JP2004210870A - 燃料用組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】ディーゼル機関等の代替燃料として長期間使用していても夾雑物やゼリー状物質が発生しにくい燃料用組成物を提供することを目的としている。
【解決手段】未使用食用油および不純物を除去した精製廃食用油の少なくともいずれかからなる食用油成分と、金属非含有のアルカリ成分とが少なくとも混合され、中性または弱アルカリ性に調整されてなることを特徴とし、灯油、炭化水素油、アルコールからなる群より選ばれた少なくとも１種の石油系成分をも含むことを特徴としている。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼル機関、ボイラー等に使用する燃料用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関の燃料としては、従来、軽油、重油が用いられていた。しかしながら、これらの燃料をディーゼル機関に用いると、燃料の不完全燃焼に起因して、微細な炭素粒子（以下、「ＰＭ」と記す）からなる黒煙を排出するという問題点がある。このＰＭは、環境を害するものであり、人の健康を害するものである。したがって、軽油あるいは重油の不完全燃焼によって生ずる排ガス中の黒煙を排ガス中から有効に除くため、触媒を用いて取り除く研究も行われているが、成果は未だ見られず、そのため、首都圏を始め、人口の密集する地域におけるディーゼル車の走行は規制されつつある。また、軽油や重油を燃料とするディーゼルエンジンは、排気ガスにＰＭ以外にも、有害な硫黄酸化物、および窒素酸化物を撒き散らし、さらに、不完全燃焼に起因して生ずる無色のハイドロカーボン（以下、「ＨＣ」と記す）、一酸化炭素、（以下、「ＣＯ」と記す）を放出するという問題点がある。排ガス中の硫黄酸化物は、空中に放出されると水分を吸収し亜硫酸や硫酸となって、金属構造物を腐食させたり、立ち木を枯れさせるため、工場排煙からの脱硫はかなり進んでいるが、ディーゼルエンジンにおいては、軽油には２００ｐｐｍ、硫黄分の少ない重油にも１０００ｐｐｍ程度の硫黄化合物が含有されており、ディーゼルエンジンの硫黄酸化物が放出の抑制が強く求められ、多くても５０ｐｐｍ以下にすることが求められている。
【０００３】
また、家庭および外食産業から排出される使用済みの食用油（以下、「廃食用油」と記す）は、高温で食物の加工に使用された結果、酸化されており、その程度は利用者により異なって一様ではなく、回収されてもその色は黒く濁り、粘度も大きく、再利用の道がほとんどなく、凝固剤で処理され、あるいは、そのまま土に埋められたり、河川に流されたりされ、公害問題として指摘されている。
そこで、本発明の発明者は、研究の結果、上記のような廃食用油と、灯油と、セタン価向上剤とを配合し，ディーゼル機関の燃料として廃食用油を有効利用できるとともに、硫黄酸化物，ＰＭ，ＨＣ，ＣＯ等がほとんど発生しない燃料用組成物を先に提案している（特許文献１）。
【０００４】
しかし、上記燃料用組成物の場合、廃食用油を、まず、燃料パイプの詰まりやタンクの腐食などを防止するため、予め遊離脂肪酸、夾雑物、塩分、水分等を除去した状態で使用するようになっているものの、使用を重ねる内に燃料パイプやフィルター、燃料噴射ノズル等に夾雑物やゼリー状物質が詰まる、燃料タンク内に付着堆積物が溜まるという問題があった。
【０００５】
本発明の発明者が検討した結果、上記のような夾雑物、ゼリー状物質の発生原因は、廃食用油から遊離脂肪酸を予め除去しておいても、空気に触れると自然酸化によってあらたな遊離脂肪酸が発生し、燃料用組成物のｐＨが6程度の酸性になるためであると考えられる。すなわち、燃料用組成物が酸性になると、過酸化物等の新たな夾雑物が発生する。また、燃料タンクや燃料供給系統の金属部分（特に亜鉛）の触媒作用によってゼリー状をした油脂の重合物が発生すると考えられる。
