて、燃料は、温暖な気候では、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）の存在に起因して、蒸発しやすい。酸化窒素及び揮発性有機成分は太陽光中で一緒に反応して、地表レベルのオゾン、スモッグの成分を形成する。
【０００５】
炭化水素燃料は有力なエネルギー源であるが、アルコール、特にメタノール及びエタノールが燃料として用いられてきた。１９７０年代に、アラブの石油禁輸措置の間、大半のガソリンと幾ばくかのエタノールとの配合物であるガソホールが導入された。主要なアルコール燃料はエタノールである。エタノールは、様々な量で、通常１０％で、ガソリン中に配合され、それによりレギュラーガソリンより高いオクタン価が一般にもたらされる。Ｅ−８５燃料は、８５％のエタノール、及び１５％のガソリンを含有し、Ｍ−８５は、８５％のメタノール、及び１５％のガソリンを有する。不幸なことに、当時、エラストマー系のエンジンシール、ホース及びガスケット部品の多くは、ガソリン、又はディーゼルのみを対象として設計され、エタノールの使用により劣化した。更には、エンジンには、エタノール系燃料を流すために、フッ素化エラストマーを備えなければならなかった。
【０００６】
エタノールは、しばしば、穀物から発酵法により作り出される。バイオ燃料は、しばしば、混合アルコールを、他の酸素性化合物と一緒に含有する。
【０００７】
穀物系燃料の使用に関して、さらなる制限が存在する。例えば、穀物エタノールは生産に費用がかかる。更には、運送業のニーズを満たすのに十分な量の穀物エタノールを生産することは、現実的ではない、何故なら、食用作物及び飼料作物が燃料に転用されており、転用されてきたからである。加えて、メタノール及びエタノールの両方は共に、体積ベースでガソリンと比較して、相対的にエネルギー含量が少ない。メタノールは約５０，０００Ｂｔｕ／ガロンを含有し、エタノールは約７６，０００Ｂｔｕ／ガロンを含有するが、一方、ガソリンは約１１３，０００Ｂｔｕ／ガロンを含有する。
【０００８】
長鎖アルコールは、しばしば、エタノール燃料により引き起こされる金属の腐食、及びゴム／プラスチックの膨潤を防止するために防止剤としてのアミン／アニリンと一緒に用いられる。ドデカノール等のこれらの長鎖アルコールは、乳化剤としても用いられ得る。混合された低コストメタノール、エタノールは、アルコール配合ディーゼルを形成するために長鎖アルコールと一緒に用いられた、又は、ディーゼル乳化調節剤として用いられた。しかし、長鎖アルコールは、生産に相対的に費用がかかる。メタノール系及びエタノール系のディーゼルは、４０を超える最小セタン価を維持するために、且つディーゼルが効率的に燃えることを保証するために、長鎖アルコール、アルキルエステル及び脂肪酸等の他の添加剤を必要とするという欠点にも悩まされている。
【０００９】
かつて、ガソリンに鉛を添加してそのオクタン価を高めることにより、ガソリンのアンチノック性を改善した。鉛は、ほとんどの国において、環境上の理由により、ガソリンから除かれている。鉛を廃止する必要に応えて、米国、及び多くの他の国で販売されたガソリンには、オクタン価を上げ、環境に有害な排気物質を減らすために、１５体積％以下のメチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）、酸素化物質が配合された。
【００１０】
ＭＴＢＥはそれ自体が、不愉快で強い臭い及び味を持ち、ヒトに対する潜在的発癌性物質に分類されている汚染物質である。特に、ＭＴＢＥは、水に可溶（２５℃で４２ｇ／Ｌ）で、生物分解性が低いことにより、地下水を汚染するので、地下の貯蔵タンクからのＭＴＢＥの漏れにより、代替製品への要求が作り出されている。カリフォルニアを含む、米国のいくつかの州は、ＭＴＢＥの使用を廃止しつつある。
【００１１】
産業界は、ＭＴＢＥを、発酵させた穀物エタノールの使用で代替しつつあるが、上で論じた通り、ＭＴＢＥを代替するのに必要な量の穀物エタノールを生産することは、特定の地域においては問題となる。
【００１２】
ＭＭＴ、メチルシクロペンタジエニルマンガントリカルボニルは、長年、議論を呼んでいるガソリン添加剤である。ＭＭＴは、オクタン価を上げることができるが、健康に悪影響を与えることがあり触媒コンバータシステムを消耗することがある排出物質を増やす。
【００１３】
