JP2011068729A - A重油組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】外燃機器用ボイラーやディーゼル発電機において要求される低排出ガス、優れた燃費、良好な低温流動性の全てを高い次元で実現したA重油組成物を提供する。
【解決手段】徐冷曇り点が0℃以下、炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計が0.005質量%以上、炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量から求めた線形回帰直線の傾きが0.2以下、目詰まり点が5℃以下であり、15℃における密度が801.7kg/m以上、30℃における動粘度が2〜20mm/s、硫黄分が2.0質量%以下、引火点が60℃以上、セタン指数が40以上である燃料油組成物に、残留炭素基材として、アスファルテン分を0.1質量%以上含む残渣油またはファルテン含有量が0.1質量%未満の残渣油ではない基材を所定の式を具備するように配合することにより、10%残留炭素分が0.1質量%以上1.0質量%以下に調整してなるA重油組成物。
【選択図】なし

Description

本発明はA重油組成物に関し、外燃機器用ボイラーやディーゼル発電機において要求される低排出ガス、優れた燃費、良好な低温流動性の全てを高い次元で実現したA重油組成物に関する。
A重油組成物は、ボイラー等の外燃機器燃料、小型漁船や建設機械等のオフロード用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幅広い用途で用いられているため、それぞれの用途全てに対応した最適な燃料設計が必要となる。
さらに近年A重油組成物に使用されるボイラーやエンジンの高出力化及び優れた燃費化等に伴い、A重油組成物としては、より高性能化の要望が年々高まっている。
例えば内燃機器用燃料の着火性の指標であるセタン指数の高い基材としてはノルマルパラフィンや低分岐のイソパラフィン等のパラフィン類が知られており、これらを多く含む直留軽油留分を基材として多く配合することが重要であるが、一方融点の高いパラフィン分を燃料油中に多く配合すると低温でのワックス析出が顕著となり低温流動性が悪化してしまうおそれがある(非特許文献1)。具体的には、A重油組成物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5〜250μmのフィルターが設けられている。このような燃焼機器を冬季に使用すると、A重油組成物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。
また、内燃機器、外燃機器を問わず、優れた燃費性の指標となる容量あたりの発熱量が高い基材としては、芳香族分を多く含む基材や炭素数の大きい重質な基材が知られており、これらを多く含む接触分解軽油や、直留軽油を多く配合することも重要となるが、芳香族分が多く含まれる接触分解軽油は一般にセタン指数が低いために、容量発熱量と着火性の双方を考慮すると配合量が限定されてしまう。
さらに低温流動性の良い基材としては、重質なノルマルパラフィン分をあまり含まない直留灯油留分が知られているが、上で述べたセタン指数や容量当たりの発熱量が低いという点があるため、配合量は可能な限り少なくできることが望ましい。一般的に燃料油組成物がフィルター閉塞などの低温流動性トラブルの起こしにくさを評価する手法としてCFPP(目詰まり点試験)などの手法が知られているが、これらの試験方法は試験燃料の冷却速度が急冷(−30〜−120℃/h)であるため、実際の使用条件とは大きく異なる。冷却速度が遅ければ遅いほど析出するワックスは大きくなり、フィルターの目詰まりを起こしやすくなる事が知られているために、一般的に行われている目詰まり点などの試験法だけでは低温性能の良い燃料を判別することができない。
このように、幅広い用途で用いられているA重油組成物には要求される性能が多岐にわたり、またそれらを簡易的に評価することも難しいため、全ての性能を高い次元で満たした燃料の製造は非常に困難である。
小西誠一著,「燃料工学概論」,裳華房,1991年3月,p.119−144
本発明は幅広い燃焼機器に利用されるA重油組成物において、上で述べた通り実現が困難な、低温での実用性能と着火性および優れた燃費性を高い次元で実現したA重油組成物を提供するものである。
特に従来からの目詰まり点などの低温性能試験のみを実施した際には、目詰まり点の値が低いにも関わらず実際の実装置での低温流動性が悪く障害が起こる場合がある。また、目詰まり点の値が高いにも関わらず、実際の実装置での低温流動性が良いものがあり、そういった組成物には、低温流動性は良いがセタン指数の低い接触分解軽油(LCO)や低温流動性は良いがセタン指数および容量発熱量の低いKero留分を多く配合しなければならず、最終的に得られるA重油組成物のセタン指数や発熱量が低くなってしまうという課題を抱えている。
