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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Kerosinzusammensetzungen,
insbesondere zu Heizzwecken.
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Kerosin
wird für
Heiz- und Kochzwecke breit verwendet. Wenn herkömmliches Kerosin für Heizzwecke verwendet
wird, gibt es einen öligen
Geruch bei der Handhabung von Kerosin beispielsweise bei der Zuführung des Öls und der
Anwender nimmt dies als unangenehm wahr. Darüberhinaus tritt eine unvollständige Verbrennung
beim Entzünden
und Verlöschen
auf, wenn dieser Kerosintyp in einem Herd vom offenen Typ, wie einem tragbaren
Herd oder einem Heizlüfter
verwendet wird, oder wenn dieses in einem kleinen tragbaren Kochherd in
der Küche
verwendet wird, und es besteht ein Problem, da aufgrund der unverbrannten
Kohlenwasserstoffe, welche zu diesem Zeitpunkt produziert werden,
ein unangenehmer Geruch auftritt.
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Andererseits
hat sich der Bedarf nach höheren
Sicherheitsniveaus und höherem
Komfort (der Produktion von geringeren Mengen an NOx,
Kohlenwasserstoffverbindungen, CO, SO2,
etc. und nach keinem begleitenden unerwünschten Geruch) durch den Anwender
im Zusammenhang mit Ölherden
Jahr für
Jahr erhöht. Darüberhinaus
wurde in den letzten Jahren Kerosin, welches während des Sommers gelagert
wurde, rezirkuliert und es treten auch Probleme auf, da infolge
der Verwendung von solchem Kerosin Ölherde versagen. Es besteht
daher ein Bedarf an einer Verbesserung der Lagerungsstabilität von Kerosin.
Im Hinblick auf solch eine Situation muss das Kerosin, welches in Ölherden
verwendet werden soll, diesen Erfordernissen der Anwender zufriedenstellend
entsprechen.
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Ein
Verfahren, worin ein Kerosinverdampfungskatalysator verwendet wird,
ist in
JP-B-59-16814 beschrieben,
ein Verfahren worin ein deodorisierendes Mittel dem Kerosin zugesetzt
wird, ist in
JP-B-54-32003 beschrieben,
und ein Kerosin, welches n-Paraffine und iso-Paraffine umfasst,
ist in
JP-A-63-150380 beschrieben,
welche beispielsweise als Verfahren zur Überwindung der allgemein beobachteten
Probleme der unangenehmen Wahrnehmung bei der Handhabung von Kerosin
und dem unerwünschten
Geruch beim Entzünden oder
Verlöschen
von Kerosin vorgeschlagen wurden.
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Im
Verfahren, in welchem ein Kerosinverdampfungskatalysator verwendet
wird, zersetzt sich der Katalysator jedoch mit fortschreitender
Zeitdauer und so ist es schwierig, eine saubere Verbrennung während einer
längeren
Zeitspanne aufrecht zu erhalten. Darüberhinaus ist das Verfahren,
in welchem ein deodorisierendes Mittel dem Kerosin zugesetzt wird,
nicht sehr effektiv, aufgrund des Problems, dass der Geruch für einige Leute
nicht annehmbar ist. Obwohl Kerosine, welche n-Paraffine und iso-Paraffine
umfassen, keinen unerwünschten
Geruch besitzen, wenn sie gehandhabt werden, wenn sie entzündet werden
oder wenn sie verlöschen,
und das Abgas ebenfalls sauber ist, werden die Produktionskosten
in hohem Maße
erhöht,
und es besteht ein Problem, da das Kerosin dieses Typs zwangsläufig teuer
ist. Darüberhinaus
besitzen Kerosine, welche iso-Paraffine
und n-Paraffine mit 9 oder 10 Kohlenstoffatomen als Hauptkomponente
umfassen, eine niedrigere Dichte als bestehende Kerosine und der
volumsbezogene Brennstoffverbrauch wird erhöht, und so besteht beispielsweise
ein Risiko, dass die JIS-Spezifikation (der Japanese Standards Association)
für den
angegebenen Brennstoffverbrauch eines Ölherdes nicht erfüllt werden
wird. Darüberhinaus
wird der Flammpunkt verringert und es besteht ein Problem mit der
Sicherheit im Hinblick beispielsweise auf die Verlöschungsdauer.