そこで、本発明の発明者は、燃料用組成物中の遊離脂肪酸を中和できれば、上記のような問題を解決出来るのではと考え、さらに研究を重ね結果、本発明を完成するに至った。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２７１８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みて、長期間使用していても夾雑物やゼリー状物質が発生しにくい燃料用組成物を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の燃料用組成物（以下、「請求項１の組成物」と記す）は、未使用食用油および不純物を除去した精製廃食用油の少なくともいずれかからなる食用油成分と、金属非含有のアルカリ成分とが少なくとも混合され、中性または弱アルカリ性に調整されてなることを特徴としている。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の燃料用組成物（以下、「請求項２の組成物」と記す）は、請求項１の組成物において、灯油、炭化水素油、アルコールからなる群より選ばれた少なくとも１種の石油系成分をも含むことを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の燃料用組成物（以下、「請求項３の組成物」と記す）は、請求項２の組成物において、食用油成分と石油系成分とが、容量比で食用油成分：石油系成分＝１０：９０〜７０：３０の割合で配合されていることを特徴としている。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の燃料用組成物（以下、「請求項４の組成物」と記す）は、請求項１〜請求項３のいずれかの組成物において、アルカリ成分がｎ−オクチルアミンであることを特徴としている。
【００１２】
本発明において、食用油成分としては、特に限定されないが、たとえば、アマニ油、ヤシ油、綿実油、ダイズ油、オリーブ油、サフラワー油、ココナッツ油、アーモンド油、ヒマシ油、ゴマ油、パーム油、パーム核油、トウモロコシ油、ラッカセイ油、桐油等の植物油、ラード油、バター脂、牛脂、豚脂、羊脂、鯨油、イワシ油、サバ油等の動物性油などが挙げられ、これらが単独であるいは混合されたものでも構わないが、植物油が、広い温度範囲で液状を保つので、動物油より使いやすく、好ましい。
【００１３】
本発明において使用されるアルカリ成分としては、金属非含有のものが使用されるが、その理由は、アルカリ成分が金属塩である場合、遊離脂肪酸との中和生成物が金属石桍となり、この金属石桍が詰まりの原因になったり、燃焼に悪影響を及ぼすためである。
【００１４】
また、アルカリ成分として、その他の好ましい条件は主に以下のとおりである。
（１）０℃以下で液体であり、食用油、石油成分に可溶である。
（２）アルカリ成分自体が着火性のよい可燃物であり、引火点が４５℃以上である。
（３）遊離脂肪酸との中和反応性が燃料系統に使用されている金属を上回る。
（４）アルカリ成分自体が燃料供給系統および燃焼・排気系統に悪影響を及ぼさない。
（５）アルカリ成分が燃料用組成物中で均一分散するように界面活性作用を備えている。
【００１５】
そして、上記の条件を満足するアルカリ成分としては、請求項４の組成物のように、脂肪族アミンが好ましく、脂肪族アミンのなかでも、炭素数５〜１５のものがより好ましく、ｎ―オクチルアミン等の炭素数８前後のものがさらに好ましい。
廃食用油から遊離脂肪酸、夾雑物、水等を除去する方法としは特に限定されないが、たとえば、活性白土等の吸着性物質を廃食用油に分散混合したのち、ろ過する方法が好適に用いられる。
【００１６】
ろ過する方法は、特に限定されないが、フィルタープレス法が短時間で効率よくろ過できるため、好適に用いられる。
また、本発明の燃料用組成物は、必要に応じて、請求項２の組成物のように、灯油、炭化水素油、アルコールからなる群より選ばれた少なくとも１種の石油系成分をも含んでいる。
【００１７】
すなわち、食用油成分とアルカリ成分のみでは、粘度が高く、現在開発が進みつつある複室式遮熱エンジンなどという食用油専用の特殊なディーゼル機関（以下、「食用油対応ディーゼル機関」と記す）でしか使用できないが、石油成分をさらに加えることによって、燃料用組成物の粘度を低下させ、ボイラー等に用いられるＡ重油代替燃料、一般のディーゼルエンジンに使用される軽油代替燃料として使用することができる。
なお、灯油には、石油から分留して得られ、ＪＩＳ規格による白灯油と称される家庭用の１号灯油と茶灯油と称される工業用の２号灯油とがあるが、本発明では、白灯油が好適に用いられる。なお、灯油は、技術の進歩の結果、硫黄が５０ｐｐｍ以下となっており、このため、燃焼させても、硫黄酸化物の発生が軽油、重油に較べて極端に小さく、また、燃焼ガスの発癌性を危惧されている芳香族炭化水素成分の含有率も軽油、重油に比べ少ない。したがって、環境汚染を防止することができる。
