JP2011184559A - 軽油組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】15℃における密度が0.78〜0.83g/cm3、90%留出温度が300〜380℃、セタン指数が45以上、流動点が−20℃を超え−7.0℃以下、曇り点が−10℃以上−4.5℃未満、炭素数15〜29のナフテン分が1〜12容量%、炭素数10〜14の2環芳香族分と炭素数10〜14の2.5環芳香族分の合計が2〜8容量%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
15℃における密度が0.78〜0.83g/cm3、
90%留出温度が300〜380℃、
セタン指数が45以上、
流動点が−20℃を超え−7.0℃以下、
曇り点が−10℃以上−4.5℃未満、
炭素数15〜29のナフテン分が1〜12容量%、
炭素数10〜14の2環芳香族分と炭素数10〜14の2.5環芳香族分の合計が2〜8容量%である
ことを特徴とする。
下記式(1)及び式(2):
A/Bの比=0.1〜3 ・・・ (1)
C/Dの比=0.5〜6 ・・・ (2)
[式中、Aは炭素数5〜14のナフテン分(容量%)であり、Bは炭素数15〜29のナフテン分(容量%)であり、Cは炭素数10〜14の2環芳香族分(容量%)と炭素数10〜14の2.5環芳香族分(容量%)の合計であり、Dは炭素数15〜29の2環芳香族分(容量%)と炭素数15〜29の2.5環芳香族分(容量%)の合計である]を満たすことが好ましい。
下記式(3):
Z1=A+A/(0.1+0.5×B) ・・・ (3)
(式中、A及びBは上記と同義である)で定義されるZ1の値が4〜19であり、
下記式(4):
Z2=C+C/(0.1+0.5×D) ・・・ (4)
(式中、C及びDは上記と同義である)で定義されるZ2の値が2以上である
ことが好ましい。
本発明の軽油組成物は、全芳香族分が5〜16容量%の範囲であることが好ましい。全芳香族分が上記の範囲内であれば、PM全体の重量並びに微小粒子の個数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、さらに好ましくは6〜15容量%であり、特に好ましくは10〜15容量%である。
本発明の軽油組成物は、2環芳香族分(2環芳香族の含有量)と2.5環芳香族分(2.5環芳香族の含有量)の合計(以下、2+2.5環芳香族分という)が2〜10容量%であることが好ましい。なお、2環芳香族とは、ベンゼン環2個が縮合した骨格を持つ炭化水素化合物と、ベンゼン環1個とナフテン環1個が縮合した骨格を持つ炭化水素化合物の両方を指す。例えば、ベンゼン環2個が縮合した骨格を持つ炭化水素化合物としては、ナフタレンが挙げられ、更に、ナフタレンを骨格として一つのベンゼン環に1つ以上の側鎖を有するメチルナフタレン、ジメチルナフタレンが挙げられる。また、ベンゼン環1個とナフテン環1個が縮合した骨格を持つ炭化水素化合物としては、テトラリンが挙げられ、更に、ナフテン環に側鎖を1つ以上有するジメチルテトラヒドロナフタレン、エチルテトラヒドロナフタレン、テトラメチルヒドロナフタレンが挙げられる。また、2.5環芳香族とは、ベンゼン環2個が単結合した骨格を持つ炭化水素化合物と、ベンゼン環1個とナフテン環1個が単結合した骨格を持つ炭化水素化合物の両方を指す。例えば、ベンゼン環2個が単結合した骨格を持つ炭化水素化合物としては、ビフェニルを骨格として1つのベンゼン環に側鎖を1つ以上有するメチルビフェニル、ジメチルビフェニルが挙げられる。また、ベンゼン環1個とナフテン環1個が単結合した骨格を持つ炭化水素化合物としては、メチルシクロヘキシルベンゼンが挙げられる。また、本発明の軽油組成物において、2+2.5環芳香族分は、さらに好ましくは3〜9容量%、特には4〜9容量%である。2+2.5環芳香族分が2容量%以上であれば、容量あたりの発熱量が高く、容量あたりの燃費が良好となり、また、10容量%以下であれば、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる微小粒子の個数が少なくなる。
C/Dの比=0.5〜6 ・・・ (2)
を満たすことが好ましい。ここで、Cは炭素数10〜14の2+2.5環芳香族分(容量%)であり、Dは炭素数15〜29の2+2.5環芳香族分(容量%)である。また、C/Dの比は、さらに好ましくは1〜6、特には2〜6が好ましい。C/Dの比が0.5以上であれば、容量あたりの発熱量が高く、容量あたりの燃費が良好となり、また、C/Dの比が6以下であれば、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる微小粒子の個数が少なくなる。
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は、ナフテン分が8〜25容量%であることが好ましく、さらに好ましくは10〜25容量%、特には18〜25容量%が好ましい。ナフテン分が8容量%以上であれば、容量あたりの発熱量が高く、容量あたりの燃費が良好となり、また、ナフテン分が25容量%以下であれば、ディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる微小粒子の個数が少なくなる。
A/Bの比=0.1〜3
を満たすことが好ましい。ここで、Aは炭素数5〜14のナフテン分(容量%)であり、Bは炭素数15〜29のナフテン分(容量%)である。また、A/Bの比は、さらに好ましくは0.4〜1.5、特には0.8〜1.5が好ましい。A/Bの比が0.1以上であれば、容量あたりの発熱量が高く、容量あたりの燃費が良好となり、また、3以下であればディーゼルエンジンの排気ガス中に含まれる微小粒子の個数が少なくなる。なお、上記のナフテン分の詳細な分析には、上記のGCシステムを用いた。
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300〜380℃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、320〜360℃の範囲が好ましく、330〜360℃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220〜320℃、さらに好ましくは240〜320℃、特に好ましくは240〜300℃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、2環芳香族分と2.5環芳香族分、並びに、ナフテン分において、それぞれ特定の範囲の炭素数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微小粒子の個数を低減させるためには、下記式(3)又は式(4):
Z1=A+A/(0.1+0.5×B) ・・・ (3)
Z2=C+C/(0.1+0.5×D) ・・・ (4)
[式中、Aは炭素数5〜14のナフテン分(容量%)であり、Bは炭素数15〜29のナフテン分(容量%)であり、Cは炭素数10〜14の2+2.5環芳香族分(容量%)であり、Dは炭素数15〜29の2+2.5環芳香族分(容量%)である]で算出されるZ1の値を4〜19とすることが好ましく、Z2の値を2以上とすることが好ましいことを見出した。また、Z1は、微小粒子の個数をさらに低減する観点から、さらに好ましくは4〜15、特には10〜14が好ましい。また、Z2は、微小粒子の個数を低減する観点から、さらに好ましくは4以上、特には5以上が好ましい。
