JP2005213332A

JP2005213332A - ガソリン組成物

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Publication number: JP2005213332A
Application number: JP2004020354A
Authority: JP
Inventors: Eiji Tanaka; 英治田中; Yoshihiro Morinaga; 由浩森永
Original assignee: Japan Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2024-01-28
Also published as: JP4510477B2

Abstract

【課題】軽質な炭化水素の含有量を減らすことなく、エタノールを配合して環境に配慮したガソリン組成物を提供する。
【解決手段】炭化水素を主成分とし、エタノールを１〜１０容量％、エチル・ターシャリー・ブチル・エーテルを１〜２０容量％、炭素数４の炭化水素を５．５容量％以上含有し、リード法蒸気圧が６０ｋＰａ以下、かつ、下記の式（１）で示される蒸気圧抑制指数Ｉｃが３７以上であるガソリン組成物、
Ｉｃ＝Ｃ_Ｏ５＋−Ｃ_Ｏ４＋０.８×Ｃ_Ａ＋２×Ｃ_ＥＴＢＥ（１）
式中、Ｃ_Ｏ５＋は炭素数５以上のオレフィンの含有量〔容量％〕、Ｃ_Ｏ４は炭素数４のオレフィンの含有量〔容量％〕、Ｃ_Ａはアロマの含有量〔容量％〕、及びＣ_ＥＴＢＥはエチル・ターシャリー・ブチル・エーテルの含有量〔容量％〕をそれぞれ示す。
【選択図】なし

Description

本発明は、石油などの炭化水素にバイオエタノールもしくは工業用エタノールなどのエタノールを混合したガソリン組成物に関する。

化石燃料の燃焼により放出される二酸化炭素を低減するために、自動車から石油の燃焼により排出されるＣＯ_２を低減する方策として、カーボンニュートラルとして位置づけられているバイオ燃料の一つであるバイオエタノールを、ガソリンに混合することが検討されている。

また、従来の石油のみから製造されるガソリンを燃料として設計された自動車での使用を前提とすると、従来のガソリンと同様の蒸留性状や蒸気圧であることが必要となる。

エタノールの蒸気圧は、従来の石油のみから製造されるガソリンよりも高いため、石油からの炭化水素にエタノールを添加して、従来と同様の蒸気圧を保とうとすると、蒸気圧の高い軽質な炭化水素の含有量を減らすこととなる。しかしながら、軽質な炭化水素が低減されると、ガソリンを燃料とする自動車などの始動性や運転性が損なわれることとなる。そこで、本発明は、始動性や運転性などのガソリン性能を損なうことなく、特には軽質な炭化水素の含有量を減らすことなく、エタノールを配合して環境に配慮したガソリン組成物を提供することを課題とする。

本発明者は、炭化水素にエタノールを添加したガソリンにおいて、蒸気圧を上げることなく、始動性や運転性を維持するために、エタノールとともにエチル・ターシャリー・ブチル・エーテル（以下、ＥＴＢＥともいう）を添加し、その際に、炭化水素の組成を特定の性状にすることにより、軽質な炭化水素の削減を最低限にすることができるとの着想を得た。

すなわち、本発明によるガソリン組成物は、炭化水素を主成分とし、エタノールを１〜１０容量％、エチル・ターシャリー・ブチル・エーテルを１〜２０容量％、炭素数４の炭化水素を５.５容量％以上含有し、リード法蒸気圧が６０ｋＰａ以下、下記の式（１）で示される蒸気圧抑制指数Ｉｃが３７以上である。
Ｉｃ＝Ｃ_Ｏ５＋−Ｃ_Ｏ４＋０.８×Ｃ_Ａ＋２×Ｃ_ＥＴＢＥ（１）
ここで、Ｃ_Ｏ５＋は炭素数５以上のオレフィンの含有量〔容量％〕、Ｃ_Ｏ４は炭素数４のオレフィンの含有量〔容量％〕、Ｃ_Ａはアロマの含有量〔容量％〕、Ｃ_ＥＴＢＥはエチル・ターシャリー・ブチル・エーテルの含有量〔容量％〕をそれぞれ示す。

