JP2013209476A - ジェット燃料用組成物の製造方法及びジェット燃料用組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＴ合成油に由来したジェット燃料基材を用いた場合であっても、品質に優れたジェット燃料用組成物を高い収率で製造できるジェット燃料用組成物の製造方法、及び、その製造方法によって製造されたネット燃料用組成物を提供することを目的とする。
【解決手段】１５℃における密度が０．７２０〜０．７８０ｇ／ｃｍ^３、引火点が３８〜４８℃、析出点が−４７〜−４３℃であるフィッシャー・トロプシュ（ＦＴ）合成ジェット燃料基材と、１５℃における密度が０．７７０〜０．８５０ｇ／ｃｍ^３、引火点が４０〜４８℃、析出点が−７０〜−５０℃、芳香族分が１０〜３０容量％である石油系ジェット燃料基材とを、該ＦＴ合成ジェット燃料基材の比率が２０〜８０容量％の範囲となるように混合を行うことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、ジェット燃料用組成物の製造方法及びジェット燃料用組成物、特に、ＦＴ合成油に由来したジェット燃料基材を用いた場合であっても、品質に優れたジェット燃料用組成物を製造できるジェット燃料用組成物の製造方法、及び、その製造方法によって製造されたジェット燃料用組成物に関する。

従来、非石油系の燃料油の有効利用を目的として、低硫黄分の基材を用いた、航空機燃料（ジェット燃料）の製造方法が知られている。
例えば、特許文献１には、低温フィッシャー・トロプシュ原料を用いた航空機燃料の製造方法が開示されている。具体的には、低温フィッシャー−トロプシュ（ＬＴＦＴ）原料からの合成低硫黄ディーゼル燃料及び低煤煙放出航空機燃料の製造方法であって、低煤煙放出航空機燃料及び／又は航空機燃料ブレンドストックとして使用することができる軽質ケロシン留分並びに合成低硫黄ディーゼル燃料及び／又はディーゼル燃料ブレンドストックとして使用することができる重質ディーゼル留分を生成するための、体積比１：２〜５：４の軽質ケロシン留分及び重質ディーゼル留分への、低温フィッシャー−トロプシュ原料の精留を含み、前記留分が、ディーゼル燃料及び航空機燃料規格を実質的に満たすという方法である。

ただし、フィッシャー・トロプシュ合成油（以下、「ＦＴ合成油」という。）を利用して低硫黄分のジェット燃料を製造する場合、ＦＴ合成油がパラフィニックであることから、ジェット燃料として使用できる品質にするためには、ＦＴ合成油を水素化転化させる必要がある。これは、パラフィニックなままでは析出点が高くなり、低い析出点が要求されるジェット燃料に適用できないためであり、水素化転化処理（以下、「水素化処理」という。）を行うことによってＦＴ合成油の析出点を下げる工程が必要となる。なお、本発明における水素化処理とは、例えば、水素化異性化処理や、水素化分解処理を含むものである。

そして、上述したＦＴ合成油水素化処理によって、製造するジェット燃料基材の品質向上（析出点の低下など）を図る場合、通常、ジェット燃料基材の品質向上と収率増加とはトレードオフの関係にあるため、ＦＴ合成油の量に対して得られるジェット燃料基材の収率が低下するという課題があった。そのため、ＦＴ合成油に由来したジェット燃料基材を収率良く製造できるとともに、該ＦＴ合成油に由来したジェット燃料基材を用いて品質が十分に良好な（例えば、ジェット燃料の規格を満足する）ジェット燃料を製造できる技術の開発が望まれている。

