JP2014169363A - Fuel oil - Google Patents

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Keiichi Koseki
惠一 古関
Taketora Uchiki
武虎 内木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel oil used in an internal combustion engine having a combustion chamber adapted to subject a fuel oil and a gas containing oxygen by 65 vol.% or more to combustion, which is low in an amount of exhaust gases such as NOX and THC.SOLUTION: A fuel oil used in an internal combustion engine having a combustion chamber adapted to subject a fuel oil and a gas containing oxygen by 65 vol.% or more to combustion, is characterized in that: on a basis of the total fuel oil amount, it contains hydrocarbon oil by 60 vol.% or more; on a basis of the total hydrocarbon oil amount, the content of saturated hydrocarbon is 30 vol.% or more, the content of olefin hydrocarbon is 10 vol.% or less, the content of aromatic hydrocarbon is 65 vol.% or less, and the content of naphthenic hydrocarbon is 45 vol.% or less; and the first drop point of distillation is 100°C or more.

Description

本発明は、燃料油を燃焼させることにより動力を得る内燃機関において有用な燃料油、この燃料油を用いる内燃機関および上記燃料油を用いる内燃機関を搭載した気動車に関する。 The present invention relates to a fuel oil useful in an internal combustion engine that obtains power by burning fuel oil, an internal combustion engine using the fuel oil, and a pneumatic vehicle equipped with the internal combustion engine using the fuel oil.

ガソリン等の燃料油を燃焼させて動力を得る内燃機関、特に自動車用エンジンでは、燃料油が空気と混合されて燃焼に付される。空気中に78.0%存在する窒素分子が、燃焼過程において1酸化1窒素、1酸化2窒素およびその二量体、2酸化3窒素などの窒素酸化物(NOX)を生成し、それらが無視できない量で排出されるという問題がある。さらに、上記空気中に含まれる窒素は、酸素による燃焼の働きを抑える作用をするため、燃焼室において未燃の炭化水素が残り、それが排ガスとして排出され得る。NOXや全炭化水素(THC)の排出量を低減するために、三元触媒やNOX吸蔵還元触媒が使用されている。 In an internal combustion engine that obtains power by burning fuel oil such as gasoline, particularly an automobile engine, the fuel oil is mixed with air and subjected to combustion. Nitrogen molecules present in the air at 78.0% generate nitrogen oxides (NOX) such as 1 nitrogen monoxide, 2 nitrogen oxides and their dimers, 3 nitrogen oxides in the combustion process, which are ignored. There is a problem that it is discharged in an amount that cannot be done. Further, the nitrogen contained in the air acts to suppress the action of combustion by oxygen, so that unburned hydrocarbons remain in the combustion chamber and can be discharged as exhaust gas. In order to reduce the emission amount of NOX and total hydrocarbons (THC), a three-way catalyst and a NOX storage reduction catalyst are used.

しかし、三元触媒は、その効果を発揮するために、燃料油と空気の量が理論空燃比(ストイキオメトリ)を満たすことと共に厳しい温度管理が必要であり、また、白金やロジウムなどの高価な貴金属を必要とする。 However, in order to exert its effect, the three-way catalyst requires strict temperature control as well as the amount of fuel oil and air satisfying the stoichiometric air-fuel ratio (stoichiometry), and expensive such as platinum and rhodium. Need noble metals.

また、水素を燃料として燃焼させて動力を得るエンジンが知られている(例えば特許文献1および2)。このエンジンでは、水素が、酸素と、作動ガスとしてのアルゴンガスとともに燃焼に付され、非常に高い熱効率を有するとともに、窒素を使用しないので、NOXを排出する恐れがない。しかし、水素を使用するので、爆発の危険性が高く、取扱いには注意が必要であり、簡便に利用できるものではない。 Engines that obtain power by burning hydrogen as fuel are known (for example, Patent Documents 1 and 2). In this engine, hydrogen is subjected to combustion together with oxygen and argon gas as a working gas, has a very high thermal efficiency, and does not use nitrogen, so there is no fear of exhausting NOX. However, since hydrogen is used, there is a high risk of explosion, handling is necessary, and it cannot be used easily.

特開平11−93681号公報JP-A-11-93681 特開2009−68392号公報JP 2009-68392 A

本発明者らは、燃料油の燃焼において、従来の空気に代えて、酸素を65容量%以上含む気体を使用することにより、NOXやTHC等の排ガスの量が低減されることを先に見出した(特願2012−286942号)。本発明の目的は、このような燃焼により動力を得る内燃機関において有用な燃料油であって、NOXやTHC等の排ガスの量が少ない燃料油を提供することである。 The present inventors have previously found that in the combustion of fuel oil, the amount of exhaust gas such as NOX and THC is reduced by using a gas containing 65% by volume or more of oxygen instead of conventional air. (Japanese Patent Application No. 2012-286842). An object of the present invention is to provide a fuel oil that is useful in an internal combustion engine that obtains power by such combustion, and that has a small amount of exhaust gas such as NOX and THC.

本発明者らは、特定の組成および蒸留性状を有する燃料油が、酸素を65容量%以上含む気体とともに燃焼に付されると、上記目的が達成されることを見出した。 The present inventors have found that the above object is achieved when a fuel oil having a specific composition and distillation properties is subjected to combustion together with a gas containing 65% by volume or more of oxygen.

