JPH11148086A

JPH11148086A - セタン価を向上させるためのジアルコキシアルカンを含有するディーゼル燃料組成物

Info

Publication number: JPH11148086A
Application number: JP10268279A
Authority: JP
Inventors: Francis J Waller; ジョセフウォーラーフランシス; Jr Edward L Weist; ランディスウェイスト，ジュニアエドワード; Dennis M Brown; マッケンジーブラウンデニス; Petrus J A Tijm; ジェイコブスアディアヌスティジュムペトラス
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1998-09-22
Publication date: 1999-06-02
Also published as: CA2247769A1; US5858030A; EP0903395A1; CN1212994A

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のディーゼル燃料組成物に比べて、向上
したセタン価を得るためのディーゼル燃料組成物に関す
る。【解決手段】この組成物は、一般的にジアルコキシア
ルカン（ＤＡＡＫ）の化学的族から選ばれた１又は２以
上の化合物を含む。本発明の好ましい態様において、デ
ィーゼル燃料組成物は、従来のディーゼル燃料に、中位
量のジメトキシプロパン（ＤＭＰＰ）とジメトキシメタ
ン（ＤＭＥＴ）を混合したものからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、従来のディーゼル
燃料組成物に比べてセタン価の向上したディーゼル燃料
組成物であり、又通常、ジアルコキシアルカン（ＤＡＡ
Ｋ）の化学的族から選択された１又は２以上の化合物を
含む。

【０００２】ディーゼル燃料は、幅広い石油製品類であ
り、原油の精製によって得た留出物又は残留物（又はそ
の２つの混合物）を含み、圧縮点火又はディーゼルエン
ジンで使用される。これらのディーゼル燃料を定義する
のに使用される主な基準は、留出範囲（一般的には１５
０〜３８０°Ｃ、又は３０２〜７１６°Ｆ）及び比重範
囲（１５°Ｃ（５９°Ｆ）で０．７６０〜０．９３５）
である。ディーゼル燃料の性質は、ケロシン、ジェット
燃料、バーナー燃料油の性質とかなり重複しており、従
って全てのこれらの製品は、一般に中間留出物といわれ
ている。ディーゼル燃料のセタン価は、大凡ガソリンの
オクタン価に類似している。高セタン価は、ディーゼル
エンジン燃料が圧縮筒に噴射された後に直ちに点火する
性能を持つことを示す。

【０００３】

【従来の技術】ＤＡＡＫを含むディーゼル燃料組成物に
関する先行技術を再検討する前に、互換的名称を含め
て、ＤＡＫＫの化学的族に関するいくつかの背景情報を
おさらいすることはそれなりの意味がある。ＤＡＡＫ
は、Ｒ−Ｏ−Ｘ−Ｏ−Ｒで表され、ここでＲ＝Ｃ_nＨ
_2n+1、Ｏ＝酸素、Ｘ＝Ｃ_mＨ_2mである。恐らくこの族で
最も良く知られた化合物は、ジメトキシメタン（ＤＭＭ
Ｔ）であり、上記式において、n 及びm は１であり、
又、より一般的にはメチラールといわれている。本発明
の主題であるこの族にある化合物には、ジメトキシエタ
ン（ＤＭＥＴ）を含み、この場合、式中ｎは再び１であ
るが、m は２である、更にジメトキシプロパン（ＤＭＰ
Ｐ）を含み、この場合、n は再び1 であるが、m は３で
ある。ＤＡＡＫに対する他の一般的名称は、アルキレン
グリコールジアルキルエーテルである。同様に、ＤＭＭ
Ｔ、ＤＭＥＴ及びＤＭＰＰに対するその他の一般名称
は、それぞれメチレングリコールジメチルエーテル、エ
チレングリコールジメチルエーテル及び（１，２−ＤＭ
ＰＰに関する場合）プロピレングリコールジメチルエー
テルである。

