JP2011213888A - 軽油組成物 - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
【解決手段】15℃における密度が0.810〜0.820g/cm3、硫黄分が10質量ppm以下、90%留出温度が300〜320℃、30℃における動粘度が3.0〜4.0mm2/s、セタン価が57〜65、全芳香族分が18容量%以下、ナフテン分が30〜50容量%、2環以上の部分水素化芳香族分が9〜14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
A=200×密度+0.4×セタン価+0.1×全芳香族分
[式中、密度は軽油組成物の15℃での密度(g/cm3)で、セタン価は軽油組成物のセタン価で、全芳香族分は軽油組成物の全芳香族分(容量%)である]で表されるAの値が190以下であることが好ましい。
本発明の軽油組成物においては、セタン価を57〜65の範囲にすることが必要である。セタン価が低すぎると低温時の始動性が悪化し、未燃焼の炭化水素排出量が増加する為、セタン価は57以上であり、好ましくは58以上、更に好ましくは60以上である。一方、セタン価が高すぎると高負荷時に着火し易くなり、予混合期間が十分に取れなくなって、煤の排出量が増加する為、セタン価は65以下であり、好ましくは63以下、更に好ましくは62以下である。ここで、セタン価は、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においては、全芳香族分を18容量%以下にすることが必要である。全芳香族分が高すぎると、煤の排出量が増加し、また発熱量が増加することで窒素酸化物排出量も増加する為、全芳香族分は18容量%以下であり、好ましくは15容量%以下、更に好ましくは13容量%以下、特に好ましくは12容量%以下である。一方、芳香族分が低すぎても発熱量が低下することで燃料消費量が増加する為、全芳香族分は好ましくは1容量%以上、更に好ましくは3容量%以上である。また、2環芳香族分は、煤の排出量を減少させるためには、1容量%以下にすることが好ましく、更に好ましくは0.7容量%以下である。同様に、煤の排出量を減少させる観点から、3環以上の芳香族分は、0.3容量%以下にすることが好ましく、更に好ましくは0.2容量%以下である。なお、これら芳香族分は、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測定されるものである。
本発明の軽油組成物においては、15℃における密度を0.810g/cm3〜0.820g/cm3にすることが必要である。密度をこの範囲にすることにより、燃費を良好に維持でき、排出ガス性状を最適化することが出来る。該密度は、良好な燃費を維持し、排出ガス性状を最適化する観点から、0.810g/cm3〜0.815g/cm3が好ましい。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測定されるものである。
また、本発明の軽油組成物においては、30℃における動粘度を3.0〜4.0mm2/sの範囲にする必要がある。動粘度をこ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。ここで、該動粘度は、JIS K2283「動粘度試験方法」に規定された方法により、30℃で測定されるものである。
本発明の軽油組成物においては、揮発性を良好にすることにより煤の排出量を低減し、また、燃費を良好に維持する観点から、90%留出温度を300〜320℃の範囲にする必要がある。なお、該90%留出温度は、揮発性及び燃費の更なる向上の観点から、300℃〜315℃の範囲内が好ましい。なお、この蒸留性状は、JIS K2254「蒸留試験方法」に規定された方法により求められるものである。
本発明の軽油組成物においては、排出ガス中の硫黄酸化物の低減、及び排出ガスの後処理装置の耐久性向上の観点から、硫黄分が10質量ppm以下である。更に、NOx吸蔵還元触媒を装着した車両においては、該触媒の硫黄被毒の再生に燃料を使用するため、硫黄分の低減は、燃費の向上にも寄与する。そして、これらの効果は、硫黄分が低い程顕著であるため、本発明の軽油組成物中の硫黄分は、1質量ppm以下であることが好ましい。なお、該硫黄分は、JIS K2541−6「硫黄分試験方法(紫外蛍光法)」に規定された方法で測定されるものである。
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43000〜43300kJ/kg、更に好ましくは43100〜43200kJ/kgの範囲とする。ここで、該真発熱量は、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」に規定された方法により求められるものである。
本発明の軽油組成物においては、煤の排出量を低減し、また、燃費を良好に維持する観点から、2環以上の部分水素化芳香族分は9〜14容量%であり、好ましくは10〜13容量%である。ここで、2環以上の部分水素化芳香族分とは、ビフェニルを含む2環以上の芳香族化合物を部分的に水素化した芳香族化合物であって、水素化されていない少なくとも1つのベンゼン環と、少なくとも2つの水素原子がベンゼン環に付加した(水素化された)少なくとも1つの環とを有する芳香族化合物の含有量(容量%)を意味する。例えば2環以上の部分水素化芳香族化合物としてテトラリン、9,10−ジヒドロアントラセンがある。なお、2環以上の部分水素化芳香族分は、水素化脱硫の条件を適宜選択することで調整することができる。2環以上の部分水素化芳香族分が少なすぎると、燃費が悪化し易くなる。また、相対的に2環以上の芳香族分が増加し易くなる為に、煤の排出量が増加する。一方、2環以上の部分水素化芳香族分が多すぎると、上述の通り、2環以上の芳香族分は低下し易くなるが、後述するナフテン分やパラフィン分が少なくなり、煤の排出量が増加し易くなる。
