JP2011132482A - 軽油組成物 - Google Patents
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Landscapes
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
【解決手段】全芳香族分が5〜16容量%、多環芳香族分が0.5〜13容量%、90%留出温度が270〜330℃、次式:
NPI=0.037×A+0.21×B+0.054×C+0.097×D
[式中、Aは分子量300以上の炭化水素の含有量(容量%)で、Bは炭素数10以上の芳香族分(容量%)で、Cは炭素数10以上のナフテン分(容量%)で、Dはパラフィン分(容量%)である]で算出されるナノ粒子排出指数(NPI)が10以下であることを特徴とする軽油組成物である。
【選択図】なし
Description
NPI=0.037×A+0.21×B+0.054×C+0.097×D
[式中、Aは分子量300以上の炭化水素の含有量(容量%)で、Bは炭素数10以上の芳香族分(容量%)で、Cは炭素数10以上のナフテン分(容量%)で、Dはパラフィン分(容量%)である]で算出されるナノ粒子排出指数(NPI)が10以下であることを特徴とする。
本発明の軽油組成物においては、全芳香族分を5〜16容量%の範囲にすることが必要である。全芳香族分が上記の範囲内であれば、PM全体の重量を低減することができ、低温流動特性及び燃費を維持することもできる。なお、本発明の軽油組成物の全芳香族分は、好ましくは6〜15容量%であり、さらに好ましくは8〜15容量%である。また、同様にPM全体の重量を低減しながら低温流動特性及び燃費を維持するためには、本発明の軽油組成物において、多環芳香族分を0.5〜13容量%の範囲にすることが必要であり、好ましくは0.5〜10容量%、さらに好ましくは0.5〜5容量%である。なお、多環芳香族分とは2環以上の芳香族分を意味する。一方、本発明の軽油組成物において、1環芳香族分は、2.5〜15容量%の範囲が好ましく、3〜10容量%の範囲が更に好ましく、3〜7容量%の範囲が一層好ましい。1環芳香族分が2.5容量%以上であれば、発熱量を維持することができ、また、15容量%以下であれば、ディーゼルエンジン排気ガス中のPM全体の重量を更に低減することができる。なお、これらの芳香族分は、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」に規定された方法で求められる。
本発明の軽油組成物においては、燃費を良好に維持する観点から、90%留出温度を270〜330℃の範囲にすることが必要である。なお、該90%留出温度は、更なる燃費の向上の観点から、280〜330℃の範囲が好ましく、290〜320℃の範囲が特に好ましい。また、本発明の軽油組成物においては、燃焼及び排気ガスの性状を良好に維持する観点から、50%留出温度を好ましくは180〜272℃、更に好ましくは215〜265℃、特に好ましくは220〜260℃の範囲とする。なお、これらの蒸留性状は、JIS K2254「蒸留試験方法」に規定された方法により求められる。
上述のように、本発明者らが、分子量300以上の炭化水素、炭素数10以上の芳香族化合物、炭素数10以上のナフテン及びパラフィンといった4つの成分の含有量について最適化を試みたところ、ディーゼルエンジン排気ガス中に含まれるナノ粒子の個数を低減させるためには、次式:
NPI=0.037×A+0.21×B+0.054×C+0.097×D
[式中、Aは分子量300以上の炭化水素の含有量(容量%)で、Bは炭素数10以上の芳香族分(容量%)で、Cは炭素数10以上のナフテン分(容量%)で、Dはパラフィン分(容量%)である]で算出されるナノ粒子排出指数(NPI)を10以下とする必要があることを見出した。なお、該ナノ粒子排出指数(NPI)は、ナノ粒子排出量を更に低減する観点から、9.5以下が好ましく、9.2以下が更に好ましい。加えて、分子量300以上の炭化水素の含有量(A)は、ナノ粒子排出量を低減しつつ、ディーゼルエンジン排気ガス中のPM全体の重量を低減するため、23容量%以下が好ましく、20容量%以下が更に好ましく、15容量%以下が特に好ましい。また、同様の観点から、炭素数10以上の芳香族分(B)は、20容量%以下が好ましく、18容量%以下が更に好ましく、15容量%以下が特に好ましく、炭素数10以上のナフテン分(C)は、35容量%以下が好ましく、30容量%以下が更に好ましく、28容量%以下が特に好ましく、パラフィン分(D)は、80容量%以下が好ましく、70容量%以下が更に好ましく、50容量%以下が特に好ましい。なお、上記成分含有量(A、B、C、D)の分析には、Agilent Technologies社製HP−6890N型FID検出器付きGC及び日本電子社製AccuTOF JMS−T100GC飛行時間型質量分析計からなるGCシステムを用いた。詳細な分析条件は次の通りである。