すなわち、本発明は、燃料油と、酸素を65容量%以上含む気体とが燃焼に付されるように適合されている燃焼室を有する内燃機関において使用される燃料油であって、燃料油全量を基準として炭化水素油を60容量%以上含み、炭化水素油全量を基準として、飽和炭化水素の含量が30容量%以上であり、オレフィン系炭化水素の含量が10容量%以下であり、芳香族炭化水素の含量が65容量%以下であり、ナフテン系炭化水素含量が45容量%以下であり、蒸留の初留点が100℃以上であることを特徴とする前記燃料油である。
また、本発明は、燃料油と、酸素を65容量%以上含む気体とが燃焼に付されるように適合されている燃焼室を有する内燃機関であって、該燃料油として上記燃料油が使用される内燃機関を提供する。
また、本発明は、燃料油と、酸素を65容量%以上含む気体とが燃焼に付されるように適合されている燃焼室を有する内燃機関を搭載した気動車であって、該燃料油として上記燃料油が使用される気動車を提供する。
That is, the present invention relates to a fuel oil used in an internal combustion engine having a combustion chamber adapted to be combusted with a fuel oil and a gas containing 65% by volume or more of oxygen. The content of hydrocarbon oil is 60% by volume or more based on the standard, the content of saturated hydrocarbons is 30% by volume or more, and the content of olefinic hydrocarbons is 10% by volume or less, based on the total amount of hydrocarbon oils. The fuel oil characterized by having a hydrocarbon content of 65% by volume or less, a naphthenic hydrocarbon content of 45% by volume or less, and an initial boiling point of distillation of 100 ° C. or more.
The present invention also relates to an internal combustion engine having a combustion chamber adapted to be combusted with a fuel oil and a gas containing 65% by volume or more of oxygen, wherein the fuel oil is used as the fuel oil. An internal combustion engine is provided.
The present invention also provides a pneumatic vehicle equipped with an internal combustion engine having a combustion chamber adapted to be combusted with a fuel oil and a gas containing 65% by volume or more of oxygen. A diesel powered vehicle using fuel oil is provided.

本発明の燃料油は、酸素を65容量%以上含む気体との燃焼に付されるとき、NOXやTHC等の排ガスの量が少なく、したがって、このような燃焼により動力を得る内燃機関において、必ずしも三元触媒やNOX吸蔵還元触媒を使用する必要がない。また、本発明の燃料油を使用する上記内燃機関は、車両、例えば気動車や自動車等、において好適に使用することができる。 The fuel oil of the present invention has a small amount of exhaust gas such as NOX and THC when subjected to combustion with a gas containing 65% by volume or more of oxygen. Therefore, in an internal combustion engine that obtains power by such combustion, There is no need to use a three-way catalyst or NOX storage reduction catalyst. In addition, the internal combustion engine using the fuel oil of the present invention can be suitably used in vehicles such as pneumatic vehicles and automobiles.

実施例で使用した内燃機関システムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the internal combustion engine system used in the Example.

本発明の燃料油は、酸素を65容量%以上含む気体とともに燃料油が燃焼に付されるように適合されている燃焼室を有する内燃機関において使用される。 The fuel oil of the present invention is used in an internal combustion engine having a combustion chamber adapted to be combusted with a gas containing 65% by volume or more of oxygen.

図1は、上記内燃機関を含むシステムの一例を示す図である。内燃機関10は、燃焼室を有する。燃焼室では、燃料タンク1から供給された燃料油が、プリサーバ5を経由して供給される気体と一緒に燃焼に付される。上記気体は、定常状態の燃焼において、酸素を65容量%以上含む。上記気体は、NOXの生成を抑える点から、窒素を含まないのが好ましい。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a system including the internal combustion engine. The internal combustion engine 10 has a combustion chamber. In the combustion chamber, the fuel oil supplied from the fuel tank 1 is subjected to combustion together with the gas supplied via the preserver 5. The gas contains 65% by volume or more of oxygen in steady-state combustion. The gas preferably does not contain nitrogen from the viewpoint of suppressing the production of NOX.

このような内燃機関において使用される本発明の燃料油は、燃料油全量を基準として炭化水素油を60容量%以上、好ましくは80容量%以上、さらに好ましくは90容量%以上、さらに好ましくは93容量%〜100容量%含み、炭化水素油全量を基準として、飽和炭化水素含量が30容量%以上であり、オレフィン系炭化水素含量が10容量%以下であり、芳香族炭化水素の量が65容量%以下であり、ナフテン系炭化水素含量が45容量%以下であり、蒸留の初留点が100℃以上である。 The fuel oil of the present invention used in such an internal combustion engine is a hydrocarbon oil of 60% by volume or more, preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, more preferably 93%, based on the total amount of fuel oil. Including 100% by volume, based on the total amount of hydrocarbon oil, the saturated hydrocarbon content is 30% by volume or more, the olefinic hydrocarbon content is 10% by volume or less, and the amount of aromatic hydrocarbons is 65% by volume. %, The naphthenic hydrocarbon content is 45% by volume or less, and the initial boiling point of distillation is 100 ° C. or more.

上記飽和炭化水素含量は、燃焼の始動性を確保する点から、35容量%以上、好ましくは50容量%以上、より好ましくは60容量%以上、さらに好ましくは70容量%以上である。上限は限定的でないが、好ましくは100容量%、さらに好ましくは95容量%、より好ましくは90容量%である。 The saturated hydrocarbon content is 35% by volume or more, preferably 50% by volume or more, more preferably 60% by volume or more, and further preferably 70% by volume or more, from the viewpoint of ensuring startability of combustion. The upper limit is not limited, but is preferably 100% by volume, more preferably 95% by volume, and more preferably 90% by volume.