ガソリンに比べて改善されたオクタン価を有し、燃焼効率が増大された添加剤又は燃料が求められている。燃焼時に、非希釈形態で、又は燃料構成成分としてのいずれかで、有害な排出物質及び空中浮遊の煤煙を減らす燃料が求められている。
【００１４】
ガソリンと似たオクタン価及びＢＴＵの値であるが、四エチル鉛、ＭＴＢＥ、メタノール、エタノール又はＭＭＴを使用しない燃料を提供することも求められている。少なくとも、燃料のリード蒸気圧を低めるが、それとともにＭＴＢＥを使用しない燃料添加剤を提供することも望ましいであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述の観点から、燃料添加剤及び燃料組成物が本発明の実施形態として提供される。本発明の実施形態として、環境に優しく、エタノール系又はＭＴＢＥ系の燃料に匹敵する性能を有する燃料組成物が提供される。この実施形態において、燃料組成物は燃料成分及び燃料添加剤を含む。一態様において、燃料組成物は燃料成分及び燃料添加剤から本質的になる。燃料成分は、燃焼エンジン又は圧縮エンジンにおける使用に適切なＢＴＵ含量を提供するのに十分な量で存在する。燃料添加剤は、ブタノールの少なくとも２種の異性体を含み、燃料組成物についてのオクタン価を改善するのに十分な量で存在する。
【００１６】
本発明の別の実施形態として、環境に優しく、エタノール系又はＭＴＢＥ系の燃料に匹敵する性能を有する非希釈燃料組成物が提供される。この実施形態において、非希釈燃料組成物は混合ブタノール燃料を含む。一態様において、非希釈燃料組成物は、混合ブタノール燃料から本質的になる。
【００１７】
本発明は、２−ブタノール、イソブタノール又はｔｅｒｔ−ブタノールの少なくとも２種の組成物を、燃焼エンジン又は圧縮エンジンの中で使用するための燃料と組み合わせて、又は燃料として含む。好ましい実施形態において、２−ブタノール、イソブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールが用いられる。２−ブタノール、イソブタノール又はｔｅｒｔ−ブタノールの少なくとも２種以上を、以下において「混合ブタノール」と呼ぶ。混合ブタノールは、ガソリン、ディーゼル、ジェット燃料、航空ガソリン、暖房用オイル、バンカーオイル、又は他の似た炭化水素系燃料ストックにおける、可燃性非希釈燃料として、又は酸素化物質燃料構成成分として、ブタノール改良燃料を作り出すために有用である。可燃性非希釈燃料、及びブタノール改良燃料は、混合ブタノール不含のガソリン、ディーゼル、ジェット燃料、航空ガソリン、暖房用オイル、バンカーオイル、又は他の似た炭化水素系燃料に比べて、多くの利益を示す。その利益には、増大された示される燃焼効率、有害なガス及び粒子状物質が低減された排出が含まれる。また、ブタノール改良燃料、及び可燃性非希釈燃料は、実質的な量のメタノール又はエタノールを含有する似た燃料に比べて、体積ベースで改善されたＢＴＵ含量を示す。これらの利益に加えて、混合ブタノールは、四エチル鉛、ＭＴＢＥ、メタノール、エタノール、ＭＭＴ、及び他のオクタン価向上剤の代替品として、オクタン価向上剤として作用する。混合ブタノールは、これらの他のオクタン価向上剤に伴う欠点に悩まされることがない。ブタノール改良燃料の場合において、混合ブタノールは、低い及び安定したリード蒸気圧の配合特性を示す。メタノール／エタノールに比べて、混合ブタノールの低減された腐食性を考慮すると、可燃性非希釈燃料、又はブタノール改良燃料は、既存の貯蔵及び輸送の設備において安全に貯蔵されることができ、エンジンの変更なしに現代のエンジンにおいて用いられ得る。付け加えられる利益は、混合ブタノールの低い毒性、及び混合ブタノールを環境上の理由により他のオクタン価向上剤と代替するための明らかな選択にする相対的な生物分解性である。
【００１８】
ブタノール異性体は、それらの異なる構造に起因して、いくらか異なる物性を有する。水と完全に混和性であるメタノール、エタノール及びプロパノールとは対照的に、イソブタノール、２−ブタノール及びｎ−ブタノールは、水中において限られた溶解度しか有さない。それ故、本発明の混合ブタノールは、Ｃ１〜Ｃ３アルコールの使用より環境上の利点をもたらす。２−ブタノールは、混合ブタノールの主な部分として特に好ましい。
【００１９】
本発明のブタノールは、化石燃料から、又は細菌からのバイオマスの発酵によりブタノールを得るための反応を含む、様々な供給源に由来することができる。
