JP2011127083A - Multi-grade gas oil fuel composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-grade gas oil fuel composition substantially constituted only by paraffin, suppressing the amount of a formulation compound other than paraffin such as a polycyclic aromatic compound and an oxidization stabilizer as much as possible while having both sufficient low temperature flowability and kinematic viscosity, and being excellent in oxidation stability. <P>SOLUTION: In the multi-grade gas oil fuel composition, the content of 14 and 15C normal paraffin relative to the whole content of the normal paraffin is 12.4% or higher, the pour point is -20.0°C or lower, the clogging point is -12.5°C or lower, the kinematic viscosity at 30°C is 2.7 mm<SP>2</SP>/s or higher, and the oxidization index OI=182.78-2.32×A-0.19×B-0.21×C is larger than 34.9. In the formula, A is, in proton nuclear magnetic resonance spectrum, the ratio(%) of the peak total area of a group of peaks at a chemical shift of 1.45-2.25 ppm relative to the peak total area of a group of peaks at a chemical shift of 1.00-1.45 ppm, B is 10% distillation temperature (°C), and C is 90% distillation temperature (°C). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディーゼルエンジン等に使用される軽油燃料組成物、特にJIS K 2204の各号に規定される軽油の品質を満たすマルチグレード軽油燃料組成物に関するものである。   The present invention relates to a light oil fuel composition used for diesel engines and the like, particularly to a multi-grade light oil fuel composition that satisfies the quality of light oil defined in each of JIS K 2204.

軽油燃料組成物の蒸留性状は、使用される地域や季節により適宜調整され、その用途により大きく異なる。例えば、寒冷地で使用するものであれば低温流動性を考慮し軽質なものとされる一方、夏季に使用するものであれば低温流動性の制限が緩和されるため、経済性を考慮し軽油燃料としての機能を果たす範囲内でできる限り重質なものを使用する傾向がある。このように用途によって蒸留性状が異なる軽油燃料組成物は、それを構成する炭化水素の分子量分布も異なるため、その性状は用途によって当然相違のあることが予測される。そして、そのように用途によって相違すると考えられる性状の一つとして酸化安定性が挙げられる。   The distillation properties of the light oil fuel composition are appropriately adjusted depending on the region and season of use, and vary greatly depending on the application. For example, if it is used in a cold region, it will be light considering low temperature fluidity, while if it is used in summer, the restriction on low temperature fluidity will be relaxed. There is a tendency to use one that is as heavy as possible as long as it functions as a fuel. Since the light oil fuel compositions having different distillation properties depending on the use have different molecular weight distributions of the hydrocarbons constituting the composition, the properties are naturally expected to be different depending on the use. One of the properties that are considered to differ depending on the application is oxidation stability.

軽油燃料組成物が酸化すると、変色、スラッジの生成、粘度上昇等が認められ、また、酸化によって生じた過酸化物によって車両燃料系統の部材(ゴム材や金属等)を劣化させることが知られている。そのため、酸化安定性は軽油燃料組成物の品質安定性を評価する上で重要な指標の一つになっており、優れた酸化安定性を有する軽油燃料組成物が望まれる。   It is known that when the diesel fuel composition is oxidized, discoloration, sludge formation, viscosity increase, etc. are observed, and peroxides generated by oxidation deteriorate the vehicle fuel system members (rubber materials, metals, etc.). ing. Therefore, oxidation stability is one of the important indexes for evaluating the quality stability of light oil fuel compositions, and a light oil fuel composition having excellent oxidation stability is desired.

特に、近年のディーゼルエンジンにおいて、排出ガス中のパティキュレート(粒子状物質:以下「PM」と称する)を低減する方法としてコモンレール式燃料噴射装置が採用されている状況では、従来以上に、軽油燃料組成物のより高い酸化安定性が求められている。コモンレール式燃料噴射装置系ではその構造上、インジェクタに圧送されながら燃焼室へ噴射されずに余った燃料が、リターン通路を経て燃料タンクに戻されるところ、この燃料タンクへ戻された燃料(リターン燃料)は高温であるため、燃料タンク内の軽油燃料の酸化が促進されるからである。このコモンレール式燃料噴射装置系における燃料供給圧力(コモンレールの圧力)は、今後、ディーゼルエンジンのクリーン化に伴い更なる高圧化が進むと予想され、それに伴い燃料油もまた高温化すると考えられるが、一般に、燃料油は高温になればなるほど酸化劣化を起こしやすくなることが知られている。従って、今後のディーゼルエンジンに使用される軽油燃料組成物については、コモンレールの高圧化に伴う燃料油の高温化、すなわち、酸化劣化の促進が懸念される。その一方で、軽油燃料組成物の酸化安定性については、これまでにも、それを改善する試みはなされており、通常、アミン系及びフェノール系の種々の酸化安定剤等を添加することによる改善が広く行われている。   In particular, in a situation where a common rail fuel injection device is employed as a method for reducing particulates (particulate matter: hereinafter referred to as “PM”) in exhaust gas in recent diesel engines, light oil fuel is more than conventional. There is a need for higher oxidative stability of the composition. In the common rail fuel injection system, due to its structure, the remaining fuel that is not injected into the combustion chamber while being pumped to the injector is returned to the fuel tank through the return passage. The fuel returned to the fuel tank (return fuel) This is because oxidation of light oil fuel in the fuel tank is promoted due to the high temperature. The fuel supply pressure (common rail pressure) in this common rail fuel injection system is expected to increase further with the cleanliness of diesel engines in the future. In general, it is known that the higher the temperature of fuel oil, the easier it is to cause oxidative degradation. Therefore, about the light oil fuel composition used for the future diesel engine, there is a concern that the temperature of the fuel oil is increased due to the high pressure of the common rail, that is, the oxidation deterioration is accelerated. On the other hand, with respect to the oxidation stability of light oil fuel compositions, attempts have been made to improve it, and improvements are usually made by adding various oxidation stabilizers such as amines and phenols. Is widely practiced.