特表２００６−５２２８５９号公報

本発明は、上記の現状に鑑み開発されたものであり、高い収率でＦＴ合成ジェット燃料基材を得ることができ、かつ、特定の性状を持つ条件で製造されたＦＴ合成に由来したジェット燃料基材を用いた場合であっても、品質に優れたジェット燃料用組成物の製造方法、及び、その製造方法によって製造されたジェット燃料用組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題について鋭意研究を重ねたところ、特定の性状を有するＦＴ合成油に由来したジェット燃料基材（以下、「ＦＴ合成ジェット燃料基材」という。）と、特定の性状を有する石油系ジェット燃料基材とを、該ＦＴ合成ジェット燃料基材の比率が２０〜８０容量％の範囲となるように混合することによって、ＦＴ合成ジェット燃料基材をジェット燃料へ適用するために必要な水素化処理の条件が、ＦＴ合成ジェット燃料基材を単独で用いた場合に比べて緩和される結果、従来に比べ高い収率でＦＴ合成ジェット燃料基材を入手できるとともに、得られたジェット燃料用組成物の品質も高い水準で維持できることを見出した。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）１５℃における密度が０．７２０〜０．７８０ｇ／ｃｍ^３、引火点が３８〜４８℃、析出点が−４７〜−４３℃であるフィッシャー・トロプシュ（ＦＴ）合成ジェット燃料基材と、１５℃における密度が０．７７０〜０．８５０ｇ／ｃｍ^３、引火点が４０〜４８℃、析出点が−７０〜−５０℃、芳香族分が１０〜３０容量％である石油系ジェット燃料基材とを、該ＦＴ合成ジェット燃料基材の比率が２０〜８０容量％の範囲となるように混合を行うことを特徴とするジェット燃料用組成物の製造方法。

（２）前記ＦＴ合成ジェット燃料基材は、５％留出温度が１６０〜１８０℃であり、９０％留出温度が２１０〜２２５℃であることを特徴とする上記（１）に記載のジェット燃料用組成物の製造方法。

（３）上記（１）に記載の製造方法で得られたジェット燃料用組成物であって、１５℃における密度が０．７６０〜０．７８５ｇ／ｃｍ^３、硫黄分が０．３質量％以下、芳香族分が５〜３０容量％、引火点が３８〜４３℃、析出点が−５０〜−４５℃であることを特徴とするジェット燃料用組成物。

本発明によれば、従来技術に比べて高い収率で得られたＦＴ合成油に由来したジェット燃料基材を利用できるとともに、該ＦＴ合成油由来のジェット燃料基材を用いた場合であっても、品質に優れたジェット燃料用組成物を製造することが可能となる。

以下、本発明を具体的に説明する。
本発明に従うガソリン基材の製造方法は、特定の性状を有する合成ジェット燃料基材と、特定の性状を有する石油系ジェット燃料基材とを、該ＦＴ合成ジェット燃料基材の比率が２０〜８０容量％の範囲となるように混合を行うことを特徴とする。

上記割合で前記合成ジェット燃料基材と前記石油系ジェット燃料基材とを混合することで、ＦＴ合成ジェット燃料基材と前記石油系ジェット燃料基材とを混合した基材（以下、「混合基材」という。）をジェット燃料へ適用するために必要な水素化処理の条件について、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材を単独で用いた場合に比べて大きく緩和できる。そして、前記水素化処理の条件が緩和される結果、従来に比べ高い収率でＦＴ合成ジェット燃料基材を得ることができる。
例えば、前記混合基材の水素化処理するための反応温度を必要以上に高くする必要がないため、ＦＴ合成ジェット燃料基材単独で用いた場合に比べて、ＦＴ合成ジェット燃料基材の分解を抑制でき、ナフサ留分やガス分の収率を抑えることができるため、ＦＴ合成油から得られるＦＴ合成ジェット燃料基材の収率を大幅に向上できる。

また、本発明では、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材及び前記石油系ジェット燃料基材のそれぞれの性状について適正化が図られていることから、ＦＴ合成ジェット燃料基材の収率が高められるだけでなく、得られたジェット燃料用組成物の品質も良好となる。さらに、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の水素化処理条件を緩和できるため、製造コストも低減でき、石油の代替燃料の観点で、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材を活用して石油系の燃料基材の消費を抑制することが可能となる、という格別な効果を奏する。

