JP2005133031A - Additive for oil/water mixed fuel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油に水を混合してなる油・水混合燃料を製造する際に用いる添加剤に関する。さらに具体的にはＷ／Ｏ型（油が水を包む）の混合燃料を製造する際に好適に用いることができる添加剤に関する。 The present invention relates to an additive used in producing an oil / water mixed fuel obtained by mixing water with oil. More specifically, the present invention relates to an additive that can be suitably used when producing a W / O type (oil wraps water) mixed fuel.
近年、軽油や重油等の化石燃料の節約・有効利用の観点から、またこれらの燃料を燃焼させた際にでる排気ガスの低公害化の観点から、これらの油に水を混合した「油・水混合燃料」の研究が盛んに行われている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、現在開発研究されている油・水混合燃料は、そのほとんどがいわゆるエマルジョン（乳化）燃料であり、数時間乃至数週間放置すると、油と水とが分離してしまい、長期の保存ができず、さらに、エマルジョン燃料専用にエンジン等の機器を改良する必要があり、使い勝手の悪いものであった。また、混合した水の量分だけ燃焼力が低下する欠点もあった。 However, most of the oil / water mixed fuels currently being developed and researched are so-called emulsion fuels. If left for several hours to several weeks, the oil and water separate and can be stored for a long time. Furthermore, it was necessary to improve the equipment such as the engine exclusively for the emulsion fuel, which was inconvenient. In addition, there is a drawback that the combustion power is reduced by the amount of mixed water.
本発明は、このような状況において鑑みなされたものであり、従来のいわゆるエマルジョン燃料ではなく、水を油中に完全に溶化せしめ、数年間放置しても分離することがなく、また従来のエンジン等の機器を改良せずに使用でき、さらに燃焼力の低下がほとんどない新規な油・水混合燃料を製造するための添加剤を提供することを主たる目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and is not a conventional so-called emulsion fuel, but water is completely dissolved in oil and does not separate even after being left for several years. It is a main object to provide an additive for producing a novel oil / water mixed fuel that can be used without improving the equipment and the like, and has almost no decrease in combustion power.
上記課題を解決するための発明は、オレイン酸を主成分とし、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートと、トリエタノールアミンと、を含有することを特徴とする、油・水混合燃料用添加剤である。 The invention for solving the above-mentioned problems is an additive for an oil / water mixed fuel characterized by comprising oleic acid as a main component and containing polyoxyethylene sorbitan monooleate and triethanolamine.
また、上記発明においては、さらに、ソルビタンモノオレートと、水酸化アンモニウムと、を含有してもよい。 Moreover, in the said invention, you may contain sorbitan monooleate and ammonium hydroxide further.
さらに、上記発明においては、親水性−親油性バランス値（ＨＬＢ値）が５〜１８であることが好ましい。 Furthermore, in the said invention, it is preferable that hydrophilicity-lipophilic balance value (HLB value) is 5-18.
本願の油・水混合燃料用添加剤によれば、水の粒子を瞬時に５〜１０ｎｍに極小化することができ、撹拌を行うことによってこの極小化した水を油中にムラなく分散せしめることができる。その結果、水分子を油分子で完全に包み込ませることが可能となり、従来のエマルション燃料とは異なり、水が完全に油に溶けた状態とすることができる。そして、本発明の添加剤を用いて製造した油・水混合燃料は、透明性を有しており、長時間（数年間）放置しても水と油とが分離することがなく、非常に安定している。 According to the additive for oil / water mixed fuel of the present application, water particles can be instantly minimized to 5 to 10 nm, and the minimized water can be uniformly dispersed in the oil by stirring. Can do. As a result, water molecules can be completely encapsulated with oil molecules, and unlike conventional emulsion fuels, water can be completely dissolved in oil. The oil / water mixed fuel produced by using the additive of the present invention has transparency, and water and oil do not separate even if left for a long time (several years). stable.
また、ソルビタンモノオレートと、水酸化アンモニウムと、を含有せしめたり、親水性−親油性バランス値（ＨＬＢ値）を５〜１８とすることにより、上記の作用効果を顕著に発揮させることができる。 Moreover, said effect can be exhibited notably by making sorbitan monooleate and ammonium hydroxide contain, or making hydrophilicity-lipophilic balance value (HLB value) 5-18.
