JP2013544317A - 高セタン再生可能燃料 - Google Patents
高セタン再生可能燃料 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013544317A JP2013544317A JP2013542076A JP2013542076A JP2013544317A JP 2013544317 A JP2013544317 A JP 2013544317A JP 2013542076 A JP2013542076 A JP 2013542076A JP 2013542076 A JP2013542076 A JP 2013542076A JP 2013544317 A JP2013544317 A JP 2013544317A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel
- diesel
- rhe
- condensation
- ethers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G3/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids
- C10G3/50—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oxygen-containing organic materials, e.g. fatty oils, fatty acids in the presence of hydrogen, hydrogen donors or hydrogen generating compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
- C10L1/026—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only for compression ignition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
- C10L10/02—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for reducing smoke development
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L10/00—Use of additives to fuels or fires for particular purposes
- C10L10/12—Use of additives to fuels or fires for particular purposes for improving the cetane number
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/10—Feedstock materials
- C10G2300/1011—Biomass
- C10G2300/1014—Biomass of vegetal origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/10—Feedstock materials
- C10G2300/1011—Biomass
- C10G2300/1018—Biomass of animal origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/20—Characteristics of the feedstock or the products
- C10G2300/30—Physical properties of feedstocks or products
- C10G2300/307—Cetane number, cetane index
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
- C10G2300/405—Limiting CO, NOx or SOx emissions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
- C10L1/10—Liquid carbonaceous fuels containing additives
- C10L1/14—Organic compounds
- C10L1/22—Organic compounds containing nitrogen
- C10L1/23—Organic compounds containing nitrogen containing at least one nitrogen-to-oxygen bond, e.g. nitro-compounds, nitrates, nitrites
- C10L1/231—Organic compounds containing nitrogen containing at least one nitrogen-to-oxygen bond, e.g. nitro-compounds, nitrates, nitrites nitro compounds; nitrates; nitrites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2200/00—Components of fuel compositions
- C10L2200/04—Organic compounds
- C10L2200/0407—Specifically defined hydrocarbon fractions as obtained from, e.g. a distillation column
- C10L2200/0438—Middle or heavy distillates, heating oil, gasoil, marine fuels, residua
- C10L2200/0446—Diesel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2200/00—Components of fuel compositions
- C10L2200/04—Organic compounds
- C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
- C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2200/00—Components of fuel compositions
- C10L2200/04—Organic compounds
- C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
- C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
- C10L2200/0476—Biodiesel, i.e. defined lower alkyl esters of fatty acids first generation biodiesel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2200/00—Components of fuel compositions
- C10L2200/04—Organic compounds
- C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
- C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
- C10L2200/0484—Vegetable or animal oils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2200/00—Components of fuel compositions
- C10L2200/04—Organic compounds
- C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
- C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
