JP2013216790A

JP2013216790A - Ａ重油組成物

Info

Publication number: JP2013216790A
Application number: JP2012088865A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Yoshida; 強吉田; Nobuhiro Okabe; 伸宏岡部; Yasuyuki Komatsu; 泰幸小松
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-09
Also published as: JP5896814B2

Abstract

【課題】分解軽油の混合比率の増加に対応しながら、残留炭素分や着火性・燃焼性などの市場において必要とされる性状を維持し、かつフィルター通油性能に優れたＡ重油組成物を提供する。
【解決手段】硫黄分が１．００質量％以下、１０％残留炭素分が０．２０質量％以上、セタン指数（新）が３５以上、芳香族分が２０．０容量％以上であり、ＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の残油の炭素／水素比が６．３８質量％／質量％以上、２環以上芳香族分が３．０容量％以上である。分解軽油の混合比率が１〜５０容量％で、前記分解軽油は密度（１５℃）０．８６０ｇ／ｃｍ^３以上、芳香族分が５０．０容量％以上、２環以上の芳香族分が４０．０容量％以上であることが好ましい。また、流量１．０Ｌ／ｈの条件でメンブランフィルターに１時間通油させた後のフィルター前後の圧力差が０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＪＩＳＫ２２０５、１種１号、２号重油に相当するものであり、フィルター通油性に優れたＡ重油組成物に関するものである。

Ａ重油は、ボイラー、ガスタービン、船舶、発電、ビニールハウス加温機などの用途で使用されており、道路を走る自動車を除いた、農業・漁業・工業などの産業用エネルギー源として主に使用されている。なお、これらの用途では自動車用軽油の使用も可能であるが、税法上の課税金額が異なっていることから、Ａ重油が使用されているケースがほとんどである。そして、このような税法上（軽油引取税）の観点から、Ａ重油は、軽油との区別ができるように、１０％残油の残留炭素分が０．２質量％を超えることとされている。そのため、残留炭素分を含む残渣油などの重質留分を、残留炭素分をほとんど含まない灯油・軽油留分に少量添加して製造されている。１０％残油の残留炭素分を調整するためにＡ重油に添加している残渣油などを残炭調整材と称するが、この残炭調整材に起因するスラッジにより、燃料供給系統に設置してあるフィルターの目詰まりを発生させ、燃焼機器への燃料供給ができなくなる場合がある。

そこで、スラッジによるフィルター目詰まりを防止するための手段として、残炭調整材の種類の選択やブレンド量を考慮するといった工夫がなされている。

具体的には、例えば、特開平２−１９６８８８号公報に開示されているように、残炭調整材として、減圧蒸留ヒーターリサイクル油を灯軽油に混合することが知られている。また、特開２００１−４９２６９号公報に開示されているように、水素化分解軽油に残炭調整材としてエキストラクト油を混合することが知られている。

一方、フィルター目詰まりには、低温時のワックス析出が影響していることも知られている。ワックス析出は、パラフィン量が多くなると増えるため、フィルター目詰まりの観点ではパラフィン量をできるだけ少なくすることが好ましいが、パラフィン量を少なくすると、燃焼性が悪くなるといった問題が生じる。そこで、特開２００９−１７９７０１号公報には、燃焼性を維持しながら、フィルター目詰まりを防止するための手法が提案されている。すなわち、炭素数１６から２５までの直鎖飽和分量を３５質量％以下とし、２環芳香族分量を２５容量％以下とし、−１５℃における析出ワックス量を３．５質量％以下とすることで、燃焼性が高く、かつ冬季においてワックスによるフィルターの目詰まりを起こさないＡ重油組成物を得ることとしている。

特開平２−１９６８８８号公報特開２００１−４９２６９号公報特開２００９−１７９７０１号公報

近年、環境対応機器の普及により、ディーゼル機関を中心にフィルター目開きは微細化傾向にあるため、スラッジによる燃料フィルター目詰まりのない、フィルター通油性に優れたＡ重油に対する要望が高まっている。ところが、従来の技術には、次のような問題があった。まず、特許文献１のように、残炭調整材としてヒーターリサイクル油を採用した場合、フィルター目詰まりを防止する効果は期待できるものの、必要な残留炭素分を得るには、残渣油などの他の重質留分を採用した場合と比較し添加量を多くしなければならなかった。そのうえ、ヒーターリサイクル油は残留炭素分が少なくＣ重油基材として燃焼性に優れた基材であったり、残渣油と比較して分解装置で付加価値の高いガソリン基材にしやすいなどの理由で他の重質留分と比較し付加価値が高く、コスト増になる問題があった。