以下に、本発明の油・水混合燃料用添加剤について、さらに具体的に説明する。 Hereinafter, the additive for oil / water mixed fuel of the present invention will be described more specifically.
本発明の油・水混合燃料用添加剤は、オレイン酸を主成分とし、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートと、トリエタノールアミンと、を含有することを特徴としており、さらに、ソルビタンモノオレートと、水酸化アンモニウムと、を含有することも可能である。 The additive for oil / water mixed fuel of the present invention is characterized by comprising oleic acid as a main component and containing polyoxyethylene sorbitan monooleate and triethanolamine, and further comprising sorbitan monooleate and water. It is also possible to contain ammonium oxide.
まず、本発明の添加剤を構成する成分についてそれぞれ説明する。なお、本発明の油・水混合燃料用添加剤を構成する各成分については、様々な成分を組み合わせて実験を繰り返した結果であり、各成分それぞれが、油と水を混合する際に如何様に作用し、どのような化学変化が生じているのかは未だ不明である。従って、以下に記す各成分の役割は、実験結果からの推測である。 First, each component constituting the additive of the present invention will be described. In addition, about each component which comprises the additive for oil-water mixed fuels of this invention, it is the result of having repeated an experiment combining various components, and when each component mixes oil and water, how It is still unclear what chemical changes are occurring. Therefore, the role of each component described below is inferred from the experimental results.
（１）オレイン酸
オレイン酸（Ｃ２４Ｈ４４Ｏ６）は、本発明の油・水混合燃料用添加剤の主成分であり、添加剤全体に対し、体積％で７０〜９０％の割合で含有されている。
(1) Oleic acid Oleic acid (C 24 H 44 O 6 ) is a main component of the additive for oil / water mixed fuel of the present invention, and is 70 to 90% by volume with respect to the total additive. Contained.
このオレイン酸の役割は、本発明の油・水混合燃料用添加剤に親油性を持たせることであると考えられ、オレイン酸を主成分とすることにより、本発明の添加剤を如何なる油（軽油であっても重油であっても良い）にも馴染ませることが可能となる。 The role of this oleic acid is considered to be to make the additive for oil / water mixed fuel of the present invention lipophilic, and by using oleic acid as a main component, the additive of the present invention can be used for any oil ( Light oil or heavy oil may be used).
なお、オレイン酸には、動物性のオレイン酸と、植物性のオレイン酸の２種類が存在するが、本発明においては、どちらを利用することも可能であるが、動物性オレイン酸を用いることが好ましい。 There are two types of oleic acid, animal oleic acid and vegetable oleic acid. In the present invention, either can be used, but animal oleic acid should be used. Is preferred.
（２）ポリオキシエチレンソルビタンモノオレート
ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートは、ノニオン性の界面活性剤の一種であり、添加剤全体に対し、体積％で１〜５％の割合で含有されている。
(2) Polyoxyethylene sorbitan monooleate Polyoxyethylene sorbitan monooleate is a kind of nonionic surfactant, and is contained in a proportion of 1 to 5% by volume with respect to the whole additive.
このポリオキシエチレンソルビタンモノオレートの役割は、油中で自らが電離をすることにより、親水基を形成し、当該親水基によって油中で水と結合して水を包み込んで溶化させることであると考えられる。 The role of this polyoxyethylene sorbitan monooleate is to form a hydrophilic group by ionizing itself in the oil, and to bind water in the oil by the hydrophilic group to wrap and dissolve the water. Conceivable.
当該ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートとしては、例えば市販されているＴｗｅｅｎ８０（和光純薬工業株式会社製）等を好適に用いることができる。 As the polyoxyethylene sorbitan monooleate, for example, commercially available Tween 80 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) can be suitably used.
（３）トリエタノールアミン
トリエタノールアミン（Ｃ６Ｈ１５ＮＯ３）は、添加剤全体に対し、体積％で５〜１０％の割合で含有されている。
(3) Triethanolamine Triethanolamine (C 6 H 15 NO 3 ) is contained in a proportion of 5 to 10% by volume with respect to the total additive.
このトリエタノールアミンの役割は、前述のポリオキシエチレンソルビタンモノオレートの油中での電離を促進することであると考えられる。（ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートのみを油中に含有せしめても、全く電離は起きないことを確認した。） The role of triethanolamine is considered to promote the ionization of the aforementioned polyoxyethylene sorbitan monooleate in oil. (It was confirmed that no ionization occurred even if only polyoxyethylene sorbitan monooleate was contained in the oil.)
