JP2008280489A - 油・水エマルジョン燃料及びその製造に用いる乳化剤 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期間安定な燃料油及び水のエマルジョンからなる燃料を製造し提供する。
【解決手段】燃料油及び水からなるエマルジョン燃料であって、シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤よりなる乳化剤によって乳化されている油・水エマルジョン燃料、その製造方法、及び油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
【効果】 本発明の乳化剤を使用して製造した油・水エマルジョン燃料は、長期間分離することなく、燃焼が安定であり燃焼効率が高まるため燃料使用量の低減とコストダウンが可能となる。また、従来の燃焼装置をそのまま使用することができ、燃焼廃液中の窒素酸化物（NOx）硫黄酸化物（SOx）などの低減が期待される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃焼特性及びその取り扱いを改善した低公害燃料として用いられる油・水エマルジョン燃料に関するものであり、特に、少量の乳化剤で長期間に亘り安定したエマルジョン状態を維持できる油・水エマルジョン燃料、その製造方法、及び、エマルジョン燃料を製造するための乳化剤に関するものである。さらに詳しくは、本発明は、燃料油及び水からなるエマルジョン燃料であって、シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤よりなる乳化剤によって乳化されていることを特徴とする油・水エマルジョン燃料、ならびに、その製造のための新規な乳化剤に関するものである。また、本発明は、燃料油又は水を乳化前にセラミックス材料と接触させることにより、油や水のクラスターを変化させて安定した油・水エマルジョンを形成させるエマルジョン燃料を製造する方法に関するものである。

燃料油と水のエマルジョンを燃料として使用することにより、燃料使用量が低減されてコストダウンが可能となるとともに、燃焼排ガス中の有害物質含有量を低下できることは知られているが、従来、長期間良好なエマルジョン状態を安定に維持し、優れた燃焼状態を長時間保つことが可能なエマルジョン燃料の開発が望まれていた。本発明は、こうした従来技術の課題を解決することを可能とする新規な組成の乳化剤を開発し、この乳化剤を使用して、優れたエマルジョン燃料を製造することを可能とした新技術を提供するものである。

従来、各種の製造工場等々において使用されているガスタービン、ボイラー、ジーゼルエンジンなどの油類を燃焼させる際に生ずる爆発力や熱量を利用した機械類、重機等には燃料油が不可欠である。燃料油の燃焼に際しては、ＮＯｘ、ＣＯ_２、ＳＯｘ、煤煙などの排出量が問題視され、京都議定書において、日本はＣＯ_２等の排出総量を低下させなければかりか、燃料の燃焼時に発生するＮＯｘ、ＳＯｘ等の低下も義務付けられているのが現状である。ＣＯ_２などの排出量を制御するために、装置、設備等の改善を行うことはコストの面でも非常に高いものとなる。しかし、根本要因である燃料油自体を改善することによりＣＯ_２などの有害物質の排出量を低減できれば、低コスト化が行えるとともに、排気ガスの有害物質を同時に低下させることができる。このような課題を解決するための一手段として、燃料油と水からなる油・水エマルジョン燃料に関する数多く提案がされている。

エマルジョン燃料には、Ｏ／Ｗ型とＷ／Ｏ型の２つのタイプがあり、どちらもその製造には水と油の分離を防ぐために界面活性剤を使用する必要がある。油・水エマルジョン燃料の製造については、近年検討されてきているが、乳化安定性に優れた安価な乳化剤が求められ、さらにエマルジョン燃料の粘性を適度な範囲に調整することが容易な乳化剤が求められている。

従来、エマルジョン燃料の乳化剤に関しては多くの提案がなされており、例えば、水酸基１個当たりの重量平均分子量と数平均分子量の比が特定の範囲にあるアルコール類のアルキレンオキサイドの付加物からなる乳化剤は、乳化安定性に優れ、経日的に安定した乳化組成物であることが開示されている（特許文献１参照）。また、燃料油１００重量部に、アニオン系、非イオン系及び両性イオン系の界面活性剤から少なくとも２種類を組み合わせてなる乳化剤と水から構成されたエマルジョン原液と、容量比で１／５〜１５／５の水を加えて乳化して製造されたエマルジョン燃料が燃焼して生成するＮＯｘ量は、燃料油単独で燃焼させた際に生成するＮＯｘの５０％以下となることが開示されている（特許文献２参照）。また、ＨＬＢ値が８．９〜８．３の範囲であり、１％水溶液のＰＨ値が２．８〜２．２となる脂肪酸エステル系の非イオン界面活性剤を０．１〜０ ．５％混合して、Ｗ／Ｏ型の安価で安定性のよいエマルジョン燃料を提供できることが開示されている（特許文献３参照）。

