JP2009227933A - Ｃ重油組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】着火性、燃焼性および低温性能が優れ、冬期においてワックスによるフィルター目詰まりを起こさないＣ重油組成物を提供すること。
【解決手段】動植物油脂または動植物油脂由来成分油およびスラリー油を含有することを特徴とするＣ重油組成物。
【選択図】なし

Description

本発明はＣ重油組成物に関し、詳しくは、ボイラー、ディーゼル機器、ガスタービン等の燃焼機器の燃料として用いられるＣ重油組成物に関する。

Ｃ重油は、ボイラー等の外燃機器燃料、大型船舶や発電用などのディーゼルエンジン機器燃料、ガスタービン機器燃料などとして広く用いられている（非特許文献１参照）。
様々な用途に用いられるＣ重油の中で、特に船舶用Ｃ重油は、諸外国などで積み込まれることもあり、燃焼障害が原因のエンジントラブルがしばしば生じており、大きな問題となっている。このため、着火性能、燃焼性能が優れ、燃焼障害を発生しないＣ重油の要望が高まっている。
Ｃ重油を用いる各種燃焼機器には、燃料油中の異物を除去する目的で、燃料系統に目開き１００〜１０００μｍのフィルターが設けられている。しかし、このような燃焼機器を冬季に使用すると、Ｃ重油から析出したワックスなどにより、フィルターの閉塞が起こりやすくなる。
野村宏次，「舶用燃料の科学」，成山堂，１９９４年，ｐ．１６４−１６６

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、着火性能、燃焼性能が優れ、外燃機器、ディーゼル機器、ガスタービン機器などの燃焼機器を安定に運転することが可能で、冬期にフィルター目詰まりを起こさないＣ重油組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、特定の基材を組み合わせることにより、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、動植物油脂または動植物油脂由来成分油およびスラリー油を含有することを特徴とするＣ重油組成物に関する。

本発明のＣ重油組成物は、着火性、燃焼性および低温性能が優れたものである。従って、本発明のＣ重油組成物は、ボイラー等の外燃機器燃料、大型船舶や発電用などのディーゼルエンジン機器燃料、ガスタービン機器燃料などの燃料として非常に有用であり、冬期にワックスによるフィルター目詰まりを起こさない。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
本発明のＣ重油組成物は動植物油脂または動物油脂由来成分油およびスラリー油を含有することを特徴とする。

本発明における動植物油脂または動植物油脂由来成分油とは、動植物油脂および動植物油脂由来成分を含有した炭化水素留分を意味し、天然もしくは人工的に生産、製造される動植物油脂または動植物油脂を由来して生産、製造される動植物油を示している。動物油脂および動物油の原料としては、牛脂、牛乳脂質（バター）、豚脂、羊脂、鯨油、魚油、肝油等が挙げられ、植物油脂および植物油原料としては、ココヤシ、パームヤシ、オリーブ、べにばな、菜種（菜の花）、米ぬか、ひまわり、綿実、とうもろこし、大豆、ごま、アマニ等の種子部及びその他の部分が挙げられるが、これ以外の油脂、油であっても使用に問題はない。これらの油に関してはその状態が固体、液体であることは問わないが、取り扱いの容易さおよび二酸化炭素吸収能や生産性の高さから植物油脂、植物油を原料とする方が好ましい。また、本発明においては、これらの動物油、植物油を民生用、産業用、食用等で使用した廃油も雑物等の除去工程を加えた後に基材とすることができる。