炭素数４の炭化水素の含有量〔容量％〕が、２.０＋０.０７×Ｉｃ以上、３.０＋０.０７×Ｉｃ以下であること、または、エタノールの含有量Ｃ_ＥＴＯＨが３〜１０容量％、エチル・ターシャリー・ブチル・エーテルの含有量Ｃ_ＥＴＢＥが５〜１５容量％であり、Ｃ_ＥＴＯＨ／Ｃ_ＥＴＢＥが０.５〜５であることが好ましい。

炭化水素に添加したエタノールによる蒸気圧は、エタノール混合比率が１０％程度のように比較的高い場合よりも、３％程度と比較的低い場合の方が高くなる。このことから、エタノールは高濃度ではエタノール分子が水素結合により蒸発し難くなっているが、低濃度では、この水素結合が分断されるため蒸気圧が上昇していると考えられる。本発明者は、このような水素結合またはそれに類似した分子間の弱い結合を利用することで、エタノールによる蒸気圧を抑制できるとの着想を得た。鋭意検討の結果、炭化水素中の極性の高い化合物であるオレフィンやアロマの含有率が高い場合や、エチル・ターシャリー・ブチル・エーテルを含む場合に、エタノールによる蒸気圧の上昇を抑制できることを見出した。また、オレフィンのうち、炭素数４のオレフィンはそれ自体の蒸気圧が高いため、逆に蒸気圧を上昇させていた。

本発明によれば、エタノールによる蒸気圧の上昇を抑制できるため、蒸気圧の高い炭素数４の炭化水素（ブタンなど）の添加量を相対的に高くすることができる。これにより、従来の炭化水素のみからなるガソリンと比較して、本発明によるガソリンを用いた自動車などの始動性や運転性が低下することがない。

〔エタノール〕
本発明によるガソリンは、エタノールを１〜１０容量％含有し、好ましくは１〜３容量％、より好ましくは１〜２容量％含有する。不純物を含まない工業用エタノールを用いることができるが、ブラジル産バイオエタノール、中国産バイオエタノールを用いることもできる。

〔ＥＴＢＥ〕
本発明によるガソリンは、ＥＴＢＥ（エチル・ターシャリー・ブチル・エーテル）を１〜２０容量％含有するものであり、好ましくは５〜１５容量％含有する。ＥＴＢＥとしては、試薬として入手できるが、米国内やフランス国内、例えばトタール・フィナ・エルフ社でガソリン添加用などに生産されているＥＴＢＥ、あるいはそれと同等のＥＴＢＥを用いることもできる。

〔蒸気圧抑制指数〕
本発明によるガソリンの蒸気圧抑制指数Ｉｃは、次の式（１）で定義され、３７以上、通常は９５以下であり、好ましくは、４５〜６５である。蒸気圧抑制指数Ｉｃがこの範囲未満では、エタノールによる蒸気圧の上昇を抑制する効果が低い。
Ｉｃ＝Ｃ_Ｏ５＋−Ｃ_Ｏ４＋０.８×Ｃ_Ａ＋２×Ｃ_ＥＴＢＥ（１）
ここで、Ｃ_Ｏ５＋は炭素数５以上のオレフィン（炭素数５以上の不飽和炭化水素）の含有量〔容量％〕であり、Ｃ_Ｏ４は炭素数４のオレフィン（炭素数４の不飽和炭化水素）の含有量〔容量％〕であり、Ｃ_Ａはアロマ（芳香族炭化水素）の含有量〔容量％〕であり、Ｃ_ＥＴＢＥはＥＴＢＥの含有量〔容量％〕である。

