JP3482283B2 - 低温流動性評価法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、燃料油の実用限界
温度との相関を向上させた低温流動性評価法に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、ハウス栽培用加温機、ビル等の
暖房、漁船等に使用される燃料油において、冬季におけ
る低温下、あるいは寒冷地でのワックス分の析出による
流動性の悪化が問題となっている。こうした燃料油の流
動性管理は、ＪＩＳでは流動点で規定されているが、こ
うした管理を行っても燃料油中のワックス分が低温下で
析出し、燃料フィルターを閉塞させることが原因となる
トラブルは発生する。これは、燃料油が実際にフィルタ
ーを閉塞させる温度である実用限界温度と流動点の相関
が悪いためである。そこで、軽油のワックス分の析出に
よるディーゼル車の燃料プレフィルター閉塞を管理する
ための試験法である「目詰まり点試験」（ＪＩＳ−Ｋ２
２８８で規定、吸引圧力−２ｋＰａ、ろ過器網目４５μ
ｍ）を用いて、こうした燃料油を管理しているところが
多い。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、この目詰まり
点試験を用いて、燃料油の管理を行っても、フィルター
閉塞によるトラブルは時々発生し、問題となっていた。
また、３０〜４０℃／ｈで冷却される目詰まり点試験
は、以前より実性能と相関が良くないことが問題として
挙げられていた。そこで、燃料油の目詰まり点と実用限
界温度の相関について調査を行った。実用限界温度の測
定には、こうした燃料油を使用しているものの中で、フ
ィルター閉塞のトラブルが比較的多く見られる、約１５
０〜２５０μｍの目開きのフィルターを使用しているハ
ウス栽培用加温設備をシミュレートした装置（シミュレ
ータ）を用い、燃料油を１℃／ｈ程度の緩やかな冷却速
度で冷却して測定した。この結果、これらの燃料油の実
用限界温度と目詰まり点は殆ど相関しないことが分かっ
た。この原因として、析出したワックスの結晶の大きさ
の違いが挙げられる。つまり、これらの燃料油が実際に
冬季に使用される場合、燃料油は１℃／ｈ程度の緩やか
な冷却速度で冷却されるため、３０〜４０℃／ｈで冷却
される目詰まり点試験と比較すると析出するワックスは
大きな結晶となることが分かっている。このワックス結
晶の大きさの差が実用限界温度とＣＦＰＰの相関が悪い
原因である。軽油においては、ディーゼル車で５００μ
ｍ程度の目開きのフィルターを使用しているのに対し、
目詰まり点試験では４５μｍと細かい目開きのフィルタ
ーを使用し、ワックス結晶の大きさの差を解消し、実機
との相関をよくしている。本願発明に用いる燃料油を使
用する機器は、一般に１５０〜２５０μｍとディーゼル
車に比べ目開きが細かいフィルターを使用しているた
め、こうした燃料油の目詰まり点を測定するときには、
さらに目開きの細かいフィルターにしなければならない
といえる。 【０００４】また、軽油は沸点範囲１３０〜４４０℃の
直留軽油留分や脱硫軽油留分、あるいは灯油留分等の軽
油基材からなり、これに流動性向上剤（以下、ＦＩと記
載することがある）を加えたりするだけなのに対し、本
願発明に用いる燃料油は、軽油基材の他に重質軽油留
分、あるいは分解軽油留分等を使用し、さらに常圧残
油、減圧残油、脱硫残油、スラリーオイルあるいはエキ
ストラクト等を１種あるいは２種加え、さらにＦＩを加
える場合もある。このような残油の中には、特公平３−
５４３８号、特開昭５８−１４９９９１号、燃料協会誌
第５７巻第６１４号（１９７８年刊行）４１９〜４２４
頁に示されているようにＦＩと同じような低温流動性改
善の働きがある。このため、析出するワックスの結晶
は、大きさ、量、挙動等軽油に比べ非常に複雑である。
また、石油学会石油製品討論会（平成４年１０月）での
発表によると、燃料油の実用限界温度測定法として、測
定を行う際の冷却速度を遅くし、実際使用される場合の
条件に近づけた方法が開発されている。しかし、この方
法は、冷却速度が５℃／ｈと遅いため、試験に長時間を
要するという問題がある。特に、生産品を管理する上
で、製造後２〜３時間で製品を出荷するケースもあり、
製品を管理する管理試験はより短時間であることが必要