【００１８】
また、本発明の燃料用組成物には、さらに、燃料の着火性を向上させるためにセタン価向上剤を配合させるようにしても構わない。
使用し得るセタン価向上剤としては、具体的には、硝酸イソプロピル、硝酸ブチル、硝酸アミル、硝酸オクチル、硝酸シクロヘキシルなどの硝酸アルキルエステル、四硫化ジエチルなどの多硫化物、ニトロプロパン、ニトロエタンなどニトロ化合物、ジエチルエーテル、アセトン、ブチルカルビノール、ジエチルカルビノールなどの含酸素化合物、ジターシャリーブチルパーオキシド、ターシャリーブチルハイドロパーオキシドなどのような有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリルのようなジアゾ化合物、ジビニルアセチレンなどのどの脂肪族炭化水素が挙げられるが、引火点が４５℃以上であって、発火点が３００℃以下のものが好ましい。すなわち、引火点が４５℃未満のものは、引火しやすく、発火点が３００℃を越えると、発火のしやすく、危険性がある。また、ＮＯｘやＳＯｘの発生を抑える視点からは、過酸化物が好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
本発明の燃料用組成物の１つの実施の形態である食用油対応ディーゼル機関用組成物は、以下のようにして得られる。
【００２０】
（１）家庭や外食産業、惣菜販売店、スーパーなどから回収された廃食用油に活性白土を、１〜１０容量％の割合で添加し、撹拌混合したのち、フィルタープレスして、精製廃食用油を得る。すなわち、廃食用油は、その使用履歴により、てんぷら滓やわずかな塩分など調味料が夾雑物として含まれていたり、水分が混入しており、燃焼した時にダイオキシンを発生させたり、エンジンをいためたりする上、遊離脂肪酸も多く含まれている。そこで、上記のような、遊離脂肪酸、夾雑物および水分等を活性白土に吸着させ、活性白土とともにろ過して除去する。
（２）アルカリ成分としてのｎ−オクチルアミンを精製廃食用油に添加し、ｐＨを７〜８の中性から弱アルカリ性にする。
【００２１】
この食用油対応ディーゼル機関用組成物は、以上のように、従来土に埋められ、河川に流されるなどの廃棄行為に基づく公害が問題となっている廃食用油を用いるようにしたので、公害を防止できるとともに、廃食用油を資源として再利用できるとともに、石油系燃料の代替燃料となり、省資源化を図ることができる。勿論、ＰＭ、ＨＣ、ＣＯ、ＳＯｘの発生も少なくなり大気汚染の減少にも効果がある。
また、ｎ−オクチルアミンによって組成物が中性あるいは弱アルカリ性に調整されているので、ゼーリー状の重合物や金属石桍の発生がなく、燃料供給系統の詰まりがなく、良好な燃焼を確保できる。
【００２２】
しかも、ｎ−オクチルアミンによって、着火性がよくなるとともに、ｎ−オクチルアミンの界面活性作用によって、各成分が均一に混ざり合った状態になる。
精製廃食用油を得るのに、廃食用油に活性白土を混合し、夾雑物や遊離脂肪酸をこの活性白土に吸着させるようにしたので、ろ過後活性白土を地中に埋めれば、河川への流出もなく、活性白土を肥料として用いることができ、ろ過残滓の処理コストも低減できる。
【００２３】
一方、本発明の燃料用組成物の１つの実施の形態であるＡ重油代替燃料あるいは軽油代替燃料は、上記食用油対応ディーゼル機関用組成物に対し石油系成分として白灯油を添加することによって得られる。
すなわち、灯油は、硫黄含有量が少ないため、硫黄含有量をほとんど増やすことなく、Ａ重油あるいは軽油と同等の粘度にすることができ、一般のボイラーやディーゼル機関の代替燃料として有効に用いることができる。
【００２４】
本発明は、上記の実施の形態に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、石油系成分と灯油が用いられていたが、アルコールや炭化水素油を用いるようにしても構わない。
【００２５】
【実施例】以下に、実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
（実施例１）