上記オレフィン系炭化水素含量は、火炎伝播特性および酸化安定性の観点から、10容量%以下であり、下限は限定的ではないが、好ましくは0容量%である。 The olefinic hydrocarbon content is 10% by volume or less from the viewpoint of flame propagation characteristics and oxidation stability, and the lower limit is not limited, but is preferably 0% by volume.

上記芳香族炭化水素含量は、燃焼効率の点から、65容量%以下、好ましくは50容量%以下であり、また、0容量%以上が好ましく、30容量%以上がより好ましく、40容量%以上がさらに好ましい。 From the viewpoint of combustion efficiency, the aromatic hydrocarbon content is 65 volume% or less, preferably 50 volume% or less, preferably 0 volume% or more, more preferably 30 volume% or more, and more preferably 40 volume% or more. Further preferred.

上記ナフテン系炭化水素含量は、排ガス中のTHCの量を低減する点から、45容量%以下、好ましくは40容量%以下、より好ましくは30容量%以下であり、下限は限定的ではないが、好ましくは0容量%である。 The naphthenic hydrocarbon content is 45% by volume or less, preferably 40% by volume or less, more preferably 30% by volume or less from the viewpoint of reducing the amount of THC in the exhaust gas, and the lower limit is not limited. Preferably, it is 0% by volume.

上記の飽和炭化水素含量、オレフィン系炭化水素含量および芳香族炭化水素含量は、JPI−5S−49−97に定めるHPLC法により測定される値である。また、ナフテン系炭化水素含量は、ASTM D2425「Standard Test Method for Hydrocarbon Types in Middle Distillates by Mass Spectrometry」 により測定される値である。 The above saturated hydrocarbon content, olefinic hydrocarbon content and aromatic hydrocarbon content are values measured by the HPLC method defined in JPI-5S-49-97. The naphthenic hydrocarbon content is a value measured by ASTM D2425 “Standard Test Method for Hydrocarbon Types in Middle Distillates by Mass Spectrometry”.

また、本発明の燃料油の蒸留性状は、蒸留の初留点(IBP)が100℃以上である点を除いて何ら制限はないが、初留点(IBP)は100℃以上190℃以下が好ましく、130℃以上190℃以下がより好ましく、145℃以上190℃以下が最も好ましい。初留点が低いと、引火性が高くなり、また蒸発ガス(THC)が発生し易くなり、取扱性に問題がある。 The distillation property of the fuel oil of the present invention is not limited except that the initial boiling point (IBP) of distillation is 100 ° C. or higher, but the initial boiling point (IBP) is 100 ° C. or higher and 190 ° C. or lower. It is preferably 130 ° C. or higher and 190 ° C. or lower, and most preferably 145 ° C. or higher and 190 ° C. or lower. If the initial boiling point is low, the flammability becomes high and evaporative gas (THC) is likely to be generated, which causes a problem in handling.

蒸留の初留点以外については、10容量%留出温度(T10)が120℃以上210℃以下が好ましく、140℃以上230℃以下がより好ましく、160℃以上230℃以下が最も好ましい。また、30容量%留出温度(T30)は160℃以上220℃以下が好ましく、50容量%留出温度(T50)は180℃以上240℃以下が好ましく、70容量%留出温度(T70)は200℃以上265℃以下が好ましく、90容量%留出温度(T90)は210℃以上300℃未満が好ましく、210℃以上295℃未満がより好ましく、95容量%留出温度(T95)は220℃以上315℃以下が好ましく、220℃以上305℃以下がより好ましく、220℃以上300℃以下が最も好ましい。蒸留終点(EP)は230℃以上330℃以下が好ましく、230℃以上310以下がより好ましく、230℃以上280℃以下が最も好ましい。 Except for the initial boiling point of distillation, the 10% by volume distillation temperature (T 10 ) is preferably 120 ° C. or higher and 210 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or higher and 230 ° C. or lower, and most preferably 160 ° C. or higher and 230 ° C. or lower. Further, the 30% by volume distillation temperature (T 30 ) is preferably from 160 ° C. to 220 ° C., and the 50% by volume distillation temperature (T 50 ) is preferably from 180 ° C. to 240 ° C., and the 70% by volume distillation temperature (T 70 ) is preferably 200 ° C. or more and 265 ° C. or less, and 90% by volume distillation temperature (T 90 ) is preferably 210 ° C. or more and less than 300 ° C., more preferably 210 ° C. or more and less than 295 ° C., and 95% by volume distillation temperature (T 95 ) is preferably 220 ° C. or higher and 315 ° C. or lower, more preferably 220 ° C. or higher and 305 ° C. or lower, and most preferably 220 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. The distillation end point (EP) is preferably 230 ° C. or higher and 330 ° C. or lower, more preferably 230 ° C. or higher and 310 or lower, and most preferably 230 ° C. or higher and 280 ° C. or lower.

10容量%留出温度(T10)が低いと、引火性が高くなり、また蒸発ガス(THC)が発生し易くなり、取扱性に問題がある。95容量%留出温度(T95)及び蒸留終点(EP)の上限値は、排出ガス中のTHCの量が少ない点などから規定される。 If the 10% by volume distillation temperature (T 10 ) is low, the flammability becomes high and evaporative gas (THC) is likely to be generated, causing a problem in handling. The upper limit values of the 95 % by volume distillation temperature (T 95 ) and the distillation end point (EP) are defined from the point that the amount of THC in the exhaust gas is small.