本発明者らは上記課題について鋭意検討を行った結果、残留炭素基材の種類によって以下に規定する式をそれぞれ満たすA重油組成物が低温での実用性能と着火性および優れた燃費性を高い次元で実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、徐冷曇り点が0℃以下、炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計が0.005質量%以上、炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量から求めた線形回帰直線の傾きが0.2以下、目詰まり点が5℃以下であり、15℃における密度が801.7kg/m以上、30℃における動粘度が2mm/s以上20mm/s以下、硫黄分が2.0質量%以下、引火点が60℃以上、セタン指数が40以上である燃料油組成物に、アスファルテン分を0.1質量%以上含む残渣油またはアスファルテン含有量が0.1質量%未満の残渣油ではない基材を残留炭素基材として配合することにより、10%残留炭素分が0.1質量%以上1.0質量%以下に調整したA重油組成物であり、以下の式(1)または式(2)の値が−9以下であることを特徴とするA重油組成物。
ただし、0.1質量%以上のアスファルテン分を含む残渣油を残留炭素基材として配合する場合は式(1)に従い、アスファルテン含有量が0.1質量%未満の残渣油ではない基材を残留炭素基材として配合する場合は式(2)に従う。
(1):(徐冷CP)-21.4×(nC27+)+27.2×(nC21-nC26の傾き)-0.183×(徐冷CP-CFPP)-5.70
(2):(徐冷CP)-20.5×(nC27+)+28.7×(nC21-nC26の傾き)-0.191×(徐冷CP-CFPP)-5.94
(式中、(徐冷CP)はA重油組成物の徐冷曇り点[℃]、(nC27+)は炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計[mass%]、(nC21−nC26の傾き)は炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量[mass%]から求めた線形回帰直線の傾きを表し、(徐冷CP−CFPP)は徐冷曇り点[℃]とCFPP(目詰まり点)[℃]との差[℃]を表すが、(徐冷CP−CFPP)の値が3以下となった場合は全て3として計算する。)
さらに本発明は、低温流動性向上剤を50〜500mg/L含有することを特徴とする前記のA重油組成物に関する。
本発明により、幅広い燃焼機器で利用可能な低温での実用性能と着火性および優れた燃費性を高い次元で実現したA重油組成物を提供することが可能となる。
以下、本発明について説明する。
本発明のA重油組成物は、徐冷曇り点が0℃以下、炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計が0.005質量%以上、炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量から求めた線形回帰直線の傾きが0.2以下、目詰まり点が5℃以下であり、15℃における密度が801.7kg/m以上、30℃における動粘度が2mm/s以上20mm/s以下、硫黄分が2.0質量%以下、引火点が60℃以上、セタン指数が40以上である燃料油組成物に、アスファルテン分を0.1質量%以上含む残渣油を残留炭素基材として配合することにより、10%残留炭素分が0.1質量%以上1.0質量%以下に調整したA重油組成物であり、以下の式(1)の値が−9以下となることを特徴とするA重油組成物である。式(1)の値は、好ましくは−10以下、より好ましくは−11以下、さらに好ましくは−12以下である。
(1):(徐冷CP)-21.4×(nC27+)+27.2×(nC21-nC26の傾き)-0.183×(徐冷CP-CFPP)-5.70
式(1)中、(徐冷CP)はA重油組成物の徐冷曇り点[℃]、(nC27+)は炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計[mass%]、(nC21−nC26の傾き)は炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量[mass%]を線形回帰した際の傾きを表し、(徐冷CP−CFPP)は徐冷曇り点[℃]とCFPP(目詰まり点)[℃]との差[℃]を表すが、(徐冷CP−CFPP)の値が3以下となった場合は全て3として計算する。
