JP2017031373A - 内燃機用燃料油組成物およびその内燃機用燃料油組成物の燃料油フィルタ閉塞性を評価する試験方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の内燃機用燃料油組成物は、(1)ろ過時間の傾きが0.32以下、(2)密度(15℃)が0.985g/cm3以下、(3)石油製品反応試験の結果が中性、(4)引火点が70℃以上、(5)50℃における動粘度が50mm2/s以上180mm2/s以下、(6)流動点が+20℃以下、(7)残留炭素分が14質量%以下、(8)水分含有率が0.3容量%以下、(9)灰分量が0.05質量%以下、(10)硫黄分含有率が3.0質量%以下、(11)銅板腐食が1以下、(12)バナジウム含有率が150質量ppm以下、(13)ナトリウム含有率が50質量ppm以下、(14)アルミニウム含有率とケイ素含有率との合計が30質量ppm以下、(15)潜在セジメントが0.1質量%以下、(16)実在セジメントが0.1質量%以下、(17)CCAIが860以下である。
【選択図】なし
Description
また、船舶用燃料油としては、ISO8217に規定されている船舶用燃料油が知られている。
本発明は、以下の通りである。
[1]下記(1)〜(17)をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物。
(1)ろ過時間の傾きが0.32以下
(2)密度(15℃)が0.985g/cm3以下
(3)石油製品反応試験の結果が中性
(4)引火点が70℃以上
(5)50℃における動粘度が50mm2/s以上180mm2/s以下
(6)流動点が+20℃以下
(7)残留炭素分が内燃機用燃料油組成物全質量に対して14質量%以下
(8)水分含有率が内燃機用燃料油組成物全容量に対して0.3容量%以下
(9)灰分量が内燃機用燃料油組成物全質量に対して0.05質量%以下
(10)硫黄分含有率が内燃機用燃料油組成物全質量に対して3.0質量%以下
(11)銅板腐食が1以下
(12)バナジウム含有率が内燃機用燃料油組成物全質量に対して150質量ppm以下
(13)ナトリウム含有率が内燃機用燃料油組成物全質量に対して50質量ppm以下
(14)アルミニウム含有率とケイ素含有率との合計が内燃機用燃料油組成物全質量に対して30質量ppm以下
(15)潜在セジメントが0.1質量%以下
(16)実在セジメントが0.1質量%以下
(17)CCAIが860以下
遠心分離した内燃機用燃料油組成物の上澄み液を採取する工程B、
採取した上澄み液を加熱する工程C、および
加熱した上澄み液の一部をろ紙を用いて吸引ろ過し、ろ過に要した時間を測定する工程Dを含み、
同じろ紙を用いて工程Dを複数回繰り返し、
下記式(1)より、複数回繰り返した工程Dで測定したろ過に要した時間のそれぞれを用いて、それぞれの測定回数の内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間を算出し、
縦軸を内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間とし、横軸をろ過に要した時間の測定回数としてプロットした点から、最小二乗法で算出した近似直線の傾きに基づいて、内燃機用燃料油組成物における燃料油フィルタの閉塞性を評価する試験方法。
Tn=tn/(M/d) (1)
ここで、Tnはn回目の測定のろ過に要した時間から算出した内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間(秒/cm3)、tnはn回目の測定のろ過に要した時間(秒)、Mはろ過した内燃機用燃料油組成物の質量(g)、dは15℃における内燃機用燃料油組成物の密度(g/cm3)である。
本発明は、下記(1)〜(17)で規定する組成、性状をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物(以下、「本発明の油組成物」ということがある)に関する。
本発明の油組成物
(1)ろ過時間の傾きが0.32以下
(2)密度(15℃)が0.985g/cm3以下
(3)石油製品反応試験の結果が中性
(4)引火点が70℃以上
(5)50℃における動粘度が50mm2/s以上180mm2/s以下
(6)流動点が+20℃以下
(7)残留炭素分が内燃機用燃料油組成物全質量に対して14質量%以下
(8)水分含有率が内燃機用燃料油組成物全容量に対して0.3容量%以下
(9)灰分量が内燃機用燃料油組成物全質量に対して0.05質量%以下
(10)硫黄分含有率が内燃機用燃料油組成物全質量に対して3.0質量%以下
(11)銅板腐食が1以下
(12)バナジウム含有率が内燃機用燃料油組成物全質量に対して150質量ppm以下
(13)ナトリウム含有率が内燃機用燃料油組成物全質量に対して50質量ppm以下