上記蒸留の初留点(IBP)、10容量%留出温度(T10)、30容量%留出温度(T30)、50容量%留出温度(T50)、70容量%留出温度(T70)、90容量%留出温度(T90)、95容量%留出温度(T95)および終点(EP)は、JIS K 2254「石油製品−蒸留試験方法」によって測定される値である。 The distillation initial boiling point (IBP), 10 volume% distillation temperature (T 10), 30 volume% distillation temperature (T 30), 50 volume% distillation temperature (T 50), 70 volume% distillation temperature ( T 70 ), 90% by volume distillation temperature (T 90 ), 95% by volume distillation temperature (T 95 ), and end point (EP) are values measured by JIS K 2254 “Petroleum products-distillation test method”. .

本発明の燃料油の硫黄含量は何ら制限されない。これは、本発明の燃料油は、上記特定の内燃機関において使用されるものであり、上述したように、NOXやTHC等の排ガスの量が少なく、したがって、三元触媒等の触媒を使用する必要がないからである。従来の内燃機関では、NOXやTHC等の排ガスの量を低減するために三元触媒等の触媒が使用され、燃料油中の硫黄含有量が多いと触媒が失活するが、本発明の燃料油は、そのような触媒の使用が不要であり、したがって、硫黄含量は何ら制限されない。好ましくは、内燃機関のシステムの劣化を小さくできることなどから、燃料油の全量を基準として、200質量ppm以下であり、100質量ppm以下であることがより好ましく、80質量ppm以下であることがさらにより好ましく、20質量ppm以下であることが一層好ましく、下限は限定的ではないが、好ましくは0質量ppmである。 The sulfur content of the fuel oil of the present invention is not limited at all. This is because the fuel oil of the present invention is used in the above-mentioned specific internal combustion engine, and as described above, the amount of exhaust gas such as NOX and THC is small, and therefore a catalyst such as a three-way catalyst is used. It is not necessary. In a conventional internal combustion engine, a catalyst such as a three-way catalyst is used to reduce the amount of exhaust gas such as NOX and THC. When the sulfur content in the fuel oil is high, the catalyst is deactivated. Oil does not require the use of such a catalyst, and therefore the sulfur content is not limited in any way. Preferably, the deterioration of the system of the internal combustion engine can be reduced, and so on, based on the total amount of fuel oil, it is 200 mass ppm or less, more preferably 100 mass ppm or less, and further preferably 80 mass ppm or less. More preferably, it is more preferably 20 ppm by mass or less, and the lower limit is not limited, but is preferably 0 ppm by mass.

上記硫黄含量は、1質量ppm以上の場合には、JIS K 2541「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」により測定される値であり、1質量ppm未満の場合には、ASTM D4045−96「Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Hydrogenolysis and Rateometric Colorimetry」により測定される値である。 The sulfur content is a value measured according to JIS K 2541 “Crude oil and petroleum products—Sulfur content test method” when the content is 1 mass ppm or more. When the content is less than 1 mass ppm, ASTM D4045-96 “ It is a value measured by “Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Hydrogenolysis and Rateometric Colorimetry”.

本発明の燃料油の煙点は、限定的ではないが、18mm以上が好ましく、21mm以上がさらに好ましい。なお、煙点は、JIS K 2203により測定される。 The smoke point of the fuel oil of the present invention is not limited, but is preferably 18 mm or more, and more preferably 21 mm or more. The smoke point is measured according to JIS K 2203.

本発明の燃料油の製造方法については、特に制限はない。具体的には例えば、原油を蒸留して得られる灯油留分を脱硫した脱硫灯油、脱硫灯油を水素処理して低芳香族、低硫黄化した脱硫水添灯油、天然ガス等を一酸化炭素と水素に分解した後にF−T(Fischer-Tropsch )合成で得られる「GTL(Gas to Liquids)」の灯油留分(GTL灯油)、減圧留出油等を水素化脱硫・分解して得られる灯油相当留分(水素化分解灯油)、残油・減圧留出油等を接触分解して得られる灯油相当留分(接触分解灯油)、重油・残油等を直接脱硫の後に得られる灯油相当留分(重油直接脱硫灯油)等の炭化水素油の1種または2種以上を用いて製造される。したがって、GTL灯油と脱硫灯油、GTL灯油と脱硫水添灯油といったGTL灯油組成物も使用できるし、脱硫灯油と水素化分解灯油からなる組成物のように、石油系燃料のみからなる灯油組成物の使用も可能である。 There is no restriction | limiting in particular about the manufacturing method of the fuel oil of this invention. Specifically, for example, desulfurized kerosene obtained by desulfurizing a kerosene fraction obtained by distilling crude oil, desulfurized kerosene hydrotreated with desulfurized kerosene, low-sulfurized desulfurized hydrogenated kerosene, natural gas, etc. as carbon monoxide. Kerosene obtained by hydrodesulfurization and decomposition of “GTL (Gas to Liquids)” kerosene fraction (GTL kerosene), vacuum distillate, etc. obtained by FT (Fischer-Tropsch) synthesis after breaking down into hydrogen Equivalent fraction (hydrocracked kerosene), kerosene equivalent fraction obtained by catalytic cracking of residual oil / vacuum distillate (contact cracked kerosene), kerosene equivalent fraction obtained after direct desulfurization of heavy oil, residual oil, etc. It is produced using one or more hydrocarbon oils such as min (heavy oil direct desulfurized kerosene). Therefore, GTL kerosene compositions such as GTL kerosene and desulfurized kerosene, GTL kerosene and desulfurized hydrogenated kerosene can be used, and a kerosene composition consisting only of petroleum-based fuel such as a composition comprising desulfurized kerosene and hydrocracked kerosene can be used. Use is also possible.