（４）ソルビタンモノオレート
ソルビタンモノオレート（Ｃ２４Ｈ４４Ｏ６）は、前記のポリオキシエチレンソルビタンモノオレートと同様にノニオン性の界面活性剤の一種であり、添加剤全体に対し、体積％で１〜１０％の割合で含有せしめることができる。
(4) Sorbitan monooleate Sorbitan monooleate (C 24 H 44 O 6 ) is a kind of nonionic surfactant similar to the above polyoxyethylene sorbitan monooleate, and is in a volume% with respect to the whole additive. It can be contained at a ratio of 1 to 10%.
このソルビタンモノオレートの役割は、前記ポリオキシエチレンソルビタンモノオレートと同様であると考えられる。なお、ソルビタンモノオレートは、本発明の添加剤の必須成分ではないが、これを含有せしめることにより、本発明の添加剤の効果をより優れたものとすることができる。 The role of sorbitan monooleate is considered to be the same as that of the polyoxyethylene sorbitan monooleate. In addition, although sorbitan monooleate is not an essential component of the additive of the present invention, the effect of the additive of the present invention can be further improved by containing this.
当該ソルビタンモノオレートとしては、例えば市販されているＳｐａｎ８０（和光純薬工業株式会社製）等を好適に用いることができる。 As the sorbitan monooleate, for example, commercially available Span 80 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) can be suitably used.
（５）水酸化アンモニウム
水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）は、添加剤全体に対し、体積％で３〜５％の割合で含有されている。
(5) Ammonium hydroxide Ammonium hydroxide (NH 4 OH) is contained in a proportion of 3 to 5% by volume with respect to the whole additive.
この水酸化アンモニウムの役割は、前述のポリオキシエチレンソルビタンモノオレート、およびソルビタンモノオレートの油中での電離を促進することであると考えられる。なお、水酸化アンモニウムは、前記ソルビタンモノオレートと同様に、本発明の添加剤の必須成分ではない。 The role of ammonium hydroxide is considered to promote the ionization of the aforementioned polyoxyethylene sorbitan monooleate and sorbitan monooleate in oil. Ammonium hydroxide is not an essential component of the additive of the present invention, like the sorbitan monooleate.
このような成分からなる本発明の添加剤にあっては、その親水性−親油性バランス値（ＨＬＢ値）が５〜１８であることが好ましい。ＨＬＢ値が５より小さいと、本発明の添加剤が油中に分散しなくなってしまい、また１８より大きいと油・水混合燃料の透明性が悪化しやすく、温度変化により油と水とが分離しやすくなってしまうからである。 In the additive of the present invention composed of such components, the hydrophilic-lipophilic balance value (HLB value) is preferably 5-18. If the HLB value is smaller than 5, the additive of the present invention will not disperse in the oil, and if it is larger than 18, the transparency of the oil / water mixed fuel tends to deteriorate, and the oil and water are separated due to temperature change. It is easy to do.
なお、本発明における親水性−親油性バランス値（ＨＬＢ値）は以下の式により算出した値である。 In addition, the hydrophilicity-lipophilic balance value (HLB value) in the present invention is a value calculated by the following formula.
ＨＬＢ値＝７＋１１．７ｌｏｇ（Ｍｗ／Ｍｏ）
Ｍｗ：親水基の分子量
Ｍｏ：親油基の分子量
次に本発明の添加剤を用いて、油・水混合燃料を製造する方法について説明する。
HLB value = 7 + 11.7 log (Mw / Mo)
Mw: Molecular weight of hydrophilic group Mo: Molecular weight of lipophilic group Next, a method for producing an oil / water mixed fuel using the additive of the present invention will be described.
先ず、水を混合するための油を用意する。ここで本発明の添加剤は、油の種類を特に限定することはなく、いかなる油であっても水を混合せしめることが可能である。例えば、Ａ重油、Ｃ重油、さらには軽油やガソリンにも水を含有せしめることができる。 First, oil for mixing water is prepared. Here, the additive of the present invention does not particularly limit the type of oil, and any oil can be mixed with water. For example, A heavy oil, C heavy oil, light oil and gasoline can also contain water.