また、本発明のA重油組成物は、徐冷曇り点が0℃以下、炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計が0.005質量%以上、炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量から求めた線形回帰直線の傾きが0.2以下、目詰まり点が5℃以下であり、15℃における密度が801.7kg/m以上、30℃における動粘度が2mm/s以上20mm/s以下、硫黄分2.0質量%以下、引火点が60℃以上、セタン指数が40以上である燃料油組成物に、アスファルテン含有量が0.1質量%未満の残渣油ではない基材(例えば、残渣油や減圧蒸留にて留出するVGO留分から溶剤抽出によって得られる抽出油などであってアスファルテン含有量が0.1質量%未満のもの等)を残留炭素基材として配合することにより、10%残留炭素分が0.1質量%以上1.0質量%以下に調整したA重油組成物であり、以下の式(2)の値が−9以下となることを特徴とするA重油組成物である。式(2)の値は、好ましくは−10以下、より好ましくは−11以下、さらに好ましくは−12以下である。
(2):(徐冷CP)-20.5×(nC27+)+28.7×(nC21-nC26の傾き)-0.191×(徐冷CP-CFPP)-5.94
式(2)中、(徐冷CP)はA重油組成物の徐冷曇り点[℃]、(nC27+)は炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計[mass%]、(nC21−nC26の傾き)は炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量[mass%]を線形回帰した際の傾きを表し、(徐冷CP−CFPP)は徐冷曇り点[℃]とCFPP(目詰まり点)[℃]との差[℃]を表すが、(徐冷CP−CFPP)の値が3以下となった場合は全て3として計算する。
残留炭素基材は、A重油組成物にA重油の免税条件を満たすために混合するものである。残留炭素付与基材の種類としては本発明ではアスファルテン分の含有量により大きく2つに分類しており、1つは残渣油(特に限定はしないが常圧残油、残油脱硫重油、減圧残油などでアスファルテン分を0.1質量%以上含有するもの)および残渣油以外(特に限定はしないがスラリー油、エキストラクト油、動植物油脂等でアスファルテン分の含有量が0.1質量%未満のもの)の2種類に分類しており、これらを各々の種類の間では単独、もしくは2種以上併用して用いてもよい。
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。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。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や、減圧残油などの残渣油から溶媒によってアスファルテン分を除去して得られた抽出油を指す。
本発明におけるA重油組成物の10%残留炭素分は、A重油としての免税条件を満たすためには0.1重量%以上であることが必要である。しかし、10%残留炭素分が1.0質量%を超える場合はドライスラッジが増加し、常温で機器の燃料供給ラインのフィルターを目詰まりさせやすくなる、低温流動性に悪影響を及ぼす等のおそれがあるために好ましくなく、1.0質量%以下とすることが必要であり、好ましくは0.8質量%以下、さらに好ましくは0.6質量%以下、最も好ましくは0.4質量%以下である。
なお、本発明において、10%残留炭素分とはJIS K 2270「原油および石油製品―残留炭素分の求め方−」に準拠して得られた値である。
本発明において、徐冷曇り点(徐冷CP)とは、曇り点より10℃以上高い温度から曇り点を検知するまでは0.5℃/分で徐冷し、0.1℃単位で検知して得られた曇り点(℃)のことである。徐冷曇り点の検知方法は、試料に光を照射し、試料容器底のアルミ面における反射光が所定量低下(厚さ15mmの試料液の底面より3mmの高さから照射した光の反射光が7/8以下に低下)した点を徐冷曇り点とする。
本発明のA重油組成物の徐冷曇り点は、十分な低温流動性を確保するためには0℃以下であることが必要であり、−3℃以下であることが好ましく、−6℃以下であることがより好ましく、−8℃以下であることがさらに好ましい。
次に、炭素数21〜26のノルマルパラフィン含有量から求めた線形回帰直線の傾き(nC21−nC26の傾き)について説明する。
上記線形回帰傾き(nC21−nC26の傾き)は、炭素数21〜26のノルマルパラフィン含有量から求めたものである。ここでノルマルパラフィン含有量は、無極性カラムとFID(水素炎イオン化検出器)を装着し、所定の温度プログラムで作動させたガスクロマトグラフより定量した含有量であり、またガスクロマトグラフとは、試料中の各組成物の物性(沸点、極性など)を利用して各組成物を分離・定量分析する分析手法のことである。例えば、ある基材の線形回帰直線の傾きは、以下のようにして求めることができる。まず、ガスクロマトグラフによって試料中のノルマルパラフィン分を炭素数21〜26のそれぞれのピークとして分離測定する。
