JP2001279272A

JP2001279272A - Ａ重油

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Publication number: JP2001279272A
Application number: JP2000093744A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Uchida; 充内田
Original assignee: JOMO TECHNICAL RES CT KK; JOMO TECHNICAL RESEARCH CENTER KK
Current assignee: JOMO TECHNICAL RES CT KK; JOMO TECHNICAL RESEARCH CENTER KK
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP3981910B2

Abstract

(57)【要約】【課題】冬季の低温下あるいは寒冷地等の低温環境下
において、内燃機関及び外燃機器等に用い良好な始動性
能を示すＡ重油を提供する。【解決手段】本発明によるＡ重油は、ＦＩＡセタン価
35以上、芳香族含有量25〜50容量％、90％留出温度390
℃以下、かつ、50℃における動粘度3.5mm²/s以下の性状
を有することを特徴とし、低温時に優れた始動性能を示
す格別な効果を奏するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、舶用ディーゼル機
関、発電用ディーゼル機関等の内燃機関及びハウス加温
機、ボイラ等の外燃機器において、低温下での始動性能
及び運転性能に優れたＡ重油に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ａ重油は、JIS K 2205「重油」の１種
（Ａ重油）に分類される、内燃機関用、ボイラー用及び
各種炉用などの燃料として適当な品質の精製鉱油であ
る。周知の通り、Ａ重油は一般に、ハウス加温機、ボイ
ラー、ビル暖房用等の外燃機器、及び漁船その他の舶用
ディーゼル機関、発電用ディーゼル機関等の内燃機関に
使用されているが、低温下での流動性を確保するため
に、分解軽油基材又は灯油基材が混合されて使用されて
いる。また、Ａ重油の内燃機関における着火性能の指標
としては、Ａ重油の密度及び蒸留性状（50％留出温度）
より計算されるセタン指数を特定値以上にすることによ
り行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分解軽
油基材の配合は、Ａ重油の低温下での流動性を向上させ
る反面、着火性能を低下するために、低温下での始動性
能を低下させ、始動不良、さらに始動時において排出白
煙の増大等を起こす問題がある。また、従来の着火性能
に関する指標であるセタン指数は、機関が暖機された状
態での着火性能の指標であり、低温下の機関始動時にお
ける性能を十分に表していない場合がある。また、セタ
ン指数は、ディーゼル燃料油の自己着火性を表す値であ
り、外燃機器の燃焼性能を評価するものではない。そこ
で、本発明は、冬季の低温下あるいは寒冷地等の低温環
境下において、内燃機関及び外燃機器等に用い良好な始
動性能を示すＡ重油を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、Ａ重油使用
内燃機関における低温時の始動性能とそれに関与するＡ
重油性状について鋭意研究を行った結果、Ａ重油の芳香
族含有量（芳香族分ともいう。）、ＦＩＡセタン価、蒸
留性状などを特定の範囲にすることが、内燃機関のみな
らず外燃機器においても低温時の良好な始動性能のため
に有効であることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明は、ＦＩＡセタン価が35以上、芳
香族含有量が50％以下、蒸留性状の90％留出温度が390
℃以下であり、かつ50℃における動粘度が3.5 mm²/s（c
St）以下であることを特徴とする低温時の始動性能に優
れたＡ重油である。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明によるＡ重油は、ＦＩＡセ
タン価が35以上、芳香族含有量が25％以上50％以下、蒸
留性状の90％留出温度が390℃以下であり、かつ50℃に
おける動粘度が3.5 mm²/s以下の性状を有するものであ
る。