他のエマルジョン燃料に関する従来技術としては、ソルビトール、ソルビタン及びソルバイドからなる群から選ばれる１種以上の多価アルコール（ａ）と炭素数９〜２５の脂肪属モノカルボン酸（ｂ）とのエステル（Ａ）からなり、遊離の（ａ）が（Ａ）に対して１重量％以下であるエマルジョン燃料用乳化剤は、経時安定性及び乳化安定性に優れていることが開示されている（特許文献４参照）。また、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油・水混合燃料用添加剤は、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のない油・水混合燃料を製造できることが開示されている（特許文献５参照）。また、ポリブテニルコハク酸と非イオン界面活性剤を特定の割合で配合した組成物からなる乳化安定性に優れた乳化剤を使用して製造した燃料油と水からなるＷ／Ｏ型エマルジョン燃料組成物が開示されている（特許文献６参照）。

上述したような燃料油・水エマルジョン燃料の製造に使用される乳化剤としては、燃料油と水の比率を一定の割合に保ち燃焼性の低下を防止することが必要であり、特に、乳化剤の安定性が悪いとエマルジョン燃料を一時タンク等に入れたとき分離してしまい、その無害化処理がやっかいになる場合がある。また、生成したエマルジョン燃料の粘性はその用途に応じて適度な範囲に制御ができること、さらには、エマルジョン燃料の燃焼が良好で、ＣＯ_２やＮＯｘの排出量が効果的に削減できることが求められる。しかしながら、これらの要件を満足できるエマルジョン燃料に使用される乳化剤はいまだ実現していないのが現状である。

特開２００３−２７０７４号公報 特開２０００−２６５１８３号公報 特開２００４−１０７６５号公報 特開２００４−１２３９４７号公報 特開２００５−１３３０３１号公報 特開２００５−６０６４７号公報

このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、長期間の保存安定性に優れたエマルジョン燃料を開発することを目標にして鋭意研究を重ねた結果、燃料油と水からなるエマルジョン燃料を製造するに際して有用な、シリコーンオイル、トリエタノールアミン、非イオン界面活性剤からなる乳化剤を新たに開発することにより、乳化剤の使用量を低減でき、かつ長期間の保存安定性が良く燃焼特性に優れているエマルジョン燃料を製造し、提供することができることを見出し、さらに研究を重ねることにより本発明を完成するに至った。

本発明の目的は、安定性に優れ、長期間貯蔵しても、油と水が分離することのない油・水エマルジョン燃料を提供することにある。また、本発明の目的は、従来から一般的に使用されている各種装置を改造することなく使用できるエマルジョン燃料を提供することである。また、本発明の目的は、燃焼状態が安定し燃焼効率が高い燃料燃焼装置を提供することである。また本発明の目的は、安定な油等・水エマルジョン燃料の製造に適した、新規乳化剤を提供することにある。また、本発明の目的は、燃焼排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）や硫黄酸化物（ＳＯｘ）の低減が期待される油・水エマルジョン燃料及びその製造方法を提供することである。