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Die
vorliegende Erfindung stellt Kerosinzusammensetzungen bereit, von
welchen die Verlöschungsdauer
und die erzeugte Wärmemenge
[hierin kennzeichnet die erzeugte Wärmemenge oder die Heizleistung, bei
Fehlen jedweder Angabe des Gegenteils, die Menge an erzeugter Wärme im Hinblick
auf die Zeit (J/h)] in etwa die gleichen sind, wie von Kerosinen
im Allgemeinen, wobei das Kerosin selbst einen sehr geringen Geruch
und keinen unangenehmen Geruch aufweist, wenn es gehandhabt wird,
keinen Geruch aufweist, wenn das Kerosin entzündet wird und wenn es verlöscht, welches
gute Verbrennungseigenschaften besitzt, bei welchen das Abgas beim
Verbrennen sauber ist, und welches außerordentliche Lagerungsstabilität, eine
kurze Verlöschungsdauer
und außerordentliche
Heizleistung besitzt, Merkmale, welche mit den herkömmlichen
Verfahren nicht erhalten wurden.
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Als
Ergebnis des Durchführens
von intensiver Forschung im Hinblick auf die Lösung der mit dem Stand der
Technik verbundenen, vorstehend erwähnten Probleme wurde festgestellt,
dass die zuvor erwähnten
Vorteile mit einem Kerosin realisiert werden können, welches n-Paraffine und
iso-Paraffine als Hauptkomponenten besitzt, welches spezifizierte
Destillationseigenschaften aufweist und welches eine spezifizierte
Zusammensetzung besitzt, an Stelle herkömmlichen Kerosins, welches
durch die Destillation von Rohöl
erhalten wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Kerosinzusammensetzung bereitgestellt, welche
im Hinblick auf die Gesamtzusammensetzung wenigstens 99 Gew.-% n-Paraffine
und iso-Paraffine umfasst, welche Zusammensetzung die durch die
folgendenden Formeln angegebenen Eigenschaften aufweist:
- (A) 6,0°C ≤ FBP (Endpunkt) – 95% Destillationspunkt ≤ 11,0°C
- (B) 240°C ≤ FBP ≤ 270°C
- (C) 150°C ≤ IBP (Anfangsdestillationspunkt) ≤ 165°C.
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Vorzugsweise
umfasst die Kerosinzusammensetzung ein C8-12-Paraffingemisch aus
C8-12-n-Paraffinen und C8-12-iso-Paraffinen,
und C13-16-n-Paraffine.
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Vorzugsweise
beträgt
in der Kerosinzusammensetzung das Mischungsverhältnis des C8-12-Paraffingemisches,
bestehend aus C8-12-n-Paraffinen und C8-12-iso-Paraffinen, zu den C13-16-iso-Paraffinen, ausgedrückt als
Gewichtsanteile, von 80:20 bis 40:60, stärker bevorzugt von 70:30 bis
50:50.
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Am
stärksten
bevorzugt werden in dieser Kerosinzusammensetzung die n-Paraffine
und/oder iso-Paraffine mittels der Fischer-Tropsch-Synthese erhalten.
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Die
vorliegende Erfindung wird nachstehend detaillierter beschrieben
werden.
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Die
Kerosinzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können durch
Verwenden von Synthesegas, welches beispielsweise durch Partialoxidation,
Dampfreformieren, etc. von Erdgas oder Kohle erhalten wird, Ausbilden
eines langkettigen Alkylkohlenwasserstoff-Polymeröls mittels
einer Fischer-Tropsch-Reaktion und anschließendes Durchführen eines
Hydrocrackens und einer Destillation zur Herstellung eines Materials mit
den vorbeschriebenen Eigenschaften erhalten werden. Darüberhinaus
können
sie durch Cracken oder Synthese, beispielsweise aus den verschiedenen
Fraktionen, welche in der Erdölraffination
erhalten werden, gewonnen werden.