【０００６】ここで、ＦＩＡセタン価は、22nd CIMAC I
nternational Congress on Combustion Engines (18-21
MAY 1998) におけるG.Fiskaaらの報告「Ignition Prop
erties for Marine Fuels established on Fuel Igniti
on Analyzer FIA 100/2」に記載されている着火性試験
装置FIA 100/2を用いて、一定温度、一定圧力に制御し
た一定容積の燃焼室にＡ重油を一定圧力で噴射したと
き、燃焼室内圧力が、噴射前制御圧力より一定値上昇す
るまでの時間（以下着火遅れ）を、JIS K 2280「石油製
品-燃料油-オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタ
ン指数算出方法」のセタン価試験方法に規定する副標準
燃料混合物の着火遅れと比較し、そのセタン価に換算し
た数値であって、Ａ重油の着火性を示す尺度である。

【０００７】本発明によるＡ重油のＦＩＡセタン価は、
35以上、好ましくは40以上、さらに好ましくは、45以上
であり、ＦＩＡセタン価以外のＡ重油性状が本発明の趣
旨を逸脱しない範囲で大きい方が良い。ＦＩＡセタン価
が35以下の場合は、低温下での始動性能が悪化し、すな
わち、始動不良、またたとえ始動しても始動時において
白煙排出量及び排出時間の増大となり好ましくない。

【０００８】芳香族分は、高速液体クロマトグラフ法で
求めた１環〜４環芳香族分の合計値である。本発明によ
るＡ重油の芳香族分は、25％〜50％、好ましくは、25％
〜46％、より好ましくは25％〜42％である。芳香族分が
50％を越える場合は、低温下での始動性能が悪化し、始
動不良、白煙排出量及び排出時間増大となり好ましくな
い。また、芳香族分は密度が大きいため、総発熱量に限
って言えば芳香族分は高いほうが望ましい。しかし、芳
香族分が５０容量％を超える場合は、小型ボイラーなど
の電磁弁ディスク部のＮＢＲ系ゴムが膨潤し燃焼状態が
悪くなるなどの不具合を起こす可能性があり、黒煙も生
じやすくなるので、好ましくない。一方、芳香族分が25
％以下の場合、出力低下の他、加速性能低下の問題があ
り、好ましくない。

【０００９】90％留出温度は、JIS K 2254「石油製品-
蒸留試験方法」における90容量％留出時の温度である。
本発明によるＡ重油の90％留出温度は、390℃以下、好
ましくは370℃以下、より好ましくは350℃以下である。
90％留出温度が390℃を越える場合、低温下において、
燃料噴射ノズルからのＡ重油の噴射状況が悪化する等、
着火不良による始動不良、白煙排出量増大となり好まし
くない。

【００１０】50℃における動粘度（以下、動粘度（50
℃）ともいう。）は、JIS K 2283「原油及び石油製品-
動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」による動粘度で
ある。本発明によるＡ重油の動粘度（50℃）は、3.5mm²
/s以下、好ましくは3.0mm²/s以下、より好ましくは2.5m
m²/s以下である。動粘度（50℃）が3.5 mm²/sを越える
場合、低温下において、燃料噴射ノズルからのＡ重油噴
射状況悪化等による着火不良による始動不良、白煙排出
量増大となり好ましくない。

【００１１】本発明のＡ重油は、上記以外の性状を特に
限定するものではないが、汎用燃料油として、15℃にお
ける密度（以下、密度（15℃）ともいう。）0.885g/cm³
以下、引火点60℃以上、曇り点0℃以下、10％残油残留
炭素分0.02〜4質量％以下、硫黄分1.0質量％以下、総発
熱量は44000Ｊ/g以上、蒸留性状（留出温度範囲）150〜
430℃、特には170〜410℃程度、流動点5℃以下、灰分0.
05質量％以下であることが好ましい。

【００１２】本発明のＡ重油は、原油から種々の石油精
製工程を経て生成される各種の石油製品や半製品を基材
としてこれらを適宜選択、ブレンドして調製することが
できる。Ａ重油のブレンド基材として、代表的には直留
灯油、脱硫灯油、直留軽油、脱硫軽油、脱ろう軽油、直
脱軽油、間脱軽油、分解軽油、常圧残油などが挙げられ
る。したがって、これら各基材の物性に基づいて、ある
いは、ブレンド品の物性に基いて上記本発明の規定を満
足するように基材を選定し、その配合割合を決めて、本
発明のＡ重油を調製することができる。さらに、本発明
のＡ重油用を調製するために、処理原油の種類（性状）
や各種精製装置の原料の性状を調整するか、あるいは、
各種精製装置の運転条件を調整することによって、より
好ましい物性を有する基材を製造することもでき、効果
的である。