また、特許文献２のように、残炭調整材としてエキストラクト油を採用する場合、潤滑油製造プラントを備えた製造施設やエキストラクト油を持ち込むことができる製造施設に限定されてしまい、実用化が難しいという問題があった。

このように従来技術ではフィルター通油性を良好にするために、付加価値の高い残炭調整材もしくは入手が困難な残炭調整材の種類や混合量に着目しているが、Ｃ重油の需要が減少している昨今ではより付加価値の低いＣ重油基材の残炭調整材を使用することが望まれている。

また、Ａ重油から天然ガスなどへの燃料転換が急速に進んでいる昨今では、Ａ重油やその基材の一つである分解軽油が余剰となっている。従って、特許文献１のように、灯油、軽油にヒーターリサイクル油を添加したものは、重油需要減少に伴い分解軽油が余剰気味となっている近年の社会情勢に適合するものとはいえない。すなわち、社会の実情に十分対応しながらＡ重油燃料のフィルター目詰まりの問題解決を図るためには、多くの製造施設で余剰気味となっている分解軽油を有効に活用する必要があるが、芳香族を多く含むという特性を有する分解軽油は、従来の基材に対しその性状を異にするところがある。そのため、単に、残炭調整材の種類・量・性状に着目した従来の技術思想をそのまま転用することはできず、また、従来の基材を前提とした飽和分量や芳香族分量を維持しても、Ａ重油組成物に求められる性能を満たすことができるかどうか不明な点が多い。

そこで、本発明者は、分解軽油の特性を考慮しつつ、様々な残炭調整材について、その性状がＡ重油のフィルター通油性能に及ぼす影響について鋭意研究したところ、特に２環以上の芳香族分量とＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の炭素／水素比とを組み合わせて調整することで通油性に優れたＡ重油組成物を提供できることを見出した。本発明は、この新たな知見に基づくものであり、分解軽油の混合比率の増加に対応しながら、残留炭素分や着火性・燃焼性などの市場において必要とされる性状を維持し、かつフィルター通油性能に優れたＡ重油組成物を提供するものである。

本発明のＡ重油組成物は、硫黄分が１．００質量％以下、１０％残油の残留炭素分（以下、１０％残留炭素分という。）が０．２０質量％以上、セタン指数（新）が３５以上、芳香族分が２０．０容量％以上であり、ＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の残油の炭素／水素比（以下、単に「炭素／水素比」という。）が６．３８質量％／質量％以上、２環以上芳香族分が３．０容量％以上である。

分解軽油の混合比率が１〜５０容量％で、前記分解軽油は密度（１５℃）０．８６０ｇ／ｃｍ^３以上、芳香族分が５０．０容量％以上、２環以上の芳香族分が４０．０容量％以上であることが好ましい。

流量１．０Ｌ／ｈの条件でメンブランフィルターに１時間通油させた後のフィルター前後の圧力差が０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。

本発明によれば、炭素／水素比に応じた２環以上の芳香族分の調整により、分解軽油の混合比率の増加に対応しながら、残留炭素分や着火性・燃焼性などの市場において必要とされる性状を維持し、かつフィルター通油性に優れたＡ重油組成物を提供することができる。

本発明のＡ重油組成物は、最終的に得られる組成物が、規定する特定の性状を有するように１種または２種以上の軽油基材を混合したものに残炭調整材を添加することで調製できる。
例えば、原油を常圧蒸留して得られる灯油留分や軽油留分及びそれらを脱硫した脱硫灯油や脱硫軽油を用いることができる。また常圧蒸留装置から得られる軽油留分と分解軽油を適切な割合で混合、脱硫処理して得られた軽油燃料組成物も用いることができる。なお、分解軽油とは、直接脱硫装置から得られる直脱軽油、間接脱硫装置から得られる間脱軽油、流動接触分解装置から得られる接触分解軽油などの重油のアップグレーディングプロセスから留出する軽油留分をいい、近年の社会的要請に従えば、それらの混合比率はできるだけ高くすることが好ましい。