(14)アルミニウム含有率とケイ素含有率との合計が内燃機用燃料油組成物全質量に対して30質量ppm以下
(15)潜在セジメントが0.1質量%以下
(16)実在セジメントが0.1質量%以下
(17)CCAIが860以下
(内燃機用燃料油組成物の性状、組成)
本発明の内燃機用燃料油組成物は、以下の(1)〜(17)で規定された組成、性状をいずれも満足する。
(1)ろ過時間の傾き
本発明の油組成物のろ過時間の傾きは、燃料油フィルタの閉塞の頻度を効果的に低減できるという観点から、0.32以下であり、好ましくは0.17以下であり、より好ましくは0.08以下である。内燃機用燃料油組成物中のセジメントなどが原因で燃料油フィルタが閉塞したとき、燃料油フィルタを洗浄する。燃料油フィルタの閉塞の頻度が高いと、燃料油フィルタを洗浄した後、短い期間で、燃料油フィルタは再び閉塞する。一方、燃料油フィルタの閉塞の頻度が低い場合、燃料油フィルタが再び閉塞するまで長期間要することになる。現在、自動的に洗浄するフィルタが用いられているが、ろ過時間の傾きが0.32以下の場合、燃料油フィルタの洗浄から次の洗浄までの時間は、少なくとも24時間であると見積もられる。すなわち、ろ過時間の傾きが0.32以下であれば、少なくとも24時間は、燃料油フィルタを洗浄することなく、ディーゼルエンジンを使用し続けることができる。洗浄の間隔が短い場合は、フィルタの設置台数を増加させる必要があり、増加させることができない場合は、フィルタを通過させずに燃料油をエンジンで燃焼させることとなり、エンジンの安定運転に悪影響を与えることとなる。
工程Aでは、内燃機用燃料油組成物を遠心分離する。たとえば、測定試料を「JIS K2601原油試験方法 水でい分試験方法 水でい分試験器」(以下、水でい分試験器)で使用される目盛試験管3本に、各々100mLの標線まで採取する。その後、水でい分試験器で使用される遠心分離器を用い、70℃、相対遠心力600の条件で55分間遠心分離を行う。
工程Bでは、遠心分離した内燃機用燃料油組成物の上澄み液を採取する。たとえば、50mLビーカーを3個用意し、遠心分離をかけた目盛試験管3本の試料の上部50mLを、各50mLビーカーに分取する。分取後のビーカーを0.1mg単位で秤量する(M1)(g)。
工程Cでは、採取した上澄み液を加熱する。具体的には、100±1℃に保った恒温槽で、工程Bで採取した試料を15分間加熱する。
工程Dでは、加熱した上澄み液の一部をろ紙を用いて吸引ろ過し、ろ過に要した時間を測定する。具体的には、JPI−5S−60−2000の実在セジメント試験方法に定めるろ過装置(以下、ろ過装置)に、細孔20〜25μmのろ紙(Whatman No.4(55mmφ))を置く。ろ紙は、110℃の乾燥機で20分間、予め乾燥させておく。さらに上部漏斗を重ね、試料の漏れ込みがないよう固定する。この際、直径28mmの孔を開けたパッキンを重ねるなどの方法で、ろ過面の直径を28mmに調節する。その後、減圧瓶の他端には、排気速度12L/分で吸引できる真空ポンプを取り付ける。上部漏斗も試料と同様に100±1℃となるように加熱する。
Tn=tn/(M/d) (1)
ここで、Tnはn回目の測定のろ過に要した時間から算出した内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間(秒/cm3)、tnはn回目の測定のろ過に要した時間(秒)、Mはろ過した内燃機用燃料油組成物の質量(M1−M2)(g)、dは15℃における内燃機用燃料油組成物の密度(g/cm3)である。なお、ろ紙の閉塞によりろ過できなかった場合は、「計算不可」としてもよい。
また、ろ過時間の傾きが異なる基材を配合することによっても、本発明の油組成物のろ過時間の傾きを制御することができる。
本発明の油組成物の密度は、大型船舶のディーゼルエンジンなどの大型ディーゼルエンジンの前に付設されている遠心分離器によるスラッジの分離性能を低減させないという観点から、15℃で0.985g/cm3以下、好ましくは0.982g/cm3以上以下である。
本発明の油組成物の密度は、JIS K 2249(原油及び石油製品−密度の求め方−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物は、燃料油タンク、配管、ディーゼルエンジンおよび装備しているポンプなどの補機の腐食を防止する観点から、JIS K 2252による石油製品反応試験の結果が中性である。
本発明の油組成物の引火点は、取り扱い上の安全性確保の観点から、70℃以上であり、好ましくは90℃以上である。
上記引火点は、JIS K 2265(原油及び石油製品−引火点試験方法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物の動粘度は、C重油用ポンプおよび流量計の仕様範囲に適切に適合するという観点から、50℃で50mm2/s以上180mm2/s以下であり、好ましくは50℃で100mm2/s以上170mm2/s以下である。