一般的にA重油や軽油のガスクロマトグラフ分析ではブロードなハローピークと各炭素数のノルマルパラフィンに対応するシャープなピークが混在したチャートが得られるが、本発明で定義した炭素数のノルマルパラフィン含有量の値は、ノルマルパラフィンのピークをチャートの立ち上がりの接線に沿って切り取った面積から求めることができる。得られた各炭素数のノルマルパラフィンの面積をノルマルパラフィン以外の成分を含めた全成分の総面積で除し、各炭素数のノルマルパラフィン分の含有量を質量%として求める。
次いで、これらの各含有量をY軸に、X軸には炭素数21を5、炭素数22を4、炭素数23を3、炭素数24を2、炭素数25を1、炭素数26を0としてプロットし、これらのプロットに対する線形回帰直線を求めることにより、その基材の線形回帰直線の傾き(nC21−nC26の傾き)を特定することができる。
一般に上記線形回帰直線の傾き(nC21−nC26の傾き)は小さいほど、1℃温度が低下することに伴うワックスの析出量が少なくなるためワックス析出速度が遅くなるため、低温流動性向上剤や残留炭素基材中のアスファルテン分による低温流動性向上効果が大きくなる。
本発明のA重油組成物では、上記方法で求めた線形回帰直線の傾き(nC21−nC26の傾き)は、低温流動性向上剤や残留炭素基材中のアスファルテン分による低温流動性向上効果を発揮させるためには、0.2以下であることが必要であり、0.17以下であることが好ましく、より好ましくは0.16以下であり、さらに好ましくは0.14以下であり、最も好ましくは0.12以下である。
次に炭素数27以上のノルマルパラフィンの量(nC27+)について説明する。
これは上記(nC21−nC26の傾き)を求めた際に用いたガスクロマトグラフ分析手法を炭素数27以降のノルマルパラフィンにも実施し、炭素数27以上のノルマルパラフィン分の含有量を合計して求めることができる。
一般に(nC27+)の値は大きいほど、冷却時に最初に析出するWAX結晶の数が多くなるため同一WAX量のWAXが析出する際に一つ一つの結晶の大きさが小さくなるため、目詰まりがしにくくなり好ましい。
本発明のA重油組成物では、上記方法で求めたノルマルパラフィン含有量(nC27+)の値は、低温流動性向上剤や残留炭素基材中のアスファルテン分による低温流動性向上効果を発揮させるためには、0.005質量%以上であることが必要であり、0.01質量%以上であることが好ましく、より好ましくは0.015質量%以上であり、さらに好ましくは0.02質量%以上であり、最も好ましくは0.04質量%以上である。
本発明のA重油組成物の目詰まり点(CFPP)は、フィルター閉塞性防止の点から、5℃以下であることが必要であり、−1℃以下であることが好ましく、−5℃以下であることがより好ましく、−10℃以下であることがさらに好ましく、−12℃以下であることが特に好ましく、−14℃以下であることが最も好ましい。ここでいう目詰まり点とは、JIS K2288「軽油−目詰まり点試験方法」により測定される値を意味する。
次に式(1)、式(2)中の(徐冷CP−CFPP)について説明する。(徐冷CP−CFPP)は徐冷曇り点(徐冷CP)の値から目詰まり点(CFPP)を引いた値であり、引いた値が3以下になる場合は全て3であるとして扱う。
これは、一般に徐冷CPに比べて、CFPPは冷却条件が急冷である、目詰まりの試験をするために冷却中1℃刻みで吸引を行うという、実際の使用条件とは異なる非定常な操作が含まれるため、低温流動性向上剤などによるWAX結晶微細化効果が無い場合、徐冷曇り点よりも高い温度で目詰まりが発生してしまい、(徐冷CP−CFPP)の値が負の値となってしまう場合がある。このような不必要な値のばらつきを防ぐために、(徐冷CP−CFPP)の値が3以下となる場合は全て3であると定義した。
本発明のA重油組成物は、フィルターの閉塞防止の点から低温流動性向上剤を含有することが好ましい。特に、残留炭素基材としてアスファルテン含有量が0.1質量%未満の残渣油ではない基材を配合したA重油組成物の場合には、フィルターの閉塞防止の観点から低温流動性向上剤を含有させることは特に好ましく、必須であるとも言える。また、残留炭素基材としてアスファルテン含有量が0.1質量%以上の残渣油を配合したA重油組成物の場合には、低温流動性向上剤の含有は必須ではないが、含有させることが好ましい。