次に、準備した油に本発明の添加剤を添加し、良く撹拌する。本発明の添加剤は、水と混合する前段階の油に添加することが好ましく、こうすることにより、この後加えられる水を油中に溶解せしめることが可能となる。また、ここで行う撹拌も重要であり、この撹拌を充分に行って、油に本発明の添加剤を馴染ませておくことが必要である。 Next, the additive of the present invention is added to the prepared oil and stirred well. The additive of the present invention is preferably added to the oil in the previous stage to be mixed with water, so that the water added thereafter can be dissolved in the oil. Further, the stirring performed here is also important, and it is necessary to sufficiently perform the stirring so that the additive of the present invention is made to acclimatize to the oil.
次に、本発明の添加剤が加えられた油に水を加え良く撹拌する。水を加えた時点では、水相が下相、油相が上相として分離しているが、その後撹拌を行うことにより、エマルジョン状態（乳化状態）を経て、完全に水が油に可溶化し、透明性を有する油・水混合燃料が製造される。 Next, water is added to the oil to which the additive of the present invention has been added and stirred well. At the time when water is added, the water phase is separated as the lower phase and the oil phase is separated as the upper phase, but by stirring, the water is completely solubilized in the oil through the emulsion state (emulsified state). A transparent oil / water mixed fuel is produced.
本発明の添加剤は、水の種類についても特に限定することはなく、通常の水道水を用いることができ、さらには本発明の添加剤の構成比率を変化させることにより海水をも用いることができる。 The additive of the present invention is not particularly limited with respect to the type of water, and normal tap water can be used, and seawater can also be used by changing the constituent ratio of the additive of the present invention. it can.
油、水、および本発明の添加剤、それぞれの配合割合については、油の種類によって若干異なるが、例えば、油としてＡ重油を用いた場合には、それぞれの体積比で、
Ａ重油：水：本発明の添加剤＝８０：１０：１０〜６０：３０：１０
の割合で混合が可能であり、また、油として軽油を用いた場合には、それぞれの体積比で
軽油：水：本発明の添加剤＝８０：１０：１０〜６０：３０：１０
の割合で混合が可能である。
Oil, water, and the additive of the present invention, each blending ratio is slightly different depending on the type of oil, for example, when A heavy oil is used as the oil,
A heavy oil: water: additive of the present invention = 80: 10: 10-60: 30: 30
In addition, when light oil is used as the oil, light oil: water: additive of the present invention = 80: 10: 10 to 60:30:10 in respective volume ratios.
It is possible to mix at a ratio of
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
（実施例１）
１．本発明の添加剤の製造
本発明の添加剤の主成分となるオレイン酸（日本油脂株式会社製）を８０ｍＬ準備し、これにポリオキシエチレンソルビタンモノオレートとしてのＴｗｅｅｎ８０（和光純薬工業株式会社製）３ｍＬと、トリエタノールアミン（米山薬品工業株式会社製）１０ｍＬ、さらに、ソルビタンモノオレートとしてのＳｐａｎ８０（和光純薬工業株式会社製）２ｍＬと、水酸化アンモニウム（米山薬品工業株式会社製）５ｍＬと、を加え、合計１００ｍＬとし、５分間撹拌し、本発明の油・水混合燃料用添加剤を製造した。
(Example 1)
1. Production of additive of the present invention 80 mL of oleic acid (manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.) as a main component of the additive of the present invention was prepared, and Tween 80 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as polyoxyethylene sorbitan monooleate was prepared. ) 3 mL, 10 mL triethanolamine (made by Yoneyama Pharmaceutical Co., Ltd.), 2 mL Span80 (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as sorbitan monooleate, 5 mL ammonium hydroxide (made by Yoneyama Pharmaceutical Co., Ltd.) , Was added to make a total of 100 mL and stirred for 5 minutes to produce the additive for mixed oil and water fuel of the present invention.
２．油・水混合燃料の製造
油として、市販の軽油を用意した。この軽油７５ｍＬを秤取り、これに前記本発明の添加剤１０ｍＬを添加し、２分間撹拌し、その後、１分間静止させた。次に、静止させておいた添加剤含有の軽油に水道水を１５ｍＬ加え、撹拌した。
2. Production of oil / water mixed fuel Commercially available light oil was prepared as the oil. 75 mL of this light oil was weighed, 10 mL of the additive of the present invention was added thereto, stirred for 2 minutes, and then allowed to stand for 1 minute. Next, 15 mL of tap water was added to the light oil containing the additive that had been allowed to stand and stirred.