【００１３】直留灯油、直留軽油及び常圧残油は、原油
を常圧蒸留工程に通して得られる留分であり、これらの
物性は専ら処理される原油と留出油の蒸留性状（沸点範
囲と分離度）に依存する。脱硫灯油及び脱硫軽油は、前
記直留灯油及び直留軽油をそれぞれ水素化脱硫して得ら
れる留分であり、通常そのまま比較的付加価値の高い製
品灯油、製品軽油となる。Ａ重油用の基材としては直留
灯油、直留軽油が経済的な面で有利である。

【００１４】脱ろう軽油基材は、脱ろう工程を経た軽油
留分であり、原油の常圧蒸留装置から得られる直留重質
軽油を脱ろうした基材を用いることが好ましい。脱ろう
重質軽油基材の代表性状は、50％留出温度360〜400℃、
密度（15℃）0.89〜0.91g／cm²、硫黄分1.4〜2.0質量
％、留出温度範囲120〜540℃、動粘度（50℃）9〜12mm²
／s程度である。脱ろう重質軽油基材は、比較的密度が
大きくかつ着火性も良好であるが、動粘度（50℃）が比
較的高いことから、特に冬期の早朝にメロン栽培用蒸気
土壌消毒器などの小型ボイラーで燃焼状態が悪化して黒
煙を発生するおそれがあるので、過度に配合することは
避けるべきである。脱ろう軽油は、Ａ重油の配合基材と
して、必ずしも欠くことのできない成分ではないが、配
合する場合は、50容量％以下が好ましく、40容量％以下
がより好ましい。

【００１５】脱ろう工程としては、Pt-H-モルデナイ
ト、合成ゼオライトなどの特殊な触媒を使用して、原料
油中のノルマルパラフィン、側鎖の少ないパラフィンを
選択的に水素化分解し、低温流動性の優れた燃料油基材
を得る方法が好ましく、この例として石油学会編「新石
油精製プロセス」に記載のあるＢＰ接触脱ろう法、ＭＤ
ＤＷ法の他、ＦＴＺ法などがある。他の脱ろう工程とし
て、溶媒脱ろうなどの方法を用いることもできる。

【００１６】また、分解軽油基材は、直留軽油から減圧
軽油までの石油留分の他、重油間接脱硫装置から得られ
る間脱軽油、重油直接脱硫装置から得られる直脱軽油、
常圧残油などを接触分解した際に副生する重油基材であ
る。分解軽油基材の硫黄分は0.1〜1.0質量％、留出温度
範囲は180〜370℃程度である。また、芳香族含有量が、
70容量％以上と非常に多く、その結果、密度（15℃）が
0.92〜0.95g／cm²と高い。したがって、分解軽油基材を
多く配合したＡ重油は、着火性、始動性が悪くなる傾向
があるので、配合量は40容量％以下が好ましく、さらに
は30容量％以下が好ましい。

【００１７】接触分解工程は、無定形シリカアルミナ、
ゼオライトなどの触媒を使用して高オクタン価ガソリン
基材を得る工程であって、例えば、前記の「新石油精製
プロセス」に記載のあるＵＯＰ接触分解法、フレキシク
ラッキング法、ウルトラ・オルソフロー法、テキサコ流
動接触分解法などの流動接触分解法、ＲＣＣ法、ＨＯＣ
法などの残油流動接触分解法が知られている。

【００１８】本発明に使用する脱ろう重質軽油基材、分
解軽油基材、脱硫灯・軽油基材、直脱軽油基材、間脱軽
油基材などを得るための前記脱ろう工程、前記接触分解
工程、水素化脱硫工程、重油直接脱硫工程、重油間接脱
硫工程などに関して、プロセス、原料油、運転条件など
を特に限定するものではなく、公知の任意の装置が採用
できる。