本発明の軽油組成物においては、15℃における密度を0.78〜0.83g/cm3である。軽油組成物の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。また、軽油組成物の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、好ましくは0.80〜0.83g/cm3、さらに好ましくは0.81〜0.83g/cm3である。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。軽油組成物の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、さらに好ましくは2〜5mm2/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−20℃を超え−7.0℃以下にする必要があり、好ましくは−15℃〜−7.5℃、さらに好ましくは−10.0℃〜−7.5℃とする。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℃以上−4.5℃未満にする必要があり、好ましくは−8℃〜−5℃、さらに好ましくは−6℃〜−5℃とする。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0℃以下にすることが好ましく、さらに好ましくは−5℃以下、特に好ましくは−6℃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42500kJ/kg以上、さらに好ましくは42800kJ/kg以上、特に好ましくは43000kJ/kg以上とする。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のセタン指数は、着火性を良好にし、適度な予混合を促進するために、45以上であり、好ましくは55〜75、さらに好ましくは60〜75である。なお、セタン指数は、JIS K2280「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」に規定された方法で測定されるものである。
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。また、炭素数が比較的少ないナフテン分や芳香族分を、炭素数が多いナフテン分や芳香族分に対して多くするためには、前記原料油の各種軽油留分の97%留出温度が385℃、好ましくは370℃、さらに好ましくは360℃を超えないように蒸留分離するか、軽質な軽油留分の原料油基材を多く混合することが有効である。
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(供試燃料1〜8)を調製した。これら供試燃料1〜8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。また、H分とC分は、有機元素分析装置(LECO社製CHN−1000型)を用いて測定した。
供試燃料1:市販1号軽油30容量%、GTL軽油(モスガス社製)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)32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)3容量%、炭素数30のイソパラフィンであるスクアラン(東京化成工業株式会社製)5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30容量%、GTL軽油(モスガス社製)40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)30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%、GTL軽油(モスガス社製)33容量%、沸点範囲が160〜220℃の高沸点芳香族系溶剤であるカクタスソルベントP150(株式会社ジャパンエナジー製)2容量%、市販灯油30容量%をそれぞれ配合して調製した。
供試燃料4:市販1号軽油56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)30容量%、市販灯油14容量%をそれぞれ配合して調製した。
供試燃料5:市販1号軽油43容量%、GTL軽油(モスガス社製)20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)30容量%、市販灯油7容量%をそれぞれ配合して調製した。
供試燃料6: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)25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)5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)3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)50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)17容量%をそれぞれ配合して調製した。
供試燃料7:GTL軽油(モスガス社製)69容量%、NAソルベントNAS−3(日油株式会社製)9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)6容量%、市販灯油10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)6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、測定結果から微小粒子の個数を求めた。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:150℃(1次希釈)、300℃(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)
- 15℃における密度が0.78〜0.83g/cm3、90%留出温度が300〜380℃、セタン指数が45以上、流動点が−20℃を超え−7.0℃以下、曇り点が−10℃以上−4.5℃未満、炭素数15〜29のナフテン分が1〜12容量%、炭素数10〜14の2環芳香族分と炭素数10〜14の2.5環芳香族分の合計が2〜8容量%であることを特徴とする軽油組成物。
- 下記式(1)及び式(2):
A/Bの比=0.1〜3 ・・・ (1)
C/Dの比=0.5〜6 ・・・ (2)
[式中、Aは炭素数5〜14のナフテン分(容量%)であり、Bは炭素数15〜29のナフテン分(容量%)であり、Cは炭素数10〜14の2環芳香族分(容量%)と炭素数10〜14の2.5環芳香族分(容量%)の合計であり、Dは炭素数15〜29の2環芳香族分(容量%)と炭素数15〜29の2.5環芳香族分(容量%)の合計である]を満たすことを特徴とする請求項1に記載の軽油組成物。 - 下記式(3):
Z1=A+A/(0.1+0.5×B) ・・・ (3)
(式中、A及びBは上記と同義である)で定義されるZ1の値が4〜19であり、
下記式(4):
Z2=C+C/(0.1+0.5×D) ・・・ (4)
(式中、C及びDは上記と同義である)で定義されるZ2の値が2以上である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の軽油組成物。
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