- C10L2200/0492—Fischer-Tropsch products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2230/00—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole
- C10L2230/22—Function and purpose of a components of a fuel or the composition as a whole for improving fuel economy or fuel efficiency
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
Abstract
RHE−ディーゼル燃料を使用してディーゼルエンジンの排気を減らす方法。
Description
関連出願との関係
本出願は、引用により本明細書に全部編入する2010年11月30日に出願された、“HIGH CETANE RENEWABLE FUELS”という表題の米国特許仮出願第61/418,187号に対する35 USC §119(e)に基づく利益を主張する非仮出願である。
本出願は、引用により本明細書に全部編入する2010年11月30日に出願された、“HIGH CETANE RENEWABLE FUELS”という表題の米国特許仮出願第61/418,187号に対する35 USC §119(e)に基づく利益を主張する非仮出願である。
技術分野
以下はディーゼル燃焼に関し、より詳細にはディーゼル燃焼に付随する排気の低減に関する。
以下はディーゼル燃焼に関し、より詳細にはディーゼル燃焼に付随する排気の低減に関する。
発明の背景
ディーゼル燃料は、種々の望ましい、および望ましくない特性を有する様々な供給源から入手することができる。ディーゼル燃料は他の石油燃料より良い潤滑性を与え、そしてディーゼルエンジンは標準的なガソリンエンジンより効率的な燃焼を提供する。残念なことにディーゼルエンジンには、NOx、粒状物質および他の排気物を含む汚染の増大を伴うことが多い。直噴ディーゼルエンジンは特性を犠牲にせずに燃料経済性(fuel economy)を有意に上げることができ、そしてさらなる改善を内含する排出基準の上昇に合うか、または超えるだろう。
ディーゼル燃料は、種々の望ましい、および望ましくない特性を有する様々な供給源から入手することができる。ディーゼル燃料は他の石油燃料より良い潤滑性を与え、そしてディーゼルエンジンは標準的なガソリンエンジンより効率的な燃焼を提供する。残念なことにディーゼルエンジンには、NOx、粒状物質および他の排気物を含む汚染の増大を伴うことが多い。直噴ディーゼルエンジンは特性を犠牲にせずに燃料経済性(fuel economy)を有意に上げることができ、そしてさらなる改善を内含する排出基準の上昇に合うか、または超えるだろう。
ディーゼルエンジンは欧州で2007−2008年のモデルにおける乗用車市場の半分以上に搭載された十分に確立された技術である(Schmidt’s,2010)。効率的なエンジンと質のよい燃料を用いた高い効率のディーゼルシステムの開発は、将来のディーゼル燃料により多く採用されることになるだろう。ディーゼルエンジンが改善されるにつれ、排気が低減し、そして燃料経済性が改善し続ける。
ディーゼル燃料は、石油系ディーゼル(石油ディーゼル:petrodiesel)、FAME生物系ディーゼル(バイオディーゼル:biodiesel)、合成ディーゼルおよびその他を含む様々な供給源から容易に入手できる。ディーゼルを市場の要求、政府の基準およびより高度な環境的主導に合うように取り入れ、そしてブレンドすることができる。現在、ほとんどのディーゼル燃料は石油起源から誘導されるが、生物燃料および合成ディーゼルも開発されているところである。残念なことに、今日まで再生可能な生物燃料および合成ディーゼルは高価すぎて現在の原油由来ディーゼル燃料と競争できない。
常に上昇するディーゼル排気基準に合うように、燃料消費を下げるために、そして現行のディーゼル燃料の要件に合うように、低排気のディーゼル燃料の廉価な供給源が求められている。
発明の簡単な要約
本発明は、より詳細には長鎖脂肪酸エステルを含む燃料ブレンドを含む高セタン価の再生可能な高効率ディーゼル(RHE−ディーゼル)燃料ブレンドを含む。
本発明は、より詳細には長鎖脂肪酸エステルを含む燃料ブレンドを含む高セタン価の再生可能な高効率ディーゼル(RHE−ディーゼル)燃料ブレンドを含む。
一つの態様では RHE−ディーゼル燃料は、水素化処理(hydrotreated)した獣脂または植物油を含む高パラフィンディーゼルを含む。別の態様ではRHE−ディーゼル燃料は、エステル、エーテルおよび/またはアルコール、ポリオールを含んでな
るヘミアセタール、およびエステル、エーテルおよびヘミアセタールの組み合わせ物を含む。さらに別の態様では、RHE−ディーゼル燃料ブレンド剤は、水素化処理した獣脂、植物油、エステル、エーテルおよびヘミアセタールを含む高パラフィンディーゼルの混合物を含む。
るヘミアセタール、およびエステル、エーテルおよびヘミアセタールの組み合わせ物を含む。さらに別の態様では、RHE−ディーゼル燃料ブレンド剤は、水素化処理した獣脂、植物油、エステル、エーテルおよびヘミアセタールを含む高パラフィンディーゼルの混合物を含む。
さらにディーゼルエンジンの排気は、水素化処理した獣油脂または植物油を含んでなる高パラフィンディーゼル;エステル、エーテルおよびアルコール、ポリオールを含んでなるヘミアセタール、およびそれらの組み合わせ物;または高パラフィンディーゼルおよびエステル、エーテルおよび/またはヘミアセタールの組み合わせ物のいずれかを含有するRHE−ディーゼル燃料を燃焼する場合に低減される。燃料効率(fuel efficiency)はRHE−ディーゼル燃料が8〜0度の上死点後(ATDC)で噴射され、そしてエンジンが20〜60%の排気ガス再循環(EGR)で操作された場合に改善される。
RHE−ディーゼル燃料は、C8からC9、C10、C11、C12、C13、C14、C15パラフィンまでの短鎖パラフィンを含むことができる。またRHE−ディーゼル燃料は、C15からC16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25、C26イソパラフィンまでの長鎖パラフィンを含むこともでき、ここで側鎖は各側鎖に1〜5個の炭素を有し、そして全炭素の50パーセント未満が側鎖にある。RHE−ディーゼル燃料は、メチルエステル、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール等からなる群から選択される長鎖エステル、エーテルおよびヘミアセタール(C8−26)を含むことができ、該長鎖エステル、エーテルおよびヘミアセタールは、全部で10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25または26個の炭素原子を、酸素を含む直鎖または分枝鎖中に含む。RHE−ディーゼル燃料はアルコール、ポリオール、カルボン酸および脂肪酸のエステル交換反応産物を含むことができる。RHE−ディーゼル燃料はしたがって、アルコールの縮合から作られるエーテル(ジペンチルおよびジヘキシルエーテル)、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリジオールエーテル、混合エーテル、アセタール、ヘミアセタール、ヒドロキシル含有化合物の脱水素化により形成される脱水ヘミアセタールおよびそれらの混合物を含むことができる。
一態様では、RHE−ディーゼル燃料は約51〜約81のセタン価を含む従来のディーゼル燃料よりも高いセタン価を有し、約60、約65、約70、約75、約80、約45〜51、約51〜81または約81より高い、または85より高い誘導セタン価を持つ高効率ディーゼル燃料を含む。別の態様では、RHE−ディーゼル燃料は、98.19%〜98.69%の燃焼効率、.63g/kg燃料〜2.01g/kg燃料の低減したNOX排気、0.45g/kg燃料〜0.71g/kg燃料の低減した粒状物質排気、2.01g/kg燃料〜3.69g/kg燃料の低減した総炭化水素排気、8.62g/kg燃料〜13.98g/kg燃料の低減した一酸化炭素排気を有する。幾つかの例では、RHE−ディーゼル燃料は、少なくとも1.5%を含む1.0%より高いブレーキ熱効率の上昇をもたらす。さらに別の例では、RHE−ディーゼル燃料は、燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、窒素酸化物(NOx)の排気において、少なくとも約17%、1