【００２０】
本発明は、混合ブタノールを作り出すために任意の組合せのブタノール異性体を包含する。ある好ましい実施形態は、５〜９５体積％の２−ブタノール、及び５〜９５体積％のｔｅｒｔ−ブタノールである、或いは、４０〜６０体積％の２−ブタノール、及び４０〜６０体積％のｔｅｒｔ−ブタノールである混合ブタノールを含む。この混合ブタノールは、好ましくは、ブタノール改良燃料の１〜６０体積％である。可燃性非希釈燃料、及びブタノール改良燃料における任意の実質的な量のメタノール、エタノール及びプロパノールの存在も可能である。
【００２１】
本発明において、実質的な量の長鎖アルコールは存在しない。オクタノール以上のもの等の長鎖アルコールも存在しない。混合ブタノールは、ドデカノール、一般に用いられるオクタン価向上剤、又は他の高価な酸素性物質の不存在下で、オクタン価を上昇させるために有効である。
【００２２】
前述のように、本発明の実施形態において用いられる混合ブタノールは種々のブタノールを含むことができる。一態様において、混合ブタノールはｎ−ブタノール又はバイオブタノールを含む。一態様において、混合ブタノールはｎ−ブタノール又はバイオブタノールを除外する。
【００２３】
本発明の実施形態において、本明細書において説明されている燃料組成物は、四エチル鉛、ＭＴＢＥ、メタノール、エタノール又はＭＭＴの使用を除外する。
【００２４】
本発明の燃料組成物は、エタノール系等のアルコール系のオクタン価向上剤を含有する燃料組成物に匹敵する物性を有するが、そのような燃料組成物に伴う不利点の多くがない。燃料組成物に重要な物性には、ＲＯＮ値、ＢＴＵ値、ＲＶＰ値、ＭＯＮ値、セタン指数値、燃焼熱、曇り点値、流動点値及び煙点値等が挙げられる。一態様において、本発明の燃料組成物は非ブタノールのアルコールの使用を除外する。例えば、本発明の燃料組成物は、メタノール、エタノール又はプロパノールの使用を除外する。しかし、これらのアルコールは、任意の比率で混合ブタノール系燃料と配合され得る。
【００２５】
混合ブタノールは、四エチル鉛、ＭＴＢＥ及びＭＭＴの有効な代替品である。好ましい実施形態において、ＭＴＢＥ及び四エチル鉛は存在しない。ＭＭＴは、世界中でいくつかの燃料配合物の中でなお用いられているが、本発明の好ましい実施形態は、ＭＭＴの不存在を含む。
【００２６】
低級のアルコールと似たように、低級のケトン（アセトン等）は、非常に水溶性である。本発明は、そのような低級のケトンの不存在下において実質的に実施される。本発明の利点、並びにメタノール及びエタノールの使用を除外することの別の利点は、約４０の最小セタン価を維持するために、且つディーゼルが効率的に燃えることを保証するために、メタノール／エタノールと共にしばしば用いられる長鎖アルキルエステル及び脂肪酸も除外することができることである。
【００２７】
混合ブタノールの有益なリード蒸気圧に起因して、蒸気圧を低下させるためにメタノール／エタノール燃料にしばしば添加されるグリセロールエーテルが、同様に除外され得る。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明の実施形態として、環境に優しく、ＭＴＢＥ及び／又はエタノール系の燃料に匹敵する性能を有する燃料組成物が提供される。この実施形態において、燃料組成物は、燃料成分及び燃料添加剤を含む。燃料成分は、燃焼エンジン又は圧縮エンジンにおける使用に適切なＢＴＵ含量を提供するのに十分な量で存在する。燃料添加剤は、ブタノールを含み、燃料組成物についてのオクタン価を改善するのに十分な量で存在する。一態様において、ブタノールは、２−ブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せから本質的になる。一態様において、ブタノールはｎ−ブタノールを除外する。
【００２９】
一態様において、燃料添加剤に含まれるブタノールには、ｎ−ブタノールが挙げられる。別の態様において、ブタノールには、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せが挙げられる。本発明の実施形態において、ブタノールには、２−ブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールが挙げられる。２−ブタノールは、約５体積％から約９５体積％の範囲内で存在し、ｔｅｒｔ−ブタノールは、約５体積％から約９５体積％の範囲内で存在する。２−ブタノールは、約４０体積％から約６０体積％の範囲内で存在し、ｔｅｒｔ−ブタノールは、約４０体積％から約６０体積％の範囲内で存在する。他の適切な混合ブタノールの種類、及びブタノールの量は、当業者に明白であり、本発明の範囲内とみなされるべきである。