また、近年では、フィッシャー・トロプシュ燃料(以下、FT燃料という)をわが国における自動車燃料として利用するための様々な研究がなされている。FT燃料とは、天然ガス、石炭、バイオマス等の原料を一酸化炭素と水素の合成ガスを経由して、フィッシャー・トロプシュ法により合成して得られる燃料であり、原料に応じた呼び名が使用されることが多い。例えば、天然ガスを原料とするものはGTL、石炭を原料とするものはCTL、バイオマスを原料とするものはBTLと呼ばれることが多い。GTLという語が、フィッシャー・トロプシュ法により得られた燃料の総称として使用される場合もあるが、本発明においては、FT燃料という語を、フィッシャー・トロプシュ法により得られた燃料の総称として使用するものとし、GTL、CTL、BTL等はFT燃料に含まれるものとする。   In recent years, various studies have been conducted to use Fischer-Tropsch fuel (hereinafter referred to as FT fuel) as automobile fuel in Japan. FT fuel is a fuel obtained by synthesizing raw materials such as natural gas, coal, biomass, etc. by the Fischer-Tropsch method via carbon monoxide and hydrogen synthesis gas. Often. For example, natural gas as a raw material is often called GTL, coal as a raw material is called CTL, and biomass as a raw material is often called BTL. In some cases, the term GTL is used as a generic term for the fuel obtained by the Fischer-Tropsch method. In the present invention, the term FT fuel is used as a generic term for the fuel obtained by the Fischer-Tropsch method. It is assumed that GTL, CTL, BTL, etc. are included in the FT fuel.

このFT燃料は、上記のように、天然ガス、石炭、バイオマス等を原料として合成されるため、石油代替燃料としての利用が、また、硫黄や芳香族炭化水素を含まないため、エンジンからの硫黄酸化物やPMの排出を抑える環境に優しい軽油燃料としての利用が期待されている。そして、例えば、エネルギー経済2001年11月号「天然ガスからの液体燃料(GTL)の市場性について」(非特許文献1)に報告されているように、一部の地域では、既に商業化がなされているところもある。   As described above, since this FT fuel is synthesized using natural gas, coal, biomass or the like as a raw material, it is used as an alternative fuel for petroleum, and since it does not contain sulfur or aromatic hydrocarbons, sulfur from the engine. It is expected to be used as an environmentally friendly light oil fuel that suppresses emissions of oxides and PM. For example, as reported in the energy economy November 2001 issue “Regarding the marketability of liquid fuel (GTL) from natural gas” (Non-Patent Document 1), commercialization has already been carried out in some areas. Some have been made.

更に、このFT燃料については、国内における実用化に向けた様々な研究もなされており、例えば、本出願人による特開2008−214369号公報(特許文献1)では、従来の軽油燃料にGTLの軽油相当の留分(GTL軽油)を混合し、この混合油に従来の酸化安定剤を添加する試みが行われている。そして、ここでは、GTL軽油を含む軽油燃料組成物に酸化防止剤を配合することによって、高温での酸化安定性を高めることが可能であると記載されている。しかし、所望の効果を得るために必要な酸化防止剤の量は、酸化安定性の悪い燃料ほど多くなり、製造コストを引上げることとなる。更に、酸化防止剤の量が多くなるにつれ、温度低下により酸化防止剤が析出しやすくなるという問題や、逆に、添加剤の添加量が少ないと酸化時に添加剤の酸化防止効果が消耗された後は、顕著に酸化安定性が悪化して車両燃料系統の金属部材等を腐食する等の悪影響を及ぼすという問題があった。   Further, various studies have been conducted on the practical use of this FT fuel in Japan. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-214369 (Patent Document 1) by the present applicant, GTL is used as a conventional light oil fuel. Attempts have been made to mix a fraction corresponding to light oil (GTL light oil) and add a conventional oxidation stabilizer to the mixed oil. And here, it is described that the oxidation stability at high temperature can be enhanced by blending an antioxidant with a light oil fuel composition containing GTL light oil. However, the amount of antioxidant necessary to obtain the desired effect increases as the fuel with poor oxidation stability increases the manufacturing cost. Furthermore, as the amount of the antioxidant increases, the problem that the antioxidant easily precipitates due to a decrease in temperature, and conversely, if the amount of the additive is small, the antioxidant effect of the additive is consumed during oxidation. After that, there was a problem that the oxidation stability was remarkably deteriorated to adversely affect the metal members of the vehicle fuel system.