これらの動植物油脂または動植物油脂由来成分油に含有されるグリセライド化合物の脂肪酸部分の代表的な組成としては、飽和脂肪酸と称する分子構造中に不飽和結合を有しない脂肪酸である酪酸（Ｃ_３Ｈ_７ＣＯＯＨ）、カプロン酸（Ｃ_５Ｈ_１１ＣＯＯＨ）、カプリル酸（Ｃ_７Ｈ_１５ＣＯＯＨ）、カプリン酸（Ｃ_９Ｈ_１９ＣＯＯＨ）、ラウリン酸（Ｃ_１１Ｈ_２３ＣＯＯＨ）、ミリスチン酸（Ｃ_１３Ｈ_２７ＣＯＯＨ）、パルミチン酸（Ｃ_１５Ｈ_３１ＣＯＯＨ）、ステアリン酸（Ｃ_１７Ｈ_３５ＣＯＯＨ）、及び不飽和結合を１つもしくは複数有する不飽和脂肪酸であるオレイン酸（Ｃ_１７Ｈ_３３ＣＯＯＨ）、リノール酸（Ｃ_１７Ｈ_３１ＣＯＯＨ）、リノレン酸（Ｃ_１７Ｈ_２９ＣＯＯＨ）、リシノレン酸（Ｃ_１７Ｈ_３２（ＯＨ）ＣＯＯＨ）等が挙げられる。
自然界の物質におけるこれら脂肪酸の炭化水素部は一般に直鎖であることが多いが、本発明においては、本発明で規定する性状を満たす限りで、側鎖を有する構造、すなわち異性体であっても使用することができる。また、不飽和脂肪酸における分子中の不飽和結合の位置も、本発明においては、本発明で規定する性状を満たす限りで、自然界で一般に存在確認されているものだけでなく、化学合成によって任意の位置に設定されたものも使用することができる。
上述の油（動植物油脂または動植物油脂由来成分）はこれらの脂肪酸を１種または複数種有しており、原料によってその有する脂肪酸類は異なっている。例えば、ココヤシ油はラウリン酸、ミリスチン酸等の飽和脂肪酸を比較的多く有しているが、大豆油はオレイン酸、リノール酸等の不飽和脂肪酸を多く有している。

本発明における動植物油脂または動物油脂由来成分油は、５０℃の動粘度が１０〜１００ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、２０〜９０ｍｍ^２／ｓであることがより好ましい。また、残留炭素分が１．０質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以下であることがより好ましい。

本発明のＣ重油組成物における動植物油脂または動物油脂由来成分油の含有割合は、組成物全量基準で１容量％以上であることが好ましく、５容量％以上であることがより好ましい。一方、９０容量％以下であることが好ましく、８０容量％以下であることがより好ましい。動植物油脂または動物油脂由来成分油の含有割合が１容量％未満の場合には、燃焼性が悪化するため好ましくなく、９０容量％を超えると低温性能が悪化し、好ましくない。

本発明におけるスラリー油とは、流動接触分解装置から得られる残油である。本発明においてスラリー油はＣ重油基材として使用する。

本発明におけるスラリー油は、５０℃の動粘度が２０〜１５０ｍｍ^２／ｓであることが好ましく、３０〜１４０ｍｍ^２／ｓであることがより好ましい。また、残留炭素分が８質量％以下であることが好ましく、６質量％以下であることがより好ましい。

本発明のＣ重油組成物におけるスラリー油の含有割合は、組成物全量基準で１容量％以上であることが好ましく、５容量％以上であることがより好ましい。一方、９０容量％以下であることが好ましく、８０容量％以下であることがより好ましい。スラリー油の含有割合が１容量％未満の場合には、低温性に問題が生じるため好ましくなく、９０容量％を超えると燃焼性が悪くなり好ましくない。

従来、Ｃ重油基材としては、常圧残油、残油脱硫重油、減圧残油、エキストラクト油等がある。本発明において、動植物油脂または動物油脂由来成分油およびスラリー油にこれらのＣ重油基材を、１種を単独もしくは、２種以上併用しても良い。ここで、常圧残油とは、常圧蒸留装置で原油を常圧において蒸留して得られる残油である。残油脱硫重油とは、残油脱硫装置において常圧残油または減圧残油を脱硫したときに得られる重油である。減圧残油とは、減圧蒸留装置で常圧残油を減圧下で蒸留して得られる残油である。エキストラクト油とは、潤滑油原料用減圧蒸留装置からの留分を、溶剤抽出法により抽出分離したもののうち潤滑油に適さない芳香族成分のことである。
かかる従来のＣ重油基材を本発明のＣ重油組成物に配合する場合、その配合割合は、Ｃ重油組成物全量基準で１０〜９０容量％であることが好ましく、２０〜８０容量％であることがより好ましい。

本発明のＣ重油組成物は、前述の動植物油脂または動植物油脂由来成分油およびスラリー油を必須成分として用いて得られるＪＩＳ３種重油規格を満たすＣ重油組成物であることが必要である。