【００３０】
本発明の燃料組成物はエタノール系又はＭＴＢＥ系のオクタン価向上剤を含有する燃料組成物に匹敵する物性を有するが、そのような燃料組成物に伴う不利点の多くがない。燃料組成物に重要な物性には、ＲＯＮ値、ＢＴＵ値、ＲＶＰ値、ＭＯＮ値、セタン指数値、燃焼熱、曇り点値、流動点値及び煙点値等が挙げられる。一態様において、本発明の燃料組成物は、非ブタノールのアルコールの使用を除外する。例えば、本発明の燃料組成物は、メタノール、エタノール又はプロパノールの使用を除外する。しかし、混合ブタノール系燃料中に任意の比率で他のアルコールを添加することは、当業者に明白であり、本発明の範囲内とみなされるべきである。
【００３１】
本発明の実施形態において、本明細書において説明されている燃料組成物は、四エチル鉛、ＭＴＢＥ、メタノール、エタノール又はＭＭＴの使用を除外する。
【００３２】
オクタン価の測定法
【００３３】
オクタン価は、燃料における任意の１種の構成成分の濃度に対応しないが、むしろ、標準燃料混合物と比べたときの燃料の点火前性質に対応する。オクタン価は、スパーク点火の内燃エンジンの中で用いられるガソリン（ペトロール）及び他の燃料の自己発火耐性の尺度である。オクタン価は、イソオクタン（２，２，４−トリメチルペンタン、オクタンの異性体）及びｎ−ヘプタンの混合物と比較して測定される。例えば、８７オクタンのガソリンは、８７体積％のイソオクタン及び１３体積％のｎ−ヘプタンの混合物と同じノッキング耐性を有する。しかし、これは、ガソリンがこれらの割合でこれらの化学物質を実際に含有するべきであることを意味せず、単にガソリンが記載した混合物と同じ自己発火耐性を有することを意味するに過ぎない。自己発火の高い傾向、すなわち低いオクタン価は、ガソリンエンジンにおいて望ましくない（しかし、ディーゼルエンジンにおいては望ましい）。
【００３４】
世界的に最も一般的な種類のオクタン価はリサーチオクタン価（ＲＯＮ）である。ＲＯＮは、制御された条件下において可変の圧縮比をもつ特定の試験エンジンを通して燃料を流し、これらの結果をイソオクタン及びｎ−ヘプタンの混合物についての結果と比較することにより定まる。ほとんどの国において、ポンプ上に示されている「見出し」のオクタン価はＲＯＮである。
【００３５】
オクタン価の効果
【００３６】
より高いオクタン価はより高い活性化エネルギーと相関する。活性化エネルギーは、化学反応を開始するために必要なエネルギーの量である。より高いオクタン価の燃料は、より高い活性化エネルギーを有するので、所与の圧縮がノッキングを引き起こしにくい。ノッキングは、エンジンを損傷することがある。より低いオクタン価のガス（例えば、８７オクタンのガソリン）は、点火前に最小量の圧縮を扱うことができる。
【００３７】
圧縮は、力と直接的に関係する（エンジンのチューニングを参照されたい）ので、より高いオクタン価を要求するエンジンは、通常、より大きい力を伝達する。エンジンの力は、燃料、及びエンジンの設計の関数であり、燃料のオクタン価に関連する。力は、燃焼室の中に入れることができる燃料−空気混合物の最大量により制限される。部分的な負荷において、マニホールドは大気よりはるかに低い圧力で作動しているので、利用可能な力全体のほんの一部だけが生成される。この場合において、必要オクタン価は、利用可能なものよりはるかに少ない。完全必要オクタン価に達するのは、スロットルが全開であり、マニホールドの圧力が大気（又はスーパーチャージエンジン若しくはターボチャージエンジンの場合においては大気より高い）に近づいたときだけである。
【００３８】
多くの高性能エンジンは、高い最大圧縮により作動するように設計され、故に高いオクタン価を通常伴う高品質（高エネルギー）の燃料を必要とし、故に高オクタン価のプレミアムガソリンを要求する。
【００３９】
エンジンは、それらが設計された対象のオクタン価をもつ燃料を用いたときに、最も良好な性能を示す。異なるオクタン価をもつ燃料を用いることにより、おそらく、性能の増大が最小になることがある。
【００４０】