である。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するためにシミュレータで得られる燃料油の実用
限界温度と相関の良い評価法について鋭意検討を行った
結果、特定の燃料油について、吸引圧力、冷却速度、ろ
過器網目を特定の範囲にして目詰まり試験装置で目詰ま
り点を測定すると、目詰まり点と実用限界温度との相関
が飛躍的に向上することを見い出し、この知見に基づい
て本発明を完成するに至った。 【０００６】 すなわち、本発明は、残留炭素分が３〜
１５重量％、アスファルテン分が１〜５重量％である、
常圧残油、減圧残油及び脱硫残油のうち少なくとも１つ
を０．１重量％以上含み、ガスクロ蒸留の終点が３８０
〜５１０℃、流動性向上剤添加量（ｐｐｍ）／ワックス
量（重量％）の比が３４〜２１０である燃料油に対し、
吸引圧力−１．５〜−２．５ｋＰａ、冷却速度１３〜１
７℃／ｈ、ろ過器網目４０〜５０μｍの条件下で、１４
９〜２５０μｍの目開きのフィルターを使用し、１０℃
以下の低温下で使用される機器用燃料油のろ過性を評価
することを特徴とする低温流動性評価法を提供するもの
である。以下、本発明を詳細に説明する。 【０００７】 本発明に使用される燃料油は、残留炭素
分が３〜１５重量％、アスファルテン分が１〜５重量％
である、常圧残油、減圧残油及び脱硫残油のうち少なく
とも１つを０．１重量％以上含み、ガスクロ蒸留の終点
が３８０〜５１０℃、流動性向上剤添加量（容量ｐｐ
ｍ）／ワックス量（重量％）の比が３４〜２１０であ
る。ここで、常圧残油とは、常圧蒸留装置で原油を常圧
において蒸留して得られる残油である。減圧残油とは、
減圧蒸留装置で常圧残油を減圧下で蒸留して得られる残
油である。脱硫残油とは、直接脱硫装置で常圧残油又は
減圧残油を処理して得られる残油である。これらの残油
は、残留炭素分が３〜１５重量％、アスファルテン分が
１〜５重量％であることが必要である。これらの炭化水
素油は、１種単独で添加してもよいが、２種以上を組合
せて添加してもよい。常圧残油、減圧残油及び脱硫残油
の合計量の含有量は、０．１重量％以上であり、好まし
くは０．１〜１重量％であり、特に好ましくは０．２〜
０．４重量％である。 【０００８】 ガスクロ蒸留とは、「石油留分のガスク
ロ法蒸留試験方法」（ＡＳＴＭ Ｄ２８８７準拠）のこ
とであり、本発明で使用する燃料油は、このガスクロ蒸
留の終点が３８０〜５１０℃であり、好ましくは４００
〜５００℃となるものである。ガスクロ蒸留による終点
がこの温度範囲より低い場合、−１５℃でもワックスが
殆ど析出せず、低温流動性に優れているため管理する必
要がない。また、終点がこの温度範囲より高い場合、低
温下における粘度が高くなり、本願発明における吸引圧
力での吸引が困難になり、好ましくない。流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比と
は、流動性向上剤添加量の容量ｐｐｍ単位の値を−１０
℃における燃料油のワックス含有量の重量％単位の値で
割った値であり、本発明で使用する燃料油は、この比が
３４〜２１０であり、好ましくは５０〜１９０である。
この比がこの範囲より大きい場合、実用限界温度との相
関が悪くなり好ましくない。また、ここで流動性向上剤
は、市販のものを始め各種流動性向上剤のうちどのよう
なものを使用してもよいが、エチレン−エチレン性不飽
和エステル共重合体に代表されるポリマータイプ、例え
ばエチレン−酢酸ビニル共重合体、あるいは長鎖ジカル
ボン酸アミドに代表される油溶性分散剤タイプが好まし
い。 【０００９】−１０℃におけるワックス含有量は、以下
に示す方法により測定した。つまり、試料２０ｍｌを曇
り点より３℃高い温度に冷却し、低温恒温槽内のろ過器
の中で、さらに−１０℃に冷却する。次いで、析出した
ワックスを吸引ろ過器によりミリポアフィルター（細孔
径５．０μｍ、直径４７ｍｍ）に捕集する。次に、この
フィルターを２−ブタノンで洗浄し、乾燥した後、増量
をはかりワックス分を定量する。この測定方法には、実
際のワックス量を精度よく測定できるという利点があ
る。 【００１０】 本発明の燃料油のろ過性の評価は、吸引
圧力、冷却速度及びろ過器網目等の条件を最適化し、こ
の条件下で一定時間に一定量の燃料油がろ過器を通過す
るか否かにより行うことができる。吸引圧力は、吸引圧
力−１．５〜−２．５ｋＰａ、好ましくは−１．８〜−
２．２ｋＰａである。吸引圧力がこれより弱いと、十分