〔炭素数４の炭化水素〕
本発明によるガソリンは、ブタンなどの炭素数４の炭化水素を５.５容量％以上、通常は９容量％以下であり、好ましくは２.０＋０.０７×Ｉｃ〜３.０＋０.０７×Ｉｃ、特には２.５＋０.０７×Ｉｃ〜３.０＋０.０７×Ｉｃが好ましい。炭素数４の炭化水素の含有量がこの範囲を超えるとリード法蒸気圧が高くなり、この範囲未満ではガソリンを用いた自動車などの始動性や運転性が低下するため好ましくない。

〔配合〕
本発明によるガソリンは、エタノールとＥＴＢＥの両者を上記の配合割合で配合するものであるが、エタノール含有量Ｃ_ＥＴＯＨとエチル・ターシャリー・ブチル・エーテル含有量Ｃ_ＥＴＢＥの比Ｃ_ＥＴＯＨ／Ｃ_ＥＴＢＥが０.５〜５、特には１〜３となるように配合することが好ましい。

エタノールとＥＴＢＥ以外の配合されるガソリン基材は、接触分解ガソリン基材、接触改質ガソリン基材、アルキレートガソリン基材、直留ナフサを脱硫処理した脱硫ナフサ基材等、公知のガソリン基材を用いることができる。さらに、ガソリン基材としては、オレフィンを含有するか、もしくは芳香族、特にトルエンを含有しているものが好ましく、接触分解ガソリン基材を分留して得た軽質接触分解ガソリンが好ましい。

好ましい配合量を例示すれば、接触分解ガソリン基材：５０〜８５容量％（または、軽質接触分解ガソリン基材：３０〜５０容量％）、脱硫ナフサ基材：０〜１０容量％、アルキレートガソリン基材：０〜２５容量％、接触改質ガソリン基材：１〜４０容量％、特に好ましくは、接触分解ガソリン基材：７５〜８５容量％（または、軽質接触分解ガソリン基材：３５〜４５容量％）、脱硫ナフサ基材：０〜１０容量％、アルキレートガソリン基材：１〜１０容量％、接触改質ガソリン基材：１〜１０容量％である。

本発明によるガソリンにおいて、オクタン価（ＲＯＮ）は通常９０〜１００、特には９３〜９６が好ましい。硫黄分は１０ｐｐｍ以下とすることが好ましい。リード法蒸気圧は、６０ｋＰａ以下、好ましくは５０〜６０ｋＰａ、より好ましくは５７〜６０ｋＰａである。

蒸気圧抑制指数Ｉｃを規定する炭素数５以上のオレフィンの含有量Ｃ_Ｏ５＋、炭素数４のオレフィンの含有量Ｃ_Ｏ４、アロマの含有量Ｃ_Ａ及びＥＴＢＥ含有量Ｃ_ＥＴＢＥは、ガソリンの調製に使用したそれぞれのガソリン基材における各成分の含有量とガソリン基材の配合割合に基づき算出することができるので、配合により得られたガソリンの蒸気圧抑制指数Ｉｃを予想し、算出することができる。

〔他の添加物〕
さらに、本発明のガソリンには、当業界で公知の燃料油添加剤の１種又は２種以上を必要に応じて配合することができる。これらの配合量は適宜選べるが、通常は添加剤の合計配合量を０.１重量％以下に維持することが好ましい。本発明のガソリンで使用可能な燃料油添加剤を例示すれば、フェノール系、アミン系などの酸化防止剤、シッフ型化合物、チオアミド型化合物などの金属不活性化剤、有機リン系化合物などの表面着火防止剤、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清浄分散剤、多価アルコール又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又はアルカリ土類金属塩、高級アルコールの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を挙げることができる。

以下に、実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例により何ら制限されるものではない。

表１に示す性状のガソリン基材を用意し、表２の配合割合でブレンドして実施例１、比較例１及び２として示すガソリン組成物を調製し性状を測定した。測定結果を表２に併せて示す。