8%、19%、20%以上を含む10%より高い低下をもたらす。その他の改善には、燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、約63%、65%、68%、70%以上を含む55%より高い粒状物質排気の低下;燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、少なくとも約80%、85%、90%以上を含む75%より高い総炭化水素排気の低下;燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、75%、80%以上を含む70%より高い一酸化炭素排気の低下を含むことができる。
8%、19%、20%以上を含む10%より高い低下をもたらす。その他の改善には、燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、約63%、65%、68%、70%以上を含む55%より高い粒状物質排気の低下;燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、少なくとも約80%、85%、90%以上を含む75%より高い総炭化水素排気の低下;燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、75%、80%以上を含む70%より高い一酸化炭素排気の低下を含むことができる。
RHE−ディーゼル燃料は、RHE−ディーゼル燃料、セタンエンハンサー、LTFT燃料、高セタン蒸留物、高セタン直留蒸留物、高セタン塔頂留出物、パラフィン、イソパラフィン、エチルヘキシルニトレート(EHN)、およびそれらの組み合わせ物を含む1もしくは複数の成分を含んでなるブレンドされたディーゼル燃料ストックであることができる。
詳細な説明
ここで本発明の好適な取り合わせ(1もしくは複数)の詳細な記載に着手するが、本発明の特徴および概念は、別の取り合わせでも明示することができ、そして本発明の範囲は記載または具体的に説明する態様に限定されないと理解すべきである。本発明の範囲は、続く請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
ここで本発明の好適な取り合わせ(1もしくは複数)の詳細な記載に着手するが、本発明の特徴および概念は、別の取り合わせでも明示することができ、そして本発明の範囲は記載または具体的に説明する態様に限定されないと理解すべきである。本発明の範囲は、続く請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
以下を含む略語を本出願で使用する:上死点後(ATDC)、正味燃料消費率(BSFC)、ブレーキ熱効率(BTE)、一酸化炭素(CO)、誘導セタン価(DCN)、電子制御ユニット(ECU)、噴射終了(EOI)の時期、排気ガス再循環(EGR)、高効率清浄燃焼(HECC)、高温フィッシャー―トロプシュ(HTFT)燃料、予混合圧縮着火(HCCI)燃焼、炭化水素(HC)、着火遅れ(ID)、不溶性画(ISF)、低温燃焼(LTC)、低温フィッシャー―トロプシュ(LTFT)燃焼、モジュレイテッドキネティックス(modulated kinetics:MK)、窒素酸化物(NOX)、パラフィン強化清浄燃焼(PECC)、粒状物質(PM)、予備混合圧縮着火(PCCI)燃焼、熱放出速度(ROHR)、無煙の部分的高濃度ディーゼル燃焼(SRDC)、可溶性有機画分(SOF)、花火着火(SI)、燃焼の開始(SOC)、噴射の開始(SOI)、上死点(TDC)、および総炭化水素(THC)。
研究者は、進歩したディーゼル燃焼モード、特に高効率清浄燃焼(HECC)で操作することができるライトデューティターボディーゼルエンジンを含む高度に効率的なディーゼルエンジンを開発した。引用によりその全部を本明細書に編入する2010年8月20日に出願された“Advanced Diesel Combustion with Low Hydrocarbon and Carbon Monoxide Emissions,”米国特許出願第61/375,334号を参照にされたい。従来のディーゼル燃料、HTFT燃料、およびLTFT燃料を含む3種の燃料の燃焼は、高EGRアドバンストディーゼルモード(advanced diesel mode)下での操作に理想的に適している高着火性(ignition quality)(DCN81)燃料を明らかにし、そしてすべての一次汚染物質排出量の減少を導いた。パラフィン強化清浄燃焼(PECC)は、進歩したディーゼル燃焼技術と高度なパラフィン合成ディーゼル燃料との1つの相乗的組み合わせであり、これは熱力学的効率を維持しながら同時にNOx、PM、THC、CO排気の減少を導く。
燃料組成および燃料特性の修飾は、HECCのようなPCCI操作法を至適化し、そして予備混合燃焼の画分を上げることから生じる望ましくない効果を排除するための可能性を有する。燃料特性は燃料中の炭化水素の分子構造により直接的に決められる。ノルマルアルカン、分枝アルカン、シクロアルカン、アルケンおよび芳香族は、通常の液体炭化水
素燃料を構成する主要な種類を占める。
素燃料を構成する主要な種類を占める。
セタン価(CN)は圧縮によるディーゼル燃料の着火し易さの尺度となる。セタン価は燃料の着火性の特定化であり、そしてエンジンへの噴射時間と燃焼開始との間の遅れにより定量される。着火遅れ期間が短いほど、CNは高い。CNは低温始動性、寒煙、ノイズ、パワー、燃料消費および排気物質のような様々な燃料性能特性に影響を及ぼす燃料特性と見られることが多い。化学的にはCNは、CNを特性と考えずに、「燃料の化学組成に依存する変数」として考える方がより正確である(Indritz,1985)。CN試験に関する一次参照燃料は、2,2,4,4,4,6,8,9−ヘプタメチルノナン(HMNまたはイソセタンとしても知られている,CN=15)およびヘキサデカン(セタンとも呼ばれている,CN=100)である。他のセタン標準が過去に使用され、そしてその多くが使用する参照燃料およびCN測定法に依存して今日のCN標準に転換されなければならない。CNはまた丁度上で挙げた一次参照燃料よりむしろ二次参照燃料を使用することにより測定され得る。2つの現在の二次参照燃料はU−11(CN=20.5)およびT−18(CN=75)と命名され、この組み合わせは20.6〜75の範囲のCNの未知物質について、切分(bracketing)参照燃料として使用される。15<CN<20.5の未知物質について、HMNおよびU−11が使用される。75<CN<100の未知物質について、T−18およびセタンが使用される。典型的な従来のディーゼル燃料は、40から55の間のセタン価の範囲である。
オクタン価(ON)は、ガソリンタイプの燃料のノッキング傾向を定めるエンジン試験である。ONはエンドガスの圧縮着火に対する燃料の抵抗(すなわち火炎前面により未だ着火されないシリンダー中の燃料/空気混合物の部分)である。CNが圧縮着火し易さの尺度であり、一方、ONはそれに対する抵抗の尺度である。したがってこの2つの着火特性は互いに逆に相関する。一般に炭化水素のオクタン価は、それらのC−HおよびC−C結合のエネルギーが、n−アルカン<イソアルカン<アルケン<シクロアルカン<芳香族炭化水素の順に上がるように上昇する。CNは同じ炭化水素の順で低下する。またCNは炭化水素の分子量が上がると上昇する。一般にCNとONとの間には逆相関が存在するが、CNおよびONに入る多くの特性により、この関係は全ての条件下で直接的に比例するわけではない。望ましい燃料燃焼特性は、すべての燃料特性で対応する変化なしに、CN、ON、低温始動性、寒煙、ノイズ、パワー、燃料消費、排気物質および燃料の品質を向上させる他の特性に変化量(variance)をもたらすことができる。
RHE−ディーゼル燃料(RHE−ディーゼル)には、エステル化、縮合および他の反応を介して生産されるディーゼルがあり、ここで炭化水素は様々な化学反応または化学反応の組み合わせを介して生物源から生産される。RHE−ディーゼルは「高効率」なので、排気、汚染等がより少なく;燃焼中により多くの力またはエネルギーを生成し;かつ/または同じ燃焼条件下では従来のディーゼルよりも完全に燃焼する。