【０００４】ＤＭＭＴは、ディーゼル燃料のセタン価向
上添加剤として知られている。特に、米国エネルギ−省
のＳｏｕｔｈｗｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉ
ｔｕｔｅの行った研究（ＯＳＴＩで、１９９４年6 月に
ＤＥ９４００６９４９として報告されたように）、ＤＭ
ＭＴ（この研究ではメチラールと呼ばれている。）は、
それが煙の放散を減少させること、及び、好ましいセタ
ン価を有していることから、ディーゼル燃料添加剤、又
はディーゼル燃料の代替物としての用途の可能を有する
ことを教示している。しかしながら、出願人を代表した
ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔ
ｕｔｅの反復テストによれば、ＤＭＭＴは、（従来のデ
ィーゼル燃料のセタン価がほぼ40であるのに比べる
と）、セタン価が２９しかなく、ディーゼル燃料に添加
する場合、セタン価向上剤ではない。

【０００５】ＤＭＥＴは、すす又は煙の抑制を目的とす
る、少量（5 重量％以下）でのディーゼル燃料添加剤で
あることが知られている。例えば、米国特許第３，５９
４，１３６号明細書、米国特許第３，５９４，１４０号
明細書、米国特許第３，６１５，２９２号明細書、及び
英国特許第１，２４６，８５３号明細書を参照された
い。又、ＤＭＥＴは、ＩＭｅｃｈＥの１９９６年の論
文（Ｃ５１７／０２３／９６）において、ベアトリス
（Ｂｅａｔｒｉｃｅ）らによって、すすを減少させる可
能性のあるディーゼル燃料の代替物として研究され、そ
の研究では、ＤＭＥＴは、セタン価９８であることが示
された。又、ＳＡＥＴｃｈｎｉｃａｌＰａｐｅｒ
Ｓｅｒｉｅｓ（９５０２５０）中に報告されたＳｏｕｔ
ｈｗｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅによ
るある研究によれば、ＤＭＥＴ（この研究では、エチレ
ングリコールジメチルエーテル及び「モノグリメ（ｍｏ
ｎｏｇｌｙｍｅ）と称された。」）を、中位量で、特に
５．６２質量％（５．５容量％）及び１１．２４質量％
（１１．１容量％）で、ディーゼル燃料の添加剤として
教示している。しかしながら、この研究においてＤＭＥ
Ｔをディーゼル燃料に添加する目的は、セタン価向上で
はなくて、放出分量における酸素含量の効果を決定する
ために、ディーゼル燃料の酸素含量を増加させることが
目的であった。又、この研究において、放出量に関する
セタン価の影響を同様に決定するために、ディーゼル燃
料のセタン価を調整したが、セタン価向上剤は、ＤＭＥ
Ｔではなくて、２−エチルヘキシル硝酸であった。この
研究におけるＤＭＥＴに基づくいかなるセタン価の向上
も、見落とされた。この研究では、ディーゼル燃料の酸
化が、添加されたＤＭＥＴの量に応じて、一般的にセタ
ン価を増加することは言及されなかった。ＤＭＰＰ、並
びに、ＤＭＭＴ及びＤＭＥＴ以外のその他のＤＡＡＫ
は、ディーゼル燃料又はその添加剤としては知られてい
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題及び本発明の概要】本発
明は、従来のディーゼル燃料組成物に比べてセタン価を
向上させるためのディーゼル燃料組成物であり、又一般
にジアルコキシアルカン（ＤＡＡＫ）の化学的族から選
ばれた１又は２以上の化合物を含有する。本発明の好ま
しい態様において、ディーゼル燃料は、従来のディーゼ
ル燃料に中位量のジメトキシプロパン（ＤＭＰＰ）及び
ジメトキシエタン（ＤＭＥＴ）を混合したものからな
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の群から
選ばれた１又は２以上の化合物を含むセタン価を向上さ
せるためのディーゼル燃料組成物である。（ａ）ＣＨ₃−Ｏ−Ｃ₃Ｈ₆−Ｏ−ＣＨ₃で表されるジ
メトキシプロパン（ＤＭＰＰ）；（ｂ）ＣＨ₃−Ｏ−Ｃ₂Ｈ₄−Ｏ−ＣＨ₃で表されるジ
メトキシエタン（ＤＭＥＴ）、ここで、前記ディーゼル
燃料組成物中のＤＭＥＴの濃度は、下記のいずれかであ
る；（ｉ）ＤＭＥＴを、前記ディーゼル燃料組成物において
ＤＭＰＰと組合せて使用する場合、１００容量％より低
い濃度、（ｉｉ）ＤＭＥＴを、前記ディーゼル燃料組成
物においてＤＭＰＰと組合せて使用しない場合、１５容
量％と等しいか、又はそれより高い濃度であるが、１０
０容量％より低い濃度、及び；（ｃ）ＤＭＰＰ及びＤＭＥＴに加えて、Ｒ−Ｏ−Ｘ−Ｏ
−Ｒで表される、その他のジアルコキシアルカン［ＤＡ
ＫＫ］、ここで、Ｒ＝Ｃ_nＨ_2n+1、Ｘ＝Ｃ_mＨ _2m、及び
ｎは１〜３で、ｍは２〜５である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の典型的態様においては、
ディーゼル燃料組成物は、更に１５０°Ｃ〜３８０°Ｃ
（３０２°Ｆ〜７１６°Ｆ）の沸点を有する炭化水素留
出分からなる従来のディーゼル燃料を含有する。下記表
１により、１，２−ＤＭＰＰは、セタン価１０９を有
し、セタン価３７（データ１ａ）又は５２（データ１
ｂ）を有する従来のディーゼル燃料と混合した場合、得
られた混合物のセタン価は、３５容量％より上でかなり
改善され、又３５容量％以下でいくらか改善されたこと
が分かる（出願人は、本明細書で報告した全てのセタン
価を測定するために、一定の容量圧縮機を用いた。）。