また、必要に応じて、本発明の要旨を損なわない範囲で、ガソリン基材を添加することができる。ガソリン基材としては、原油を常圧蒸留して得られる軽質ナフサ、原油を常圧蒸留して得られる重質ナフサ、原油を蒸留して得られるナフサ留分を脱硫処理した脱硫フルレンジナフサ、軽質ナフサを脱硫した脱硫軽質ナフサ、重質ナフサを脱硫した脱硫重質ナフサ、軽質ナフサを異性化装置でイソパラフィンに転化して得られる異性化ガソリン、イソブタン等の炭化水素に低級オレフィンを付加(アルキル化)することによって得られるアルキレート、アルキレートを脱硫処理した脱硫アルキレート、脱硫されたイソブタン等の炭化水素と脱硫された低級オレフィンによる低硫黄アルキレート、接触改質法で得られる改質ガソリン、改質ガソリンから芳香族分をスルフォラン抽出した残分であるラフィネート(スルフォランラフィネート)、改質ガソリンの軽質留分(軽質改質ガソリン)、改質ガソリンの中重質留分(中重質改質ガソリン)、改質ガソリンの重質留分(重質改質ガソリン)、接触分解法や水素化分解法等で得られる分解ガソリン、分解ガソリンの軽質留分(軽質分解ガソリン)、分解ガソリンの重質留分(重質分解ガソリン)、分解ガソリンを脱硫処理した脱硫分解ガソリン、分解ガソリンの軽質留分を脱硫処理した脱硫軽質分解ガソリン、分解ガソリンの重質留分を脱硫処理した脱硫重質分解ガソリンを添加することもできる。このうち、特に芳香族炭化水素を含有するガソリン基材が好ましく、たとえば、改質ガソリンの中重質留分、改質ガソリンの重質留分、分解ガソリンの重質留分、分解ガソリンを脱硫処理した脱硫分解ガソリンおよび分解ガソリンの重質留分を脱硫処理した脱硫重質分解ガソリンが好ましい。 Moreover, a gasoline base material can be added in the range which does not impair the summary of this invention as needed. Gasoline base materials include light naphtha obtained by atmospheric distillation of crude oil, heavy naphtha obtained by atmospheric distillation of crude oil, desulfurized full-range naphtha obtained by desulfurizing naphtha fraction obtained by distillation of crude oil, light Desulfurized light naphtha desulfurized naphtha, desulfurized heavy naphtha desulfurized heavy naphtha, low olefins added to hydrocarbons such as isomerized gasoline and isobutane obtained by converting light naphtha to isoparaffin using an isomerizer ), The desulfurized alkylate obtained by desulfurizing the alkylate, the low-sulfur alkylate by desulfurized hydrocarbons such as isobutane and the desulfurized lower olefin, the reformed gasoline obtained by the catalytic reforming method, Raffinate (sulfolan raffinate), which is the residue of aromatics extracted from reformed gasoline. Light fraction of high quality gasoline (light reformed gasoline), medium heavy fraction of reformed gasoline (medium heavy reformed gasoline), heavy fraction of reformed gasoline (heavy reformed gasoline), catalytic cracking method Gasoline, hydrocracked gasoline, light fraction of cracked gasoline (light cracked gasoline), heavy fraction of cracked gasoline (heavy cracked gasoline), desulfurized cracked gasoline, cracked gasoline It is also possible to add desulfurized light cracked gasoline obtained by desulfurizing the light fraction, and desulfurized heavy cracked gasoline obtained by desulfurizing the heavy fraction of cracked gasoline. Of these, gasoline bases containing aromatic hydrocarbons are particularly preferred. For example, medium heavy fraction of reformed gasoline, heavy fraction of reformed gasoline, heavy fraction of cracked gasoline, desulfurized cracked gasoline. The treated desulfurized cracked gasoline and the desulfurized heavy cracked gasoline obtained by desulfurizing the heavy fraction of the cracked gasoline are preferred.

本発明の燃料油の製造において、含酸素化合物をさらに添加してもよい。上記含酸素化合物としては、たとえば、メチルターシャリーブチルエーテル(MTBE)およびエチルターシャリーブチルエーテル(ETBE)などのエーテル類、メタノール、エタノール、1−ブタノール、2−ブタノールおよびイソブタノールなどのアルコール類が挙げられる。本発明の燃料油中の上記含酸素化合物の量は、限定的ではないが、40容量%以下が好ましく、より好ましくは20容量%以下、さらに好ましくは10容量%以下、さらに好ましくは7容量%以下である。 In the production of the fuel oil of the present invention, an oxygen-containing compound may be further added. Examples of the oxygen-containing compound include ethers such as methyl tertiary butyl ether (MTBE) and ethyl tertiary butyl ether (ETBE), and alcohols such as methanol, ethanol, 1-butanol, 2-butanol and isobutanol. . The amount of the oxygen-containing compound in the fuel oil of the present invention is not limited, but is preferably 40% by volume or less, more preferably 20% by volume or less, further preferably 10% by volume or less, and further preferably 7% by volume. It is as follows.

本発明の燃料油には、識別のための着色剤、酸化安定度向上のための酸化防止剤、金属不活性化剤、腐食防止のための腐食防止剤、燃料ラインの清浄性維持のための清浄剤、および潤滑性向上のための潤滑性向上剤等の添加剤を添加してもよい。 The fuel oil of the present invention includes a colorant for identification, an antioxidant for improving oxidation stability, a metal deactivator, a corrosion inhibitor for preventing corrosion, and maintaining the cleanliness of the fuel line. You may add additives, such as a detergent and a lubricity improvement agent for lubrication improvement.