以下に提供する材料および方法は、ディーゼル燃焼の品質および効率を分析するために集めることができる測定およびデータの例である。以下に提供する方法は、ディーゼル燃料試験に使用する分析技法の非限定的例である。1もしくは複数のこれらの方法を使用して、ここに開発した燃料の品質および効率を決定することができる。
一つの態様では、コモンレール式ターボディーゼルエンジンをHECCアドバンストディーゼル燃焼モードで操作することができる。エンジンは一定速度および荷重の定常状態条件で操作される。噴射の開始(SOI)時期の指令により、−8°ATDCから0°ATDCで掃射(swept)して各試験燃料について至適化された噴射条件を見出すことができる。低NOx、PM、THCおよびCO排気を達成することができると同時に、進歩した燃焼法と高着火性の燃料とを組み合わせることにより熱効率を保存することができる。別の態様では、開かれた(unlocked)電子制御ユニット(ECU)を装備した、DDC/VM Motoriの2.5L、4−シリンダーのターボチャージャーを装備したコモンレール直噴型のEuro 3 コンプライアント軽量ディーゼルエンジンを、250HP Eatonの渦電流水冷動力計につなぐことができる。このエンジンおよび動力計は、Digalog Testmate(商標)制御ユニットにより制御される。
粒状物質(PM)は、試験モード毎に得られる3枚のフィルターのそれぞれについて、5分間のサンプリング時間で、10:1の希釈率を使用してSierra InstrumentsのBG−3ミクロ希釈トンネルを通して採取することができる。このBG−3ミクロ希釈トンネルサンプリングパラメーターを至適化して、最も広い範囲の試験点にわたり粒状サンプルを集めることができる。PMフィルターについては、約300回の洗浄サイクルを溶媒としてジクロロメタンを使用して24時間、Soxhlet抽出を行う。
AVL燃焼排気ベンチII(CEB−II)(AVL,グラーツ,オーストリア)を使用して、ガス状排気物を測定する。NOxおよびNOはEcoPhysicsの化学発光分析器を使用して測定する。さらに分析せずに、NO2はNOxとNOとの間の差になると想定される。総炭化水素およびメタンはABB水素炎イオン化型検出器により測定することができる。総炭化水素は、キャリブレーションガスとしてプロパン−N2混合物を使用することにより、C3に基づき報告される。COおよびCO2は2つの別のRosemountの赤外線分析器により測定でき、そしてO2はRosemountの磁気分析器を使用することにより測定できる。CO、CO2およびO2分析器に入る熱い排気サンプルは、水分を低下させるために冷却または乾燥することができる。排気物は乾燥モルに基づき報告される。温度、圧力、および排気物データは、種々の間隔で採取でき、一例ではサンプルが定常操作条件下で10秒毎に測定される。
圧力トレースは、4つのシリンダーの1もしくは複数の中にある予熱プラグの代わりにAVL GU12P圧力変換器を使用して測定することができる。圧力変換器からの電位は、例えばKistler 5010型二重モード増幅器(Kistler Holding AG,ヴィンデルトゥール,スイス)により増幅することができる。直接または増幅された電位をAVL IndiModul 621データ獲得システムにより記録することができる。ニードルリフトデータは、シリンダー1のインジェクター上に配置されたWolff Controls Inc.のホール効果(Hall−effect)ニードルリフトセンサーから集められた。またニードルリフトシグナルは、クランクシャフト上に配置されたAVL365Cアングルエンコーダーからのクランク角度信号により誘発されるIndiModulによっても集められた。圧力トレースおよびニードルリフトデータは、0.1クランク角度の解像で記録され、そして200サイクルにわたり平均された。リアルタイムIndiModulデータはPCに転送され、このPCはAVL IndiCom 1.3およびConcerto 3.90ソフトウェアを操作して明白な熱放出速度を算出した(AVL Concerto SoftVersion 3.9 Software Guide,2006)。
RHE−ディーゼルは、獣脂、ラード、イエローグリース、鶏の脂肪、バージンオイル原料を含む動物脂肪;ナタネ油、大豆油、グンバイナズナ(Thlaspi arvense)、ヤトロファ、マスタード、アマ、ヒマワリ、パーム油、ヤシ、ヘンプ、廃棄植物油(WVO);魚油、藻類、Salicornia bigeloviiのような塩生植物、Cunninghamella japonicaおよびGliocladium roseumのような菌・カビ類に由来するオメガ−3脂肪酸、ならびに油および脂肪酸を生産する多くの様々な植物、バクテリア、藻類、菌類および他の起源の様々な原料から生産することができる。
エステル交換反応では、原料油がメタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール、イソプロパノール、ポリオールおよび他の起源を含むアルコールとブレンドされる。エステル交換反応は、様々な特性および品質の脂肪酸エステルを生産する。
本発明の特定態様である以下の実施例を与える。各実施例は本発明の説明として提供し、本発明の多くの態様の1つおよび以下の実施例は本発明の範囲を限定、または定めるものと解釈すべきではない。
コモンレールターボディーゼルエンジンは、HECCアドバンストディーゼル燃焼モードで操作する。燃料は標準的なディーゼル燃料に対して試験して、各燃料タイプのCNおよび排気特性を決定する。エンジンは一定速度および荷重の定常状態条件で操作する。
噴射の開始(SOI)時期の指令により、−8°ATDCから0°ATDCで掃射して各特定燃料について至適化された噴射条件を見出す。低NOx、PM、THCおよびCO排気が達成されると同時に、進歩した燃焼法と高着火性の燃料とを組み合わせることにより熱効率を保存する。試験し、そして従来のディーゼルと比較してRHE−ディーゼル燃料としての使用を提案する燃料に関する特性を表1で明らかにする。
噴射の開始(SOI)時期の指令により、−8°ATDCから0°ATDCで掃射して各特定燃料について至適化された噴射条件を見出す。低NOx、PM、THCおよびCO排気が達成されると同時に、進歩した燃焼法と高着火性の燃料とを組み合わせることにより熱効率を保存する。試験し、そして従来のディーゼルと比較してRHE−ディーゼル燃料としての使用を提案する燃料に関する特性を表1で明らかにする。
RHE−ディーゼルの引火点(>130℃,>266°F)は、石油ディーゼル(64℃,147°F)またはガソリン(−45℃,−52°F)の引火点より有意に高い。RHE−ディーゼルは石油ディーゼル(〜0.85g/cm3)より高い〜0.88g/cm3の密度を有する。RHE−ディーゼルはほとんど硫黄を含まず、超低硫黄ディーゼル(Ultra−Low Sulfur Diesel:ULSD)燃料への添加剤として使用されることが多い。RHE−ディーゼルはその品質について欧州の基準EN 14214、ASTM 国際 D6751等を含め多くの基準を有する。RHE−ディーゼルは通常、植物油または動物脂肪原料のエステル交換反応により生産される。エステル交換反応にはバッチ法、超臨界法、超音波法、およびマイクロ波法を含め、幾つかの方法がある。メチルおよびエチルエステルは、最も廉価なアルコールの場合の共通産物であるが、任意のアルコールをエステル交換反応にかけて種々の特性の脂肪酸エステルを生成することができる。一つの態様では、1もしくは複数のポリオールをエステル交換反応に使用して、より高いセタン価の分枝脂肪酸エステルが生成される。典型的なRHE−ディーゼル燃料はC8−C26の範囲であり、好ましくはC12−C24の範囲であるが、高いセタン価を持つ任意の長さのRHE−ディーゼル燃料でもよい。
試験し、そして従来のディーゼルと比較してRHE−ディーゼル燃料としての使用を提案する燃料。RHE−ディーゼル燃料は従来の石油ディーゼルおよびセタン価向上剤とブレンドして、超低排気の高効率ディーゼルブレンドを生成する。多くの燃料をブレンドすることにより、上昇した混和性およびより高いセタン価を分離せずに達成することができる。これは同じブレンド溶液中に多様な分子サイズ、相転移および燃焼特性を有することにより強化される。
この種類の燃料の例は、植物油または獣脂を水素化処理することにより生成される主にパラフィンを含有する高セタンの再生可能ディーゼルである。別の例は、1−ヘキサンの触媒によるオリゴマー化、続いてオリゴマーを水素化してパラフィンが豊富な生成物を形成することにより生成される主にパラフィンを含有する高セタンディーゼルである。(1−ヘキサン原料は、生物または石油起源のいずれかから誘導することができる。)これらの燃料はそのまま(neat)または従来のような石油由来燃料、もしくは高セタンディーゼルとのブレンドで使用することができる。