上記動粘度は、JIS K 2283(原油及び石油製品の動粘度試験方法)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物の流動点は、取り扱い上の観点から、+20℃以下であり、好ましくは+10℃以下である。
本発明の油組成物の流動点は、JIS K 2269(原油及び石油製品の流動点並びに曇り点試験方法)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物の残留炭素分は、内燃機用燃料油組成物の燃焼性維持、特に燃焼不良による煤発生の抑制の観点から、本発明の油組成物全質量に対して、14質量%以下、好ましくは12質量%以下である。なお、税法上の観点から、その値は、本発明の油組成物全質量に対して上記値以下、かつ0.2質量%超であることが好ましい。
本発明の油組成物の残留炭素分は、JIS K 2270(原油及び石油製品−残留炭素分試験方法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物中における水分含有率は、貯蔵安定性の低下(アスファルテンと水のエマルジョンによるスラッジ生成)の観点から、本発明の油組成物全容量に対して0.3容量%以下であり、好ましくは0.1容量%以下である。
本発明の油組成物中における水分含有率は、JIS K 2275(原油及び石油製品−水分試験方法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物中の灰分量としては、ディーゼルエンジンのシリンダーなどの摩耗を抑制するという観点から、本発明の油組成物全質量に対して0.05質量%以下であり、好ましくは0.03質量%以下である。
本発明の油組成物中の灰分は、JIS K 2272(原油及び石油製品の灰分ならびに硫酸灰分試験方法)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物中の硫黄分含有率は、排ガス中の硫黄酸化物による環境負荷を低減し、排ガスの酸露点低下抑制による煙道腐食を抑制する観点から、本発明の油組成物全質量に対して3.0質量%以下、好ましくは2.2質量%以下である。
上記硫黄分含有率は、JIS K 2541(原油及び石油製品−硫黄分試験方法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物の銅板腐食は、燃料油タンク、配管、ディーゼルエンジンおよび装備しているポンプなどの補機の腐食を防止する観点から、1以下である。
上記銅板腐食は、JIS K 2513(石油製品−銅板腐食試験法法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物中におけるバナジウム含有率は、バナジウムアタックによる腐食防止の観点から、本発明の油組成物全質量に対して150質量ppm以下であり、好ましくは100質量ppm以下であり、より好ましくは50質量ppm以下である。
本発明の油組成物中におけるバナジウム含有率は、JPI−5S−62(石油製品−金属分試験方法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物中におけるナトリウム含有率は、硫酸ナトリウムの生成による腐食防止の観点から、本発明の油組成物全質量に対して50質量ppm以下であり、好ましくは30質量ppm以下であり、より好ましくは15質量ppm以下である。
本発明の油組成物中におけるナトリウム含有率は、JPI−5S−62(石油製品−金属分試験方法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物中におけるアルミニウム含有率とケイ素含有率との合計は、ディーゼルエンジンのシリンダーなどの摩耗の抑制、ならびにディーゼルエンジンの燃焼室内および伝熱面へのアルミニウムやケイ素の付着による伝熱不良の抑制の観点から、本発明の油組成物全質量に対して30質量ppm以下であり、好ましくは20質量ppm以下であり、より好ましくは10質量ppm以下である。
本発明の油組成物中におけるアルミニウム含有率およびケイ素含有率は、JPI−5S−62(石油製品−金属分試験方法−)に準じてそれぞれ測定することができる。
本発明の油組成物の潜在セジメントは、燃料油貯蔵後の燃料油フィルタの通油性確保の観点から、0.1質量%以下であり、好ましくは0.05質量%以下である。
本発明の油組成物の潜在セジメントは、JPI−5S−60−2000(原油及び石油製品−セジメント試験方法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物の実在セジメントは、燃料油貯蔵後の燃料油フィルタの通油性確保の観点から、0.1質量%以下であり、好ましくは0.05質量%以下であり、より好ましくは0.02質量%以下である。