また、残炭調整材として、原油を常圧蒸留して得られる常圧残渣油や、減圧蒸留して得られる減圧残渣油の他、常圧残渣油や減圧残渣油を脱れき処理して得られる脱れきアスファルト、常圧残渣油や減圧残渣油から芳香族分を溶剤に溶解して抽出除去して得られるエキストラクト油、或いは流動接触分解装置から得られる残油（スラリー油）などを用いることができる。近年の社会的要請に従えば、それらの混合比率はできるだけ高くすることが好ましい。付加価値の低いＣ重油基材を用いる場合、残炭調整材は残留炭素分の高いものが好ましい。このとき、残留炭素分は３．５０質量％以上が好ましく、５．６０質量％以上がより好ましく、７．００質量％以上が更に好ましい。

芳香族分は、スラッジの溶解性を高め、通油性能を高めるために多いことが好ましく、２０．０容量％以上、好ましくは２５．０容量％以上、より好ましくは３０．０容量％以上である。ただし、芳香族分は、多すぎるとセタン価が低下し、エンジンの始動性不良などの不具合を生じるため、５０．０容量％以下が好ましく、４５．０容量％以下がより好ましく、４０．０容量％以下が更に好ましい。

芳香族分の調整は、軽油基材の種類とその混合比率を変えることで適宜調整することができる。そして、軽油基材として分解軽油を用いる場合、その性状は、密度（１５℃）０．８６０ｇ／ｃｍ^３以上、芳香族分５０．０容量％以上、２環以上芳香族分４０．０容量％以上が好ましく、密度（１５℃）０．８７０ｇ／ｃｍ^３以上、芳香族分６０．０容量％以上、２環以上芳香族分５０．０容量％以上がより好ましく、密度（１５℃）０．９００ｇ／ｃｍ^３以上、芳香族分７０．０容量％以上、２環以上芳香族分５５．０容量％以上が更に好ましい。また、混合比率は１容量％以上が好ましく、１０容量％以上がより好ましく、２０容量％以上が更に好ましい。ただし、混合比率が多すぎるとセタン価が低下し、エンジンの始動性不良などの不具合を生じるため、５０容量％以下が好ましい。

炭素／水素比は、２環以上芳香族分量を考慮したうえで６．３８質量％／質量％以上とすれば要求されるＡ重油のフィルター通油性能を満たすものとなるが、基材の付加価値向上のためには大きいことが好ましく、７．００質量％／質量％以上がより好ましく、７．１０質量％／質量％以上が更に好ましい。ただし、大きすぎるとフィルター目詰まりを生じさせることになるので７．５０質量％／質量％を超えないことが望ましい。

芳香族分は、フィルター目詰まりの発生を低減させる性質を有する反面、セタン価を低下させる性質を有する。そこで、１０％残留炭素分とセタン価のバランスを考慮しながら、フィルター目詰まりを起こりにくくするためには、２環以上芳香族分量を、炭素／水素比に基づいて調整する必要がある。具体的には、炭素／水素比を６．３８質量％／質量％以上にしたうえで、２環以上芳香族分量を３．０容量％以上とする。なお、２環以上芳香族分は８．０容量％以上が好ましく、１５．０容量％以上がより好ましく、１８．０％容量以上が更に好ましい。ただし、２環芳香族分は、多すぎるとセタン価が低下し、エンジンの始動性不良などの不具合を生じるため、３５．０容量％以下が好ましく、３０．０容量％以下がより好ましく、２５．０容量％以下が更に好ましい。

硫黄分は、ＪＩＳＫ２２０５規格を満たす必要があるが、環境への影響の観点から更に低い１．００質量％以下とする必要がある。

本発明のＡ重油組成物には、必要に応じて各種の添加剤を適宜配合することができる。このような添加剤としては、低温流動性向上剤、セタン価向上剤、界面活性剤、防錆剤、清浄剤、潤滑性向上剤、識別剤などがあげられるが、これらを１種または２種以上組み合わせて添加することができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによってなんら限定されるものではない。
脱硫灯油及び脱硫軽油の他、以下に示す基材と残炭調整材を用いて実施例１〜５及び比較例１〜３のＡ重油組成物を調製し、表１に示す性状を測定した。
「接触分解軽油」
密度（１５℃）が０．９３１ｇ／ｃｍ^３、芳香族分７８．９容量％、２環以上の芳香族分が５５．６容量％の接触分解軽油。
「Ｃ９＋アロマ」
接触改質ガソリンから炭素数８以下の軽質な留分とガム分を取り除いた基材。
「残炭調整材１」
密度（１５℃）が０．９９３ｇ／ｃｍ^３、硫黄分２．９２質量％の中東系原油を常圧蒸留装置で処理して得られた、硫黄分３．５５質量％、残留炭素分１２．０質量％の常圧残渣油。
「残炭調整材２」
密度（１５℃）が０．９３９ｇ／ｃｍ^３、硫黄分１．００質量％の中東系原油を常圧蒸留装置で処理して得られた、硫黄分２．１５質量％、残留炭素分５．９５質量％の常圧残渣油。
「残炭調整材３」
密度（１５℃）が１．０３３ｇ／ｃｍ^３、流動接触分解装置から留出した、硫黄分０．７９質量％、残留炭素分５．９１質量％のスラリー油。