別の態様では加水分解したバイオマスポリオールを縮合反応に使用して、RHE−ディーゼル燃料を作成する。縮合に使用するポリオールには、グリセロール、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、糖アルコール、マルチトール、ソルビトール、キシリトール、イソマルト、アイソマー、およびポリオールの組み合わせ物がある。縮合反応を使用して、アルコールの縮合から作られるエーテル(ジペンチルおよびジヘキシルエーテ
ル)、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリジオールエーテル、混合エーテル、アセタール、ヘミアセタール、ヒドロキシル含有化合物の脱水素化により形成される脱水ヘミアセタールおよびそれらの混合物を生成することができる。
ル)、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリジオールエーテル、混合エーテル、アセタール、ヘミアセタール、ヒドロキシル含有化合物の脱水素化により形成される脱水ヘミアセタールおよびそれらの混合物を生成することができる。
RHE−ディーゼル燃料を開発する能力は、ディーゼル燃料の排気特性を改善し続けるために必須となる。多くのグリーン開発(green development)の選択肢が提案されてきたが、ガソリンエンジン、ハイブリッドおよび電気自動車は排気管または電気プラントのいずれかで未だに大量の二酸化炭素を生成している。ディーゼル燃料は燃焼効率の上昇、排気の低下およびより広い範囲の燃料供給源を使用する能力により、汚染を劇的に減らすことができた。
最後に、いかなる文献、特に本出願の優先日後の公開日を有する可能性がある任意の文献の考察もそれが本発明の先行技術であるとは認められないことに留意すべきである。同時に以下の請求の範囲のいずれも、引用によりこの詳細な説明または明細書に本発明のさらなる態様として編入される。
本明細書に記載したシステムおよび方法を詳細に記載したが、様々な変更、置換および改変が以下の請求の範囲により定める本発明の精神および範囲から逸脱せずに作成できると理解すべきである。当業者は好適な態様を研究し、そして本明細書にまさに記載するようにではなく本発明を実施する他の方法を確認できるかもしれない。本発明者は本発明の変更および均等物は請求の範囲の中にあるが、記載、要約および図面は本発明の範囲を限定するために使用するものではない。本発明は以下の請求の範囲およびそれらの均等物のようにできる限り広くなることを特別に意図している。
参考文献
本明細書で引用するすべての文献は、参照により明白に編入する。いかなる文献、特に本出願の優先日後の公開日を有する可能性がある任意の文献の考察もそれが本発明の先行技術であるとは認められない。編入する文献を便宜上ここに列挙する:
1. 2010年8月20日に出願された“Advanced Diesel Combustion with Low Hydrocarbon And Carbon Monoxide Emissions,”米国特許出願第61/375,334号
2. Akihama,et al.,“Mechanism of the Smokeless Rich Diesel Combustion by Reducing
Temperature.”SAE Paper 2001−01−0655(2001).
3. Asanuma,et al.,“Effect of Sulfur−Free
and Aromatics−Free Diesel Fuel on Vehicle Exhaust Emissions using Simultaneous PM and NOx Reduction Systems.”SAE Paper 2003−01−1865(2003).
4. AVL,AVL Concerto SoftVersion 3.9 Software Guide.In 2006;Vol.AT1635E Rev.03.
5. Bielaczyc,et al.,“Effects of Fuel Properties on Exhaust Emissions from the Latest Light−Duty Di Diesel Engine.”SAE Paper 2003−01−1882(2003).
6. Briker,et al.,“Diesel Fuel Analysis by GC−FIMS:Normal Paraffins,Isoparaffins,and Cycloparaffins,”Energy & Fuels 15:996−1002(2001).
7. Chen and Sperling,“Case Study of Light−Duty Diesel Vehicles in Europe.”California Air Resources Board,Final Report,Contract 02−310,Project No.008545(2004).
8. Cho,et al.,Experimental investigation
of the effects of fuel characteristics on high efficiency clean combustion(HECC)in a light−duty diesel engine.SAE Paper
2009−01−2669(2009).
9. Dec,“A Conceptual Model of DI Diesel Combustion Based on Laser−Sheet Imaging.”SAE Paper 970873(1997).
10. Fujimoto,et al.,“Exhaust Emission Through Diesel Combustion of Mixed Fuel Oil Composed of Fuel With High Volatility and That with Low Volatility.”SAE Paper 2004−01−1845(2004).
11. Ghosh,“Predicting the Effect of Cetane Improvers on Diesel Fuels,”Energy & Fuels,22:1073-1079(2008).
12. Hardenberg and Ehnert,“Ignition quality determination problems with alternative fuels for compression ignition engines,”SAE Paper 811212(1981).
13. Indritz,“What Is Cetane Number?”Prep.Am.Chem.Soc.Div.Pet.Chem.,30:282(1985).14. Kawamoto,et al.,“Combination of Combustion Concept and Fuel Property for Ultra−Clean DI Diesel.”SAE Paper 2004−01−1868(2004).
15. Kitano,et al.,“Effects of Fuel Properties on Premixed Charge Compression Ignition Combustion in a Direct Injection Diesel Engine.”SAE Paper 2003−01−1815(2003).
16. Nishiumi,et al.,“Effects of Cetane Number and Distillation of Paraffinic Diesel Fuels on PM Emission from a DI Diesel Engine.”SAE Paper 2004−01−2960(2004).
17. Ogawa and Okada,“Influence of Properties and Composition of Diesel Fuels on Particulate Emissions:Part 2.Fuels for S
ingle−Cylinder Engine Test in the Combustion Analysis for the WG of JCAP”R&D Review of Toyota CRDL 38:54−67(2003).