混合時における、前記混合基材に対する前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の比率を２０〜８０容量％の範囲としたのは、比率が２０容量％未満の場合、前記石油系ジェット燃料基材が多くなりすぎて、ＦＴ合成ジェット燃料基材の活用が不十分になる。一方、前記比率が８０容量％を超えると、前記ＦＴ合成系ジェット燃料基材が多くなりすぎるため、最終的に得られるジェット燃料用組成物の品質を良好にするためには、ＦＴ合成系ジェット燃料基材の品質をより高める必要が生じ、ＦＴ合成系ジェット燃料基材の水素化処理条件を緩和させる効果が小さくなるため、製造コストが高騰し、かつ、ＦＴ合成系ジェット燃料基材の収率も低下してしまう結果、最終的に得られたジェット燃料用組成物の製造コストも高くする傾向になるからである。
また、より高いＦＴ合成ジェット燃料基材の収率を実現し、より多くのＦＴ合成ジェット燃料基材をジェット燃料用組成物の基材として活用する点から、前記合成ジェット燃料基材の比率は、３０〜８０容量％の範囲とすることが好ましく、４０〜８０容量％の範囲とすることがより好ましく、６０〜８０容量％の範囲とすることがさらに好ましい。

（ＦＴ合成ジェット燃料基材）
本発明の製造方法に用いられるＦＴ合成ジェット燃料基材は、１５℃における密度が０．７２０〜０．７８０ｇ／ｃｍ^３、引火点が３８〜４８℃、析出点が−４７〜−４３℃である。

前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の１５℃における密度は、０．７２０〜０．７８０ｇ／ｃｍ^３であり、０．７４５〜０．７５５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。密度が小さいと揮発し易い成分が多くなる傾向にあり、取り扱いを容易にする観点からは、揮発成分が多くなり過ぎないほうが好ましく、１５℃における密度は０．７２０ｇ／ｃｍ^３以上とする。また、密度が大きいと析出し易い成分が多くなる傾向にあり、ジェット燃料基材としては析出し易い成分は多くない方が好ましいため、１５℃における密度は０．７８０ｇ／ｃｍ^３以下とする。

前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の引火点は、３８〜４８℃であり、４０〜４５℃であることが好ましい。取り扱いを容易にする観点から、引火点を３８℃以上とし、着火性を良好にする観点から、引火点を４８℃以下とする。

前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の析出点は、−４７〜−４３℃であり、好ましくは−４７〜−４５℃であり、さらに好ましくは−４６〜−４５℃である。ジェット燃料を使用した航空機が上空を航行する際、航空機のタンク内でワックス分のような析出し易い成分が析出しないようにするため、析出点を−４３℃以下とする必要がある。また、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の収率を高くするためには、析出点を−４７℃以上とする。

また、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の５％留出温度は、１６０〜１８０℃であることが好ましく、１６５〜１７０℃であることがより好ましい。揮発し易い成分が多くなり過ぎずに前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の取り扱いを容易にする観点から、５％留出温度を１６０℃以上とし、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の収率を高くする観点から、５％留出温度を１８０℃以下とすることが好ましい。

さらに、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の９０％留出温度は２１０〜２２５℃が好ましく、２１５〜２２５℃であることがより好ましい。前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の収率を高くするためには、９０％留出温度を２１０℃以上とし、析出し易い成分を少なくするために重質分は少ない方が良いため、９０％留出温度を２２５℃以下とすることが好ましい。なお、９５％留出温度については、２２５〜２３０℃の範囲であることが好ましい。

また、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材は、排気ガス中の硫黄酸化物量と粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を減らすため、硫黄分を１質量％以下とすることが好ましく、芳香族分を１質量％以下とすることが好ましい。

