JP2004238575A

JP2004238575A - ガソリン

Info

Publication number: JP2004238575A
Application number: JP2003031685A
Authority: JP
Inventors: Masanori Hirose; 正典廣瀬; Tadatoshi Sone; 忠豪曽根; Koji Oyama; 宏次尾山
Original assignee: Nippon Oil Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-07
Also published as: JP4416413B2

Abstract

【課題】環境問題からエタノール配合ガソリンが求められているが、通常のガソリンにエタノールを配合すると体積あたりの発熱量が配合前に比べて低下してしまうため、運転性が悪化し、また燃費も悪くなる。エタノールを配合しても体積あたりの発熱量の低下が抑制されたガソリンを提供する。
【解決方法】ガソリン全量基準で、（Ａ）１〜１０容量％のエタノール、（Ｂ）０．５〜５容量％の炭素数４の炭化水素および（Ｃ）５〜２０容量％の炭素数５〜８のナフテン系炭化水素を含有していることを特徴とするリサーチ法オクタン価８９以上のガソリン。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術的分野】
本発明は、自動車用燃料として特に有用なガソリンに関し、詳しくは特定された成分組成を有するエタノール配合ガソリンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の地球温暖化抑制等の環境問題への意識の高まりから、排出ガス中の二酸化炭素、一酸化炭素、炭化水素を削減するために、含酸素化合物をガソリンに配合することが注目され、メチル−ｔ−ブチルエーテル（ＭＴＢＥ）を配合したガソリンが脚光を浴びてきた（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、ＭＴＢＥによる水質汚染などの問題から、ＭＴＢＥ以外の含酸素化合物のガソリンへの配合を検討する必要が生じてきている。中でも、エタノールが地球温暖化抑制の面から注目を集めている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−９３８９４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ガソリンにエタノールを配合した場合の問題点の一つは、体積あたりの発熱量が小さくなることである。ガソリンの体積あたりの低発熱量は組成にもよるが含酸素化合物を含まない場合は通常約３３，０００ｋＪ／Ｌであるのに対し、エタノールの体積あたりの低発熱量は約２１，０００ｋＪ／Ｌとガソリンの体積あたりの低発熱量の２／３程度と小さい。従って、通常のガソリンに単にエタノールを配合すると、体積あたりの発熱量は配合前のガソリンに対し低下し、燃料消費量の悪化を招く。一方、エタノール配合ガソリンの体積あたりの発熱量を確保するために高沸点の芳香族系炭化水素分を増加させると、自動車の運転性の悪化等が懸念される。また、エタノールをガソリンに配合するとエタノールとの共沸により低沸点分が増加するため、リード蒸気圧が上昇し、高温時の再始動性が悪化することが知られているが、リード蒸気圧を調整するために必要以上に軽質留分を除去すると、逆に低温時の始動性を悪化させる懸念がある。このため、エタノールの配合に起因する体積あたりの発熱量の低下を抑制し、運転性を悪化させないをエタノール配合ガソリンが要望されている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題について鋭意研究を重ねた結果、エタノールを配合したガソリンにおいて、エタノール、炭素数４の炭化水素およびナフテン系炭化水素の含有量が特定の割合になるように調整した場合に、体積あたりの発熱量の低下を最少限に抑えることができることを見いだし、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は、ガソリン全量基準で、（Ａ）１〜１０容量％のエタノール、（Ｂ）０．５〜５容量％の炭素数４の炭化水素および（Ｃ）５〜２０容量％の炭素数５〜８のナフテン系炭化水素を含有していることを特徴とするリサーチ法オクタン価８９以上のガソリンのガソリンに関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳述する。
本発明のガソリンは、（Ａ）成分としてエタノールを１〜１０容量％含有することが必要である。既販車の燃料供給系統部材への影響を抑える観点から７容量％以下が好ましく、５容量％以下がさらに好ましい。