また、本発明の目的は、油及び／又は水をセラミック材料に接触させることにより、油と水の混合状態を改善し、乳化剤の使用量の低減を図り、さらに安定性に優れたエマルジョン燃料を提供することが可能なエマルジョン燃料の製造方法を提供することである。また、本発明の目的は、油・水エマルジョンを構成する成分を微粒子化させることなどにより燃焼の安定化を実現することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）燃料油及び水からなるエマルジョン燃料であって、シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤よりなる乳化剤によって乳化されていることを特徴とする油・水エマルジョン燃料。
（２）燃料油９０〜４０重量％と水１０〜６０重量％を含有するＷ／Ｏ型のエマルジョンからなる上記（１）に記載の油・水エマルジョン燃料。
（３）シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオイル、又はジメチルシリコーンオイルのメチル基の一部がフェニル基又は水素で置換されているシリコーンオイルから選ばれた１種又はそれ以上からなる上記（１）又は（２）に記載の油・水エマルジョン燃料。
（４）エタノールアミンが、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンから選ばれた１種又はそれ以上からなる上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
（５）非イオン界面活性剤が、コハク酸エステルであることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
（６）コハク酸エステルが、ソルビタンコハク酸エステルであることを特徴とする上記（１）から（５）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
（７）乳化剤が、シリコーンオイル１００重量部に対し、エタノールアミンが１０〜３０重量部、非イオン界面活性剤が８０〜１２０重量部からなる上記（１）から（６）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
（８）燃料油と水の総量１００重量部あたり、０．０５〜１０重量部の乳化剤を含有する上記（１）から（７）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
（９）燃料油が、軽油、重油、灯油などの石油留分、石炭液化油、動物性油、植物性油、及び各種廃油から選ばれた１種又はそれ以上からなる上記（１）から（８）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
（１０）シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤からなることを特徴とする油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
（１１）シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオイル、又はジメチルシリコーンオイルのメチル基の一部がフェニル基又は水素で置換されているシリコーンオイルである上記（１０）に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
（１２）エタノールアミンが、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンから選ばれた１種又はそれ以上からなる上記（１０）又は（１１）に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
（１３）非イオン界面活性剤が、コハク酸エステルであることを特徴とする上記（１０）から（１２）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
（１４）コハク酸エステルが、ソルビタンコハク酸エステルであることを特徴とする上記（１０）から（１３）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
（１５）乳化剤が、シリコーンオイル１００重量部に対し、エタノールアミンが１０〜３０重量部、非イオン界面活性剤が８０〜１２０重量部からなる上記（１０）から（１４）のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
（１６）燃料油９０〜４０重量％と水１０〜６０重量％からなるＷ／Ｏ型のエマルジョン燃料の製造方法であって、燃料油及び水を、上記（１０）から（１５）のいずれか１項に記載の乳化剤により乳化することを特徴とする油・水エマルジョン燃料の製造方法。
（１７）燃料油と水を乳化する前に、燃料油及び／又は水をセラミック材料と接触させる上記（１６）に記載の油・水エマルジョン燃料の製造方法。
（１８）燃料油を、シリカ・アルミナ系セラミック材料、酸化チタン系セラミック材料から選ばれた１種又はそれ以上のセラミック材料と接触させる上記（１７）に記載の油・水エマルジョン燃料の製造方法。
（１９）水を、活性炭、麦飯石、トルマリンから選ばれた１種又はそれ以上のセラミック材料と接触させる上記（１７）に記載の油・水エマルジョン燃料の製造方法。

本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明は、燃料油９０〜４０重量％と水１０〜６０重量％からなるＷ／Ｏ型のエマルジョン燃料であって、該油・水エマルジョン燃料が、シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤よりなる乳化剤により乳化されていることを特徴とする油・水エマルジョン燃料、シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤よりなる乳化剤、及び該乳化剤を用いて油・水エマルジョン燃料を製造する方法に関するものである。本発明は、新規乳化剤を用いて油・水エマルジョン燃料を製造することにより、長期間の乳化安定性に優れた油・水エマルジョン燃料を提供することを可能とするものであり、さらに、本発明により燃焼状態の安定化と熱効率の向上が可能となる。本発明の油・水エマルジョン燃料の製造には、その原材料である燃料油、水及び／又は乳化剤を、エマルジョンの形成前に、特定のセラミックと接触させることにより乳化工程が改善できるとともに、生成したエマルジョンの長期安定化ならびに微粒子化を達成したエマルジョン燃料の製造が可能となる。