これに対し、特開2008−266617号公報(特許文献2)では酸化防止剤を添加することなく軽油燃料の酸化安定性を維持することが提案されている。ここでは、FT燃料の軽油相当の留分(FT軽油)に、アントラセン類及びジアルキルナフタレンによりなる群から選択される1種以上の多環芳香族化合物を配合することにより、酸化安定性を得ている。   On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-266617 (Patent Document 2) proposes maintaining the oxidation stability of light oil fuel without adding an antioxidant. Here, oxidation stability is obtained by blending one or more polycyclic aromatic compounds selected from the group consisting of anthracenes and dialkylnaphthalenes into a fraction corresponding to light oil of FT fuel (FT light oil). Yes.

特開2008−214369号公報JP 2008-214369 A 特開2008−266617号公報JP 2008-266617 A

エネルギー経済2001年11月号「天然ガスからの液体燃料(GTL )の市場性について」Energy Economy November 2001 "Marketability of liquid fuel (GTL) from natural gas"

しかしながら、上記文献では、いずれも、用途によって異なる蒸留性状を考慮した、特に、蒸留性状の影響を受ける低温流動性や動粘度をあわせて考慮した酸化安定性の検討はなされていない。しかも、FT軽油の持つ特性の一つとして、芳香族分や硫黄分に関する環境問題を引き起こさない点があるが、その特性は、パラフィンのみで構成されるという特徴に起因するものであり、FT軽油の酸化安定性に対しFT軽油以外の他の燃料組成物を配合することで対応する従来の技術では、このFT軽油の本来の特性が十分に活かされないという問題があった。   However, none of the above documents discusses oxidation stability in consideration of distillation properties that differ depending on the application, and in particular, low-temperature fluidity and kinematic viscosity that are affected by distillation properties. Moreover, one of the characteristics of FT gas oil is that it does not cause environmental problems related to aromatics and sulfur. This characteristic is due to the feature that it is composed only of paraffin. In the conventional technique which corresponds to the oxidation stability of the FT light oil by adding a fuel composition other than the FT light oil, there is a problem that the original characteristics of the FT light oil are not fully utilized.

更に、蒸留性状の受ける低温流動性と動粘度に関しては、それぞれ、蒸留性状に対し相反する挙動を示すため、これらを同時に改善することができないという問題があった。動粘度は蒸留性状が軽くなると(蒸留90%留出温度が低下すると)小さくなるのに対し、低温流動性は良くなる。一方、動粘度が低いと、燃料噴射ポンプ側の燃料噴射時期制御が困難となる傾向にあり、またエンジンに搭載された燃料噴射ポンプの各部における潤滑性が損なわれるおそれがある。しかしながら、寒冷地では、安定した使用を可能とするためには、低温流動性に重きが置かれ、その動粘度は、夏季に使用するものよりも低いものにせざるを得ないのが現状である。   Furthermore, regarding the low temperature fluidity and kinematic viscosity that the distillation properties receive, there is a problem that they cannot be improved at the same time because they exhibit opposite behaviors to the distillation properties. The kinematic viscosity becomes smaller when the distillation property becomes lighter (when the distillation temperature decreases by 90%), whereas the low temperature fluidity becomes better. On the other hand, when the kinematic viscosity is low, it tends to be difficult to control the fuel injection timing on the fuel injection pump side, and the lubricity of each part of the fuel injection pump mounted on the engine may be impaired. However, in cold regions, in order to enable stable use, emphasis is placed on low-temperature fluidity, and the kinematic viscosity must be lower than that used in summer. .

そこで、本発明は、実質的にパラフィンのみで構成され、用途によって相違する蒸留性状の影響を受ける低温流動性及び動粘度の双方が良好でありながら、多環芳香族や酸化安定剤等の、パラフィン以外の配合物の量が極力抑えられた、酸化安定性に優れるマルチグレード軽油燃料組成物を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention is substantially composed only of paraffin, and both low temperature fluidity and kinematic viscosity affected by distillation properties that differ depending on the application are good, such as polycyclic aromatics and oxidation stabilizers, An object of the present invention is to provide a multi-grade light oil fuel composition excellent in oxidation stability, in which the amount of a compound other than paraffin is suppressed as much as possible.