本発明のＣ重油組成物の１５℃密度（１５℃における密度）は８５０ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、８８０ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。また、１０５０ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、１０００ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。１５℃密度が８５０ｋｇ／ｍ^３未満の場合は容量当りの発熱量が小さくなるため好ましくなく、１０５０ｋｇ／ｍ^３より大きい場合は、燃焼障害を発生しやすくなるため好ましくない。
本発明のＣ重油組成物の７０℃密度（７０℃における密度）は８００ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましく、８３０ｋｇ／ｍ^３以上であることがより好ましい。また、１０００ｋｇ／ｍ^３以下であることが好ましく、９５０ｋｇ／ｍ^３以下であることがより好ましい。７０℃密度が８５０ｋｇ／ｍ^３未満の場合は容量当りの発熱量が小さくなるため好ましくなく、１０００ｋｇ／ｍ^３より大きい場合は、燃焼障害が発生しやすくなるため好ましくない。
本発明において、密度とは、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」に準拠して得られる値を表すものを意味する。

本発明のＣ重油組成物の５０℃における動粘度は４００ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、３５０ｍｍ^２／ｓ以下であることがより好ましい。５０℃における動粘度が４００ｍｍ^２／ｓより高い場合、燃焼障害が発生しやすくなる。
本発明のＣ重油油組成物の１００℃における動粘度は５０ｍｍ^２／ｓ以下であることが好ましく、４５ｍｍ^２／ｓ以下であることがより好ましい。１００℃における動粘度が５０ｍｍ^２／ｓより高い場合、燃焼障害が発生しやすくなる。
本発明において、動粘度とは、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」に準拠して得られる値を意味する。

本発明のＣ重油組成物のＣＣＡＩは９５０以下であることが好ましく、９００以下であることがより好ましい。ＣＣＡＩが９５０より高い場合、燃焼障害が発生しやすくなる。
本発明において、ＣＣＡＩ（Calculated Carbon Aromaticity Index：国際燃焼機関会議の決定に準拠）とは、芳香族含有量と着火性との関連に着目した指標であり、芳香族性を簡便的に重油の密度、粘度に代表させて次式で算出される。
ＣＣＡＩ＝Ｄ−１４０．７ｌｏｇ （ｌｏｇ（Ｖ＋０．８５））−８０．６
（Ｄ:１５℃における密度（ｋｇ/ｍ³）, Ｖ：５０℃における動粘度（ｍｍ^２／ｓ））

本発明のＣ重油組成物の残留炭素分は、３０質量％以下であることが好ましく、２５質量％以下であることがより好ましい。残留炭素分が３０質量％より多い場合、燃焼障害が発生しやすくなる。
本発明において残留炭素分とは、ＪＩＳ Ｋ ２２７０「原油及び石油製品−残留炭素分試験方法」により測定される残留炭素分を意味する。

本発明のＣ重油組成物の灰分は、０．２質量％以下であることが好ましく、０．１質量％以下であることがより好ましい。灰分が０．２質量％より多い場合、燃焼障害が発生しやすくなる。
本発明おいて、灰分とは、ＪＩＳ Ｋ ２２７２「原油及び石油製品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」に準拠して得られる値を意味する。

本発明のＣ重油組成物のバナジウムは、１００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、８０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。バナジウムの含有量が１００質量ｐｐｍより多い場合、燃焼障害が発生しやすくなる。
本発明おいて、バナジウムとは、ＪＰＩ−５Ｓ−１１「重油中のバナジウム分試験方法」に準拠して得られる値を意味する。

本発明のＣ重油組成物の硫黄分は８質量％以下であることが好ましく、６質量％以下であることがより好ましい。硫黄分が８質量％より多い場合はエンジンからの排出ガスの悪化が懸念される。
本発明において硫黄分とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」により測定される残留炭素分を意味する。

本発明のＣ重油組成物の窒素分は１質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以下であることがより好ましい。窒素分が１質量％より多い場合はエンジンからの排出ガスの悪化が懸念される。
本発明において窒素分とは、ＪＩＳ Ｋ ２６０９「原油及び石油製品−窒素分試験方法」により測定される残留炭素分を意味する。