モジュレータ中空カラム:長さ2m、内径0.25mm
2次カラム:高極性カラム(Supelco社製SpelcoWAX10、長さ2m、内径0.25mm、フィルム厚0.25μm)
昇温条件:10℃/分(50℃(5分保持)から280℃(27分保持))
注入口温度:280℃
注入量:1.0μl
スプリット比:100:1
キャリアガス:ヘリウム(He)、1.0ml/分
モジュレータ温度:下記のコールド温度、ホット温度を繰り返す。
ホットジェットガス温度:150℃(5分保持)から320℃(33分保持)に10℃/分で昇温。
コールドジェットガス温度:約−140℃
モジュレータ頻度:6秒間で0.3秒間ホット温度、その後5.7秒間コールド温度。
インターフェイス中空カラム:長さ0.5m、内径0.25mm
FIDガス条件:水素(45mL/分)、空気(450mL/分)、メークアップヘリウム(25mL/分)
本発明の軽油組成物においては、15℃における密度を0.797〜0.831g/cm3にすることが好ましい。15℃における密度を上記の範囲にすることで、燃費を良好に維持することができる。15℃における密度は、燃費及び排出ガス性状を更に向上させる観点から、0.797〜0.820g/cm3が更に好ましく、0.797〜0.810g/cm3が特に好ましい。なお、該密度は、JIS K2249「原油及び石油製品密度試験方法」に規定された方法で求められる。
本発明の軽油組成物においては、30℃における動粘度を1.8〜6.5mm2/sの範囲にすることが好ましい。30℃における動粘度を上記の範囲にすることにより、燃料噴射ポンプでの潤滑性を保持することができ、また、燃料噴射時の燃料の微粒化を促進して排出ガス性状を良好にすることができる。該動粘度は、潤滑性及び排出ガス性状を更に向上させる観点から、更に好ましくは2〜6mm2/s、特に好ましくは2〜3.5mm2/sの範囲である。ここで、30℃における動粘度は、JIS K2283「動粘度試験方法」に規定された方法で求められる。
本発明の軽油組成物においては、排ガス中の硫黄酸化物の低減、排ガスの後処理装置の耐久性向上、及び燃料噴射ポンプでの潤滑性維持、更には燃料の酸化安定性維持の観点から、硫黄分を1〜7質量ppmの範囲にすることが好ましく、1〜6質量ppmの範囲が更に好ましく、2〜5質量ppmの範囲が特に好ましい。なお、硫黄分は、JIS K2541−6「硫黄分試験方法(紫外蛍光法)」に規定された方法で求められる。
本発明の軽油組成物においては、低温時の運転性を向上させつつ燃費を良好に維持する観点から、流動点を−10℃以下にすることが好ましく、更に好ましくは−15℃以下、特に好ましくは−23℃以下である。なお、特に制限されるものではないが、本発明の軽油組成物においては、流動点が−55℃以上であることが好ましい。また、同様に低温時の運転性を向上させつつ燃費を良好に維持する観点から、本発明の軽油組成物においては、曇り点を−10℃以下にすることが好ましく、更に好ましくは−12℃以下、特に好ましくは−15℃以下である。なお、特に制限されるものではないが、本発明の軽油組成物においては、曇り点が−25℃以上であることが好ましい。ここで、流動点及び曇り点は、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」に規定された方法で求められる。
本発明の軽油組成物においては、低温時の運転性向上、燃費の良好な維持、及び低温流動性向上剤の添加によるコスト抑制等の観点から、目詰まり点を−12℃以下にすることが好ましく、更に好ましくは−15℃以下、特に好ましくは−20℃以下である。また、特に制限されるものではないが、本発明の軽油組成物においては、目詰まり点が−25℃以上であることが好ましい。なお、目詰まり点は、JIS K2288「石油製品−軽油−目詰まり点試験方法」に規定された方法で求められる。
本発明の軽油組成物においては、燃費を良好にするために、真発熱量を好ましくは42900kJ/kg以上、更に好ましくは42950kJ/kg以上、特に好ましくは43000kJ/kg以上である。また、特に制限されるものではないが、本発明の軽油組成物においては、真発熱量を43400kJ/kg以下にすることが好ましい。なお、真発熱量は、JIS K2279「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」に規定された方法で求められる。