低温流動性向上剤の種類は特に限定されるものではないが、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体に代表されるエチレン−不飽和エステル共重合体、アルケニルこはく酸アミド、ポリエチレングリコールのジベヘン酸エステルなどの線状の化合物、フタル酸、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ酢酸などの酸又はその酸無水物などとヒドロカルビル置換アミンの反応生成物からなる極性窒素化合物、アルキルフマレートまたはアルキルイタコネート−不飽和エステル共重合体などからなるくし形ポリマーなどの低温流動性向上剤の1種または2種以上が使用できる。この中でも汎用性の点から、エチレン−酢酸ビニル共重合体系添加剤を好ましく使用することができる。低温流動性向上剤を添加する場合の添加量は、50〜500mg/Lであることが好ましく、50〜300mg/Lであることが特に好ましい。なお、低温流動性向上剤と称して市販されている商品は、低温流動性に寄与する有効成分が適当な溶剤で希釈されていることがあるため、こうした市販品を本発明のA重油組成物に添加する場合にあたっては、上記の添加量は、有効成分としての添加量を意味している。
また、本発明のA重油組成物には、必要に応じて低温流動性向上剤以外の添加剤も配合することができる。
ここでいう添加剤としては、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が挙げられ、これら添加剤を適宜加えることができる。
本発明のA重油組成物の流動点は、燃料ラインでの流動性確保の点から、5℃以下であることが好ましく、−2.5℃以下であることがより好ましく、−7.5℃以下であることがさらに好ましく、−10.0℃以下であることがさらにより好ましく、−15.0℃以下であることが特に好ましく−20.0℃以下であることが最も好ましい。ここでいう流動点とは、JIS K2269「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」により測定される値を意味する。
本発明のA重油組成物のセタン指数は、エンジン着火性の点から、40.0以上であることが必要であり、42.0以上であることが好ましく、43.0以上であることがより好ましく、45.0以上であることが最も好ましい。ここでいうセタン指数とは、JIS K2204「軽油」に準拠して測定、算出される値を意味する。
本発明のA重油組成物の窒素分については特に制限はないが、排ガス中の有害物質を低減するには、0.2質量%以下であることが好ましく、0.15質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらにより好ましく、0.08質量%以下であることが特に好ましく、0.05質量%以下であることが最も好ましい。
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」に準拠して得られた値を表すものを意味している。
本発明のA重油組成物の硫黄分は、2.0質量%以下であることが必要であり、1.0質量%以下が好ましく、0.8質量%以下がさらに好ましく、0.5質量%以下が最も好ましい。なお、A重油組成物中の硫黄分はそれを使用する機器、使用する地域に応じて課される規制に対応して含有量を調整することがより好ましい。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」に準拠して得られた値を表すものを意味している。
本発明のA重油組成物のドライスラッジ量については特に制限はないが、常温でのフィルター目詰まりが起こり難くなる点から、2.0mg/100ml以下であることが好ましく、1.5mg/100ml以下であることがより好ましく、1.0mg/100ml以下であることがさらに好ましく、0.7mg/100ml以下であることが最も好ましい。
本発明において、ドライスラッジ量とは、常温において、試料を目開き1.2μmのフィルターで吸引ろ過し、ろ過後のフィルター及びフィルター上の残留物をn−ヘプタンで洗浄し乾燥後残留物の質量から、試料100ml当りの残留物の質量で表される値を意味している。
また、本発明のA重油組成物の蒸留性状について何ら制限はないが、通常は下記性状を満たすものが用いられる。
蒸留初留点 :130〜230℃
10容量%留出温度:180〜270℃
50容量%留出温度:240〜340℃
90容量%留出温度:300〜380℃
本発明のA重油組成物の蒸留初留点は、燃焼機器出力低下防止の点から130℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましく、150℃以上がさらに好ましい。また、燃焼異常を防止する点から230℃以下が好ましく、220℃以下がより好ましく、210℃以下がさらに好ましい。