なお、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の製造方法については、上述した性状が得られるものであれば特に限定はされない。
例えば、ＦＴ合成油を軽質留分とワックス留分に分留する工程と、前記軽質留分を水素化異性化処理をして水素化異性化処理油を得る工程と、前記ワックス留分を水素化分解処理して水素化分解油を得る工程と、前記水素化異性化処理油及び前記水素化分解油を混合した後に製品分留装置に供給する工程と、本発明の灯油組成物が得られるように前記製品分留装置でのカット温度を調整する工程とを含む製造方法によって製造できる。さらに、該製品分留装置のボトム油はリサイクルされて前記ワックス留分と混合された後に水素化分解処理をすることが好ましい。
前記ＦＴ合成油に由来した前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の収率は、特に限定はされないが、ＦＴ合成油基準で、３０〜７０容量％であることが好ましく、より好ましくは３５〜６５容量％である。ＦＴ合成系ジェット燃料基材の収率は高いほうが良いため、３５容量％以上であることが好ましく、一方、ＦＴ合成反応の理論的に７０容量％を超えることは困難であるため、ＦＴ合成系ジェット燃料基材の収率は７０容量％以下であることが好ましい。

（石油系ジェット燃料基材）
本発明の製造方法に用いられる石油系ジェット燃料基材は、１５℃における密度が０．７７０〜０．８５０ｇ／ｃｍ^３、引火点が４０〜４８℃、析出点が−７０〜−５０℃、芳香族分が１０〜３０容量％である。

前記石油系ジェット燃料基材の１５℃における密度は、０．７７０〜０．８５０ｇ／ｃｍ^３であり、０．７８５〜０．８１５ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。前記石油系ジェット燃料基材の密度が小さいと揮発し易い成分が多くなる傾向にあり、取り扱いを容易にする観点から揮発成分が多くなり過ぎない方が良く、１５℃における密度を０．７７０ｇ／ｃｍ^３以上とする。一方、密度が大きいと析出し易い成分が多くなる傾向にあり、ジェット燃料基材としては析出し易い成分は多くない方が良く、１５℃における密度を０．８５０ｇ／ｃｍ^３以下とする。

前記石油系ジェット燃料基材の引火点は、４０〜４８℃であり、４０〜４５℃であることが好ましい。取り扱いを容易にする観点から、引火点を４０℃以上とし、着火性を良好にする観点から、引火点を４８℃以下とする。

前記石油系ジェット燃料基材の析出点は、−７０〜−５０℃であり、−６５〜−５２℃であることが好ましい。ジェット燃料を使用した航空機が上空を航行する際、航空機のタンク内でワックス分のような析出し易い成分が析出しないようにするため、析出点を−５０℃以下とする必要がある。また、該石油系ジェット燃料基材ともに混合基材として用いるＦＴ合成ジェット燃料基材の収率を高くするためには、析出点を−７０℃以上とする。

前記石油系ジェット燃料基材の芳香族分は、１０〜３０容量％であり、１５〜２５容量％であることが好ましい。本発明のジェット燃料用組成物を使用する際、ゴム部材のシール性を良好にするためには、芳香族分は１０容量％以上であり、排気ガス中の粒子状物質（Particulate Matter）低減の観点から、芳香族分を３０容量％以下とする。

また、前記石油系ジェット燃料基材の１０％留出温度は、１５５〜１７５℃であることが好ましく、１６０〜１７０℃であることがより好ましい。揮発し易い成分が多くなり過ぎずに前記石油系ジェット燃料基材の取り扱いを容易にする観点から、１０％留出温度を１５５℃以上とし、前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の収率を高くする観点から、１０％留出温度を１７５℃以下とすることが好ましい。