本発明の燃料油が使用されるところの上記内燃機関は、その始動をより安定的に行うために、始動時(すなわち、燃焼の開始時)には、酸素とともに窒素および任意的な希ガスを含む気体が燃焼室に供給されるのが好ましい。上記酸素の量は気体の10〜50容量%、好ましくは10〜40容量%であり、窒素の量は気体の50〜90容量%、好ましくは60〜90容量%であり、希ガスの量は0〜20容量%、好ましくは0〜15容量%であるのが好ましい。なお、希ガスは、元素周期律表の18族元素を意味し、典型的にはアルゴンである。 The internal combustion engine in which the fuel oil of the present invention is used, in order to perform its start more stably, at the start (that is, at the start of combustion), nitrogen and an optional noble gas are added together with oxygen. It is preferred that the containing gas is supplied to the combustion chamber. The amount of oxygen is 10-50% by volume of gas, preferably 10-40% by volume, the amount of nitrogen is 50-90% by volume of gas, preferably 60-90% by volume, and the amount of rare gas is It is preferably 0 to 20% by volume, preferably 0 to 15% by volume. The noble gas means a group 18 element in the periodic table of elements, and is typically argon.

内燃機関の始動後は、上記気体中の酸素の割合を徐々にまたは段階的に増加させることができ、運転が定常状態に達すると(典型的には、始動時から10〜30秒後)、酸素を65容量%以上含む気体を、好ましくは酸素を75〜100容量%含む気体を、さらに好ましくは酸素を85〜100容量%含む気体を、さらに好ましくは酸素を90〜100容量%含む気体を、最も好ましくは酸素のみからなる気体を燃焼に付すことにより、安定的に運転を続けることができるとともに、NOXの排出を抑えることができる。空気を使用する従来の内燃機関では、空気中に多量に含まれる窒素が酸素による燃焼の働きを抑える作用をするため、燃焼室において未燃の炭化水素が残り、排ガスとして排出されるが、本発明の内燃機関では、上記気体が65容量%以上の酸素を含むので、未燃の炭化水素量を少なくすることができ、したがって、全炭化水素(THC)の排出量を抑えることができる。また、未燃の炭化水素量が少ないので、燃焼効率が高い。 After starting the internal combustion engine, the proportion of oxygen in the gas can be increased gradually or stepwise, and when operation reaches a steady state (typically 10-30 seconds after the start) A gas containing 65% by volume or more of oxygen, preferably a gas containing 75-100% by volume of oxygen, more preferably a gas containing 85-100% by volume of oxygen, more preferably a gas containing 90-100% by volume of oxygen. Most preferably, by subjecting a gas consisting only of oxygen to combustion, stable operation can be continued and NOX emission can be suppressed. In conventional internal combustion engines that use air, nitrogen contained in a large amount acts in the action of suppressing the combustion of oxygen, so unburned hydrocarbons remain in the combustion chamber and are discharged as exhaust gas. In the internal combustion engine of the invention, since the gas contains 65% by volume or more of oxygen, the amount of unburned hydrocarbons can be reduced, and therefore, the emission amount of total hydrocarbons (THC) can be suppressed. Moreover, since there is little unburned hydrocarbon amount, combustion efficiency is high.

運転が定常状態に達したときの気体は、本発明の効果を損なわない範囲で、窒素および/または希ガスを含んでいてもよい。含み得る窒素の量は、気体の0〜35容量%、好ましくは0〜15容量%であり、希ガスの量は、気体の0〜10容量%、好ましくは0〜5容量%である。これらの量範囲であれば、燃焼温度低下効果があり、気体が窒素を含んでいても、NOXの排出量は少なめである。 The gas when the operation reaches a steady state may contain nitrogen and / or a rare gas as long as the effects of the present invention are not impaired. The amount of nitrogen that can be included is 0 to 35% by volume of gas, preferably 0 to 15% by volume, and the amount of rare gas is 0 to 10% by volume, preferably 0 to 5% by volume of gas. Within these ranges, there is an effect of lowering the combustion temperature, and even if the gas contains nitrogen, the amount of NOx emitted is small.

始動時およびその後の気体の成分の割合が適宜調整できるように、かつ圧力変動を低減して気体を燃焼室に安定的に供給することができるように、上記酸素、窒素および希ガスは、好ましくは、図1に示されるように、各気体のボンベから燃焼室へ供給される。窒素の供給は、窒素ボンベの他に空気ボンベを使用して行ってもよく、あるいは、自然吸気によって行ってもよい。図1では、窒素、酸素および希ガス(アルゴン)がそれぞれ、空気ボンベ2、酸素ボンベ3およびアルゴンボンベ4からプリサーバ5を経由して燃焼室に供給される。 The oxygen, nitrogen, and rare gas are preferably used so that the ratio of gas components at the start and thereafter can be adjusted as appropriate, and the pressure fluctuation can be reduced and gas can be stably supplied to the combustion chamber. As shown in FIG. 1, the gas is supplied from each gas cylinder to the combustion chamber. The supply of nitrogen may be performed using an air cylinder in addition to the nitrogen cylinder, or may be performed by natural suction. In FIG. 1, nitrogen, oxygen, and a rare gas (argon) are supplied from the air cylinder 2, the oxygen cylinder 3, and the argon cylinder 4 to the combustion chamber via the preserver 5.