【０００９】表１（データ１ａ）１，２−ＤＭＰＰの容量％セタン価０３７４５５０５０５８７５９０１００１０９

【００１０】（データ１ｂ）１，２−ＤＭＰＰの容量％セタン価０５２１５５６２５６０３５６４４５７１７５８３

【００１１】下記表２により、１，２−ＤＭＥＴは、セ
タン価１０５を有しており、セタン価３７（データ２
ａ）、４６（データ２ｂ）、３６．４（データ２ｃ）、
又は３６．６（データ２ｄ）を有する従来のディーゼル
燃料と混合する場合、又はセタン価３３．７（データ２
ｅ）を有する、カナダのタールサンドから得たディーゼ
ル燃料（原油から得た従来のディーゼル燃料に対抗する
ものとして）と混合する場合、得られた混合物のセタン
価は、１８容量％より上で、特に２５容量％より上で、
かなり改善され、又２５容量％以下でいくらか改善され
ることが分かる。

【００１２】表２（データ２ａ）１，２−ＤＭＥＴの容量％セタン価０３７４５６９５０７１７５７６１００１０５

【００１３】（データ２ｂ）１，２−ＤＭＥＴの容量％セタン価０４６１５４７２５５０３５５９４５７９

【００１４】（データ２ｃ）１，２−ＤＭＥＴの容量％セタン価０３６１８４４２３４６２７４８（データ２ｄ）１，２−ＤＭＥＴの容量％セタン価０３７１８４４２３４６２７４８（データ２ｅ）１，２−ＤＭＥＴの容量％セタン価０３４１８４１２３４４２６４５２９４６３２４８オクタン価を向上させるためのディーゼル燃料組成物に
おいて、ＤＭＥＴの濃度範囲は、好ましくは、１５容量
％以上から１００容量％未満であり、更に好ましくは、
１８容量％以上から１００容量％未満であり、最も好ま
しくは、２５容量％以上から１００容量％未満である。
上記データ２ｃ，２ｄ及び２ｅについて、得られる混合
物中に少量のメタノールが存在したこと（各混合物につ
いて示されたＤＭＥＴの容量％の１／１８に等しい）、
又同様に、得られる混合物中に少量のＤＭＭＴが存在し
たこと（同じく、各混合物について示されたＤＭＥＴの
１／１８に等しい）に留意すべきである。メタノール及
びＤＭＭＴは、各々、５及び２９の低いセタン価を有す
るので、これらの化合物は、得られる混合物のセタン価
の改善に貢献しないであろう。本当は、メタノール及び
ＤＭＭＴのセタン価は、現実に、ディーゼル燃料それ自
身のセタン価より低いので、メタノール及びＤＭＭＴが
存在すると、ＤＭＥＴによるセタン価向上を実際には低
くすることになりうるが、メタノール及びＤＭＭＴの濃
度が非常に低いから、そのようなＤＭＥＴによるセタン
価向上を低くすることは非常に小さい。