本発明に係るマルチグレード軽油燃料組成物は、実質的にパラフィンのみで構成され、全ノルマルパラフィン含有量に対する炭素数14及び15のノルマルパラフィン含有量が12.4%以上、流動点が−20.0℃以下、目詰まり点が−12.5℃以下、30℃における動粘度が2.7mm/s以上であり、次式で表される酸化指数OIが34.9より大きい。
OI=182.78−2.32×A−0.19×B−0.21×C
(A:プロトン核磁気共鳴スペクトルにおいて、化学シフトが1.00〜1.45ppmにおけるピーク群のピーク総面積に対する、化学シフトが1.45〜2.25ppmにおけるピーク群のピーク総面積の割合、%、B:蒸留10%留出温度、℃、C:蒸留90%留出温度、℃)
The multigrade light oil fuel composition according to the present invention is substantially composed only of paraffin, and the content of normal paraffins having 14 and 15 carbon atoms with respect to the total normal paraffin content is 12.4% or more, and the pour point is −20. 0 ° C. or less, clogging point is −12.5 ° C. or less, kinematic viscosity at 30 ° C. is 2.7 mm 2 / s or more, and oxidation index OI represented by the following formula is larger than 34.9.
OI = 182.78-2.32 × A−0.19 × B−0.21 × C
(A: In the proton nuclear magnetic resonance spectrum, the ratio of the total peak area of the peak group at a chemical shift of 1.45 to 2.25 ppm to the total peak area of the peak group at a chemical shift of 1.00 to 1.45 ppm,% B: distillation 10% distillation temperature, ° C., C: distillation 90% distillation temperature, ° C.)

本発明において実質的にパラフィンのみとは、スチレン化合物類やジエン化合物類、縮合多環芳香族類を主要な構成に含まないことを意味し、パラフィン以外の組成物が不純物として含まれることは許容される。例えば、わずかな不純物を除き、イソパラフィン及びノルマルパラフィンの質量或いは容量の合計が全体の99%以上であるFT軽油は、本発明の、実質的にパラフィンのみで構成される軽油燃料組成物である。なお、パラフィンのみで構成される燃料を製造する手法として、上記フィッシャー・トロプシュ法の他に、バイオマス原料である動植物油脂を水素化精製する手法もある。このように生成された燃料のうち軽油に相当するものは、第二世代のバイオディーゼル燃料などと呼ばれているが、この第二世代のバイオディーゼル燃料もまた、本発明の実施的にパラフィンのみで構成させる軽油燃料組成物である。また、本発明の範囲を逸脱しない範囲で、適宜添加剤を添加したものであってもよい。   In the present invention, “substantially only paraffin” means that styrene compounds, diene compounds, and condensed polycyclic aromatics are not included in the main components, and it is allowed that a composition other than paraffin is included as an impurity. Is done. For example, FT gas oil in which the total mass or volume of isoparaffin and normal paraffin is 99% or more excluding slight impurities is the gas oil fuel composition of the present invention substantially composed only of paraffin. In addition to the Fischer-Tropsch method, there is also a method for hydrotreating animal and plant fats and oils that are raw materials for biomass as a method for producing a fuel composed only of paraffin. Among the fuels produced in this way, those corresponding to light oil are called second-generation biodiesel fuels, etc., but this second-generation biodiesel fuel is also only paraffin in the practice of the present invention. It is the light oil fuel composition comprised by these. In addition, additives may be added as appropriate without departing from the scope of the present invention.

添加剤としては、例えば、燃料供給ポンプ部品等の磨耗を防止するための、潤滑性向上剤を挙げることができる。潤滑性向上剤としては、パラフィンと相溶性であればどのような公知の潤滑性向上剤でも使用できる。代表的な潤滑性向上剤としては、脂肪酸を主成分とする酸系およびグリセリンモノ脂肪酸エステルを主成分とするエステル系などの市販の潤滑性向上剤である。これらの化合物は単独で、または2種以上を組み合わせて使用できる。これら潤滑性向上剤に用いられる脂肪酸としては、炭素数が12〜22程度、好ましくは炭素数が18程度の不飽和脂肪酸、即ちオレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の混合物を主成分とするのが好ましい。潤滑性向上剤は、潤滑性向上剤の添加後の燃料油組成物のHFRR(High Frequency Reciprocating Rig)におけるWS1.4値の磨耗痕跡が500μm以下、好ましくは460μm以下となるように添加すれば良く、通常50〜1000ppmである。ここで、HFRRにおけるWS1.4値は、石油学会規格JPI−5S−50−98「軽油−潤滑性試験方法」により得られる値を意味する。   Examples of the additive include a lubricity improver for preventing wear of fuel supply pump parts and the like. As the lubricity improver, any known lubricity improver can be used as long as it is compatible with paraffin. Typical lubricity improvers include commercially available lubricity improvers such as acid-based fatty acid-based esters and glycerin mono-fatty acid ester-based ester-based compounds. These compounds can be used alone or in combination of two or more. The fatty acid used in these lubricity improvers is mainly composed of an unsaturated fatty acid having about 12 to 22 carbon atoms, preferably about 18 carbon atoms, that is, a mixture of oleic acid, linoleic acid, linolenic acid and the like. Is preferred. The lubricity improver may be added so that the wear trace of WS1.4 value in the HFRR (High Frequency Reciprocating Rig) of the fuel oil composition after the addition of the lubricity improver is 500 μm or less, preferably 460 μm or less. Usually, it is 50 to 1000 ppm. Here, the WS1.4 value in HFRR means a value obtained by the Petroleum Institute Standard JPI-5S-50-98 “Light Oil-Lubricity Test Method”.

