燃料の分子構造ならびに構成元素がSOFの生成機構に及ぼす影響

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650199
• Research Institution: Hokkaido Institute of Technology
• Principal Investigator: 藤原 康博 北海道工業大学, 工学部, 教授 (30048045)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 登坂 茂 北海道工業大学, 工学部, 助教授 (80048058)
• Keywords: SOF / 生成機構 / 燃料性状 / アルコール / 熱分解過程 / 重縮合過程 / 熱分解雰囲気 / 多環芳香族炭化水素

Research Abstract

前年度試作した瞬間加熱熱分解装置を用いて、加熱時間が熱分解、重縮合過程に及ぼす影響を調べた結果、加熱時間が長くなるにともない燃料の分解が進行し、低沸点炭化水素の生成量が増加して重縮合反応が起こり環状成分に移行するが、低沸点炭化水素の生成量が一定量に達しなければ、加熱時間にかかわらず重縮合反応は進行しないことを明らかとした。また、炭素数が大きな燃料ほど低沸点炭化水素、ならびに環状成分の生成量が増加することを明らかとした。
アルコール系燃料は、比較的低い温度から部分酸化によるアルデヒドが生成された後、中間オレフイン低沸点成分が生成され、加熱温度が高くなるとこれらから重縮合反応により環状成分が生成されるが、その生成量はパラフイン系燃料に比べて少ないことを明らかとした。また、アルコール系燃料においても炭素数が増すとパラフイン系燃料と同様に、不飽和の低沸点炭化水素の生成量が増加するため、ベンゼン環が生成されやすくなる。炭素数が少なくO/C比の大きいメタノール、エタノールは燃料分子中の酸素により酸化され、ジオレフイン類の生成量が減少するため、Diels-Alderの反応が抑制されることが微粒子の生成が少ない主要因と言えることを見いだした。
加熱雰囲気中に酸素が存在すると、窒素雰囲気中よりも低温度から分解が開始するが、酸素が極微量であっても微粒子の生成量は大幅に減少する。これは、熱分解過程で生成される低沸点炭化水素の中でも可燃過濃限界の高いアセチレン等がCO,CO2に酸化されて減少するため、重縮合反応が抑制されることによるものであることを明らかとした。

Research Products

• [Publications] 藤原,登坂,村山(正): "デイーゼル機関の燃焼室内におけるSOFの生成過程" 北海道工業大学研究紀要. 21号. 1-9 (1993)
• [Publications] 登坂,藤原: "デイーゼル機関排出微粒子の生成機構に及ぼす燃料性状の影響" 北海道工業大学研究紀要. 21号. 11-18 (1993)
• [Publications] 藤原,登坂,伊藤: "少量サンプルガスによるNO_Xの測定法" 北海道工業大学研究紀要. 22号(掲載予定). (1994)
• [Publications] 登坂,藤原,八木: "デイーゼル機関排出微粒子の生成機構に関する研究(加熱雰囲気の影響)" 北海道工業大学研究紀要. 22号(掲載予定). (1994)
• [Publications] 藤原,登坂,村山(創): "燃料性状が微粒子の生成過程に及ぼす影響(アルコール系燃料の熱分解過程)" 日本機械学会講演概要集. No.932-1. 131-133 (1993)