エタノールの製造法は特に限定されるものではなく、公知の製造法から得られるすべてのエタノールが使用可能である。製造法としては、例えば、エチレンを原料として工業的に合成する方法や酵母の働きにより糖から製造する発酵法などが挙げられる。これらの中でも、製造時の二酸化炭素排出量など環境への影響を考慮すると、とうもろこし、さとうきびやその他の農産物の副産物、または木質資源や木質系廃棄物を利用したバイオマスからエタノールを製造することが試みられている。
【０００７】
本発明のガソリンは、（Ｂ）成分として炭素数４の炭化水素を０．５〜５容量％含有することが必要である。炭素数４の炭化水素の含有量は良好な運転性確保の点から０．７容量％以上が好ましい。また、エタノールの混合による蒸気圧の上昇を防ぐ点から４．５容量％以下が好ましい。なお、ここでいう炭素数４の炭化水素の含有量はＪＩＳＫ２５３６「燃料油炭化水素成分試験方法」に準拠してガスクロマトグラフを利用して測定される値を意味する。
【０００８】
本発明のガソリンは、（Ｃ）成分として炭素数５〜８のナフテン系炭化水素を５〜２０容量％含有することが必要である。炭素数５〜８のナフテン系炭化水素の含有割合は、密度を高める点から７容量％以上が好ましい。また、既販車の燃料供給系統部材への影響を抑える観点から１８容量％以下が好ましい。
（Ｃ）成分の沸点は、通常のガソリンの沸点の範囲にあることが好ましいことから、（Ｃ）成分として使用されるナフテン系炭化水素の炭素数は、５〜７の範囲内であることが好ましく、特に５〜６の範囲内であることが好ましい。従って、本発明で使用される（Ｃ）成分の典型例を挙げると、シクロヘキサン、シクロペンタンを例示することができる。なお、ここでいうナフテン系炭化水素の含有量は社団法人石油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−５２−９９により規定されているキャピラリーカラムガスクロマトグラフ法により測定される値を意味する。
【０００９】
本発明のガソリンのリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）は８９以上が必要である。好ましくは９０以上である。ＲＯＮが８９に満たない場合には耐ノッキング性が悪くなり好ましくない。
なお、ここでいうリサーチ法オクタン価とは、ＪＩＳＫ２２８０「オクタン価及びセタン価試験方法」により測定されるリサーチ法オクタン価を意味する。
【００１０】
本発明のガソリンの体積あたりの低発熱量は燃費悪化防止の点から、３１５００ｋＪ／Ｌ以上が好ましく、３２５００ｋＪ／Ｌ以上がより好ましい。なお、ここでいう体積あたりの低発熱量とは、ＪＩＳＫ２２７９「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」により測定される低発熱量にＪＩＳＫ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を乗じて得られる値を意味する。
【００１１】
本発明のガソリンは、その硫黄分がガソリン全量基準で１０ｐｐｍ以下であることが好ましく、より好ましくは８ｐｐｍ以下である。硫黄分が１０ｐｐｍを越える場合、排出ガス処理触媒の性能に悪影響を及ぼし、排出ガス中のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣの濃度が高くなる可能性があり、またベンゼンの排出量も増加する可能性がある。ここでいう硫黄分とは、ＪＩＳＫ２５４１「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」により測定される硫黄含有量を意味する。
【００１２】
本発明のガソリンの密度は、０．７１〜０．７７ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。より好ましくは０．７３５ｇ／ｃｍ^３以上であり、また０．７６ｇ／ｃｍ^３以下である。ガソリンの密度が０．７１ｇ／ｃｍ^３に満たない場合は燃費が悪化する可能性があり、一方、０．７７ｇ／ｃｍ^３を超える場合は加速性の悪化やプラグのくすぶりを生じる可能性がある。ここでいう密度とは、ＪＩＳＫ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００１３】
本発明のガソリンの蒸留性状は下記の通りであることが好ましい。ここでいう蒸留性状とは、ＪＩＳＫ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」によって測定される蒸留性状を意味する。
蒸留初留点：２０〜３７℃
１０容量％留出温度（Ｔ１０）：３５〜７０℃
３０容量％留出温度（Ｔ３０）：５５〜７７℃
５０容量％留出温度（Ｔ５０）：７５〜１０５℃
７０容量％留出温度（Ｔ７０）：１００〜１３０℃
９０容量％留出温度（Ｔ９０）：１１５〜１８０℃