本発明の油組成物の実在潜在セジメントは、JPI−5S−60−2000(原油及び石油製品−セジメント試験方法−)に準じて測定することができる。
本発明の油組成物のCCAIは、燃料油貯蔵後の燃料油フィルタの通油性確保の観点から、860以下である。
本発明の油組成物のCCAIは、ISO 8217−2012のAnnex F記載の計算式より算出される値である。
本発明の油組成物は、以下の基材を含有することができる。
・直留軽油留分(原油を常圧蒸留装置で常圧蒸留して得られる軽油留分)
・減圧軽油留分(常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置で減圧蒸留して得られる軽油留分)
・脱硫軽油留分(直留軽油留分を脱硫して得られる軽油留分)
・分解軽油留分(常圧蒸留残渣油および/もしくは減圧蒸留残渣油を流動接触分解して得られる軽油留分)
・直脱軽油留分(常圧蒸留残渣油および/もしくは減圧蒸留残渣油を直接脱硫装置で脱硫処理して得られる軽油留分)
・常圧蒸留残渣油(原油を常圧蒸留装置で常圧蒸留して得られる残渣油)
・減圧蒸留残渣油(常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置で減圧蒸留して得られる残渣油)
・直脱重油(常圧蒸留残渣油および/もしくは減圧蒸留残渣油を直接脱硫装置で脱硫して得られる重油)
・分解重油(直脱重油を流動接触分解して得られる重油分)
本発明の油組成物には、上述の諸性状を維持しうる範囲で、必要に応じ、流動点降下剤、燃焼促進剤、清浄剤、スラッジ分散剤などの各種添加剤を適宜選択して配合することができる。
[基材の性状と組成の評価]
(1)ろ過時間の傾き
測定試料を「JIS K2601原油試験方法 水でい分試験方法 水でい分試験器」(以下、水でい分試験器)で使用される目盛試験管3本に、各々100mLの標線まで採取した。その後、水でい分試験器で使用される遠心分離機((株)コクサン製、型番:H−215−H−8特)を用い、70℃、相対遠心力600の条件で55分間遠心分離を行った。次に、50mLビーカーを3個用意し、遠心分離をかけた目盛試験管3本の試料の上部50mLを、各50mLビーカーに分取した。分取後のビーカーを0.1mg単位で秤量した(M1)(g)。そして、100±1℃に保った恒温槽で、分取した試料を15分間加熱した。
Tn=tn/(M/d) (1)
ここで、Tnはn回目の測定のろ過に要した時間から算出した内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間(秒/cm3)、tnはn回目の測定のろ過に要した時間(秒)、Mはろ過した内燃機用燃料油組成物の質量(M1−M2)(g)であり、dは15℃における内燃機用燃料油組成物の密度(g/cm3)である。なお、ろ紙の閉塞によりろ過できなかった場合は、「計算不可」とした。そして、縦軸を内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間とし、横軸をろ過に要した時間の測定回数としてプロットした点から、最小二乗法で近似直線の傾きを算出し、ろ過時間の傾きを算出した。
(3)反応試験:JIS K 2252による石油製品反応試験により測定した。
(4)引火点:JIS K 2265に準じて測定した。
(5)50℃における動粘度:JIS K 2283に準じて測定した。
(6)流動点:JIS K 2269に準じて測定した。
(7)残留炭素分:JIS K 2270に準じて測定した。
(8)水分含有率:JIS K 2275に準じて測定した。
(9)灰分量:JIS K 2272に準じて測定した。
(10)硫黄分含有率:JIS K 2541に準じて測定した。
(11)銅板腐食:JIS K 2513に準じて測定した。
(12)バナジウム含有率:JPI−5S−62に準じて測定した。
(13)ナトリウム含有率:JPI−5S−62に準じて測定した。
(14)アルミニウム含有率とケイ素含有率との合計:JPI−5S−62(石油製品−金属分試験方法−)に準じてアルミニウム含有率およびケイ素含有率をそれぞれ測定し、アルミニウム含有率およびケイ素含有率を足し算した。
(15)潜在セジメント:JPI−5S−60−2000に準じて測定した。
(16)実在セジメント:JPI−5S−60−2000に準じて測定した。
(17)CCAI:ISO 8217−2012のAnnex F記載の計算式より算出した。
内燃機用燃料油組成物の性状は、基材の評価と同様の方法で行った。また、内燃機用燃料油組成物のろ過性能評価は以下のように行った。
(遠心分離処理)