本発明のA重油組成物の10容量%留出温度は、燃焼機器出力低下防止の点から180℃以上が好ましく、190℃以上がより好ましく、200℃以上がさらに好ましい。また、燃焼異常を防止する点から270℃以下が好ましく、260℃以下がより好ましく、
250℃以下がさらに好ましい。
本発明のA重油組成物の50容量%留出温度は、燃焼機器出力低下防止の点から240℃以上が好ましく、250℃以上がより好ましく、260℃以上がさらに好ましい。また、燃焼異常を防止する点から340℃以下が好ましく、330℃以下がより好ましく、
320℃以下がさらに好ましい。
本発明のA重油組成物の90容量%留出温度は、燃焼機器出力低下防止の点から300℃以上が好ましく、310℃以上がより好ましく、320℃以上がさらに好ましい。また、燃焼異常を防止する点から380℃以下が好ましく、370℃以下がより好ましく、
360℃以下がさらに好ましい。
本発明において、上記蒸留性状は、JIS K 2254「石油製品−蒸留試験方法」に準拠して得られる値を意味している。
本発明のA重油組成物の動粘度について30℃における動粘度が2〜20mm/sであることが必要であり、50℃における動粘度が1.8〜10.0mm/sであることが好ましい。A重油組成物を燃焼機器で用いる際の噴霧のしやすさから、30℃における動粘度は10mm/s以下であることがより好ましく、5mm/s以下であることがさらに好ましい。また、50℃における動粘度は8mm/s以下であることが好ましく、5mm/s以下であることがより好ましく、4mm/s以下であることがさらにより好ましく、3mm/s以下であることが最も好ましい。一方、燃料噴射ポンプの磨耗および焼付き防止の点から、30℃における動粘度は3mm/s以上であることが好ましく、4mm/s以上であることがさらに好ましい。また、50℃における動粘度は1.2mm/s以上であることが好ましく、1.4mm/s以上であることがより好ましく、1.6mm/s以上であることがさらにより好ましく、1.8mm/s以上であることが最も好ましい。
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」に準拠して得られた値を表すものを意味している。
本発明のA重油組成物の引火点については、安全性の観点から60℃以上であることが必要であり、着火性および燃焼異常を防止する観点から120℃以下であることが好ましく、110℃以下であることがより好ましく、100℃以下であることがさらに好ましく、95℃以下であることがさらにより好ましく、90℃以下であることが最も好ましい。
本発明において、引火点とは、JIS K 2265「引火点の求め方」に準拠して得られた値を表すものを意味している。
本発明のA重油組成物の総発熱量については特に制限はないが、通常35000J/cm以上であることが好ましく、37000J/cm以上であることがより好ましく、38000J/cm以上であることがさらに好ましい。また、上限については、燃焼異常を防止する観点から、42000J/cm以下であることが好ましく、41000J/cm以下であることがより好ましい。
本発明において、総発熱量とは、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」に準拠して得られた値を表すものを意味している。
本発明のA重油組成物の水分含有量については特に制限はないが、低温時のフィルター目詰まりを防止するには、0.1容量%以下であることが好ましく、0.08容量%以下がより好ましく、0.05容量%以下であることがさらに好ましい。
本発明において、水分含有量とは、JIS K 2275「原油及び石油製品−水分試験方法」に準拠して得られた値を表すものを意味している。
本発明のA重油組成物の密度については税法上の観点から801.7kg/m以上であることが必要であり、容量当たりの発熱量を確保するために810kg/m以上であることが好ましく、820kg/m以上であることがさらに好ましい。一方、燃焼時の着火性や排ガス低減の観点から920kg/m以下であることが好ましく、910kg/m以下であることがより好ましい。
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」に準拠して得られた値を表すものを意味している。
本発明のA重油組成物の導電率は特に限定されるものではないが、安全性の観点から50pS/m以上であることが好ましい。本発明のA重油組成物には、導電率を改善するために、適宜、帯電防止剤等を添加することができる。ここでいう導電率とは、JIS K2276「石油製品−航空燃料油試験方法」に準拠して測定される値を意味する。