なお、表１に示す用いた各ガソリン基材は、次のようにして調製ないし入手したものである。
ＤＳ−ＬＧ：直留ガソリンであり、中東系原油のナフサ留分を水素化脱硫後、その軽質分を蒸留分離することにより得た。
ＡＬＫＧ：アルキレートガソリンであり、ブチレンを主成分とする留分とイソブタンを主成分とする留分を硫酸触媒により反応させて、イソパラフィン分の高い炭化水素を得た。
ＦＣＣＧ：分解ガソリンであり、脱硫軽油あるいは脱硫重油を固体触媒により流動床式反応装置を用いて分解することによりオレフィン分の高い炭化水素を得た。
ＦＣＣＧＬ：ＦＣＣＧを蒸留して軽質分を得た。
ＡＣ７：軽質改質ガソリンであり、重質ナフサを固体触媒により移動床式反応装置を用いて反応させることにより、芳香族分の高い炭化水素に改質し、蒸留分離することにより炭素数７の炭化水素を９５％以上含有する留分を得た。

Ｃ４：市販ブタン（純度９８.５％、(株)ジャパンエナジー製）を用いた。
ＥＴＢＥ：１級試薬のエチル・ターシャリー・ブチル・エーテル（純度９９.５％）を用いた。
ＥＴＯＨ：工業用エタノール（純度９９.５％）を用いた。

また、ガソリン基材及びガソリン組成物の性状は、次の項目を次の方法により測定した。
オレフィン、アロマ、パラフィン、ナフテンの含有量：ＪＩＳＫ２５３６「ガスクロによる全成分試験方法」により、各成分の合計で求めた。
蒸気圧：ＪＩＳＫ２２５８「リード法蒸気圧試験方法」によりリード法蒸気圧を求めた。
オクタン価（ＲＯＮ）：ＪＩＳＫ２２８０「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」のリサーチ法オクタン価試験方法により求めた。
硫黄分：ＪＩＳＫ２５４１「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」の微量電量滴定式酸化法により求めた。
密度：ＪＩＳＫ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法」により求めた。

表２からわかるように、エタノールとＥＴＢＥを配合し、蒸気圧抑制指数Ｉｃが３７以上である実施例１のガソリン組成物（Ｉｃ＝５０.６）は、炭素数４の炭化水素を６容量％以上含有し、しかもリード法蒸気圧を６０ｋＰａ以下とすることができた。

Claims

炭化水素を主成分とし、エタノールを１〜１０容量％、エチル・ターシャリー・ブチル・エーテルを１〜２０容量％、炭素数４の炭化水素を５.５容量％以上含有し、リード法蒸気圧が６０ｋＰａ以下、かつ、下記の式（１）で示される蒸気圧抑制指数Ｉｃが３７以上であるガソリン組成物、
Ｉｃ＝Ｃ_Ｏ５＋−Ｃ_Ｏ４＋０.８×Ｃ_Ａ＋２×Ｃ_ＥＴＢＥ（１）
式中、Ｃ_Ｏ５＋は炭素数５以上のオレフィンの含有量〔容量％〕、Ｃ_Ｏ４は炭素数４のオレフィンの含有量〔容量％〕、Ｃ_Ａはアロマの含有量〔容量％〕、及びＣ_ＥＴＢＥはエチル・ターシャリー・ブチル・エーテルの含有量〔容量％〕をそれぞれ示す。
炭素数４の炭化水素の含有量〔容量％〕が、２.０＋０.０７×Ｉｃ以上、３.０＋０.０７×Ｉｃ以下である請求項１記載のガソリン組成物。
エタノールの含有量Ｃ_ＥＴＯＨが３〜１０容量％、エチル・ターシャリー・ブチル・エーテルの含有量Ｃ_ＥＴＢＥが５〜１５容量％であり、Ｃ_ＥＴＯＨ／Ｃ_ＥＴＢＥが０.５〜５である請求項１記載のガソリン組成物。