更にまた、その他の添加剤としては、アルケニルコハク酸誘導体のアミン塩等の清浄剤、サリチリデン誘導体等の金属不活性化剤、ポリグリコールエーテル等の氷結防止剤、脂肪族アミン、アルケニルコハク酸エステル等の腐食防止剤、アニオン系、カチオン系、両性系界面活性剤等の帯電防止剤、シリコン系等の消泡剤などを挙げることができる。これらの添加剤は、単独で、または2種以上を組み合わせて使用することができる。添加量は適宜選択することができるが、燃料油組成物に対して、例えば0.2質量%以下である。   Furthermore, other additives include detergents such as amine salts of alkenyl succinic acid derivatives, metal deactivators such as salicylidene derivatives, anti-icing agents such as polyglycol ethers, aliphatic amines, alkenyl succinic acid esters, etc. Corrosion inhibitors, anionic, cationic and amphoteric surfactants, anti-foaming agents such as silicon, and the like. These additives can be used alone or in combination of two or more. Although the addition amount can be selected as appropriate, it is, for example, 0.2% by mass or less with respect to the fuel oil composition.

本発明に係るマルチグレード軽油燃料組成物は、全ノルマルパラフィン含有量に対する炭素数14及び15のノルマルパラフィン含有量が12.4%以上、蒸留性状とプロトン核磁気共鳴のピーク総面積割合を変数とする所定の式で表される酸化指数OIを34.9よりも大きくすることで、JIS規格(JIS K 2204)の各号の低温流動性と動粘度を満たしながら、酸化安定性にも優れたものとなるため、低温流動性向上剤、動粘度向上剤、或いは酸化安定剤などの添加剤が不要となる。従って、JIS規格(JIS K 2204)の各号の品質満たす軽油燃料に相当するもので、実質的にパラフィンのみで構成され、パラフィン以外の配合物の量を極力抑えながら、酸化安定性に優れたマルチグレード軽油燃料組成物を得ることができる。   The multi-grade light oil fuel composition according to the present invention has a normal paraffin content of 14 and 15 carbon atoms with respect to the total normal paraffin content of 12.4% or more, a distillation property and a peak total area ratio of proton nuclear magnetic resonance as variables. By making the oxidation index OI represented by the predetermined formula larger than 34.9, the oxidation stability is excellent while satisfying the low temperature fluidity and kinematic viscosity of each item of JIS standard (JIS K 2204). Therefore, an additive such as a low-temperature fluidity improver, a kinematic viscosity improver, or an oxidation stabilizer becomes unnecessary. Therefore, it corresponds to light oil fuel that satisfies the quality of each item of JIS standard (JIS K 2204), and is substantially composed only of paraffin, and has excellent oxidation stability while minimizing the amount of compound other than paraffin. A multigrade diesel fuel composition can be obtained.

軽油燃料組成物には、寒冷地や冬季の使用を考慮した低温流動性が必要とされるが、この低温流動性を向上させる観点では一般的に分子量の大きいノルマルパラフィンが少ないほど好ましい。ところが、動粘度の観点では分子量の大きいノルマルパラフィンが多いほど好ましい。すなわち、軽油燃料組成物を実質的にパラフィンのみで構成する場合、JIS K 2204に規定されている性状である低温流動性と動粘度は、組成に対し相反する傾向を示すものとなる。一方、本発明者は、直鎖全体の長さに対する分岐の割合が酸化安定性に関連すると推察し様々な試みを行ったところ、プロトン核磁気共鳴(H−NMR)スペクトルの化学シフトがそこに関連し、実質的にパラフィンのみで構成される軽油燃料組成物の酸化安定性は、プロトン核磁気共鳴スペクトルにおいて、化学シフトが1.00〜1.45ppmにおけるピーク群のピーク総面積に対する、化学シフトが1.45〜2.25ppmにおけるピーク群のピーク総面積の割合と蒸留性状に影響される事実を確認した。 The light oil fuel composition is required to have low-temperature fluidity in consideration of use in cold regions and winter seasons. In general, from the viewpoint of improving this low-temperature fluidity, the smaller the normal paraffin having a large molecular weight, the better. However, from the viewpoint of kinematic viscosity, the more normal paraffin with a large molecular weight, the better. That is, when the light oil fuel composition is substantially composed only of paraffin, the low-temperature fluidity and kinematic viscosity, which are properties defined in JIS K 2204, tend to conflict with the composition. On the other hand, the present inventor presumed that the ratio of branching to the total length of the straight chain was related to oxidation stability, and made various attempts. As a result, the chemical shift of the proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum was found. The oxidation stability of a gas oil fuel composition substantially composed only of paraffin is related to the chemical peak relative to the peak total area of the peak group at a chemical shift of 1.00 to 1.45 ppm in the proton nuclear magnetic resonance spectrum. The fact that the shift is affected by the ratio of the total peak area of the peak group at 1.45 to 2.25 ppm and the distillation properties was confirmed.