なお、表１に示す各性状は以下に示すものである。
「動粘度（５０℃）」
ＪＩＳＫ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される５０℃における動粘度。
「１０％残留炭素分」
ＪＩＳＫ２２７０「原油及び石油製品−残留炭素分試験方法」により得られる１０％残油の残留炭素分。
「硫黄分」
ＪＩＳＫ２５４１−４「原油及び石油製品−硫黄分試験方法第４部：放射線式励起法」により得られる硫黄分。
「密度（１５℃）」
ＪＩＳＫ２２４９「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。
「ＡＳＴＭ蒸留」
ＪＩＳＫ２２５４「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（新）」
ＪＩＳＫ２２８０「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。
「セタン指数（旧）」
ＪＩＳＫ２２０４-１９９２「軽油」に準拠して得られるセタン指数を意味する。
「炭素分」、「水素分」、「炭素／水素比」
ＪＰＩ−５Ｓ−６５−２００４「石油製品の炭素・水素・窒素・硫黄分試験法」により測定される炭素分、水素分、及び水素に対する炭素の質量比。ただし、測定対象は、ＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の残油である。
「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環以上芳香族分との総和。
「通油性」
試験燃料を油温１３℃、流量１．０Ｌ／ｈの条件で１時間通油させ、通油後の圧力値を測定した。ただし、通油後の圧力差が１．０ｋｇ／ｃｍ^２に達した場合は、「１．０以上」とした。試験装置はＩＰ３８７／０７を参照し、フィルターユニットを直径９０ｍｍとしたものを使用した。フィルターはメンブランフィルターＬＳＷＰ０９０２５（製品名：メルク社製）を用いた。なお、通油性の判定は実際の使用において目詰まりを生じた製品を模して調製したＡ重油組成物についての測定結果が０．７ｋｇ／ｃｍ^２を超えたことから、この数値を基準として０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下を合格とした。

表１において、炭素／水素比が６．３８質量％／質量％以上で２環以上芳香族分が３．０容量％以上の実施例１〜５は、いずれも、基材として分解軽油が混合されているが、セタン指数（新）は市場で要求されるレベル（３５以上）を満たしており、また、通油性は０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下となりフィルター通油性能に優れたものとなっている。なお、１０％残留炭素分も０．２０質量％以上になることが確認された。一方、比較例１・比較例２は炭素／水素比が６．３８質量％／質量％以上となっているが、２環以上芳香族分が３．０容量％未満であることから、差圧が１．０ｋｇ／ｃｍ^２以上で、通油性が不合格となっている。更に、比較例３は炭素／水素比が６．３８質量％／質量％以上となっており、全芳香族分も実施例３〜５と同程度であるが、２環以上芳香族分は３．０容量％以下であり、通油性が０．７ｋｇ／ｃｍ^２より大きく、フィルター目詰まりの問題を生じさせる可能性があるものとなっている。これらの結果から、炭素／水素比とともに２環以上芳香族分が通油性に影響を及ぼすことがわかる。

Claims

硫黄分が１．００質量％以下、１０％残油の残留炭素分が０．２０質量％以上、セタン指数（新）が３５以上、芳香族分が２０．０容量％以上であり、ＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の残油の炭素／水素比が６．３８質量％／質量％以上、２環以上芳香族分が３．０容量％以上であることを特徴とするＡ重油組成物。
分解軽油の混合比率が１〜５０容量％で、前記分解軽油は密度（１５℃）０．８６０ｇ／ｃｍ^３以上、芳香族分が５０．０容量％以上、２環以上の芳香族分が４０．０容量％以上である請求項１に記載のＡ重油組成物。
流量１．０Ｌ／ｈの条件でメンブランフィルターに１時間通油させた後のフィルター前後の差圧が０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下である請求項１又は２に記載のＡ重油組成物。