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Kerosinzusammensetzungen
sind Gemische verschiedener Typen von Verbindungen und es ist sehr schwierig
allgemeine Eigenschaften aus einer einfachen Destillationskurve
oder den Eigenschaften der einzelnen Verbindungen vorherzusagen,
aber als Ergebnis eingehender Forschung wurde festgestellt, dass
die Ziele erreicht werden können,
indem sichergestellt wird, dass die Eigenschaften einer Kerosinzusammensetzung, welche
n-Paraffine und
iso-Paraffine als Hauptkomponenten aufweist und eine außerordentliche
Verlöschungsdauer
und eine außerordent liche
Menge an erzeugter Wärme
aufweist, die vorstehend genannten Bedingungen (A) bis (C) erfüllen.
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Wenn
in der vorliegenden Erfindung die n-Paraffine und iso-Paraffine umfassende
Komponente weniger als 99 Gew.-% der Gesamtmenge beträgt, dann
ist beispielsweise eine aromatische Komponente, eine olefinische
Komponente oder eine sauerstoffhältige
Komponente vorhanden, und abhängig
vom jeweiligen Fall sind Komponenten wie Stickstoffkomponenten und
Schwefelkomponenten vorhanden, und es kann ein Geruch wahrgenommen
werden, wenn das Kerosin gehandhabt wird, wenn es entzündet wird
und wenn es verlöscht,
und die Lagerungsbeständigkeit
kann jener von allgemeinem Kerosin ähnlich werden.
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Die
zuvor erwähnten
Bedingungen (A) bis (C) sind zur Bereitstellung einer Kerosinzusammensetzung mit
außerordentlicher
Heizleistung und einer kurzen Verlöschungsdauer wesentlich. Indem
eine "schwere Fraktion" und insbesondere
C13-16-iso-Paraffine enthalten sind, welche die
Spezifikationen (A) bis (C) erfüllen, wird
die Verdampfung einer Fraktion mit einem niedrigen Siedepunkt unterdrückt, und
sie hat auch die Wirkung, die Verlöschungsdauer zu verkürzen. Wenn
andererseits zuviel der "schweren
Fraktion" vorhanden
ist, dann steigt die Oberflächenspannung über das
erforderliche Maß und
der Brennstoff wird durch den Herddocht nur mit Schwierigkeit aufgenommen
und es wird wahrscheinlich zu einer Verringerung der Heizkapazität kommen.
Darüberhinaus
gibt es, wenn n-Paraffine und iso-Paraffine wenigstens 99 Gew.-%
der gesamten Kerosinzusammensetzung darstellen, keinen unerwünschten
Geruch infolge einer aromatischen Komponente, beispielsweise ist
das Abgas sauber, und diese bewirken auch eine gute Lagerungsstabilität.
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Darüberhinaus
ist die Verlöschungsdauer
sogar kürzer,
wenn Material mit einem FBP (Endpunkt) von 250°C oder darüber verwendet wird.
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Wenn
in der vorliegenden Erfindung die Anzahl der Kohlenstoffatome 7
oder weniger beträgt,
dann ist der Flammpunkt zu niedrig und es ist möglich, dass die Spezifikation
für den
Flammpunkt von wenigstens 40°C für Kerosin,
wie sie in JIS K 2203 festgelegt ist, nicht erfüllt werden wird, und wenn die
Anzahl der Kohlenstoffatome der n-Paraffine 12 überschreitet, dann wird die
Niedrigtemperaturfließfähigkeit
schlecht und dies ist unerwünscht.
Darüberhinaus
ist es möglich,
wenn die Anzahl der Kohlenstoffatome der iso-Paraffine 16 übersteigt,
dass das Erfordernis, dass der 95% Destillationspunkt nicht mehr
als 270°C
beträgt,
wie es in JIS K2203 festgelegt ist, nicht erfüllt werden wird, und dies ist
unerwünscht.