上記内燃機関では、燃焼に付される気体が酸素を65容量%以上の量で含むので、NOXの排出が有意に低減され、したがって、高価な三元触媒や窒素酸化物吸蔵還元触媒を使用する必要がない。これは、内燃機関の簡素化および低コスト化をもたらす。しかし、本発明における内燃機関は、触媒を一切使用しないことを意図したものではなく、必要に応じて、少量の三元触媒や慣用的に使用される他の触媒(例えば吸着剤)を使用してもよい。 In the internal combustion engine, since the gas subjected to combustion contains oxygen in an amount of 65% by volume or more, NOx emissions are significantly reduced, and therefore expensive three-way catalysts and nitrogen oxide storage reduction catalysts are used. There is no need. This leads to simplification and cost reduction of the internal combustion engine. However, the internal combustion engine in the present invention is not intended to use no catalyst at all, and uses a small amount of a three-way catalyst or other conventionally used catalyst (for example, an adsorbent) as necessary. May be.

本発明における内燃機関は、必要に応じて、燃料油を改質するための改質器を備えることができる。これにより、重質化した燃焼効率の良い燃料油を内燃機関に供給することができる。この場合において、燃料油の改質は、燃料油の全体について行ってもよいが、必ずしもその必要はなく、一部についてのみ行ってもよい。 The internal combustion engine in the present invention can include a reformer for reforming the fuel oil as necessary. Thereby, the heavy fuel oil with good combustion efficiency can be supplied to the internal combustion engine. In this case, the reforming of the fuel oil may be performed on the entire fuel oil, but is not necessarily required, and may be performed on only a part thereof.

さらに、上記内燃機関は、ノッキング防止のために、圧縮比を例えば8.5以下に下げる、および/または冷却水出口温度を例えば50〜80℃に下げるなどを、必要に応じて行うことができる。また、酸素吸入抵抗防止のために、膨張と収縮が可能なバッファバックを設置するのが好ましい。バックファイヤ防止のために、低回転域にしたり、吸入負圧を下げすぎないようにしたり(例えば、400mmHg以下にしない)、および/またはバルブクリアランスを調整したりするのが好ましい。 Furthermore, in order to prevent knocking, the internal combustion engine can reduce the compression ratio to, for example, 8.5 or less and / or reduce the cooling water outlet temperature to, for example, 50 to 80 ° C. as necessary. . In order to prevent oxygen inhalation resistance, it is preferable to install a buffer bag that can expand and contract. In order to prevent backfire, it is preferable to use a low rotation range, not to reduce the suction negative pressure too much (for example, not to make it 400 mmHg or less), and / or adjust the valve clearance.

以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。実施例で使用した炭化水素油の性状等を表1〜2に示す。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples. Properties and the like of the hydrocarbon oil used in the examples are shown in Tables 1-2.

実施例1〜8
表3に示す量(容量%)の基材を使用して、表3に示す燃料油を製造した。得られた燃料油を、図1に示す内燃機関システムにおいて使用して、NOX排出量およびTHC排出量を測定した。結果を表3に示す。なお、内燃機関10として、4サイクル2気筒で総排気量359ccのものを使用した。燃料油は燃料タンク1から供給され、気体は、空気ボンベ2、酸素ボンベ3、アルゴンボンベ4からプリサーバ5に供給された後、内燃機関10の燃焼室に供給された。排気は、酸化触媒6で処理した後、冷却管7を通って排出された。排出された気体は、アルゴンガスおよび二酸化炭素が主体であり、その他に液体として水が排出された。
Examples 1-8
Using the amount (volume%) of the base material shown in Table 3, the fuel oil shown in Table 3 was produced. The obtained fuel oil was used in the internal combustion engine system shown in FIG. 1 to measure NOX emissions and THC emissions. The results are shown in Table 3. As the internal combustion engine 10, a 4-cycle 2-cylinder engine having a total displacement of 359 cc was used. The fuel oil was supplied from the fuel tank 1, and the gas was supplied from the air cylinder 2, oxygen cylinder 3, and argon cylinder 4 to the preserver 5, and then supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine 10. The exhaust gas was treated with the oxidation catalyst 6 and then exhausted through the cooling pipe 7. The discharged gas was mainly argon gas and carbon dioxide, and water was discharged as a liquid.

内燃機関の運転は、以下のように行った。すなわち、始動時に、酸素、アルゴンおよび窒素をそれぞれ、20.9容量%、0.9容量%および78.1容量%の量で含む気体を燃焼室に供給した。始動から30秒経過後に目視によって定常状態になったことが確認され、さらに30秒間運転を続け、その後、上記気体の組成を酸素89.3容量%および窒素10.7容量%に調整して運転を続けた。その結果、100時間継続して支障なく運転された。なお、内燃機関の回転数を3000rpm、圧縮比を7.6、冷却水温度を60℃とした。 The operation of the internal combustion engine was performed as follows. That is, at start-up, a gas containing oxygen, argon and nitrogen in amounts of 20.9 vol%, 0.9 vol% and 78.1 vol%, respectively, was supplied to the combustion chamber. After a lapse of 30 seconds from the start, it was confirmed that a steady state was obtained by visual observation, and the operation was continued for another 30 seconds. Thereafter, the gas composition was adjusted to 89.3 vol% oxygen and 10.7 vol% nitrogen. Continued. As a result, it was operated for 100 hours without any trouble. The rotation speed of the internal combustion engine was 3000 rpm, the compression ratio was 7.6, and the cooling water temperature was 60 ° C.