本発明の軽油組成物は、原料油として、例えば、常圧蒸留装置、接触分解装置、熱分解装置等から得られる各種の軽油留分、すなわち初留点から終点までの沸点範囲(以下、沸点範囲という)が140〜400℃の範囲で留出する留分を用いて、適宜混合して水素化脱硫するか、水素化脱硫後に適宜混合することにより得られるが、芳香族を多く含む原料油を処理する場合は、製品の硫黄分や芳香族分を所定範囲にするために、反応温度や水素分圧を高くし、また水素/オイル比を高くすることが有効である。なお、芳香族を多く含む原料油は難脱硫成分も多く含むことから、水素化脱硫にあたっては硫黄分を選択的に除去する触媒を用いる必要がある。
まず以下のようにして、評価試験のために用いる軽油組成物(供試軽油1〜6)を調製した。これらの供試軽油1〜6の組成等の分析値を表1〜2に示す。分析は、上述した方法によるが、引火点については、JIS K2265−3「引火点の求め方−第3部:ペンスキーマルテンス密閉法」に規定された方法で測定した。
供試燃料1:市販1号軽油30容量%、沸点範囲が209〜231℃のナフテン/パラフィン系溶剤であるエクゾールD80(東燃ゼネラル石油株式会社製)40容量%、炭素数14〜16のノルマルパラフィンSHNP(株式会社ジャパンエナジー製)30容量%をそれぞれ配合して調製した。
供試燃料2:市販1号軽油10容量%、沸点範囲が213〜262℃のイソパラフィン系溶剤であるIPソルベント2028(出光興産株式会社製)40容量%、沸点範囲が290〜305℃の高沸点芳香族系溶剤である日石ハイゾールSASグレード296(新日本石油化学株式会社製)11容量%、GTL軽油(モスガス社製)37容量%、沸点範囲が350〜400℃の高沸点芳香族系溶剤である日石ハイゾールSASグレードLH(新日本石油化学株式会社製)2容量%をそれぞれ配合して調製した。
供試燃料3:市販1号軽油35容量%、市販灯油53容量%、沸点範囲が160〜195℃のNAソルベントNAS−3(日油株式会社製)12容量%をそれぞれ配合して調製した。
供試燃料4:市販の2号軽油。
供試燃料5:市販の3号軽油。
供試燃料6:GTL軽油(モスガス社製)40容量%、沸点範囲が213〜262℃のイソパラフィン系溶剤であるIPソルベント2028(出光興産株式会社製)30容量%、沸点範囲が255〜340℃のイソパラフィン系溶剤であるNAソルベントNAS−5H(日油株式会社製)30容量%をそれぞれ配合して調製した。
車両名:トヨタ自動車(株)製エスティマ
エンジン型式:3C−TE
総排気量:2184cc
圧縮比:22.6
最高出力:69kW/4000rpm
最大トルク:206Nm/2200rpm
規制適合:短期規制適合(平成5−6年)
TRIAS 24−4−1999「ディーゼル自動車10・15モード排出ガス試験方法」に規定された方法により測定した。
1次希釈器(MD19−2E,Matter Engineering社製)及び2次希釈器(ASET15−1,Matter Engineering社製)を用いて、車両からの排出ガスを空気で希釈及び加熱した。該希釈された排出ガスの総粒子数を凝縮粒子カウンター(Condensation Particle Counter,TSI社製)で測定した。更に、測定結果からナノ粒子排出量を求め、比較例1を基準にして相対値で示した。なお、希釈条件は以下の通りである。
希釈率:105倍(1次希釈)、7倍(2次希釈)
加熱温度:80℃(1次希釈)、100℃(2次希釈)
TRIAS 5−4−1999「ディーゼル自動車10・15モード燃料消費試験方法」に規定された方法(カーボンバランス法)により、燃費を測定した。
Claims (3)
- 全芳香族分が5〜16容量%、多環芳香族分が0.5〜13容量%、90%留出温度が270〜330℃、次式:
NPI=0.037×A+0.21×B+0.054×C+0.097×D
[式中、Aは分子量300以上の炭化水素の含有量(容量%)で、Bは炭素数10以上の芳香族分(容量%)で、Cは炭素数10以上のナフテン分(容量%)で、Dはパラフィン分(容量%)である]で算出されるナノ粒子排出指数(NPI)が10以下であることを特徴とする軽油組成物。 - 分子量300以上の炭化水素の含有量が23容量%以下、炭素数10以上の芳香族分が20容量%以下、炭素数10以上のナフテン分が35容量%以下、パラフィン分が80容量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の軽油組成物。
- 1環芳香族分が2.5〜15容量%、曇り点が−10℃以下、50%留出温度が180〜272℃、真発熱量が42900kJ/kg以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の軽油組成物。
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