蒸留終点：１５０〜２２０℃
【００１４】
蒸留初留点の下限値は２０℃であることが好ましく、更に好ましくは２３℃である。２０℃に満たない場合は排出ガス中の炭化水素が増加する可能性がある。一方、上限値は３７℃であることが好ましく、更に好ましくは３５℃である。３７℃を超える場合には、低温運転性に不具合が生じる可能性がある。
Ｔ１０の下限値は３５℃であることが好ましく、更に好ましくは４０℃である。３５℃に満たない場合は排出ガス中の炭化水素が増加する可能性があり、また、ベーパーロックにより高温運転性の不具合を生じる可能性がある。一方、Ｔ１０の上限値は７０℃であることが好ましく、更に好ましくは６０℃である。７０℃を超える場合には、低温始動性に不具合を生じる可能性がある。
【００１５】
Ｔ３０の下限値は５５℃であることが好ましく、更に好ましくは６０℃である。５５℃に満たない場合は燃費が悪化する可能性がある。一方、Ｔ３０の上限値は７７℃であることが好ましく、更に好ましくは７５℃、更に好ましくは７０℃である。７７℃を超える場合には、中低温運転性に不具合を生じる可能性がある。
Ｔ５０の下限値は７５℃であることが好ましく、更に好ましくは８０℃である。７５℃に満たない場合は燃費が悪化する可能性がある。一方、Ｔ５０の上限値は１０５℃であることが好ましく、更に好ましくは１００℃、更に好ましくは９５℃である。１０５℃を超える場合には、排出ガス中の炭化水素が増加する可能性がある。
【００１６】
Ｔ７０の下限値は１００℃であることが好ましい。１００℃に満たない場合は、燃費が悪化する可能性がある。一方、Ｔ７０の上限値は１３０℃であることが好ましく、更に好ましくは１２８℃である。１３０℃を越える場合は冷機時の中低温運転性に不具合が発生する可能性があり、また、排出ガス中の炭化水素の増加、吸気弁デポジットの増加、燃焼室デポジットが増加する可能性がある。
Ｔ９０の下限値は１１５℃であることが好ましく、更に好ましくは１２０℃である。１１５℃に満たない場合は、燃費が悪化する可能性がある。一方、Ｔ９０の上限値は、冷機時の低温および常温運転性の悪化、エンジンオイルのガソリンによる希釈の増加、炭化水素排出ガスの増加、エンジンオイルの劣化およびスラッジの発生を防止することができるなどの点から、１８０℃であることが好ましく、更に好ましくは１７０℃、更に好ましくは１６０℃である。
【００１７】
蒸留終点の下限値は１５０℃であることが好ましい。一方、蒸留終点の上限値は、２２０℃であることが好ましく、更に好ましくは２００℃、更に好ましくは１９５℃、最も好ましくは１９０℃である。終点が２２０℃を越える場合は吸気弁デポジット、燃焼室デポジットが増加する可能性があり、また、点火プラグのくすぶりが発生する可能性がある。
【００１８】
本発明のガソリン中の芳香族分は、２０〜４５容量％であることが好ましい。より好ましくは２５容量％以上、４２容量％以下である。芳香族分が４５容量％越えると、吸気弁デポジット、燃焼室デポジットが増加する可能性があり、また、点火プラグのくすぶりが発生する可能性がある。あるいはまた、排出ガス中のベンゼン濃度が増加する可能性がある。一方、芳香族分が２０容量％を下回る場合には燃費が悪化する可能性がある。ここでいう芳香族分とは、ＪＩＳＫ２５３６「石油製品−炭化水素タイプ試験方法」の蛍光指示薬吸着法により測定されるガソリン組成物中の含有量を意味する。
【００１９】
本発明のガソリン中のオレフィン分は、０〜３０容量％であることが好ましい。オレフィン分は、更に好ましくは５容量％以上、２５容量％以下である。オレフィン分が３０容量％を越えるとガソリンの酸化安定性が悪化する可能性があり、また、排出ガス中のＮＯｘが増加する可能性がある。ここでいうオレフィン分とは、ＪＩＳＫ２５３６「石油製品−炭化水素タイプ試験方法」の蛍光指示薬吸着法により測定されるガソリン中の含有量を意味する。
【００２０】
本発明のガソリンの未洗実在ガム量は、２０ｍｇ／１００ｍＬ以下であることが好ましい。また洗浄実在ガム量は、３ｍｇ／１００ｍＬ以下であることが好ましく、１ｍｇ／１００ｍＬ以下であることがより好ましい。未洗実在ガム量および洗浄実在ガム量が上記の値を超えた場合は、燃料導入系統において析出物が生成したり、吸入弁が膠着する心配がある。ここでいう未洗実在ガム量とは、ＪＩＳＫ２２６１「石油製品−自動車ガソリン及び航空燃料油−実在ガム試験方法−噴射蒸発法」により測定した値を意味する。
【００２１】
本発明のガソリンの酸化安定度は、４８０分以上であることが好ましく、１４４０分以上であることがより好ましい。酸化安定度が４８０分に満たない場合は、貯蔵中にガムが生成する可能性がある。ここでいう酸化安定度とは、ＪＩＳＫ２２８７「ガソリン酸化安定度試験方法（誘導期間法）」によって測定した値を意味する。
【００２２】