18. Schmidt’s Diesel Car Prospects to 2013(2010).
19. Suppes,et al.,“Impact of cetane improvers on ignition delay times of several
alternative biofuels.Bioenergy‘96The Seventh National Bioenergy Conference.Southeastern Regional Biomass Energy Program,1996b;p 377.
20. Suppes,et al.,.“Cetane−Improver Analysis and Impact of Activation Energy on the Relative Performance of 2−Ethylhexyl
Nitrate and Tetraethylene Glycol Dinitrate.”Ind.Eng.Chem.Res.36:4397−404(1997).21. Yang,et al.,“Neural Network Prediction of Cetane Numbers for Isoparaffins and Diesel Fuel.”Petr.Sci.Technol.19:573(2001).
22. Zannis,et al.,“Experimental Study of
Diesel Fuel Effects on Direct Injection(DI)Diesel Engine Performance and Pollutant Emissions.”Energy & Fuels 21:2642−54(2007).
本明細書で引用するすべての文献は、参照により明白に編入する。いかなる文献、特に本出願の優先日後の公開日を有する可能性がある任意の文献の考察もそれが本発明の先行技術であるとは認められない。編入する文献を便宜上ここに列挙する:
1. 2010年8月20日に出願された“Advanced Diesel Combustion with Low Hydrocarbon And Carbon Monoxide Emissions,”米国特許出願第61/375,334号
2. Akihama,et al.,“Mechanism of the Smokeless Rich Diesel Combustion by Reducing
Temperature.”SAE Paper 2001−01−0655(2001).
3. Asanuma,et al.,“Effect of Sulfur−Free
and Aromatics−Free Diesel Fuel on Vehicle Exhaust Emissions using Simultaneous PM and NOx Reduction Systems.”SAE Paper 2003−01−1865(2003).
4. AVL,AVL Concerto SoftVersion 3.9 Software Guide.In 2006;Vol.AT1635E Rev.03.
5. Bielaczyc,et al.,“Effects of Fuel Properties on Exhaust Emissions from the Latest Light−Duty Di Diesel Engine.”SAE Paper 2003−01−1882(2003).
6. Briker,et al.,“Diesel Fuel Analysis by GC−FIMS:Normal Paraffins,Isoparaffins,and Cycloparaffins,”Energy & Fuels 15:996−1002(2001).
7. Chen and Sperling,“Case Study of Light−Duty Diesel Vehicles in Europe.”California Air Resources Board,Final Report,Contract 02−310,Project No.008545(2004).
8. Cho,et al.,Experimental investigation
of the effects of fuel characteristics on high efficiency clean combustion(HECC)in a light−duty diesel engine.SAE Paper
2009−01−2669(2009).
9. Dec,“A Conceptual Model of DI Diesel Combustion Based on Laser−Sheet Imaging.”SAE Paper 970873(1997).
10. Fujimoto,et al.,“Exhaust Emission Through Diesel Combustion of Mixed Fuel Oil Composed of Fuel With High Volatility and That with Low Volatility.”SAE Paper 2004−01−1845(2004).
11. Ghosh,“Predicting the Effect of Cetane Improvers on Diesel Fuels,”Energy & Fuels,22:1073-1079(2008).
12. Hardenberg and Ehnert,“Ignition quality determination problems with alternative fuels for compression ignition engines,”SAE Paper 811212(1981).
13. Indritz,“What Is Cetane Number?”Prep.Am.Chem.Soc.Div.Pet.Chem.,30:282(1985).14. Kawamoto,et al.,“Combination of Combustion Concept and Fuel Property for Ultra−Clean DI Diesel.”SAE Paper 2004−01−1868(2004).
15. Kitano,et al.,“Effects of Fuel Properties on Premixed Charge Compression Ignition Combustion in a Direct Injection Diesel Engine.”SAE Paper 2003−01−1815(2003).
16. Nishiumi,et al.,“Effects of Cetane Number and Distillation of Paraffinic Diesel Fuels on PM Emission from a DI Diesel Engine.”SAE Paper 2004−01−2960(2004).
17. Ogawa and Okada,“Influence of Properties and Composition of Diesel Fuels on Particulate Emissions:Part 2.Fuels for S
ingle−Cylinder Engine Test in the Combustion Analysis for the WG of JCAP”R&D Review of Toyota CRDL 38:54−67(2003).
18. Schmidt’s Diesel Car Prospects to 2013(2010).
19. Suppes,et al.,“Impact of cetane improvers on ignition delay times of several
alternative biofuels.Bioenergy‘96The Seventh National Bioenergy Conference.Southeastern Regional Biomass Energy Program,1996b;p 377.
20. Suppes,et al.,.“Cetane−Improver Analysis and Impact of Activation Energy on the Relative Performance of 2−Ethylhexyl
Nitrate and Tetraethylene Glycol Dinitrate.”Ind.Eng.Chem.Res.36:4397−404(1997).21. Yang,et al.,“Neural Network Prediction of Cetane Numbers for Isoparaffins and Diesel Fuel.”Petr.Sci.Technol.19:573(2001).
22. Zannis,et al.,“Experimental Study of
Diesel Fuel Effects on Direct Injection(DI)Diesel Engine Performance and Pollutant Emissions.”Energy & Fuels 21:2642−54(2007).