そして、このように、実質的にパラフィンのみで構成される軽油燃料組成物では、そこに必要とされる様々な性状に対しイソパラフィンとノルマルパラフィンが複雑に影響を及ぼしあう中で、本発明者は、低温流動性、動粘度、及び酸化安定性が、全ノルマルパラフィン含有量に対する炭素数14及び15のノルマルパラフィン含有量、及び、プロトン核磁気共鳴のピーク総面積割合と蒸留性状に対し一定の関係を有する事実を見出した。すなわち、全ノルマルパラフィン含有量に対する炭素数14及び15のノルマルパラフィン含有量が12.4%以上の場合、パラフィン中の水素原子同位体種を示すプロトン核磁気共鳴スペクトルにおいて、化学シフトが1.00〜1.45ppmにおけるピーク群のピーク総面積に対する、化学シフトが1.45〜2.25ppmにおけるピーク群のピーク総面積の割合と蒸留性状(10%、90%各留出温度)を変数とする所定の式で求められる値が、実質的にパラフィンのみで構成されるJIS K 2204の各号に規定された軽油燃料組成物の酸化安定性の指標になる事実が見出された。本発明は、これらの新たな知見にも基づくものである。   And in this way, in the light oil fuel composition substantially composed only of paraffin, the present inventor, while isoparaffin and normal paraffin affect the various properties required there in a complicated manner. , Low temperature fluidity, kinematic viscosity, and oxidative stability have a constant relationship with the normal paraffin content of carbon numbers 14 and 15 with respect to the total normal paraffin content, and the peak total area ratio of proton nuclear magnetic resonance and distillation properties Found the fact that That is, when the content of normal paraffins having 14 and 15 carbon atoms with respect to the total normal paraffin content is 12.4% or more, the chemical shift is 1.00 in the proton nuclear magnetic resonance spectrum indicating the hydrogen atom isotope species in the paraffin. The ratio of the total peak area of the peak group when the chemical shift is 1.45 to 2.25 ppm and the distillation properties (10% and 90% of each distillation temperature) with respect to the total peak area of the peak group at ˜1.45 ppm are variables. It has been found that the value obtained by the predetermined formula is an index of the oxidation stability of the light oil fuel composition defined in each item of JIS K 2204, which is substantially composed only of paraffin. The present invention is also based on these new findings.

本発明に係る軽油燃料組成物の実施例を説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に制限されるものではない。   Examples of the light oil fuel composition according to the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following examples.

SMDS(Shell Middle Distillate Synthesis)プロセスにより製造したノルマルパラフィンとイソパラフィンの混合油、及び、イソパラフィン溶剤とノルマルパラフィン溶剤を用いて蒸留性状、組成などを調整した調整混合油からなる軽油燃料組成物を得た。得られた軽油燃料組成物の性状及び組成を表1に示す。なお、SMDSプロセスとは、天然ガスを部分酸化し、フィッシャー・トロプシュ合成により重質パラフィンを合成し、得られた重質パラフィン油を水素化分解・蒸留し、ナフサ、灯油、軽油留分を得るプロセスである。また、表1には従来のFT軽油の性状を参考例として併せて示す。   A light oil fuel composition comprising a mixed oil of normal paraffin and isoparaffin produced by the SMDS (Shell Middle Distillate Synthesis) process, and an adjusted mixed oil whose distillation properties and composition were adjusted using an isoparaffin solvent and a normal paraffin solvent was obtained. . Table 1 shows the properties and composition of the obtained light oil fuel composition. The SMDS process means partial oxidation of natural gas, synthesis of heavy paraffin by Fischer-Tropsch synthesis, and hydrocracking and distillation of the resulting heavy paraffin oil to obtain naphtha, kerosene, and light oil fractions. Is a process. Table 1 also shows the properties of conventional FT gas oil as reference examples.