本発明のA重油組成物に配合する残留炭素基材の1種類である、アスファルテン分を0.1質量%以上含む残渣油中のアスファルテン分については、低温流動性確保の観点から、0.3質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。一方、ドライスラッジの発生による常温での目詰まりが発生する懸念から、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましく、さらに好ましくは6質量%以下である。
本発明においてアスファルテン分とは、IP143「アスファルテン分試験方法」に準拠して得られた値を意味している。
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例に使用した基材を表1〜表4に示すが、本発明は本表に記載した基材に限定されるものではない。代表的なA重油組成物についての配合割合は、HDS−Keroについては0〜40容量%配合し、HDS−LGOもしくはR−LGOなどLGO留分を30〜99.9容量%を配合し(LGO留分の脱硫の有無および、脱硫品と未脱硫品の混合の割合は所望のA重油組成物の硫黄分の目標値に沿って決めればよい。)、LCOについては0〜70容量%を配合し、LVGOについては0〜20容量%、残留炭素基材としてC/B−VRについては0〜10容量%、DAOについても0〜10容量%程度配合する。残留炭素基材の配合量については、出来上がりのA重油組成物の10%残留炭素分の値が0.1質量%から1.0質量%となるように適宜決めるものとする。
ここで、各基材について説明する。
HDS−Kero:常圧蒸留装置から得られた直留灯油留分を脱硫装置で脱硫した基材
HDS−LGO:常圧蒸留装置から得られた軽質軽油留分を脱硫装置で脱硫した基材
R−LGO:常圧蒸留装置から得られた軽質軽油留分で、脱硫していない基材
LCO:接触分解装置から得られた軽質接触分解軽油
LVGO:減圧蒸留装置の頭頂部から得られた重質な軽油留分
C/B−VR:減圧蒸留装置から得られた減圧残渣に軽質留分を混合して流動性を確保したもの
DAO:減圧蒸留装置から得られた減圧残渣を溶剤抽出による脱アスファルテン装置によりアスファルテン分を除去したもの
Figure 2011068729
Figure 2011068729
Figure 2011068729
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[実施例1〜10、比較例1〜5]
表5および表6には表1〜表4に記載の基材を用いてA重油組成物を調製した際の、密度、硫黄分、動粘度、引火点、蒸留性状、徐冷CP、CFPP、nC27+、nC21−nC26の傾き、徐例CP−CFPP、10%残留炭素分、セタン指数、容量当たりの総発熱量および、式(1)、(2)の値、そして低温流動性試験の結果を○×で示した。
(a)性状測定
A重油基材および調製したA重油の性状は以下の方法により測定した。
密度は、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」に準拠して得られた値を指す。
硫黄分は、JIS K 2541「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」に準拠して得られた値をさす。
動粘度は、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」に準拠して得られた値をさす。
引火点は、JIS K 2265「引火点の求め方」に準拠して得られた値を指す。
蒸留性状は、全てJIS K 2254「石油製品−蒸留試験方法」に準拠して得られる値を指す。
10%残留炭素分とはJIS K 2270「原油および石油製品―残留炭素分の求め方−」に準拠して得られた値を指す。
徐冷曇り点(徐冷CP)は、曇り点より10℃以上高い温度から曇り点を検知するまでは0.5℃/分で徐冷し、0.1℃単位で検知して得られた曇り点(℃)のことである。徐冷曇り点の検知方法は、試料に光を照射し、試料容器底のアルミ面における反射光が所定量低下(厚さ15mmの試料液の底面より3mmの高さから照射した光の反射光が7/8以下に低下)した点を徐冷曇り点とする。
目詰まり点(CFPP)は、JIS K2288「軽油−目詰まり点試験方法」により測定される値を指す。
炭素数21〜26のノルマルパラフィン含有量から求めた線形回帰直線の傾き(nC21−nC26の傾き)は、ガスクロマトグラフ分析手法を用いて測定した炭素数21〜26のノルマルパラフィン含有量から求めたものである。
炭素数27以上のノルマルパラフィンの量(nC27+)は、上記(nC21−nC26の傾き)を求めた際に用いたガスクロマトグラフ分析手法を炭素数27以降のノルマルパラフィンにも実施し、炭素数27以上のノルマルパラフィン分の含有量を合計して求めたものである。
セタン指数は、JIS K2204「軽油」に準拠して測定、算出される値を指す。