Claims (15)
- 再生可能な高効率ディーゼル(RHE−ディーゼル)燃料であって:
a)獣脂または植物油を含む水素化処理したトリグリセリドを含んでなる高パラフィンディーゼル;
b)エステル、エーテルおよび/またはアルコール、ポリオールまたはそれらの組み合わせ物を含んでなるヘミアセタール;あるいは
c)それらの組み合わせ物
を含んでなる上記燃料。 - 高効率ディーゼル燃料が:
a)C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14またはC15パラフィンからなる群から選択される短鎖パラフィン;
b)側鎖が各側鎖に1〜5個の炭素を有し、そして全炭素の50パーセント未満が側鎖にある、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25またはC26イソパラフィンからなる群から選択される長鎖パラフィン;
c)長鎖エステル、エーテルおよびヘミアセタールが全部で10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25または26個の炭素原子を酸素を含む直鎖または分枝鎖に含有する、メチルエステル、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール等からなる群から選択される長鎖エステル、エーテルおよびヘミアセタール(C8−26);
d)アルコール、ポリオール、カルボン酸および脂肪酸の縮合生成物;あるいは
e)それらの組み合わせ物
を含んでなる、請求項1に記載のRHE−ディーゼル燃料。 - RHE−ディーゼル燃料が、アルコールの縮合から作られるエーテル(ジペンチルおよびジヘキシルエーテル)、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリジオールエーテル、混合エーテル、アセタール、ヘミアセタール、ヒドロキシル含有化合物の脱水素化により形成される脱水ヘミアセタール、およびそれらの混合物を含んでなる、請求項1または2に記載のRHE−ディーゼル燃料。
- RHE−ディーゼル燃料が、約51〜約81のセタン価を含む従来のディーゼル燃料よりも高いセタン価を有し、約60、約65、約70、約75、約80、約45〜51、約51〜81または約81より高い、または85より高い誘導セタン価を持つ高効率ディーゼル燃料を含む、請求項1、2または3のいずれか1項に記載のRHE−ディーゼル燃料。
- 燃料が、98.19%〜98.69%の燃焼効率、.63g/kgfuel〜2.01g/kgfuelの低減したNOx排気、0.45g/kgfuel〜0.71g/kgfuelの低減した粒状物質排気、2.01g/kgfuel〜3.69g/kgfuelの低減した総炭化水素排気、8.62g/kgfuel〜13.98g/kgfuel
の低減した一酸化炭素排気を有する、前記請求項のいずれかに記載のRHE−ディーゼル燃料。 - 燃料が従来のディーゼル燃料である同一の方法と比べて、燃料が、少なくとも1.5%を含む1.0%より高いブレーキ熱効率の上昇をもたらす、前記請求項のいずれかに記載のRHE−ディーゼル燃料。
- 燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、燃料が、少なくとも約17%、18%、19%、20%以上を含む、10%より高い窒素酸化物(NOx)排気の低下をもたらす、前記請求項のいずれかに記載のRHE−ディーゼル燃料。
- 燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、燃料が、約63%、65%、68%、70%以上を含む、55%より高い粒状物質排気の低下をもたらす、前記請求項のいずれかに記載のRHE−ディーゼル燃料。
- 燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、燃料が、少なくとも約80%、85%、90%以上を含む、75%より高い総炭化水素排気の低下をもたらす、前記請求項のいずれかに記載のRHE−ディーゼル燃料。
- 燃料がディーゼル燃料である同一の方法と比べて、燃料が、75%、80%以上を含む、70%より高い一酸化炭素排気の低下をもたらす、前記請求項のいずれかに記載のRHE−ディーゼル燃料。
- 燃料が、RHE−ディーゼル燃料、セタンエンハンサー、LTFT燃料、高セタン蒸留物、高−セタン直留蒸留物、高セタン塔頂留出物、パラフィン、イソパラフィン、エチルヘキシルニトレート(EHN)およびそれらの組み合わせ物を含む1もしくは複数の成分を含んでなるブレンドされたディーゼル燃料ストックである、前記請求項のいずれかに記載のRHE−ディーゼル燃料。
- ディーゼルエンジンの排気を減らす方法であって:
i)RHE−ディーゼル燃料が−8〜0度の上死点後(ATDC)で噴射される請求項1ないし11のいずれかに記載のRHE−ディーゼル燃料を燃焼し;そして
ii)エンジンを20〜60%の排気再循環(EGR)で操作する
ことを含んでなる、上記方法。 - ブレンド剤が:
i)獣脂または植物油を含む水素化処理したトリグリセリドを含んでなる高パラフィンディーゼル;
ii)エステル、エーテルおよび/またはアルコール、ポリオールまたはそれらの組み合わせ物を含んでなるヘミアセタール;あるいは
iii)それらの組み合わせ物
を含んでなる、請求項1ないし11のいずれかに記載の燃料を製造するための再生可能な高効率ディーゼル(RHE−ディーゼル)燃料ブレンド剤。 - ブレンド剤が:
a)C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14またはC15のパラフィンからなる群から選択される短鎖パラフィン;
b)側鎖が各側鎖に1〜5個の炭素を含み、そして全炭素の50パーセント未満が側鎖にある、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24、C25またはC26イソパラフィンからなる群から選択される長鎖パラフィン;
c)長鎖エステル、エーテルおよびヘミアセタールが全部で10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25または26個の炭素原子を酸素を含む直鎖または分枝鎖中に含む、メチルエステル、1,2−エタンジオール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール等からなる群から選択される長鎖エステル、エーテルおよびヘミアセタール(C8−26);
d)アルコール、ポリオール、カルボン酸および脂肪酸の縮合産物;あるいは
e)それらの組み合わせ物
を含んでなる、請求項13に記載の再生可能な高効率ディーゼル(RHE−ディーゼル)燃料ブレンド剤。 - ブレンド剤が、アルコールの縮合から作られるエーテル(ジペンチルおよびジヘキシルエーテル)、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリグリコールエーテル、グリコールの縮合に続いてオレフィンのキャッピングから作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の穏やかな水素化脱酸素から作られる末端にアルカン基を含むポリジオールエーテル、グリコールの縮合に続いて末端ヒドロキシル基の脱水から作られる末端にオレフィン基を含むポリジオールエーテル、混合エーテル、アセタール、ヘミアセタール、ヒドロキシル含有化合物の脱水素化により形成される脱水ヘミアセタールおよびそれらの組み合わせ物を含んでなる、請求項13または14に記載の再生可能な高効率ディーゼル(RHE−ディーゼル)燃料ブレンド剤。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US41818710P | 2010-11-30 | 2010-11-30 | |
US61/418,187 | 2010-11-30 | ||
US13/304,819 | 2011-11-28 | ||
PCT/US2011/062240 WO2012074925A1 (en) | 2010-11-30 | 2011-11-28 | High cetane renewable fuels |
US13/304,819 US20120132183A1 (en) | 2010-11-30 | 2011-11-28 | High cetane renewable fuels |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013544317A true JP2013544317A (ja) | 2013-12-12 |
Family
ID=46125799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013542076A Pending JP2013544317A (ja) | 2010-11-30 | 2011-11-28 | 高セタン再生可能燃料 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120132183A1 (ja) |
EP (1) | EP2646528A1 (ja) |
JP (1) | JP2013544317A (ja) |
WO (1) | WO2012074925A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9079811B2 (en) | 2013-06-10 | 2015-07-14 | Uop Llc | Linear alkylbenzenes from natural oils and methods of producing |
US9079814B2 (en) | 2013-06-10 | 2015-07-14 | Uop Llc | Linear alkylbenzenes from natural oils and methods of producing |
AT516289B1 (de) * | 2014-10-06 | 2016-07-15 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Og | Verfahren zum Betreiben einer Selbstzündungs-Brennkraftmaschine |
CN109642167A (zh) | 2016-08-26 | 2019-04-16 | 奈斯特化学公司 | 一种用于制造燃料组分的方法 |
FI127887B (en) | 2016-12-19 | 2019-04-30 | Neste Oyj | Multi-component diesel composition |
FI127886B (en) | 2016-12-19 | 2019-04-30 | Neste Oyj | More Diesel Component Composition |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL6709453A (ja) * | 1967-07-07 | 1969-01-09 | ||
JPH08231969A (ja) * | 1995-02-21 | 1996-09-10 | Ube Ind Ltd | ディーゼルエンジンの燃焼方法 |
US7217852B1 (en) * | 1998-10-05 | 2007-05-15 | Sasol Technology (Pty) Ltd. | Process for producing middle distillates and middle distillates produced by that process |
AU1741100A (en) * | 1998-11-23 | 2000-06-13 | Pure Energy Corporation | Diesel fuel composition |