さらに、前記石油系ジェット燃料基材の９０％留出温度は２１５〜２５０℃が好ましく、２２０〜２４５℃であることがより好ましい。前記ＦＴ合成ジェット燃料基材の収率を高くするためには、９０％留出温度を２１５℃以上とし、析出し易い成分を少なくするために重質分は少ない方が良いため、９０％留出温度を２５０℃以下とすることが好ましい。なお、終点については、２５５．０〜２５７．５℃であることが好ましい。

なお、前記石油系ジェット燃料基材の製造方法については、上述した性状が得られるものであれば特に限定はされない。
例えば、原油を常圧蒸留装置で処理して、得られた直留灯油留分を灯油脱硫装置によって水素化することで製造できる。また、上述した性状を有するように、石油精製プラントの各装置から得られる基材を適宜ブレンドして調製したり、溶剤を適宜ブレンドすることも可能である。

（ジェット燃料用組成物）
上述した製造方法によって製造された本発明のジェット燃料用組成物は、品質が高いことを特徴とする。

また、本発明のジェット燃料用組成物の１５℃における密度は、０．７６０〜０．７８５ｇ／ｃｍ^３であり、０．７７０〜０．７８０ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。引火点が低くなり過ぎないため、また、ジェットエンジンに使用した際の燃費を良好にするためには０．７６０ｇ／ｃｍ^３以上であることが好ましく、重質成分が多くなり析出点が高くなり過ぎないためには０．７８０ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。
さらに、本発明のジェット燃料用組成物の５％留出温度は、１６０〜１７５℃であり、１６５〜１７０℃であることが好ましい。９０％留出温度は、２２０〜２４０℃であり、２２５〜２３５℃であることが好ましい。９５％留出温度は、２３５〜２５０℃であることが好ましい。なお、５％留出温度が１６０℃未満では引火点が低過ぎる懸念があり、１７５℃を超えると着火性が低下する。また、９５％留出温度が２３５℃未満ではジェットエンジンの燃費が低下し、２５０℃を超えると析出点が高過ぎる懸念がある。そのため、それぞれの留出温度を上記の範囲に設定することが好ましい。

また、本発明のジェット燃料用組成物の析出点は、−５０〜−４５℃であり、好ましくは−４９〜−４８℃である。引火点は、３８〜４３℃であり、好ましくは４０〜４３℃である。析出点は、製造コストを良好にするために−５０℃以上であり、低温特性を良好にするために−４５℃以下である。
さらに、本発明のジェット燃料用組成物の硫黄分は、０．３質量％以下であり、好ましくは０．１質量％以下である。硫黄分は、ジェットエンジンの排気ガス中の硫黄分をより低減するために、０．３質量％以下である。
また、芳香族分は５〜２０容量％であり、好ましくは５〜１５容量％であり、より好ましくは８〜１２容量％である。ジェットエンジンに使用する際のゴム膨潤性を良好にするために５容量％以上とし、ジェットエンジンの排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ）をより低減するために２０容量％以下とする。

上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲の記載に応じて種々の変更を加えることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
なお、実施例における各性状の分析方法は次のとおりである。
硫黄分 ：ＪＩＳ Ｋ ２５４１に準じて測定。
芳香族分：ＪＩＳ Ｋ ２５３６−３に準じて測定。
蒸留性状：ＪＩＳ Ｋ ２２５４に準じて測定。
密度：ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」に準じて測定。
引火点：ＪＩＳＫ２２６５「原油及び石油製品引火点試験方法」に準じて測定。
曇り点：ＪＩＳＫ２２６９「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」に準じて測定。
析出点：ＪＩＳＫ２２７６「石油製品−航空燃料油試験方法」に準じて測定。