実施例および比較例の内燃機用燃料油組成物に対し、遠心分離処理を行い、内燃機用燃料油組成物中の微粒子を除去した。なお、C重油をディーゼルエンジン用の燃料油として使用する場合、ろ過の前処理として、多くのケースでC重油中のスラッジおよび触媒粉などを遠心分離機により除去している。ディーゼルエンジンでの使用を想定して内燃機用燃料油組成物を評価するため、ろ過性能評価の前処理として、遠心分離機により前処理を行った。遠心分離処理には、遠心分離機(三菱化工機(株)製、型番:SELFJECTOR MODEL SJ700)を使用し、処理温度を98℃にし、燃料油流量(実容量)を680L/時間とした。
遠心分離処理を行った内燃機用燃料油組成物に対して、図1に示すろ過性能評価システムにより、内燃機用燃料油組成物のろ過性能を評価した。評価システム1は、燃料タンク11、ポンプ12、燃料加熱機13、流量計14、フィルタ15および差圧計16を含む。燃料油タンク11は内燃機用燃料油組成物を約50℃の温度に保温しながら貯蔵した。燃料タンク11に貯蔵されている内燃機用燃料油組成物はポンプ12を経由して燃料油加熱機13に輸送された。燃料加熱機13は、内燃機用燃料油組成物の動粘度が25〜35mm2/sになるように内燃機用燃料油組成物の温度を制御した。燃料加熱機13により温度を制御された内燃機用燃料油組成物は流量計14を経由してフィルタ15に輸送された。フィルタ15には、(株)コンヒラ社製エレメント(表面積:390cm2、目開き:20μm)を使用した。フィルタ15における内燃機用燃料油組成物の流量は1950L/時間であった。フィルタ15の上流側と下流側とで接続している差圧計16は、フィルタ15の入口と出口との間の差圧を測定した。
◎;差圧が0.05MPaに達するまでの時間が4時間以上
○;差圧が0.05MPaに達するまでの時間が2時間以上4時間未満
△;差圧が0.05MPaに達するまでの時間が1時間以上2時間未満
×;差圧が0.05MPaに達するまでの時間が1時間未満
下記表1および2に示す性状、組成を有する基材を表3および4に示す割合で混合し、表3および4に示す性状の内燃機用燃料油組成物を作製した。
得られた各内燃機用燃料油組成物について、評価結果を表3および4に示す。
11 燃料タンク
12 ポンプ
13 燃料加熱機
14 流量計
15 フィルタ
16 差圧計
Claims (2)
- 下記(1)〜(17)をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物。
(1)ろ過時間の傾きが0.32以下
(2)密度(15℃)が0.985g/cm3以下
(3)石油製品反応試験の結果が中性
(4)引火点が70℃以上
(5)50℃における動粘度が50mm2/s以上180mm2/s以下
(6)流動点が+20℃以下
(7)残留炭素分が前記内燃機用燃料油組成物全質量に対して14質量%以下
(8)水分含有率が前記内燃機用燃料油組成物全容量に対して0.3容量%以下
(9)灰分量が前記内燃機用燃料油組成物全質量に対して0.05質量%以下
(10)硫黄分含有率が前記内燃機用燃料油組成物全質量に対して3.0質量%以下
(11)銅板腐食が1以下
(12)バナジウム含有率が前記内燃機用燃料油組成物全質量に対して150質量ppm以下
(13)ナトリウム含有率が前記内燃機用燃料油組成物全質量に対して50質量ppm以下
(14)アルミニウム含有率とケイ素含有率との合計が前記内燃機用燃料油組成物全質量に対して30質量ppm以下
(15)潜在セジメントが0.1質量%以下
(16)実在セジメントが0.1質量%以下
(17)CCAIが860以下 - 内燃機用燃料油組成物を遠心分離する工程A、
遠心分離した前記内燃機用燃料油組成物の上澄み液を採取する工程B、
前記採取した上澄み液を加熱する工程C、および
加熱した前記上澄み液の一部をろ紙を用いて吸引ろ過し、ろ過に要した時間を測定する工程Dを含み、
同じろ紙を用いて工程Dを複数回繰り返し、
下記式(1)より、複数回繰り返した工程Dで測定したろ過に要した時間のそれぞれを用いて、それぞれの測定回数の内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間を算出し、
縦軸を内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間とし、横軸をろ過に要した時間の測定回数としてプロットした点から、最小二乗法で算出した近似直線の傾きに基づいて、内燃機用燃料油組成物における燃料油フィルタの閉塞性を評価する試験方法。
Tn=tn/(M/d) (1)
ここで、Tnはn回目の測定のろ過に要した時間から算出した内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間(秒/cm3)、tnはn回目の測定のろ過に要した時間(秒)、Mはろ過した内燃機用燃料油組成物の質量(g)、dは15℃における内燃機用燃料油組成物の密度(g/cm3)である。
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