本発明のガソリンは、銅板腐食（５０℃、３ｈ）が１であるのが好ましく、１ａであるのがより好ましい。銅板腐食が１を越える場合は、燃料系統の導管が腐食する可能性がある。ここでいう銅板腐食とは、ＪＩＳＫ２５１３「石油製品−銅板腐食試験方法」（試験温度５０℃、試験時間３時間）に準拠して測定した値を意味する。
【００２３】
本発明のガソリンは、灯油混入量が０〜４容量％であることが望ましい。ここでいう灯油混入量とは、ガソリン全量基準での炭素数１３〜１４の炭化水素含有量（容量％）を表し、この量は以下に示すガスクロマトグラフィー法により定量して得られるものである。すなわち、カラムにはメチルシリコンのキャピラリーカラムを、キャリアガスにはヘリウムまたは窒素を、検出器には水素イオン化検出器（ＦＩＤ）を用い、カラム長２５〜５０ｍ、キャリアガス流量０．５〜１．５ｍｌ／分、分割比１：５０〜１：２５０、注入口温度１５０〜２５０℃、初期カラム温度−１０〜１０℃、終期カラム温度１５０〜２５０℃、検出器温１５０〜２５０℃の条件で測定した値である。
【００２４】
本発明のガソリンは、本発明で規定する性状を具備するようにエタノールと、一種又は二種以上のガソリン基材とを配合し、所望により清浄分散剤やその他の添加剤を添加することで調製することができる。
ガソリン基材は、従来公知の任意の方法で製造することができる。ガソリン基材としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られる軽質ナフサ；接触分解法、水素化分解法などで得られる分解ガソリン；接触改質法で得られる改質ガソリン；オレフィンの重合によって得られる重合ガソリン；イソブタンなどの炭化水素に低級オレフィンを付加（アルキル化）することによって得られるアルキレート；軽質ナフサを異性化装置でイソパラフィンに転化して得られる異性化ガソリン；脱ｎ−パラフィン油；ブタン；芳香族炭化水素化合物；プロピレンを二量化し、続いてこれを水素化して得られるパラフィン留分などが挙げられる。
【００２５】
本発明のガソリンに添加することができる清浄分散剤としては、コハク酸イミド、ポリアルキルアミン、ポリエーテルアミンなどのガソリン清浄分散剤として公知の化合物を挙げることができる。特に、用いる清浄分散剤としては空気中３００℃で熱分解を行った場合にその残分が無いものであることが望ましい。これらの添加剤の添加によりＩＶＤを防止し、ＣＣＤを低減させることができる。清浄分散剤の添加量はガソリン全量基準で通常１質量％以下、好ましくは０．１質量％以下である。
【００２６】
本発明のガソリンに添加することができるその他の燃料油添加剤としては、具体的には、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジイソブチル−ｐ−フェニレンジアミン、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、ヒンダードフェノール類等の酸化防止剤；Ｎ，Ｎ’−ジサリチリデン−１，２−ジアミノプロパンのようなアミンカルボニル縮合化合物等の金属不活性化剤；有機リン系化合物などの表面着火防止剤；多価アルコールあるいはそのエーテルなどの氷結防止剤；有機酸のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩；高級アルコール硫酸エステルなどの助燃剤；アニオン系界面活性剤；カチオン系界面活性剤；両性界面活性剤などの帯電防止剤；アゾ染料などの着色剤；有機カルボン酸あるいはそれらの誘導体類；アルケニルコハク酸エステル等の防錆剤；ソルビタンエステル類等の水抜き剤；キリザニン、クマリンなどの識別剤；天然精油合成香料などの着臭剤等が挙げられる。
これらの添加剤は、１種または２種以上を添加することができ、その合計添加量はガソリン全量基準で０．１質量％以下とすることが好ましい。
【００２７】
本発明のガソリンは、四エチル鉛等のアルキル鉛化合物を実質的に含有しないガソリンであり、たとえ極微量の鉛化合物を含有する場合であっても、その含有量はＪＩＳＫ２２５５「ガソリン中の鉛分試験方法」の適用区分下限値以下である。
【００２８】
本発明のガソリンは、ＣＲＣの運転性評価方法に基づく常温（２５℃）運転性の評価点数が６０以下であることが好ましく、５０以下であることがより好ましい。ここで、ＣＲＣの運転性評価方法とは、「ＣＲＣＲｅｐｏｒｔＮｏ．４８３」に記載されたＣＲＣ法に準拠した走行パターンに従って運転した際の運転性を評価したものである。評価内容は表１に示す評価項目で発生した表２に示す現象の程度によって与えられるデメリット評価点数と、表３に示す評価内容に対応する係数とから、「評価点数」×「係数」を計算し、最後に全項目について集計し、評価する。評価点数が高くなるほど、ガソリンとして使用するのに問題が多くなる。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
【表３】