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」に準拠して得られた値を指す。
(b)低温始動性試験
ここで実施した低温始動性試験について説明する。本低温始動性試験は屋外に放置しておいたA重油を用いる機器を冬期の早朝に始動する際の燃料の流れを再現したものである。
試験容器としては、軽油の目詰まり点試験方法(JIS−K2283)で使用されるものと同等であるが、フィルターの部分をA重油組成物にて良く使われるフィルターの目開きである149μmに変更した試験容器を使用する。
試験条件は冬期の外気温度変化を参考に冷却開始温度を+5℃、冷却速度を−1℃/hで−8℃まで冷却した後に、−200mm水柱の圧力で30秒以内に吸引することができた場合を合格(○)、30秒以内に吸引することができない場合を不合格(×)とし、判定結果を表5および表6に記載した。
Figure 2011068729
Figure 2011068729
比較例1〜5は式(1)もしくは式(2)の値が−9以上であるために、低温始動性試験結果は全て不合格(×)であり、実施例1〜10については式(1)もしくは式(2)の値が−9以下であるために低温始動性試験の結果は全て合格(○)である。
また、比較例5を見ると、CFPPというJIS−K2283に規定された目詰まり点は−14℃と非常に低い値となっているにも関わらず、式(2)の値が−7.55と高い値となったために低温始動性試験は不合格となっている。一方、実施例3や実施例8などはCFPPの値が−6℃や−9℃などと比較的高い値になっているにも関わらず、式(1)および式(2)の値が−9以下となっているために低温始動性試験の結果は合格(○)となり、本請求項記載の式(1)や式(2)を用いることで低温流動性の優れたA重油組成物を得られることが分かる。
また、実施例3や実施例4、実施例7を見ると、CFPPの値が比較的高いにも関わらず、式(1)の値が−9以下になっているため、これ以上低温流動性を向上させる必要が無いため、表1や表3で示したセタン指数の低いHDS−KeroやLCOを混合する必要が無く、高いセタン指数を持ったA重油組成物を得られることが分かる。
このように、本発明により得られるA重油組成物は、優れた燃焼性と低温流動性を高い次元で実現できることが分かる。
本発明のA重油組成物は、外燃機器用ボイラーやディーゼル発電機において要求される低排出ガス、優れた燃費、良好な低温流動性の全てを高い次元で実現でき、産業上きわめて有用である。

Claims (2)

  1. 徐冷曇り点が0℃以下、炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計が0.005質量%以上、炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量から求めた線形回帰直線の傾きが0.2以下、目詰まり点が5℃以下であり、15℃における密度が801.7kg/m以上、30℃における動粘度が2mm/s以上20mm/s以下、硫黄分が2.0質量%以下、引火点が60℃以上、セタン指数が40以上である燃料油組成物に、アスファルテン分を0.1質量%以上含む残渣油またはアスファルテン含有量が0.1質量%未満の残渣油ではない基材を残留炭素基材として配合することにより、10%残留炭素分が0.1質量%以上1.0質量%以下に調整したA重油組成物であり、以下の式(1)または式(2)の値が−9以下であることを特徴とするA重油組成物。
    ただし、0.1質量%以上のアスファルテン分を含む残渣油を残留炭素基材として配合する場合は式(1)に従い、アスファルテン含有量が0.1質量%未満の残渣油ではない基材を残留炭素基材として配合する場合は式(2)に従う。
    (1):(徐冷CP)-21.4×(nC27+)+27.2×(nC21-nC26の傾き)-0.183×(徐冷CP-CFPP)-5.70
    (2):(徐冷CP)-20.5×(nC27+)+28.7×(nC21-nC26の傾き)-0.191×(徐冷CP-CFPP)-5.94
    (式中、(徐冷CP)はA重油組成物の徐冷曇り点[℃]、(nC27+)は炭素数27以上のノルマルパラフィン分含有量の合計[mass%]、(nC21−nC26の傾き)は炭素数21〜26のノルマルパラフィン分含有量[mass%]から求めた線形回帰直線の傾きを表し、(徐冷CP−CFPP)は徐冷曇り点[℃]とCFPP(目詰まり点)[℃]との差[℃]を表すが、(徐冷CP−CFPP)の値が3以下となった場合は全て3として計算する。)
  2. 低温流動性向上剤を50〜500mg/L含有することを特徴とする請求項1に記載のA重油組成物。
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