【００１５】驚くべきことに又予想外に、ＤＭＰＰとＤ
ＭＥＴとの組み合わせは、従来のディーゼル燃料に混合
される場合、相乗的セタン価向上剤である。下記表３に
より、１２．５容量％の１，２−ＤＭＰＰ及び１２．５
容量％の１，２−ＤＭＥＴは、７５容量％の従来のディ
ーゼル燃料と混合されると、得られた混合物のセタン価
は、５１にかなり改善される。このパーセントの増加
は、表１及び２に基づいて期待される各分量の増加の合
計より大きいので、これは予想外である。

【００１６】表３１，２−ＤＭＰＰの容量％１，２−ＤＭＥＴの容量％セタン価００３９．４１２．５１２．５５１

【００１７】ＤＭＰＰ及びＤＭＥＴは、それぞれプロピ
レンオキサイド及びエチレンオキサイドから製造でき
る。ＤＭＥＴは、又ジメチルエーテル（ＤＭＥ）の酸化
カップリングにより有利に製造できる。ＤＭＥを出発物
質とする場合、他の反応生成物は、液状反応生成物のＤ
ＭＥＴと共に、液状反応生成物のメタノールとＤＭＭＴ
とを含み、それらは、メタン、Ｃ₂、及びＣ₃炭化水
素、ＣＯ、ＣＯ₂並びに未反応のＤＭＥのガス状反応生
成物から容易に分離できる。この3 つの液状反応生成物
の相対的濃度は、触媒の型、ガスの時刻時刻の空間速
度、反応温度、反応圧力、及びＤＭＥ／酸素の供給モル
比に基づいて変化する。メタノール及びＤＭＭＴは、そ
れぞれ一般には、５及び２９の低セタン価を有してお
り、一旦製造されるとＤＭＥＴから分離するのが困難で
あるので、メタノール及びＤＭＭＴの量をできるだけ最
少にするように、これらの変数を選択すべきである。

【００１８】専門知識を有する実務家は、本発明のディ
ーゼル燃料組成物は、有用であるためには、一相となら
なければならないと判断している。幸いにも、ＤＭＰ
Ｐ、ＤＭＥＴ及び従来のディーゼル燃料は、広い範囲で
変化して、又混和性が維持される（即ち、一相のままで
ある。）。ＤＭＰＰと従来のディーゼル燃料の混合物
は、ＤＭＰＰ９０容量％までのいかなる濃度でも混和性
がある。同様に、ＤＭＥＴ及び従来のディーゼル燃料の
混合物は、ＤＭＥＴ９０容量％までのいかなる濃度でも
混和性がある。しかしながら、メタノールがディーゼル
燃料組成物の１成分である場合、メタノール成分が１０
容量％より多くなると、一般的に２相が生ずること、従
って、メタノールは、この限界値より下に保たれる必要
があることは、留意されなければならない。この混和性
のデータを得るのに使用したディーゼル燃料は、低硫黄
分で、色素のない、又冬期の組成でない、＃１ディーゼ
ル燃料であった。