本発明の油・水エマルジョン燃料を構成する燃料油としては、例えば、重油、軽油、灯油などの石油の留分、石炭液化油、食用油、植物性油、動物性油、各種の産業から排出される廃油、流出重油の回収油などの燃焼可能な油類であればいかなる種類のものでも使用されるが、特に軽油及び重油が好適である。本発明の油・水エマルジョン燃料は、燃料油９０〜４０重量％と水１０〜６０重量％からなるＷ／Ｏ型のエマルジョン燃料であって、特に、燃料油７０〜５０重量％と水３０〜５０重量％からなることがさらに好適である。

本発明の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤は、シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤からなる。
シリコーンオイルとしては、特に限定されるものではないが、例えば、ジメチルシリコーンオイル、又はジメチルシリコーンオイルのメチル基の一部がフェニル基又は水素により置換されているストレートシリコンオイルが好適である。好適なジメチルシリコーンオイルの化学構造を次に示す。式中において、Ｒが全てメチル基であるジメチルシリコーンオイルは最も実用化されており、重合度ｎを調整すれば、例えば、０．６５〜１００万cstのシリコーンオイルを調製することができる。その特徴は、温度による粘度変化が小さく、表面張力も小さい。また、メチル基の一部をフェニル基に置き換えたシリコーンオイル、例えばメチルフェニルシリコーンオイルは、耐寒性に優れ、油・水エマルジョン燃料に寒冷地での安定性を付与することができる。脂肪酸変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイルも好ましいものである。
シリコーンオイルは油・水エマルジョン燃料の製造において、安定した油・水エマルジョン燃料を容易に生成するの作用効果を有する。

エタノールアミンとしては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンのいずれも使用することができるが、トリエタノールアミンが最も好適である。エタノールアミンは、燃焼工程において燃焼中に発生する二酸化炭素、硫化水素などの酸性のガスを吸収することが可能であり、また、５００℃以上での燃焼において、油・水の混合物の小規模な水爆発を起こして燃焼状態（炎）の安定化に寄与する。また、トリエタノールアミンは、エタノール、水には易溶であり、塩基とアルコールの両反応を示すため、非イオン界面活性剤とシリコーンオイルを混合し乳化剤を調製することを容易とする。
本発明で使用されるエタノールアミンとしては、例えば、トリエタノールアミンが例示される。

非イオン界面活性剤としては、特に限定されることはなく広範囲の非イオン界面活性剤を使用することが可能であるが、好適には例えばコハク酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル等が挙げられる。その中で特に好適には、ソルビタンコハク酸エステルが挙げられる。

本発明の乳化剤は、シリコーンオイル（Ａ）、エタノールアミン（Ｂ）、及び非イオン界面活性剤（Ｃ）を含むものであり、それらの含有比率は、（Ａ）１００重量部に対し、（Ｂ）が１０〜３０重量部、（Ｃ）が８０〜１２０重量部からなり、さらに好適には、（Ａ）１００重量部に、（Ｂ）１５〜２５重量部、（Ｃ）９０〜１１０重量部からなる乳化剤が挙げられる。

本発明の乳化剤は、シリコーンオイルとエタノールアミン及び非イオン界面活性剤を上記の割合で配合し均一な液状となしたものであり、例えば、これらの成分を約４０〜６０℃の温度範囲で加熱しながら撹拌、混合し、均一な液状となすことにより優れた乳化性能を発揮することができる乳化剤を調製することが可能である。この乳化剤を使用して油・水エマルジョン燃料を製造する際には、燃料油と水の総重量１００重量部に対して、乳化剤を０．０５〜１０重量部使用するのが好適であり、乳化剤が０．０５重量部未満であれば充分な乳化力が得られず生成した油・水エマルジョン燃料の長期安定性が損なわれる。また、乳化剤が１０重量部を越えると乳化剤によるコストが上昇し経済性が得られないこととなる。特に好適な乳化剤の添加量としては、燃料油と水の総量１００重量部に対して、２〜８重量部の範囲が挙げられる。

乳化剤は、上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）からそれぞれ選ばれた複数の成分を混合した混合物から構成してもよい。また、本発明の油・水エマルジョン燃料には、必要に応じて他の添加剤、例えば、防錆剤、流動点降下剤、腐食防止剤などを添加することが可能である。例えば、コハク酸又はその塩類を添加することにより、水と油の分離防止を改善することができる。