前述のように、最も一般的な種類のオクタン価はリサーチオクタン価（ＲＯＮ）である。ＲＯＮは、制御された条件下において可変の圧縮比をもつ特定の試験エンジンに燃料を流し、その結果をイソオクタン及びｎ−ヘプタンの混合物についての結果と比較することにより定まる。一態様において、本発明の燃料組成物は約８５と約１１０の間の範囲のＲＯＮ値を有する。
【００４１】
一態様において、本発明の燃料組成物は約１０５，０００ＢＴＵ／ガロンと約１２０，０００ＢＴＵ／ガロンの間の範囲のＢＴＵ値を有する。
【００４２】
一態様において、本発明の燃料組成物は約０．２ｐｓｉから約２０ｐｓｉの範囲のＲＶＰを有する。
【００４３】
別の種類のオクタン価、いわゆるモーターオクタン価（ＭＯＮ）、すなわち航空リーンオクタン価は、一般に、測定がＲＯＮの６００ｒｐｍの代わりに９００ｒｐｍで行われるときに、負荷の下においてどのようにいつ燃料が挙動するかのより良好な尺度である。ＭＯＮ試験は、一般に、ＲＯＮ試験において用いられるものと似た試験エンジンを用いるが、燃料のノッキング耐性にさらにストレスを加えるために、あらかじめ加熱された燃料混合物、より速いエンジン速度、及び可変の点火タイミングを用いる。燃料の組成に応じて、現代のガソリンのＭＯＮはＲＯＮより約８から１０ポイント低いであろう。通常、燃料の仕様は最小のＲＯＮ及び最小のＭＯＮの両方を要求する。一態様において、本発明の燃料組成物は約７５から約１００の範囲のＭＯＮ値を有する。
【００４４】
セタン価、すなわちＣＮは、圧縮点火中におけるディーゼル燃料の燃焼の質の測定である。セタン価は、燃料の点火遅延、すなわち燃料の注入の開始と燃焼（点火）の開始の間の時間の尺度である。特定のディーゼルエンジンにおいて、より高いセタン価燃料は、一般に、より低いセタン価燃料より短い点火遅延期間を有するであろう。一態様において、本発明の燃料組成物は約４８から約５５の範囲のセタン指数値を有する。
【００４５】
燃料の分析において重要な別の性質は、燃料のエネルギー含量である。ディーゼル燃料のエネルギー含量（熱量とも呼ばれる）は、その燃焼熱、すなわち既知の量の燃料が特定の条件下で燃やされたときに放出される熱である。一態様において、本発明の燃料組成物は約１１８，０００ＢＴＵ／ガロンから約１３０，０００ＢＴＵ／ガロンの範囲の燃焼熱値を有する。
【００４６】
燃料の曇り点は、溶解されたパラフィンがもはや完全には溶解できず、曇りの外観を燃料にもたらす第２の相として析出する温度である。一態様において、本発明の燃料組成物は、約−４０℃から約５℃の範囲、或いは約４．５℃から約５．７５℃の範囲の曇り点値を有する。
【００４７】
使用するための燃料を決定するときに考慮される別の性質は、燃料の流動点である。燃料の流動点は燃料の曇り点より低い温度である。燃料は流動点未満で流れることを止める。一態様において、本発明の燃料組成物は、曇り点より約５〜１２℃低い範囲の流動点値を有する。
【００４８】
使用するための燃料を決定するときに考慮されるなお別の性質は、燃料の煙点値である。一態様において、本発明の燃料組成物は、約１０ｍｍから約２５ｍｍの範囲の煙点値を有する。煙点は、炎が煙を発する直前の炎の高さとして定義される。煙点は、煤煙を形成する燃料の尺度として認識されており、種々の液体燃料の品質を判断するために用いられてきた。
【００４９】
本発明の実施形態において、燃料組成物は燃料成分を含む。一態様において、燃料成分には、ガソリン、ディーゼル、ジェット燃料、航空ガソリン、暖房用オイル、バンカーオイル、又はそれらの組合せが挙げられる。本発明の実施形態において用いられ得る他の種類の燃料は、当業者に明白であり、本発明の範囲内とみなされるべきである。
【００５０】
一態様において、燃料成分は約４０体積％から約９９体積％の範囲内で存在し、燃料添加剤は約１体積％から約６０体積％の範囲内で存在する、或いは、燃料成分は約８０体積％から約９９体積％の範囲内で存在し、燃料添加剤は約１体積％から約２０体積％の範囲内で存在する。それぞれの成分の量は、結果として得られる燃料組成物の所望の物性に応じて変化することができる。それぞれの成分の他の適切な量は、当業者に明白であり、本発明の範囲内とみなされるべきである。
【００５１】