Darüberhinaus
ist, wenn der Anteil des C8-12-Kohlenstoffatome-Paraffingemisches
zu groß ist,
die Verlöschungsdauer
länger
und ein Überschuss
an Brennstoff wird in einem Ofen vom Dochttyp zugeführt und
die Menge an erzeugter Menge wird erhöht und dies ist aus Sicherheitsgründen unerwünscht. Darüberhinaus
wird, wenn zuviel C13-16-iso-Paraffin vorhanden ist,
im Gegensatz dazu die Zufuhr von Brennstoff in einem Ofen vom Dochttyp
unzureichend, und die Menge an Wärme,
welche erzeugt wird, ist reduziert und es wird keine zufriedenstellende
Heizleistung erhalten.
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Darüberhinaus
können
die C8-12-n-Paraffine und die C8-12-iso-Paraffine in der
vorliegenden Erfindung mit einem optimalen Mischverhältnis bereitgestellt
werden. Dies deshalb, da unter der Voraussetzung, dass Paraffine
mit einer Anzahl von Kohlenstoffatomen innerhalb dieses Bereichs
vorhanden sind, in der vorliegenden Erfindung sowohl die normalen
als auch die iso-Paraffine
als im großen
und ganzen die gleichen Eigenschaften besitzend, angesehen werden
können.
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Wenn
der n-Paraffingehalt 80% übersteigt,
erfüllt
dieser die JIS-Spezifikation, aber die Verlöschungsdauer wird etwas län ger als
die von einem herkömmlichen
Kerosin und dies ist unerwünscht.
Darüberhinaus wird
die Brennstoffzufuhr in einem Ofen vom Dochttyp übermäßig, die Menge an erzeugter
Wärme wird
erhöht und
dies ist aus Sicherheitsgründen
unerwünscht.
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Beispiele
der n-Paraffine, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden können,
umfassen n-Nonan, n-Decan, n-Undecan und n-Dodecan, und Beispiele
der iso-Paraffine, welche verwendet werden können, umfassen n-Methylundecan,
2,2-Dimethylundecan,
2-Methyldodecan, 2,2-Dimethyldodecan, 2-Methyltridecan, 2,2-Dimethyltridecan
und 2-Methyltetradecan.
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Die
Kerosinzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung besitzen die
nachstehend angegebenen Eigenschaften (1) bis (4) und sie besitzen
einen hohen Rauchpunkt und außerordentliche
Verbrennungseigenschaften. Wenn der Rauchpunkt hoch ist und die
Verbrennungseigenschaften verbessert sind, wird die Dauer zur Erzielung
der vollständigen
Verbrennung nach der Entzündung
verkürzt,
und es wird eine vollständige
Verbrennung während
der Dauer der normalen Verbrennung gefördert. In Folge davon gibt
es keinen unerwünschten
Geruch oder Ruß beim
Entzünden
und das Abgas während
des Entzündens
und der normalen Verbrennung ist ebenfalls sauber.
- (1) Flammpunkt: wenigstens 40°C
- (2) Schwefelgehalt: nicht mehr als 10 ppb
- (3) Rauchpunkt: wenigstens 30 mm (Werte über 35 mm und sogar über 40 mm
können
erzielt werden)
- (4) Dichte bei 15°C:
nicht mehr als 0,77 g/m3
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Vorausgesetzt,
dass die Verlöschungsdauer
gemäß JIS S3031
weniger als 125 Sekunden beträgt,
ist die Verlöschungsdauer
kürzer
als jene eines handelsüblichen
Kerosins, und die Kerosinzusammensetzung besitzt ein sehr hohes
Maß an
Sicherheit. Darüberhinaus
kann sie, wenn der Pour-Point auf nicht mehr als –50°C eingestellt
wird, leicht gehandhabt werden, sogar in kalten Regionen im Winter.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun detaillierter unter Bezugnahme auf
die folgenden Beispiele beschrieben werden:
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Beispiele 1 und 2, Vergleichsbeispiele
1 bis 3, Referenzbeispiel 1
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Gemischte
n-Paraffin/iso-Paraffin-Öle
der Zusammensetzungen, welche in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden
durch Produktion mit SMDS (Shell Middle Distillate Synthesis) erhalten,
wobei Erdgas teilweise oxidiert und schwere Paraffine mittels einer
Fischer-Tropsch-Synthese synthetisiert werden und das erhaltene
schwere Paraffinöl
einem Hydrocracken und einer Destillation unterzogen wird, und Naphtha,
Kerosin und Leichtölfraktionen
erhalten werden.