【００１９】本発明のＡ重油は、製品軽油と異なる油組
成物であることを明確にするために、前述の基材に、さ
らに常圧蒸留装置から得られる常圧残油、減圧蒸留装置
から得られる減圧残油、重油直接脱硫装置から得られる
直脱残油、潤滑基油精製工程から得られるエキストラク
ト油などの基材を、JIS K 2270（原油及び石油製品−残
留炭化水素分試験方法）に規定する10％残油残留炭素分
が0.21質量％以上になるように添加して製造することが
好ましい。

【００２０】さらに、本発明のＡ重油には、公知の燃料
油添加剤を単独もしくは組み合わせて使用することがで
きる。これらの添加剤としては、例えばエチレン酢酸ビ
ニル共重合体、アルケニルコハク酸アミドなどの低温流
動性向上剤、硝酸エステル、有機過酸化物などのセタン
価向上剤、ポリアルキルアミンなどの清浄分散剤、フェ
ノール系、アミン系などの酸化防止剤、サリチリデン誘
導体などの金属不活性化剤などがある。これらの添加剤
の配合量は任意であるが、各々の添加剤の配合量はＡ重
油全量基準で0.5質量％以下、好ましくは0.2質量％以下
である。

【００２１】

【実施例】以下に本発明を実施例及び比較例に基いて、
より具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって
何ら限定されるものではない。

【００２２】実施例及び比較例に用いたＡ重油は、次に
示す精製鉱油留分を基材として調合し、調製した。・直留灯油：常圧蒸留で得られた10％留出温度170℃、9
0％留出温度239℃の留分。・直留軽油：常圧蒸留で得られた10％留出温度263℃、9
0％留出温度346℃の留分。・脱ろう重質軽油：直留重質軽油を脱ろう処理した％留
出温度327℃、％留出温度400℃の留分。・直脱軽油：常圧蒸留残油を水素化精製処理して得られ
た生成油から分留された％留出温度228℃、％留出温度3
62℃の留分。・間脱軽油：常圧蒸留残油を減圧蒸留して分留された10
％留出温度218℃、90％留出温度342℃の留分。・分解軽油：間脱軽油を流動接触分解して得られた生成
油から分留された10％留出温度239℃、90％留出温度347
℃の留分。・常圧残油：常圧蒸留で得られた残油。実施例１、２及び比較例１〜４のＡ重油の調製に用いた
前記基材と、その調合比（容量％）を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】調製した実施例１、２及び比較例１〜４の
Ａ重油の性状を表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】なお、表２において、実施例及び比較例の
Ａ重油の性状、すなわち密度（15℃）、動粘度（50
℃）、引火点、曇り点、10％残油残留炭素分、硫黄分、
総発熱量、蒸留性状（留出温度）、芳香族分及びＦＩＡ
セタン価は、次に示す方法により求めた。

【００２７】密度（15℃）はJIS K 2249「原油及び石油
製品−密度試験方法及び密度・質量・容量換算表」によ
り、動粘度（50℃）はJIS K 2283「原油及び石油製品−
動粘度試験方法及粘度指数算出方法」により、引火点は
JIS K 2265「原油及び石油製品−引火点試験方法」によ
り、曇り点はJIS K 2269「原油及び石油製品の流動点並
びに石油製品曇り点試験方法」の曇り点試験方法によ
り、10％残油残留炭素分（10％残炭）はJIS K 2270「原
油及び石油製品−残留炭素分試験方法」により、硫黄分
はJIS K 2541「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」に
より、総発熱量はJIS K 2279「原油及び石油製品−発熱
量試験方法及び計算による推定方法」により、及び留出
温度はJIS K 2254「石油製品−蒸留試験方法」により求
めた。なお、上記曇り点の測定において、Ａ重油は一般
に半透明でパラフィンワックスの析出が見えにくいの
で、予めＡ重油を定性濾紙にて濾過後、濾液を等容量の
２−ブタノン（エチルメチルケトン）で希釈混合したも
のを供試液とした。