本発明の油・水エマルジョン燃料を製造するには、特殊な工程を必要とすることはなく、油及び水を本発明の乳化剤を混合し強力に撹拌することで充分目的が達成され、乳化方法が特に限定されることはない。例えば、燃料油に乳化剤を混合した後水を徐々に添加する方法、水に乳化剤を添加した後燃料油に添加する方法、油、水、乳化剤を同時に添加する方法などがあるが、簡便な混合機の使用が可能となること、エマルジョン形成が容易であることなどを考慮すると燃料油に乳化剤を添加混合する方法が好適である。乳化の際に、空気、窒素ガスなどのガス類がエマルジョン中に混入すると、エマルジョン燃料が相分離しやすくなるのでガス類の混入は避けるのがよい。乳化混合機としては特に限定されることはなく、一般に利用されている混合撹拌機、例えば、スクリューミキサー、ホモジナイザーなどが挙げられる。

燃料油と水を乳化する前に、燃料油及び／又は水をセラミック材料に接触させた後、両者をエマルジョン化することにより生成した燃料エマルジョン特性をさらに改善し、長期間安定したエマルジョン燃料を製造することができる。これは、セラミック材料との接触により油中に分散した水粒子を微細化できることによるものと考えられる。燃料油と接触させその性状を改善できるセラミック材料としては、いわゆるマイナス側のセラミック材料、例えば、シリカ・アルミナ系セラミック材料、酸化チタン系セラミック材料などが使用される。また、水と接触させてその性状を改善できるセラミック材料としては、いわゆるプラス側のセラミック材料、例えば、活性炭、麦飯石、トルマリンなどが使用される。例えば、プラス側のセラミック材料と水を接触させると、水のクラスターが小さくなり物性が変化してエマルジョン形成能が改善されるものと考えられる。セラミック材料と接触させた油又は水は、そのクラスター（物性）が破壊されないあいだに、手早くエマルジョン形成工程に付すことが好適であるので、油又は水をセラミック材料と接触させる工程と、両者を混合し乳化させる工程を連続して設けることがよい。

このように油又は水を、各々マイナス又はプラスのセラミック材料に接触させることにより乳化状態が改善されるが、さらに乳化物の安定を増進させるために、一旦乳化させた燃料エマルジョンを再度セラミック材料に接触させることにより、より安定化した油・水エマルジョン燃料を製造することが可能である。また、乳化剤を同様にセラミック材料で処理することが好適である。

次に、本発明の油・水エマルジョン燃料の製造方法について具体的に説明する。本発明の乳化剤を調製するには、例えば、約４０〜６０℃に保持したシリコーンオイルの中に、加熱したトリエタノールアミンを滴下し、４０〜６０℃に保持しながら撹拌を続行する。生成したシリコーンオイル、トリエタノールアミンの混合物中に、非イオン界面活性剤を徐々に滴下して均一な溶液の状態を形成させるのが好適である。撹拌を、例えば、４５〜５５℃の温度下で、２０〜６０分間継続した後、セラミックスと接触させて乳化剤を製造する。

乳化剤を調製した後、所定の割合となるように秤量した水と燃料油を用意し、水と燃料油を各々セラミック材料と接触させた後直ちに混合する、燃料油と水の混合液を撹拌しながら調製した乳化剤を徐々に滴下し、油と水を乳化状態となしてエマルジョン燃料を製造する。製造したエマルジョン燃料を再度セラミック材料と接触させて乳化状態を改善してもよい。また、燃料油と水をセラミック材料と接触させることなく乳化させても、本発明の乳化剤の優れた乳化特性が発揮されてエマルジョン燃料が製造される。製造した油・水エマルジョン燃料を容器に入れて長期間静置して油と水の分離状態を観察したところ、３週間経過しても相分離は発生しなかった。しかし、４週間静置した後には、若干の相分離が認められることがあるが、このエマルジョン燃料を実用に供するには充分な程度の安定性を保持している。燃料油及び水をセラミック材料と接触させることなく製造した本発明の油・水エマルジョン燃料の安定性は完全とはまではいえず、セラミック材料と接触させたエマルジョン燃料よりは若干安定性が低下したが、実用上は問題がない程度である。