US6458265B1 (en) * | 1999-12-29 | 2002-10-01 | Chevrontexaco Corporation | Diesel fuel having a very high iso-paraffin to normal paraffin mole ratio |
TW574365B (en) * | 2001-07-11 | 2004-02-01 | Kune-Muh Tsai | Emulsion fuel oil and its forming method |
US7208078B2 (en) * | 2002-03-22 | 2007-04-24 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Diesel fuel formulation for reduced emissions |
US7550634B2 (en) * | 2006-01-30 | 2009-06-23 | Conocophillips Company | Process for converting triglycerides to hydrocarbons |
US20090277409A1 (en) * | 2006-07-12 | 2009-11-12 | Keith Selby | Combined lubricant and fuel package for use in an internal combustion engine |
US7955401B2 (en) * | 2007-07-16 | 2011-06-07 | Conocophillips Company | Hydrotreating and catalytic dewaxing process for making diesel from oils and/or fats |
US8152869B2 (en) * | 2007-12-20 | 2012-04-10 | Shell Oil Company | Fuel compositions |
US7888540B2 (en) * | 2008-04-11 | 2011-02-15 | General Electric Company | Integrated system and method for producing fuel composition from biomass |
US8017819B2 (en) * | 2008-04-25 | 2011-09-13 | Conocophillips Company | Thermal treatment of triglycerides |
US20100146947A1 (en) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | General Electric Company | Emissions control system and method |
EP2646529A1 (en) * | 2010-11-30 | 2013-10-09 | Phillips 66 Company | High cetane petroleum fuels |
-
2011
- 2011-11-28 JP JP2013542076A patent/JP2013544317A/ja active Pending
- 2011-11-28 EP EP11797167.1A patent/EP2646528A1/en not_active Withdrawn
- 2011-11-28 US US13/304,819 patent/US20120132183A1/en not_active Abandoned
- 2011-11-28 WO PCT/US2011/062240 patent/WO2012074925A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2012074925A1 (en) | 2012-06-07 |
US20120132183A1 (en) | 2012-05-31 |
EP2646528A1 (en) | 2013-10-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zareh et al. | Comparative assessment of performance and emission characteristics of castor, coconut and waste cooking based biodiesel as fuel in a diesel engine | |
Zaharin et al. | Effects of physicochemical properties of biodiesel fuel blends with alcohol on diesel engine performance and exhaust emissions: A review | |
Ağbulut et al. | Wastes to energy: Improving the poor properties of waste tire pyrolysis oil with waste cooking oil methyl ester and waste fusel alcohol–A detailed assessment on the combustion, emission, and performance characteristics of a CI engine | |
Mofijur et al. | Evaluation of biodiesel blending, engine performance and emissions characteristics of Jatropha curcas methyl ester: Malaysian perspective | |
Arbab et al. | Fuel properties, engine performance and emission characteristic of common biodiesels as a renewable and sustainable source of fuel | |
Ramadhas et al. | Performance and emission evaluation of a diesel engine fueled with methyl esters of rubber seed oil | |
Teoh et al. | Comparative assessment of performance, emissions and combustion characteristics of tire pyrolysis oil-diesel and biodiesel-diesel blends in a common-rail direct injection engine | |
Jaichandar et al. | Influences of re-entrant combustion chamber geometry on the performance of Pongamia biodiesel in a DI diesel engine | |
Giakoumis et al. | Exhaust emissions of diesel engines operating under transient conditions with biodiesel fuel blends | |
Anand et al. | Performance emission and combustion characteristics of a diesel engine fueled with biodiesel produced from waste cooking oil | |
Knothe et al. | Exhaust emissions of biodiesel, petrodiesel, neat methyl esters, and alkanes in a new technology engine | |
Fattah et al. | Synthetic phenolic antioxidants to biodiesel: path toward NOx reduction of an unmodified indirect injection diesel engine | |
Devarajan et al. | Biofuel from leather waste fat to lower diesel engine emissions: Valuable solution for lowering fossil fuel usage and perception on waste management | |
Sajjad et al. | Influence of gas-to-liquid (GTL) fuel in the blends of Calophyllum inophyllum biodiesel and diesel: An analysis of combustion–performance–emission characteristics | |
Chuepeng et al. | Interesterification optimization of waste cooking oil and ethyl acetate over homogeneous catalyst for biofuel production with engine validation | |
US8757106B2 (en) | High cetane petroleum fuels | |
JP2013544317A (ja) | 高セタン再生可能燃料 | |
Kumar et al. | Performance and emission characteristics of a diesel engine fuelled with biodiesel blends | |
Viswanathan et al. | Studies on piston bowl geometries using single blend ratio of various non-edible oils | |
Anand | Simultaneous control of oxides of nitrogen and soot in CRDI diesel engine using split injection and cool EGR fueled with waste frying oil biodiesel and its blends | |
Hasnain et al. | Spectroscopic performance and emission analysis of glycine max biodiesel | |
Azad et al. | Diesel engine performance and emission study using soybean biodiesel blends with fossil diesel | |
Gill et al. | Comparative study of Hemp and Jatropha oil blends used as an alternative fuel in diesel engine | |
Nabi et al. | Experimental investigation of diesel combustion and exhaust emissions fuelled with Fischer-Tropsch-biodiesel blends: part-I | |
Struś et al. | Efficiency of the Diesel engine fuelled with the advanced biofuel Bioxdiesel |