本発明の軽油組成物においては、煤の排出量を低減し、また、燃費を良好に維持する観点から、ナフテン分を30〜50容量%にすることが必要である。該ナフテン分は、煤排出量の更なる低減及び燃費の更なる向上の観点から、好ましくは35〜45容量%である。
また、本発明者らは、煤の排出量を低減しつつ、潤滑性を確保するためには、ナフテン分を調整することに加えて、ナフテン分とパラフィン分との関係を考慮する必要があることを見出した。そこで、本発明者らが検討したところ、本発明の軽油組成物においては、煤の排出量を低減し、また、燃料噴射ポンプでの潤滑性を保持する観点から、ナフテン分(N)とパラフィン分(P)の容量比(N/P)を0.9〜2.0にすることが好ましく、より好ましくは1.5〜1.8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)
本発明者らは、市販のディーゼルエンジンを用いた数十の実験データを基に、エンジンアウトの煤排出量について検討したところ、エンジンアウトの煤排出量の大小は、密度、セタン価及び全芳香族の三つの指標で表現できることを見出した。即ち、本発明の軽油組成物は、次式:
A=200×密度+0.4×セタン価+0.1×全芳香族分
[式中、密度は軽油組成物の15℃での密度(g/cm3)で、セタン価は軽油組成物のセタン価で、全芳香族分は軽油組成物の全芳香族分(容量%)である]で表されるAの値(煤排出量の指標)が190以下であることが好ましい。ここで、上記式のAの値が190以下であると、煤の排出量を大幅に抑えることができる。また、本発明の軽油組成物においては、Aの値が更に好ましくは189以下、特に好ましくは187以下である。
本発明の軽油組成物においては、微小粒子の個数をさらに低減する観点から、水素/炭素比(H/C比)を1.8〜2.0の範囲にすることが好ましく、特には1.95〜2.0の範囲にすることが好ましい。該H/C比は、有機元素分析により水素(H)分と炭素(C)分を測定して、H/C比(モル比)を求めるものである。
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、特に好ましくはコンデンセート原油を常圧蒸留後に得られる各種の軽油留分、すなわち沸点が140〜350℃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ことが好ましい。水素化脱硫は、Co、Mo及びNiの1種以上を含有し、又所望によりPを担持した水素化触媒を用い、反応温度270〜380℃、好ましくは295〜360℃、反応圧力2.5〜8.5MPa、好ましくは2.7〜7.0MPa、LHSV0.9〜6.0h-1、好ましくは0.9〜5.4h-1、水素/オイル比130〜300Nm3/kLの条件の範囲で適宜選択して、上述した本発明の軽油組成物が得られる様にするとよい。
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1〜4)を調製した。これら供試軽油1〜4の組成等の分析値を表1に示す。分析は、上述した方法によるが、H/C比については、有機元素分析装置(LECO社製CHN−1000型)を用いて、H分とC分を測定して、両者のモル比を求めた。また、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し、1環芳香族分は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測定した。
気筒数: 4気筒
総排気量: 約2L
圧縮比: 約17
最高出力: 103kW/4000rpm
規制適合: 欧州EUROIV規制
定常条件: 1500rpm、1/4負荷
Claims (3)
- 15℃における密度が0.810〜0.820g/cm3、硫黄分が10質量ppm以下、90%留出温度が300〜320℃、30℃における動粘度が3.0〜4.0mm2/s、セタン価が57〜65、全芳香族分が18容量%以下、ナフテン分が30〜50容量%、2環以上の部分水素化芳香族分が9〜14容量%であることを特徴とする軽油組成物。
- 硫黄分が1質量ppm以下、2環芳香族分が1容量%以下、3環以上の芳香族分が0.3容量%以下、ナフテン分(N)とパラフィン分(P)との容量比(N/P)が0.9〜2.0であることを特徴とする請求項1に記載の軽油組成物。
- 次式:
A=200×密度+0.4×セタン価+0.1×全芳香族分
[式中、密度は軽油組成物の15℃での密度(g/cm3)で、セタン価は軽油組成物のセタン価で、全芳香族分は軽油組成物の全芳香族分(容量%)である]で表されるAの値が190以下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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