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Die
Eigenschaften der Kerosinzusammensetzungen der Beispiele 1 und 2
und der Vergleichsbeispiele 1 bis 3, welche mittels des SMDS-Verfahrens
hergestellt werden, sind wie vorstehend beschrieben, und jene eines
allgemeinen kommerziellen JIS Nr. 1 Kerosins (Referenzbeispiel 1)
sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Die
nachstehend angegebenen Tests wurden unter Verwendung der Kerosine
der Beispiele, der Vergleichsbeispiele und des Referenzbeispiels
durchgeführt.
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Verbrennungstest im Ofen
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Die
Verlöschungsdauer
(JIS S3031), die Menge der erzeugten Wärme (Flugzeugbrennstofföl A-Methode,
JIS K2279) und der Brennstoffverbrauch wurden unter Verwendung eines
Konvektionsofens vom Dochttyp (Modell SL-221, hergestellt von Moto
Corona) gemessen.
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Verfahren zur Bewertung der Verbrennungsleistung
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(1) Verlöschungsdauer (normales Entzünden)
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Die
Messung der Verlöschungsdauer
wurde gemäß JIS S3031
durchgeführt.
Der Brennstoff für
die Bewertung wurde während
einer Stunde mit dem Docht in der höchsten Stellung verbrannt und
anschließend
wurde die Zeitdauer, die erforderlich war, damit die Flamme bei
visueller Beobachtung vollständig
verlöschte,
wenn der Docht abgesenkt wurde, als Verlöschungsdauer herangezogen.
Die Bewertung der Verlöschungsdauer wurde
zweimal für
jeden Brennstoff durchgeführt.
Darüberhinaus
wurden die Tests in einem dunklen Raum durchgeführt, sodass die Flamme deutlich
gesehen werden konnte.
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Die
Bewertung wurde durch Nachvollziehen der nachstehend angegebenen
Vorgangsweise durchgeführt.
- (a) Der Brennstoff, welcher zu bewerten war,
wurde in einen leeren Herdzubehörtank
eingebracht und der Brennstoff, welcher im Herd verblieben war,
wurde mit einer Spritze entfernt.
- (b) Der Tank, welcher den zu bewertenden Brennstoff enthielt,
wurde in den Herd eingesetzt.
- (c) Der Brennstoff wurde während
einer Stunde mit dem Docht in den höchsten Stellung verbrannt.
- (d) Nach Brennen während
einer Stunde wurde der Docht in einer Bewegung abgesenkt und ausgelöscht.
- (e) Die Zeitdauer, vom gerade Absenken des Dochts bis zur visuellen
Feststellung, dass die Flamme vollständig verlöscht war, wurde unter Verwendung
einer Stoppuhr gemessen und aufgezeichnet.
- (f) Der Herd wurde wieder angezündet und nach Brennen während 15
Minuten wurde die Verlöschungsdauer
ein zweites Mal gemessen.
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Die
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
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(2) Brennstoffverbrauchstest
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Dieser
wurde auf die nachstehend zusammengefasste Weise durchgeführt.
- (a) Nach der Entfernung von jedwedem Brennstoff,
welcher im Herd verblieben war, wurde der zu bewertende Brennstoff
eingeführt.
- (b) Der Herd wurde als gesamter gewogen.
- (c) Nach dem Verbrennen des zu bewertenden Brennstoffes während 7
Stunden bei der Maximalverbrennung für jeden Herd wurde der Herd
ausgelöscht.
- (d) Nach dem Auslöschen
wurde der gesamte Herd gewogen und das Gewicht wurde aufgezeichnet
und der Brennstoffverbrauch wurde aus der Differenz zwischen dem
Gewicht vor dem Test und dem Gewicht nach dem Test erhalten.
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Die
erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
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Wie
aus den Tabellen klar ersichtlich ist, sind die Eigenschaften der
Kerosinzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung im Hinblick
auf einen hohen Rauchpunkt von wenigstens 30 mm, eine kurze Verlöschungsdauer
und eine außerordentliche
Heizkapazität
(Menge an erzeugter Wärme)
außerordentlich.