【００１９】セタン価が向上するのに加えて、従来のデ
ィーゼル燃料組成物に比べて、本発明のディーゼル燃料
組成物の、その他の利点は、冬期の始動性が向上するこ
とであり、それは、本発明のＤＡＡＫ組成物が従来のデ
ィーゼル燃料組成物に比べて揮発性が増加している事実
に係る機能である。

【００２０】最後に、ディーゼル燃料と、ケロシン、ジ
ェット燃料、及びバーナー燃料油のごとき、その他の中
間留出分との間に、性状が重なっているとしたら、本発
明のＤＡＡＫ組成物は、又、そのような他の中間留出分
の燃料に代替するもの、又はその添加剤としての用途を
有することができることに留意すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者フランシスジョセフウォーラーアメリカ合衆国，ペンシルバニア 18103 −9670，アレンタウン，モールフェアードライブ 3908 (72)発明者エドワードランディスウェイスト，ジュニアアメリカ合衆国，ペンシルバニア 18062, マカンジー，ミラードライブ 5235 (72)発明者デニスマッケンジーブラウンイギリス国，サリーケイティー89ビーエー，イーストモレシー，ハンプトンコートクレセント 15 (72)発明者ペトラスジェイコブスアディアヌスティジュムアメリカ合衆国，ペンシルバニア 18049, エモウス，イーグルドライブ 216

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記の群から選ばれた１又は２以上の化
合物を含むセタン価を向上させるためのディーゼル燃料
組成物；（ａ）ＣＨ₃−Ｏ−Ｃ₃Ｈ₆−Ｏ−ＣＨ₃で表されるジ
メトキシプロパン（ＤＭＰＰ）；（ｂ）ＣＨ₃−Ｏ−Ｃ₂Ｈ₄−Ｏ−ＣＨ₃で表されるジ
メトキシエタン（ＤＭＥＴ）、ここで、前記ディーゼル
燃料組成物中のＤＭＥＴの濃度は、下記のいずれかであ
る；（ｉ）ＤＭＥＴを、前記ディーゼル燃料組成物において
ＤＭＰＰと組合せて使用する場合、１００容量％より低
い濃度、（ｉｉ）ＤＭＥＴを、前記ディーゼル燃料組成
物においてＤＭＰＰと組合せて使用しない場合、１５容
量％と等しいか、又はそれより高い濃度であるが、１０
０容量％より低い濃度、及び；（ｃ）ＤＭＰＰ及びＤＭＥＴに加えて、Ｒ−Ｏ−Ｘ−Ｏ
−Ｒで表される、その他のジアルコキシアルカン［ＤＡ
ＫＫ］、ここで、Ｒ＝Ｃ_nＨ_2n+1、Ｘ＝Ｃ_mＨ _2m、及び
ｎは１〜３で、ｍは２〜５である。
【請求項２】１５０°Ｃ〜３８０°Ｃ（３０２°Ｆ〜
７１６°Ｃ）の沸点を有する炭化水素留出分からなる従
来のディーゼル燃料を更に含む、請求項１に記載のディ
ーゼル燃料組成物。
【請求項３】ＤＭＰＰ１２．５容量％、ＤＭＥＴ１
２．５容量％、及び従来のディーゼル燃料７５容量％か
らなる、請求項２に記載のディーゼル燃料組成物。
【請求項４】メタノール、及びＣＨ₃−Ｏ−ＣＨ₂−
Ｏ−ＣＨ₃で表されるジメトキシメタン（ＤＭＭＴ）の
群から選ばれた１又は２以上の化合物を更に含有する、
請求項２に記載のディーゼル燃料組成物。
【請求項５】ＤＭＥＴ、ＤＭＭＴ及びメタノールを含
有する化合物が、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）の酸化カ
ップリングにより得られる液状の反応生成物として製造
される、請求項４に記載のディーゼル燃料組成物。