本発明の油・水エマルジョン燃料の燃焼試験を、図１に示す燃焼装置を用いて行った。
図中、１はセラミック耐火材製の円筒状の燃焼炉、２はバーナ装置、３はポンプ、４は第１燃料タンク、５は第２燃料タンクである。
すなわち、燃焼実験を実施するにあたり、直径６００ｍｍ、長さ２０００ｍｍのセラミック耐火材製の円筒状の燃焼炉１端部に重油バーナー２を取り付けて燃焼装置を構成し、メインバーナー（図示せず）には第１燃料タンク４に入っているＡ重油と水とのエマルジョンからなる燃料を供給し、パイロットバーナー（図示せず）には第２燃料タンク５に入っているＡ重油を供給して燃焼実験を行った。燃焼温度を、燃焼炉１の開放端部付近（Ａ点）及び端部から１０００ｍｍ内側に入った箇所（Ｂ点）でそれぞれ熱電対により測定した。

Ａ重油と水の重量比が５０：５０のエマルジョン燃料を製造し、これを８０Ｌ／Ｈでメインバーナーに供給し、Ａ重油を２０Ｌ／Ｈでパイロットバーナーに供給して燃焼させた。Ａ点及びＢ点での温度は、１０分後にＡ点で９６０℃、Ｂ点で１０５０℃に上昇し、２０分後には、Ａ点で１０００℃、Ｂ点で１０６０℃に上昇した。燃焼の際の火炎の安定性に優れていた。これらの試験結果から、本発明のエマルジョン燃料が優れた燃焼特性を有することが判明した。

本発明により、次のような効果が奏される。
（１）長期間の貯蔵に耐える安定性に優れた、実用的なエマルジョン燃料であり、しかも燃焼時のＣＯ２及びＮＯｘ、ＳＯｘ、煤煙等を低下させ、環境問題への貢献が期待される優れた油・水エマルジョン燃料を製造し提供することができる。
（２）シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン性界面活性剤よりなる、油・水エマルジョン燃料の製造に優れた乳化性能を発揮する乳化剤を提供することができる。
（３）エマルジョン燃料を製造するにあたり、原材料をセラミック材料と接触処理することにより、さらに安定性を改善されたエマルジョン燃料を製造することができる。
（４）油・水エマルジョン燃料の製造にあたり、乳化剤の量を増加することにより高カロリーのエマルジョン燃料を提供することができる。
（５）使用燃料油量の低減、燃料のコストダウン、排ガス中の有害物質類の低減が実現される油・水エマルジョン燃料を提供することができ、地球温暖化防止にも大きな役割を発揮することができる。

次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。

シリコーンオイル、トリエタノールアミン、及び非イオン界面活性剤からなる乳化組成物を使用してエマルジョン燃料を製造するにあたり次の原材料を用意した。
１）シリコーンオイル（メチルフェニルシリコーンオイル）
２）トリエタノールアミン
３）非イオン界面活性剤（ソルビタンエステル）
４）Ａ重油
次に、約５０〜６０℃に保持した１００ｍＬの上記シリコーンオイルの中に、約７０〜８０℃に加熱したトリエタノールアミン１２．０ｇを滴下し、５０〜６０℃で２０〜６０分間撹拌を続行した。こうして得られた生成したシリコーンオイルとトリエタノールアミンの混合物中に、非イオン界面活性剤７．０ｍＬを撹拌しながら徐々に滴下して均一な溶液の状態を形成させて乳化剤を製造した。

次に、水とＡ重油の重量比が４０：５０となるように、水を４ＬとＡ重油を５Ｌ収容した容器中に、水４Ｌに対し上記の乳化剤が４〜１２ｍＬとなるような量の乳化剤を、水とＡ重油の混合物中に撹拌しながら徐々に滴下して、重油・水エマルジョン燃料を製造した。製造した重油・水エマルジョン燃料を容器に入れて静置して、重油と水との分離を観察したところ、３週間経過しても相分離は発生しなかった。４週間静置した後には、若干の相分離が認められたが、この重油・エマルジョン燃料を実用に供するには充分な程度の安定性を保持していた。