（燃料基材）
（１）ＦＴ合成ジェット燃料基材１及び２を、以下の手順に従って準備した。
ＦＴ合成反応で得られたＦＴ合成油を用い、ＦＴ合成油の軽質留分を水素化異性化処理（ＬＨＳＶ：２．０ｈ−１、水素分圧：３．０ＭＰａ、反応温度：表１を参照。）をして得た水素化異性化処理油と、製品分留装置のボトム油（カット温度：３６０℃以上の留分）をリサイクル（リサイクル比率：５５ｖｏｌ％）しつつＦＴ合成油のワックス留分を水素化分解処理（ＬＨＳＶ：２．０ｈ−１、水素分圧：４．０ＭＰａ、反応温度：３１０℃）をして得た水素化分解油とを混合し、前記製品分留装置に供給した。前記製品分留装置におけるナフサ留分と本発明のＦＴ合成ジェット燃料基材とのカット温度は、１５０℃で一定とした。
（２）また、表１に示す性状の石油系ジェット燃料基材１を準備した。

なお、ＦＴ合成ジェット燃料基材１及び２の、水素化異性化処理反応温度（℃）、水素化分解反応温度（℃）、ＦＴ合成油基準のナフサ収率（容量％）及びジェット燃料基材の収率（容量％）については、表１に示す。
また、各燃料基材の、性状（１５℃における密度、硫黄分、芳香族分、引火点、析出点、蒸留性状、５％留出温度、１０％留出温度、３０％留出温度、５０％留出温度、７０％留出温度、９０％留出温度、９５％留出温度及び終点）についても、表１に示す。

（実施例１〜５、比較例１）
表２に示す混合割合に従って、石油系ジェット燃料基材と、ＦＴ合成ジェット燃料基材とを混合し、ジェット燃料用組成物を得た。
得られたジェット燃料用組成物について、性状を測定し（ただし、各留出温度については、実施例１及び３のみ測定した。）、その結果を表２に示す。

表２の結果から、各実施例で得られたジェット燃料用組成物については、品質が良好であることに加え、ＦＴ合成ジェット燃料基材の収率が高いことがわかった。なおかつ、表１のとおり、ＦＴ合成ジェット燃料基材の製造時の水素化異性化処理反応温度が比較例より低いため、ＦＴ合成ジェット燃料基材の製造コスト、さらには、得られるジェット燃料用組成物の製造コストについても低減できる。
一方、比較例１で得られたジェット燃料用組成物は、ＦＴ合成ジェット燃料基材に対する収率が各実施例に比べて低く、析出点が高くなっており、品質についても各実施例で得られたジェット燃料用組成物に比べて劣る結果となった。

本発明によれば、ＦＴ合成油に由来したジェット燃料基材を用いた場合であっても、品質に優れたジェット燃料用組成物を製造することが可能となり、ＦＴ合成ジェット燃料基材をジェット燃料の基材として利用することを容易にするという、格別な効果を奏する。

Claims (3)

1. １５℃における密度が０．７２０〜０．７８０ｇ／ｃｍ^３、引火点が３８〜４８℃、析出点が−４７〜−４３℃であるフィッシャー・トロプシュ（ＦＴ）合成ジェット燃料基材と、
   １５℃における密度が０．７７０〜０．８５０ｇ／ｃｍ^３、引火点が４０〜４８℃、析出点が−７０〜−５０℃、芳香族分が１０〜３０容量％である石油系ジェット燃料基材とを、
   該ＦＴ合成ジェット燃料基材の比率が２０〜８０容量％の範囲となるように混合を行うことを特徴とするジェット燃料用組成物の製造方法。
2. 前記ＦＴ合成ジェット燃料基材は、５％留出温度が１６０〜１８０℃であり、９０％留出温度が２１０〜２２５℃であることを特徴とする請求項１に記載のジェット燃料用組成物の製造方法。
3. 請求項１に記載の製造方法で得られたジェット燃料用組成物であって、
   １５℃における密度が０．７６０〜０．７８５ｇ／ｃｍ^３、硫黄分が０．３質量％以下、芳香族分が５〜３０容量％、引火点が３８〜４３℃、析出点が−５０〜−４５℃であることを特徴とするジェット燃料用組成物。