本発明のＣ重油組成物の水分は１容量％以下であることが好ましく、０．５容量％以下であることがより好ましい。水分が１容量％より多い場合、冬季では氷となって析出し、金属腐食やフィルター目詰まりを引き起こしやすくなる。
なお、本発明でいう水分とは、ＪＩＳ Ｋ２２７５「原油及び石油製品−水分試験方法」により測定される値を意味する。

本発明のＣ重油組成物の引火点は、取り扱い上の安全性の点から、７０℃以上であることが好ましく、より好ましくは７２℃以上である。
なお、本発明でいう引火点とは、ＪＩＳ Ｋ２２６５「原油及び石油製品−引火点試験方法」のペンスキーマルテン密閉式で測定される値を意味する。

本発明のＣ重油組成物は、必要に応じて低温流動性向上剤以外の添加剤として、セタン価向上剤、酸化防止剤、安定化剤、分散剤、金属不活性化剤、微生物殺菌剤、助燃剤、帯電防止剤、識別剤、着色剤等の各種添加剤を含有することもできる。
上述の添加剤（低温流動性向上剤を含む）は、常法に従い合成したものを用いてもよく、また市販の添加剤を用いてもよい。なお、市販されている添加剤は、その添加剤が目的としている効果に寄与する有効成分を適当な溶剤で希釈している場合もある。有効成分が希釈されている市販添加剤を使用する場合には、Ｃ重油組成物中の性状が上記の条件を満たすように市販添加剤を添加することが好ましい。なお、低温流動性向上剤を除く添加量としては任意であるが、Ｃ重油組成物全量基準で０．５質量％以下、好ましくは０．２質量％以下であるのが通常である。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらによってなんら限定されるものではない。

［実施例１〜２及び比較例１〜３］
表１に示す性状を有する各基材（動植物油：パームやし油、スラリー油、減圧残油）を表２の各例に示すような容量比で混合し、実施例１〜２及び比較例１〜２のＣ重油組成物を調製した。調製したＣ重油組成物および市販Ｃ重油の性状を表２に記載した。
各試料油（各組成物）について、燃焼性能および低温性能を下記の方法により評価し、その結果を表３に記した。

（燃焼性性能評価）
燃焼性は、熱重量−示差熱分析による燃えきり温度で評価を行った。
試料約１０ｍｇを内径５ｍｍのアルミニウム製パンに量りとり、ＲＩＧＡＫＵ社製Ｔｈｅｒｍｏｆｌｅｘ ＴＡＳ３００にセットする。次に、空気雰囲気下(１００ｍｌ/分)で試料を室温から１０００℃まで１００℃／分で昇温する。そして発熱が終わったところの温度を燃えきり温度とする。燃えきり温度が７８０℃未満を燃料性良好（○）、７８０℃以上を燃料性不良（×）と判断した。

（低温性能評価）
低温性能は流動点により評価した。流動点は、ＪＩＳ Ｋ ２２６９「原油および石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」により測定される値を意味する。流動点が０℃未満を燃料性良好（○）、０℃以上を燃料性不良（×）と判断した。

表３の結果から明らかなように、本発明にかかる実施例１〜２のＣ重油組成物は、燃焼性に優れ近年の高性能エンジンへ十分な性能を持ち、低温時のフィルター通油性に優れることが分かる。

Claims (5)

1. 動植物油脂または動植物油脂由来成分油およびスラリー油を含有することを特徴とするＣ重油組成物。
2. ５０℃の動粘度が１０〜１００ｍｍ^２／ｓの動植物油脂または動植物油脂由来成分油をＣ重油組成物全量基準で１容量％以上含有することを特徴とする請求項１に記載のＣ重油組成物。
3. 残留炭素分が１質量％以下の動植物油脂または動植物油脂由来成分油をＣ重油組成物全量基準で１容量％以上含有することを特徴とする請求項１または２に記載のＣ重油組成物。
4. ５０℃の動粘度が２０〜１５０ｍｍ^２／ｓのスラリー油をＣ重油組成物全量基準で１容量％以上含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＣ重油組成物。
5. 残留炭素分が８質量％以下のスラリー油をＣ重油組成物全量基準で１容量％以上含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＣ重油組成物。