本実施例では、乳化剤、Ａ重油、及び水をセラミック材料と接触させた後、それらを直ちに混合して乳化させた以外は実施例１と同様にして重油・エマルジョン燃料を製造した。水をＡ重油と混合する直前にセラミック材料（ケイ酸アルミニウム系セラミック）と接触させ、Ａ重油を水と混合する直前に同じセラミック材料と接触させた。Ａ重油と水を混合後、直ちに、乳化剤をホモジナイザーによる撹拌下に添加して油・水エマルジョン燃料を製造した。生成した重油・水エマルジョン燃料は安定であり、８０００回／分の遠心分離器で１分間処理しても分離相を形成することはなかった。

実施例１と同様にしてＡ重油と水の重量比が５０：５０であるエマルジョン燃料を製造した。生成した油・水エマルジョン燃料は長期間安定していた。

本実施例では以下の材料を使用して油・水エマルジョン燃料油を製造した。シリコーンオイル（Ａ）、エタノールアミン（Ｂ）、非イオン界面活性剤（Ｃ）が重量比で１００対２０対１００からなる乳化剤を４ｇ、燃料油（Ｄ）と水の重量比が５０対５０の混合液２Ｌ（又はＫｇ）に添加してエマルジョン燃料とした。生成したエマルジョン燃料は安定性のよいものであった。

本実施例では以下の材料を使用して油・水エマルジョン燃料を製造した。シリコーンオイル（Ａ）、エタノールアミン（Ｂ）、非イオン界面活性剤（Ｃ）が重量比で１００対３０対９０からなる乳化剤を３ｇ、燃料油（Ｄ）と水の重量比が５０対４０の混合液２Ｌ（又はＫｇ）に添加してエマルジョン燃料とした。生成したエマルジョン燃料は安定性に優れていた。

本実施例では、上記の実施例で製造した重油・水エマルジョン燃料の燃焼試験を図１に示す燃焼装置を用いて行った。
すなわち、燃焼実験を実施するにあたり、直径６００ｍｍ、長さ２０００ｍｍのセラミック耐火材製の円筒状の燃焼炉１端部に重油バーナー２を取り付けて燃焼装置を構成し、メインバーナー（図示せず）には第１燃料タンク４に入っているＡ重油と水とのエマルジョンからなる燃料を供給し、パイロットバーナー（図示せず）には第２燃料タンク５に入っているＡ重油を供給して燃焼実験を行った。燃焼温度を、燃焼炉１の開放端部付近（Ａ点）及び端部から１０００ｍｍ内側に入った箇所（Ｂ点）でそれぞれ熱電対により測定した。

実施例１と同様の方法により製造したＡ重油と水の重量比が５０：４０である本発明のエマルジョン燃料を８０Ｌ／Ｈでメインバーナーに供給し、またＡ重油を２０Ｌ／Ｈでパイロットバーナーに供給して燃焼させた。Ａ点及びＢ点での温度を測定したところ、１０分後にはＡ点で９６０℃、Ｂ点で１０５０℃に上昇し、２０分後には、Ａ点で１０００℃、Ｂ点で１０６０℃に上昇した。

実施例３で使用したエマルジョン燃料を使用し、実施例６と同様にして燃焼実験を行った。パイロットバーナーにＡ重油を１０Ｌ／Ｈで供給し、次いでメインバーナーにはエマルジョン燃料を９０Ｌ／Ｈで供給して燃焼させてＡ点及びＢ点での温度を測定した。燃焼を始めて３０分後には、Ａ点での温度が１２００℃に達した。