廃食用油（和歌山県内スーパーオークワ食品加工工場から入手）を表１に示す条件でそれぞれろ過し、精製廃食用油を得た。そして、得られた精製廃食用油の透明度を調べその結果を表１に併せて示した。なお、５μろ紙フィルターおよび３μろ紙フィルターはトーヨーフィルター社製のもの、３μろ布フィルターはフジフィルター社のポリエステル不織布、３μロール紙フィルターはトリプルアール社製のもの、３μフィルタープレスは日本ろ過装置社製のものをそれぞれ用いた。また、フィルタープレスによるろ過に際しては、廃食用油に３容量％の割合で活性白土を予め分散混合しておいた。
【００２７】
【表１】

【００２８】
上記表１からフィルタープレスを用いたろ過方法を用いれば、効率よくより精製された精製廃食用油を得られることがよくわかる。
【００２９】
（実施例２）
実施例１のフィルタープレス方法によって得られた精製廃食用油にアルカリ成分としてのｎ−オクチルアミンを表２に示す配合で添加した燃料用組成物を満たした容器中に、Ｆｅ（鉄）板、Ｆｅ＋Ｚｎ（鉄亜鉛合金）板、Ｐｂ（鉛）板、Ｃｕ（銅）板、ステンレス鋼板、Ａｌ（アルミニウム）板をそれぞれ投入し、２週間経過後に容器から取り出して表面の付着物を調べ、その結果を表２に併せて示した。
【００３０】
【表２】

【００３１】
上記表２からｎ−オクチルアミンを添加すれば、付着物、すなわち重合物の発生を防止でき、１．０容量％以上添加すれば、Ｐｂ板の表面にもほとんど付着物が発生しないことがよくわかる。
【００３２】
（実施例３）
実施例１のフィルタープレス方法によって得られた精製廃食用油に白灯油を表３に示す配合割合で添加混合し、それぞれの配合割合での動粘度、密度、硫黄含有量を調べ、その結果を、市販軽油、市販Ａ重油の結果と併せて表３に示した。
【００３３】
【表３】

【００３４】
上記表３に示すように、精製廃食油を用いれば動粘度は高くなるものの、硫黄含有量が少なく、ＳＯxの発生を少なく抑えられることがよく分かる。また、白灯油を６０〜７０容量％配合させるようにすれば、軽油並みの動粘度、５０〜７０容量％配合させるようにすれば、Ａ重油並みの動粘度となり、それぞれ代替燃料として使用できることがよく分かる。
【００３５】
（実施例４）
実施例２で作製したｎ−オクチルアミンが０．５容量％含まれた精製廃食用油に対して白灯油を７０容量％の割合で配合した軽油代替燃料を得た。
この軽油代替燃料を市販のディーゼルエンジン乗用自動車(トヨタ社製マークII)に使用したところ、加速等良好で、3カ月、のべ９５００ｋｍ走行しても燃料供給系統に詰まり等がなかった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明にかかる燃料用組成物は、以上のように構成されているので、従来の軽油、重油に代えて、主成分として、未使用の食用油あるいは精製廃食用油を用いることにより、ディーゼルエンジンの排ガスからＰＭを著しく少なくすることができ、そのため黒煙の発生をほとんど無いくらいまでに、極めて小さくすることができる。
【００３７】
また、廃食用油を有効に使用できるので、省資源化を図ることができるとともに、廃食用油に起因する公害なども防止することができる。
しかも、長期間使用していても夾雑物やゼリー状物質が発生しにくい。したがって、燃料供給系統の詰まりもなく、安定してディーゼル機関やボイラーの燃料として使用することができる。
【００３８】
特に、請求項２および請求項３の組成物のようにすれば、一般のディーゼル機関やボイラーの代替燃料として使用できる。
また、請求項４の組成物のようにすれば、着火性がよく、しかも、均質になり安定した燃焼状態を得ることができる。

Claims (4)

1. 未使用食用油および不純物を除去した精製廃食用油の少なくともいずれかからなる食用油成分と、金属非含有のアルカリ成分とが少なくとも混合され、中性または弱アルカリ性に調整されてなることを特徴とする燃料用組成物。
2. 灯油、炭化水素油、アルコールからなる群より選ばれた少なくとも１種の石油系成分をも含む請求項１に記載の燃料用組成物。
3. 食用油成分と石油系成分とが、容量比で食用油成分：石油系成分＝１０：９０〜７０：３０の割合で配合されている請求項２に記載の燃料用組成物。
4. アルカリ成分がｎ−オクチルアミンである請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料用組成物。