NOX排出量の測定
燃焼が定常状態になったことを目視およびオシロスコープの回転数で確認し、その5〜10秒後にサンプリングバッグでの排ガスの採取を開始した。採取を10秒間行った後、採取した排ガスを直ちにNOX検知管に導入し、色の変化からNOX量を決定した。
Measurement of NOx emission amount It was confirmed visually that the combustion was in a steady state and the rotational speed of an oscilloscope, and sampling of exhaust gas with a sampling bag was started after 5 to 10 seconds. After sampling for 10 seconds, the collected exhaust gas was immediately introduced into the NOX detector tube, and the amount of NOX was determined from the color change.

THC排出量の測定
燃焼が定常状態になったことを目視およびオシロスコープの回転数で確認し、その5〜10秒後にサンプリングバッグでの排ガスの採取を開始した。採取を10秒間行った後、採取した排ガスを直ちにTHC検知管に導入し、色の変化からTHC量を決定した。
Ensure that the measuring <br/> combustion THC emissions has become a steady state at a rotation number of visual and oscilloscope, began collecting in the exhaust gas at the sampling bag after the 5 to 10 seconds. After sampling for 10 seconds, the collected exhaust gas was immediately introduced into the THC detector tube, and the amount of THC was determined from the color change.

比較例1
実施例1において、内燃機関10の燃焼室に供給された気体を、始動時も定常状態時も共に空気のみにしたことを除いて、実施例1と同様にして運転を行った。NOX排出量は200ppmであり、THC排出量は400ppmであった。
Comparative Example 1
In Example 1, the operation was performed in the same manner as in Example 1 except that the gas supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine 10 was only air both at the start and in the steady state. NOX emissions were 200 ppm and THC emissions were 400 ppm.

比較例2
実施例1において、始動時における気体として、酸素70容量%、窒素29容量%およびアルゴン0.9容量%を含むものを使用した。バックファイヤを生じ、燃焼が不安定になったため、運転を中止した。
Comparative Example 2
In Example 1, a gas containing 70 vol% oxygen, 29 vol% nitrogen, and 0.9 vol% argon was used as the gas at the start. Backfire occurred and combustion became unstable, so the operation was stopped.

Figure 2014169363
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Figure 2014169363
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Figure 2014169363
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1 燃料タンク
2 空気ボンベ
3 酸素ボンベ
4 アルゴンボンベ
5 プリサーバ
6 酸化触媒
7 冷却管
10 内燃機関
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel tank 2 Air cylinder 3 Oxygen cylinder 4 Argon cylinder 5 Preserver 6 Oxidation catalyst 7 Cooling pipe 10 Internal combustion engine

Claims (6)

燃料油と、酸素を65容量%以上含む気体とが燃焼に付されるように適合されている燃焼室を有する内燃機関において使用される燃料油であって、燃料油全量を基準として炭化水素油を60容量%以上含み、炭化水素油全量を基準として、飽和炭化水素の含量が30容量%以上であり、オレフィン系炭化水素の含量が10容量%以下であり、芳香族炭化水素の含量が65容量%以下であり、ナフテン系炭化水素含量が45容量%以下であり、蒸留の初留点が100℃以上であることを特徴とする前記燃料油。 A fuel oil used in an internal combustion engine having a combustion chamber adapted to be combusted with a fuel oil and a gas containing 65% by volume or more of oxygen, and hydrocarbon oil based on the total amount of fuel oil 60% by volume or more, based on the total amount of hydrocarbon oil, the content of saturated hydrocarbons is 30% by volume or more, the content of olefinic hydrocarbons is 10% by volume or less, and the content of aromatic hydrocarbons is 65%. The fuel oil, wherein the fuel oil has a volume% or less, a naphthenic hydrocarbon content of 45 volume% or less, and an initial distillation point of distillation of 100 ° C. or more. 蒸留の初留点が100℃以上190℃以下であり、10容量%留出温度が120℃以上210℃以下であり、95容量%留出温度が220℃以上315℃以下であり、かつ終点が230℃以上330℃以下である、請求項1記載の燃料油。 The initial distillation point of distillation is 100 ° C. or more and 190 ° C. or less, the 10 vol% distillation temperature is 120 ° C. or more and 210 ° C. or less, the 95 vol% distillation temperature is 220 ° C. or more and 315 ° C. or less, and the end point is The fuel oil according to claim 1, which is 230 ° C or higher and 330 ° C or lower. 硫黄分含有量が200質量ppm以下である、請求項1または2記載の燃料油。 The fuel oil according to claim 1 or 2, wherein the sulfur content is 200 mass ppm or less. 含酸素化合物を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の燃料油。 The fuel oil according to any one of claims 1 to 3, comprising an oxygen-containing compound. 燃料油と、酸素を65容量%以上含む気体とが燃焼に付されるように適合されている燃焼室を有する内燃機関であって、該燃料油として請求項1〜4のいずれか1項記載の燃料油が使用される、前記内燃機関。 An internal combustion engine having a combustion chamber adapted to be combusted with a fuel oil and a gas containing 65% by volume or more of oxygen, wherein the fuel oil is any one of claims 1 to 4. The internal combustion engine, wherein the fuel oil is used. 燃料油と、酸素を65容量%以上含む気体とが燃焼に付されるように適合されている燃焼室を有する内燃機関を搭載した気動車であって、該燃料油として請求項1〜4のいずれか1項記載の燃料油が使用される、前記気動車。 A pneumatic vehicle equipped with an internal combustion engine having a combustion chamber adapted to be combusted with fuel oil and a gas containing 65% by volume or more of oxygen, wherein the fuel oil is any one of claims 1 to 4. The diesel train in which the fuel oil according to claim 1 is used.
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