３．結果
水道水を加えた直後は、油相が上相となり、水相が下相となって分離していたが、撹拌を続けると、次第にエマルジョン状態となり、さらに撹拌を続けると完全に混合し、透明性を有する油・水混合燃料が完成した。この油・水混合燃料をこの後２年間放置したが、油と水とが分離することはなかった。
3. Results Immediately after the tap water was added, the oil phase became the upper phase and the aqueous phase became the lower phase, but when the stirring was continued, it gradually became an emulsion state, and when stirring was continued, it was completely mixed. A transparent oil / water mixed fuel was completed. The oil / water mixed fuel was allowed to stand for 2 years, but the oil and water were not separated.
（実施例２）
１．本発明の添加剤の製造
上記実施例１と同様の手順で、本発明の油・水混合燃料用添加剤を製造した。
(Example 2)
1. Production of additive of the present invention The additive for oil / water mixed fuel of the present invention was produced in the same procedure as in Example 1 above.
２．油・水混合燃料の製造
油として、市販の軽油を用意した。この軽油８０ｍＬを秤取り、これに前記本発明の添加剤１７ｍＬを添加し、１分間撹拌し、その後、１分間静止させた。次に、静止させておいた添加剤含有の軽油に海水を３ｍＬ加え、撹拌した。
2. Production of oil / water mixed fuel Commercially available light oil was prepared as the oil. 80 mL of this light oil was weighed, 17 mL of the additive of the present invention was added thereto, stirred for 1 minute, and then allowed to stand for 1 minute. Next, 3 mL of seawater was added to the light oil containing the additive that had been kept stationary and stirred.
３．結果
実施例１とは異なり海水を用いたが、実施例１の結果と同様に、撹拌を続けると完全に混合し、透明性を有する油・水混合燃料が完成した。
3. Results Although seawater was used unlike Example 1, as with the result of Example 1, when stirring was continued, mixing was complete and an oil / water mixed fuel having transparency was completed.
（実施例３）
１．本発明の添加剤の製造
前記実施例１と同様の手順で、本発明の油・水混合燃料用添加剤を製造した。
(Example 3)
1. Production of additive of the present invention The additive for oil / water mixed fuel of the present invention was produced by the same procedure as in Example 1.
２．油・水混合燃料の製造
油として、市販のＡ重油を用意した。
2. Production of oil / water mixed fuel Commercially available heavy oil A was prepared as the oil.
このＡ重油７５ｍＬを秤取り、これに前記本発明の添加剤１０ｍＬを添加し、２分間撹拌し、その後、１分間静止させた。次に、静止させておいた添加剤含有のＡ重油油に水道水を１５ｍＬ加え、撹拌した。 75 mL of this A heavy oil was weighed, 10 mL of the additive of the present invention was added thereto, stirred for 2 minutes, and then allowed to stand for 1 minute. Next, 15 mL of tap water was added to the A heavy oil oil containing the additive that had been kept stationary, and stirred.
３．結果
実施例１とは異なりＡ重油を用いたが、実施例１の結果と同様に、撹拌を続けると、完全に混合し、透明性を有する油・水混合燃料が完成した。
3. Results Unlike Example 1, A heavy oil was used. As in the results of Example 1, when stirring was continued, mixing was complete and an oil / water mixed fuel having transparency was completed.
（実施例４）
前記実施例１に記した方法で油・水混合燃料を１８Ｌ製造し、これをディーゼルエンジン車に用いてその性能を調査した。
Example 4
18 L of oil / water mixed fuel was produced by the method described in Example 1, and the performance was investigated using this for a diesel engine vehicle.
現在市販されている軽油を用いた場合と同様のエンジン出力を得ることができ、また排気ガスの成分を調べても、軽油成分が少ない分だけ、ＣＯ２、ＳＯＸ、ＮＯＸ、さらにＳＰＭの排出量が低減できた。また、本発明の油・水混合燃料用添加剤を用いて製造した油・水混合燃料においては、含有されている水が分離することがないので、エンジンや燃料タンク内が腐食することもなかった。 The same engine output as when using light oil currently on the market can be obtained, and even if the exhaust gas components are examined, CO 2 , SO X , NO X , and SPM Emissions were reduced. In addition, in the oil / water mixed fuel produced using the additive for oil / water mixed fuel of the present invention, the contained water is not separated, so that the engine and the fuel tank are not corroded. It was.
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