本発明の別の実施形態として、環境に優しく、アルコール系燃料に匹敵する性能を有する非希釈燃料組成物が提供される。この実施形態において、非希釈燃料組成物は混合ブタノール燃料を含む。一実施形態において、混合ブタノール燃料は、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せを含む。一実施形態において、混合ブタノール燃料は、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せのみから本質的になる。一態様において、混合ブタノール燃料はｎ−ブタノールを除外する。
【００５２】
本明細書に記載されている組成の実施形態の他に、燃焼エンジン又は圧縮エンジンにおける使用のための燃料組成物を調製する方法も提供される。この実施形態において、混合ブタノール組成物は燃料成分と合わせられる。混合ブタノール組成物は、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せを含み、燃料組成物についてのオクタン価を改善するのに十分な量で存在する。燃料成分は、ガソリン、ディーゼル、ジェット燃料、航空ガソリン、暖房用オイル、バンカーオイル、又はそれらの組合せを含む。燃料成分は、燃焼エンジン又は圧縮エンジンにおける使用に適切なＢＴＵ含量を提供するのに十分な量で存在する。本発明の他の実施形態と同様に、燃料成分は約４０体積％から約９９体積％の範囲内で存在し、燃料添加剤は約１体積％から約６０体積％の範囲内で存在する、或いは、約８０体積％から約９９体積％の範囲内で、燃料添加剤は約１体積％から約２０体積％の範囲内で存在する。
【００５３】
別の実施形態において、組成物のＲＯＮ値は、８５と１１０の間、或いは、６７．４と１０１．１の間である。別の実施形態において、組成物のＢＴＵ値は１０５，０００ＢＴＵ／ガロンと１２０，０００ＢＴＵ／ガロンの間である。
【００５４】
本発明の別の実施形態として、ガソリン、ディーゼル、ジェット燃料、航空ガソリン、暖房用オイル、バンカーオイル、又はそれらの組合せにおける、可燃性非希釈燃料、及び／又は酸素性燃料構成成分として、混合ブタノール組成物を使用する方法が提供される。本発明の他の実施形態と同様に、混合ブタノール組成物は、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、イソブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノール、好ましくは、２−ブタノール、イソブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールの少なくとも２種から構成される。一実施形態において、混合ブタノール燃料は、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せを含む。一態様において、混合ブタノール組成物は、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、又はそれらの組合せのみから本質的になる。一態様において、混合ブタノール組成物はｎ−ブタノールを除外する。
【００５５】
前述のように、本発明により、混合ブタノールの高いＢＴＵ／ガロンの値に起因して利点が作り出される。メタノールは約５７，２５０Ｂｔｕ／ガロンを含有し、エタノールは約７６，３３０Ｂｔｕ／ガロンを含有するが、一方、ガソリンは約１１６，１００Ｂｔｕ／ガロンを含有する。混合ブタノールはガソリンのＢｔｕ／ガロン値により近い。
【００５６】
表１は、本発明の実施形態に従って作製された燃料を試験するために用いた試験方法のリストを含む。試験結果を表２に示す。
【表１】
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【００５７】
最初の試験ランにおいて、ガソリン成分、ペンタン、リフォーメート及び軽質直留ナフサ、並びにディーゼルを、Ｓａｕｄｉ  Ａｒａｍｃｏの精油所から、いかなる他の添加剤も含まずに得た。それぞれのガソリン成分を個々に試験した。各成分の比率を表２に列挙する。ブタノールを、化学物質の供給市場から直接的に購入し、いかなる精製もせずに用いた。１０％の混合ブタノール、及び９０％のディーゼル燃料を含有する混合ブタノール−ディーゼル燃料配合物を試験した。
【００５８】