【００２８】芳香族分はJPI-5S-49-97「石油製品−炭化
水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法」によ
り求めた。ここで、芳香族分は１環〜４環芳香族分の合
計値とした。

【００２９】ＦＩＡセタン価は、既に記した着火性試験
装置FIA 100/2を用いて、450℃、20bar（約20 kgf/cm²）
に制御した燃焼室にＡ重油を噴射し、燃焼室内圧力が初
期圧力より0.2 bar（約0.2 kgf/cm²）上昇するまでの着
火遅れを、同一条件で測定したJIS K 2280「石油製品-燃
料油-オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指
数算出方法」のセタン価試験方法に規定する副標準燃料
Ｔ（高セタン）及びＵ（低セタン）の容積比混合物の着
火遅れと比較し、セタン価に換算して求めた。

【００３０】次いで、実施例及び比較例のＡ重油の始動
性能を評価した。かかる評価に用いた始動性能評価方法
は、以下に記すとおりである。低温始動性能評価用機関
（以下、評価用機関）として、単気筒直噴ディーゼル機
関（総排気量1.181リットル、シリンダ径×行程=118mm
×108mm、圧縮比16.5）を用いた。始動性試験は、評価
用機関を、室温5℃に設定した低温実験室内に設置し、
評価用機関始動後1400サイクルの着火遅れを測定した。
評価用機関は、低温始動性評価試験前日に図示平均有効
圧が5.3kg/cm²、回転数が990rpmに一定になるように燃
料流量を調整し、その後、一昼夜ソーキングさせ、評価
用機関、燃料、冷却水及び潤滑油の各温度が室温と同じ
5℃に達してから始動性評価を行った。始動性能の評価
は、評価用機関始動時から、着火遅れが安定するまでに
要したサイクル数を比較することにより行った。

【００３１】実施例１、２及び比較例１〜４のＡ重油の
始動性評価結果を、それぞれのＦＩＡセタン価、芳香族
含有量、90％留出温度、動粘度（50℃）、及び曇り点と
ともに表３に示す。

【００３２】

【表３】

【００３３】実施例１、２及び比較例１〜４を対比する
と、芳香族分が増加する（分解軽油の配合比が増加す
る）にしたがい、曇り点が低下し低温流動性は改善され
るが、始動後着火遅れが安定するまでに要するサイクル
数が増加し、低温時始動性能が低下することがわかる。
また、低温始動性は、芳香族分とＦＩＡセタン価に良く
相関し、また、実施例及び比較例の燃料性状の範囲で
は、90％留出温度及び動粘度と始動性能との相関は低い
ことから、90％留出温度は390℃以下、動粘度（50℃）
は3.5mm²/s以下であれば、始動性能にほとんど影響しな
いことがわかる。つまり、ＦＩＡセタン価を35以上、芳
香族分を50容量％以下の範囲にして、90％留出温度及び
動粘度（50℃）を、それぞれ390℃以下及び3.5mm²/s以
下に特定することにより、低温下において優れた始動性
を有するＡ重油を得ることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によるＡ重油は、ＦＩＡセタン価
35以上、芳香族含有量25〜50容量％、90％留出温度390
℃以下、かつ、50℃における動粘度3.5mm²/s以下の性状
を有し、低温時に優れた始動性能を示す格別な効果を奏
するものである。したがって、冬季の低温下あるいは寒
冷地において、Ａ重油を燃料とする内燃機関及び外燃機
器等に用い良好な始動及び運転を行うことができるの
で、低温下で使用するＡ重油として極めて有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＦＩＡセタン価が35以上、芳香族含有量
が25〜50容量％、90％留出温度が390℃以下、かつ、50
℃における動粘度が3.5mm²/s以下であることを特徴とす
るＡ重油。