【００３２】
【発明の効果】
本発明のガソリンは、エタノール配合に起因する体積あたりの発熱量の低下が抑制されるため、運転性の悪化を防止することができる。
【００３３】
【実施例】
以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
【００３４】
（実施例１〜２、比較例１および参考例１）
軽質ナフサ、分解ガソリン、改質ガソリン、ブタンおよびエタノールの基材を用いて実施例１〜２のガソリンを、市販のレギュラーガソリンにエタノールを配合して比較例１のガソリンを調製した。これらのガソリンの性状を表４に記載した。また参考例１として市販のレギュラーガソリンの性状も表４に併記した。
各ガソリンの運転性の評価（ＣＲＣの運転性評価）および燃費の測定を下記の方法により行った。その結果を表４に示す。
なお、表４中の体積あたりの低発熱量（＠１５℃）とは、ＪＩＳＫ２２７９「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」により測定される低発熱量（Ｊ／ｇ）に各ガソリンの密度（ｇ／ｃｍ^３）を乗じて得られるものである。
【００３５】
（ａ）運転性の評価
「ＣＲＣＲｅｐｏｒｔＮｏ．４８３」に記載されたＣＲＣ法に準拠した走行パターンに従って運転した際の運転性を評価した。評価内容は表１に示す評価項目で発生した表２に示す現象の程度によって与えられるデメリット評価点数と、表３に示す評価内容に対応する係数とから、「評価点数」×「係数」を計算し、最後に全項目について集計し評価した。
（ｂ）燃費
燃料消費試験は、下記の試験車両を使用し、国土交通省によるガソリン自動車１０・１５モード燃料消費試験方法に従って計測を行った。
（ｃ）試験車両
エンジン：直列４気筒
排気量：１４９８ｃｃ
噴射方式：マルチポイント式
ミッション：オートマチックトランスミッション
排出ガス浄化システム：三元触媒、空燃比フィードバック制御
【００３６】
【表４】

【００３７】
表４に示す通り、本発明のガソリンは、エタノール配合による体積あたりの発熱量（低発熱量）の低下が、比較例１のガソリンと比べて極めて小さい。また、本発明のガソリンは表４に示す通り、一般の市販ガソリンにエタノールを配合しただけのガソリン（比較例１）と比べ、ＣＲＣのデメリット評価点数が小さく、かつ、燃費の低下も抑制されていることが分かる。

Claims

ガソリン全量基準で、（Ａ）１〜１０容量％のエタノール、（Ｂ）０．５〜５容量％の炭素数４の炭化水素および（Ｃ）５〜２０容量％の炭素数５〜８のナフテン系炭化水素を含有していることを特徴とするリサーチ法オクタン価８９以上のガソリン。