試験結果に基づいて、２１．６％のペンタン、６４．７％のリフォーメート、及び１３．７％のＬＳＲＮを含むガソリンを、標準ガソリンとして用いた。２つの試料、すなわちＭＴＢＥを含む１つ及び１−ブタノールを含むもう１つを、同じ酸素含量レベル（Ｏ％＝２．８）で比較した。試験結果を表３に示す。次いで、４５％のＬＳＲＮ及び５５％のリフォーメートを含むガソリンを、標準ガソリンとして用いて、同じ体積（１５％）でのブタノール（単一のブタノール、又は混合ブタノール）の挙動を試験した。成分の比率及び試験結果を表４に列挙する。
【００５９】
実験のために用いたディーゼルを、Ａｒａｍｃｏ精油所の一つから、いかなる他の添加剤も含まずに得た。１０％のブタノール及び９０％のディーゼル燃料を含有する、ディーゼル及びブタノールを、表５に列挙するように配合した。試験結果を表６に列挙する。
【表２】
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【表３】
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【００６０】
実験６〜８は、１−ブタノールがＭＴＢＥの代わりにガソリン中に配合され得ることを示している。１−ブタノール配合のガソリンは、ＭＴＢＥ配合のガソリンの性能との類似性、並びにより低いＲＯＮを伴うＲＶＰ及びＢＴＵの特徴を示した。
【表４】
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【００６１】
ラン１０、１２及び１４に特に注意すると、純粋なブタノールについての試験により、２−ブタノール及びイソブタノールの両方が、ＭＴＢＥのＲＯＮに比べて、似たＲＯＮを有することが示された。しかし、ブタノールのＭＯＮはＭＴＢＥのＭＯＮより小さい。ブタノールをガソリンと配合することにより、この影響は克服される。これは、特に、２−ブタノール及びイソブタノールについて当てはまる（ラン１５、１６及び１７）。同時に、ＲＶＰの減少及びＢＴＵの増加が観察された。ブタノールの配合により、燃料の燃焼効率を向上させることができる。ブタノールのうちで、２−ブタノール、イソブタノール及びｔｅｒｔ−ブタノールが、望ましい結果をもたらしているように、特に有効であった。混合ブタノールの配合特性は、線形でなかったので、予測不可能と考えられる。それ故、混合ブタノールによりもたらされる混合オクタン価は、配合される燃料製品、混合ブタノールの体積パーセンテージに依存するであろう。
【表５】
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【表６】
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【００６２】
ラン２１〜２６により、混合ブタノールを１０％のレベルでディーゼルに添加したときに導かれる著しく否定的な影響（曇り点、煙点、ＢＴＵ）がないことが示される。セタン価及びＲＶＰの両方はわずかに減少する。
【００６３】
実験により、非希釈混合ブタノールは、１００を超える無類のオクタン価（ＲＯＮ）をもたらすことが示された。前述のように、混合ブタノールの配合特性は線形ではなく、それ故予測可能ではない。
【００６４】
本発明を、その実施形態のいくつかのみにより示し又は説明したが、一方、当業者には、それがそのように限定されず、本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変更が可能であることが明白であるはずである。
【００６５】
当業者は、多くの変更及び改変が、本発明の範囲から逸脱することなしに本発明を実施する方法に応じてなされ得ることを認めるであろう。本明細書において、本発明の実施形態が開示されており、特定の語を用いているが、それらは、一般的で説明的な意味のみで、限定の目的のためではなく用いられており、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲に示される。本発明を、これらの例証された実施形態を具体的に参照して、かなり詳細に説明した。しかし、種々の改変及び変更が、前述の本明細書で説明したように、本発明の精神及び範囲内でなされ得ることは明白であろう。更には、第１及び第２等の順序を指す語は、例示的な意味であり、限定する意味ではないと理解すべきである。例えば、特定のステップを合わせて単一のステップにすることができることは、当業者により認められ得る。
【国際調査報告】
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