以上詳述したように、本発明はシリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤からなる新規な乳化剤に特徴を有し、この乳化剤を使用して油・水エマルジョン燃料を製造し提供する技術に係るものである。本発明の油・水エマルジョン燃料は、その燃焼特性及び取り扱いを改善した低公害燃料として用いることが可能であり、低い乳化剤の添加量でも長期間に亘り安定したエマルジョン状態を維持できる油・水エマルジョン燃料である。本発明のエマルジョン燃料により、燃料使用量を低減して燃料関係のコストダウン、及び燃焼排ガス中に排出されるＮＯｘ、ＣＯ_２、ＳＯｘなどの有害物質の排出量を低下させることが可能となり、将来の低公害燃料としてその消費量の増加が期待されるところである。さらに、本発明のエマルジョン燃料は、長期間エマルジョン状態が安定で、優れた燃焼状態を維持することから、その燃焼形態及び燃焼装置が制限なされることはなく、従来の燃焼装置をそのまま使用して燃焼することが可能となる。
本発明は上記のような優れた油・水エマルジョン燃料を製造し提供するものであり、新規なエマルジョン燃料技術を開示するものとして有用である。

本発明の油・水エマルジョン燃料の燃焼試験装置の構成図である。

符号の説明

１：セラミック耐火材製の円筒状の燃焼炉
２：バーナ装置
３：ポンプ
４：第１燃料タンク
５：第２燃料タンク

Claims (19)

1. 燃料油及び水からなるエマルジョン燃料であって、シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤よりなる乳化剤によって乳化されていることを特徴とする油・水エマルジョン燃料。
2. 燃料油９０〜４０重量％と水１０〜６０重量％を含有するＷ／Ｏ型のエマルジョンからなる請求項１に記載の油・水エマルジョン燃料。
3. シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオイル、又はジメチルシリコーンオイルのメチル基の一部がフェニル基又は水素で置換されているシリコーンオイルから選ばれた１種又はそれ以上からなる請求項１又は２に記載の油・水エマルジョン燃料。
4. エタノールアミンが、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンから選ばれた１種又はそれ以上からなる請求項１から３のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
5. 非イオン界面活性剤が、コハク酸エステルであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
6. コハク酸エステルが、ソルビタンコハク酸エステルであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
7. 乳化剤が、シリコーンオイル１００重量部に対し、エタノールアミンが１０〜３０重量部、非イオン界面活性剤が８０〜１２０重量部からなる請求項１から６のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
8. 燃料油と水の総量１００重量部あたり、０．０５〜１０重量部の乳化剤を含有する請求項１から７のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
9. 燃料油が、軽油、重油、灯油などの石油留分、石炭液化油、動物性油、植物性油、及び各種廃油から選ばれた１種又はそれ以上からなる請求項１から８のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料。
10. シリコーンオイル、エタノールアミン及び非イオン界面活性剤からなることを特徴とする油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
11. シリコーンオイルが、ジメチルシリコーンオイル、又はジメチルシリコーンオイルのメチル基の一部がフェニル基又は水素で置換されているシリコーンオイルである請求項１０に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
12. エタノールアミンが、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンから選ばれた１種又はそれ以上からなる請求項１０又は１１に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
13. 非イオン界面活性剤が、コハク酸エステルであることを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
14. コハク酸エステルが、ソルビタンコハク酸エステルであることを特徴とする請求項１３に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
15. 乳化剤が、シリコーンオイル１００重量部に対し、エタノールアミンが１０〜３０重量部、非イオン界面活性剤が８０〜１２０重量部からなる請求項１０から１４のいずれか１項に記載の油・水エマルジョン燃料を製造するための乳化剤。
16. 燃料油９０〜４０重量％と水１０〜６０重量％からなるＷ／Ｏ型のエマルジョン燃料の製造方法であって、燃料油及び水を、請求項１０から１５のいずれか１項に記載の乳化剤により乳化することを特徴とする油・水エマルジョン燃料の製造方法。
17. 燃料油と水を乳化する前に、燃料油及び／又は水をセラミック材料と接触させる請求項１６に記載の油・水エマルジョン燃料の製造方法。
18. 燃料油を、シリカ・アルミナ系セラミック材料、酸化チタン系セラミック材料から選ばれた１種又はそれ以上のセラミック材料と接触させる請求項１７に記載の油・水エマルジョン燃料の製造方法。
19. 水を、活性炭、麦飯石、トルマリンから選ばれた１種又はそれ以上のセラミック材料と接触させる請求項１７に記載の油・水エマルジョン燃料の製造方法。