Figure 2011127083
Figure 2011127083

なお、表1に示す各性状は、以下の方法で測定したものである。
<密度(@15℃)>
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」により測定される15℃における密度。
<蒸留性状>
JIS K 2254「石油製品−蒸留試験方法」により得られる蒸留性状。
<セタン指数>
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 8.4変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」により測定されるセタン指数を意味する。ただし、FT軽油についてはセタン指数算出の推奨適用範囲外となるため、参考値として記す。
<硫黄分>
JIS K 2541−2「原油及び石油製品−硫黄分試験方法 第2部:微量電量滴定式酸化法」により得られる硫黄分。
<パラフィン分>
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」により測定されるパラフィン分。
<芳香族分>
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」により測定される1環芳香族分と2環芳香族分と3環以上芳香族炭化水素分との総和。
<全ノルマルパラフィン含有量及び、炭素数14及び炭素数15のノルマルパラフィン含有量>
各炭素数のノルマルパラフィン含有量はASTM D 2887「Standard Test Method for Boiling Range Distribution of Petroleum Fraction by Gas Chromatography」に準拠したガスクロマトグラフ法を用い、得られたクロマトグラムから各炭素数毎の炭化水素含有量を算出することによって得た。すなわち、炭素数の異なるノルマルパラフィンの混合物を標準物としてリテンションタイムを調べておき、ノルマルパラフィンのピーク面積値からノルマルパラフィンの含有量を求めた。ガスクロマトグラフィの検知器は水素炎イオン化型検出器(FID)であることから、測定感度はパラフィンの炭素数に比例する。そこで、この感度を考慮して面積値から含有モル比を求め、最終的に各質量比を求めた。全ノルマルパラフィン含有量は、各炭素数のノルマルパラフィン含有量の合計値とした。
なお、ガスクロマトグラフ法におけるカラムの種類は、HP5(長さ:30m,内径:0.32mm,液層厚さ:0.25μm)であり、各分析条件は以下のとおりである。
カラム槽昇温条件:35℃(5分)→10℃/分(昇温)→320℃(11.5分)
試料気化室条件:320℃一定 スプリット比150:1
検出器部:320℃
<ピーク総面積割合>
プロトン核磁気共鳴(H−NMR)スペクトル分析を行い、得られたスペクトルについて、化学シフトが1.00〜1.45ppmにおけるピーク群のピーク総面積に対する、化学シフトが1.45〜2.25ppmにおけるピーク群のピーク総面積の割合。
<流動点>
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」によって得られる流動点。
<目詰まり点>
JIS K 2288「石油製品−軽油−目詰まり点試験方法」によって得られる目詰まり点。
<動粘度(@30℃)>
JIS K 2283「原油及び石油製品−動粘度流動点試験方法及び粘度指数算出方法」によって得られる動粘度。
In addition, each property shown in Table 1 is measured by the following method.
<Density (@ 15 ℃)>
Density at 15 ° C. measured by JIS K 2249 “Crude oil and petroleum products—Density test method and density / mass / volume conversion table”.
<Distillation properties>
Distillation properties obtained by JIS K 2254 "Petroleum products-Distillation test method".
<Cetane index>
It means the cetane index measured by JIS K 2280 “Petroleum products—fuel oil—octane number and cetane number test method and cetane index calculation method 8.4 cetane index calculation method using variable equation”. However, FT gas oil is outside the recommended application range for cetane index calculation, so it is shown as a reference value.
<Sulfur content>
Sulfur content obtained by JIS K 2541-2 "Crude oil and petroleum products-Sulfur content test method Part 2: Micro coulometric titration method".
<Paraffin content>
Paraffin content measured by JPI-5S-49-97 "Petroleum products-Hydrocarbon type test method-High performance liquid chromatograph method".
<Aromatic content>
Sum of 1-ring aromatics, 2-rings aromatics and 3 or more-rings aromatic hydrocarbons measured by JPI-5S-49-97 "Petroleum products-Hydrocarbon type test method-High performance liquid chromatograph method" .
<Total normal paraffin content and C14 and C15 normal paraffin content>
The normal paraffin content of each carbon number was obtained from the gas chromatograph method of each carbon based on ASTM D 2887 “Standard Test Method for Boiling Range Distribution of Petroleum Fraction by Gas Chromatography”, and the carbon number of each carbon was determined. Obtained by calculating the amount. That is, the retention time was examined using a mixture of normal paraffins having different carbon numbers as a standard, and the content of normal paraffin was determined from the peak area value of normal paraffin. Since the gas chromatography detector is a flame ionization detector (FID), the measurement sensitivity is proportional to the carbon number of paraffin. Therefore, taking this sensitivity into consideration, the content molar ratio was determined from the area value, and finally each mass ratio was determined. The total normal paraffin content was the total value of the normal paraffin content of each carbon number.
The type of column in the gas chromatographic method is HP5 (length: 30 m, inner diameter: 0.32 mm, liquid layer thickness: 0.25 μm), and each analysis condition is as follows.
Column tank temperature rising condition: 35 ° C. (5 minutes) → 10 ° C./minute (temperature rising) → 320 ° C. (11.5 minutes)
Sample vaporization chamber condition: constant 320 ° C. split ratio 150: 1
Detector section: 320 ° C
<Peak total area ratio>
Proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum analysis was performed, and the obtained spectrum had a chemical shift of 1.45 to 2.25 ppm relative to the total peak area of the peak group at a chemical shift of 1.00 to 1.45 ppm. Percentage of the total peak area of the peak group at.
<Pour point>
Pour point obtained by JIS K 2269 “Pour point of crude oil and petroleum products and cloud point test method of petroleum products”.
<Clogging point>
A clogging point obtained by JIS K 2288 "Petroleum products-light oil-clogging point test method".
<Kinematic viscosity (@ 30 ° C)>
Kinematic viscosity obtained by JIS K 2283 “Crude oil and petroleum products—Kinematic viscosity pour point test method and viscosity index calculation method”.

次に、実施例1〜5、比較例1〜5、及び参考例の酸化安定性の指標として、PetroOXY法を用いた。測定条件は以下に示す通りである。
<PetroOXY値>
酸化安定性試験装置PetroOXY(登録商標、製品名、Petrotest社)を用いて、最大圧より圧力が10%低下するまでの経過時間を測定する。なお、本試験においては、高温での酸化安定性を評価するため140℃の試験温度を採用した。
また、表1に示すピーク総面積の割合と蒸留性状から酸化指数OIを求めた。これらの結果をあわせて表2に示す。

Figure 2011127083
Next, the PetroOXY method was used as an index of oxidation stability in Examples 1 to 5, Comparative Examples 1 to 5, and Reference Example. The measurement conditions are as shown below.
<PetroOXY value>
Using an oxidation stability test apparatus PetroOXY (registered trademark, product name, Petrotest), the elapsed time until the pressure is reduced by 10% from the maximum pressure is measured. In this test, a test temperature of 140 ° C. was adopted in order to evaluate oxidation stability at high temperatures.
Moreover, the oxidation index OI was calculated | required from the ratio of the peak total area shown in Table 1, and distillation property. These results are shown together in Table 2.
Figure 2011127083

表2に示すように、実施例1〜5は、何れもパラフィンのみで構成され、JIS規格(JIS K 2204)の各号において最も厳しい低温流動性及び動粘度の双方の規格を満たすものでありながら、そのPetroOXY値は従来のFT軽油である参考例よりも大きく、酸化安定性に優れていることが確認された。一方、比較例1は従来のFT軽油よりも酸化安定性が悪化している。比較例2〜5は、PetroOXY値が参考例以上であり、酸化安定性は改善されているものの、JIS規格(JIS K 2204)の1号、2号、3号のいずれかの品質を備えていない。すなわち、比較例2は動粘度が小さく、比較例3〜5は何れも目詰まり点が高くなっている。   As shown in Table 2, each of Examples 1 to 5 is composed only of paraffin, and satisfies both the most severe standards of low-temperature fluidity and kinematic viscosity in each item of JIS standard (JIS K 2204). However, the PetroOXY value was larger than that of the reference example which is a conventional FT light oil, and it was confirmed that the oxidation stability was excellent. On the other hand, the oxidation stability of Comparative Example 1 is worse than that of the conventional FT light oil. In Comparative Examples 2 to 5, the PetroOXY value is higher than that of the reference example and the oxidation stability is improved, but the quality of any one of No. 1, No. 2, No. 3 of JIS standard (JIS K 2204) is provided. Absent. That is, Comparative Example 2 has a small kinematic viscosity, and Comparative Examples 3 to 5 have high clogging points.

更に、実施例1〜5は何れも、蒸留90%留出温度がJIS K 2204の3号の規格を、すなわち、330℃以下となることが確認できた。すなわち、従来のJIS K 2204の3号の規格を満たす軽油燃料よりも高い動粘度を有しながら、蒸留90%留出温度が330℃以下となっているため、エンジン内で良好な噴霧を形成でき、燃焼状態を良好に保ち、出力の低下を回避することとともに、PM排出量を減らすことができ、従来の軽油燃料よりも優れた性能を備えることもあわせて確認された。


Furthermore, in all of Examples 1 to 5, it was confirmed that the distillation 90% distillation temperature was JIS K 2204 No. 3 standard, that is, 330 ° C. or lower. That is, while having a higher kinematic viscosity than light oil fuel that satisfies the standard of JIS K 2204 No. 3, the distillation 90% distillation temperature is 330 ° C. or less, so that a good spray is formed in the engine. It was also confirmed that while maintaining a good combustion state and avoiding a decrease in output, it was possible to reduce PM emissions and to have performance superior to conventional light oil fuel.


Claims (1)

実質的にパラフィンのみで構成され、全ノルマルパラフィン含有量に対する炭素数14及び15のノルマルパラフィン含有量が12.4%以上、流動点が−20.0℃以下、目詰まり点が−12.5℃以下、30℃における動粘度が2.7mm/s以上であり、次式で表される酸化指数OIが34.9より大きいことを特徴とするマルチグレード軽油燃料組成物。
OI=182.78−2.32×A−0.19×B−0.21×C
(A:プロトン核磁気共鳴スペクトルにおいて、化学シフトが1.00〜1.45ppmにおけるピーク群のピーク総面積に対する、化学シフトが1.45〜2.25ppmにおけるピーク群のピーク総面積の割合、%、B:蒸留10%留出温度、℃、C:蒸留90%留出温度、℃)
Substantially composed only of paraffin, the normal paraffin content of 14 and 15 carbon atoms with respect to the total normal paraffin content is 12.4% or more, the pour point is −20.0 ° C. or less, and the clogging point is −12.5. A multigrade light oil fuel composition having a kinematic viscosity at 30 ° C. or lower and 2.7 mm 2 / s or higher and an oxidation index OI represented by the following formula of greater than 34.9.
OI = 182.78-2.32 × A−0.19 × B−0.21 × C
(A: In the proton nuclear magnetic resonance spectrum, the ratio of the total peak area of the peak group at a chemical shift of 1.45 to 2.25 ppm to the total peak area of the peak group at a chemical shift of 1.00 to 1.45 ppm,% B: distillation 10% distillation temperature, ° C., C: distillation 90% distillation temperature, ° C.)
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