な吸引ができず、実用限界温度と相関が悪くなる。ま
た、吸引圧力がこれより強い場合も実用限界温度との相
関が悪くなり好ましくない。冷却速度は１３〜１７℃／
ｈである。冷却速度がこれより速いとワックス結晶の大
きさが小さくなるため実用限界温度との相関が悪くな
る。また、冷却速度がこれより遅いと測定に要する時間
が長くなり過ぎるため、簡易測定法としての利用価値が
なくなる。また、ろ過器網目は、４０〜５０μｍであ
り、好ましくは４３〜４８μｍである。ろ過網目がこれ
より大きくなっても、小さくなっても実用限界温度との
相関が悪くなる。 【００１１】本発明の燃料油のろ過性の評価は、燃料油
の目詰まり点を測定することにより行うことができる。
燃料油の目詰まり点を測定する装置は、燃料油の目詰ま
り点を測定することができる装置であればどのようなも
のでもよく、その例としては市販の目詰まり点試験装置
が挙げられる。市販の目詰まり点試験装置により燃料油
のろ過性の評価を行う場合、使用するサンプル量は４０
〜５０ｍｌが適当であり、このうち１５〜２５ｍｌがそ
れぞれの温度で５０〜７０秒以内にろ過器を通過するか
否かで評価を行えばよい。ただし、装置の改造が必要な
いこと、実用限界温度との相関等を考慮すると、ＪＩＳ
−Ｋ２２８８の規定と同じようにサンプル量４５ｍｌで
このうちの２０ｍｌがそれぞれの温度で６０秒以内にろ
過器を通過するか否かにより評価することが好ましい。 【００１２】 【実施例】次に、本発明を実施例及び比較例によりさら
に具体的に説明する。なお、本発明は、これらの例によ
って何ら制限されるものではない。実施例において使用
した流動性向上剤は、全てエチレン−酢酸ビニル共重合
体である。なお、実施例及び比較例における評価試験方
法は、次の方法により行った。 （１）燃料油の実用限界温度の測定 燃料油の実用限界温度の評価は、図１に示すビニルハウ
ス栽培の加温用に使用されている暖房機のバーナー部分
と、それに付帯する燃料フィルター（１４９μｍ）から
制作したシミュレーターを用いて行った。測定条件とし
て、冷却温度は、冬季の平野部における気象条件を元に
１℃／ｈ、冷却開始温度は＋１０℃とした。こうして試
験温度まで冷却した後、３時間ソーキングを行った。こ
の後、測定を行い、燃料フィルター前後で圧力を測定
し、３０分後にその値が−２７ｋＰａ以上であれば合格
とし、試験温度を１℃下げて再度試験を行った。このと
き燃料油は２０℃以上に加熱してから使用した。こうし
て測定開始後３０分以内に圧力が−２７ｋＰａ未満にな
ったときの試験温度よりも１℃高い温度をその燃料油の
実用限界温度とした。３０分後の圧力が−２７ｋＰａ以
上であれば、３０分以上測定を続けてもフィルターは閉
塞する可能性は低い。 【００１３】（２）ＪＩＳに規定された目詰まり点の測
定 ＪＩＳ Ｋ２２８８に規定されている目詰まり点試験方
法に従って、燃料油の目詰まり点を測定した。具体的に
は、４５ｍｌの燃料油を試験管に取り、規定の方法で冷
却する。試料の燃料油の温度が１℃下がるごとに２ｋＰ
ａ（水中２００ｍｍ）の減圧下で、目開き４５μｍの金
網付ろ過器を通して試料の燃料油を吸い上げ、試料の燃
料油２０ｍｌが金網付ろ過器を通過するのに要する時間
を測定する。このようにして、試料の燃料油のろ過器通
過時間が６０秒を超えたときの温度又は試料がろ過器を
通らなくなったときの温度を読み取り、目詰まり点とし
た。 （３）本発明の目詰まり点の測定 ＪＩＳ Ｋ２２８８に規定されている目詰まり点試験方
法を実施するための市販の目詰まり点試験機を使用し
て、吸引圧力２．０ｋＰａ、冷却速度１５℃／ｈ、ろ過
器網目４５μｍの条件下で、その他の条件はＪＩＳ Ｋ
２２８８に規定されている条件と同様にして目詰まり点
を測定した。具体的には、冷却浴を１０±０．５℃、冷
却速度を１５℃／ｈにセットする。次に試料の曇り点＋
５℃に吸引開始温度をセットする。４５ｍｌの燃料油を
試験管に取り、測定装置にセットし、冷却を開始する。
試料の燃料油の温度が１℃下がるごとに２．０ｋＰａの
減圧下で、目開き４５μｍの金網付きろ過器を通して試
料の燃料油を吸い上げ、２０ｍｌが金網付きろ過器を通
過するのに要する時間を測定する。このようにして、ろ
過器通過時間が６０秒を超えたときの温度又はろ過器を
通らなくなったときの温度を読み取り、本発明の目詰ま
り点とした。また、６０秒以内にろ過器を通過したとし
ても、大気圧に戻した際に試料の燃料油が試験管内に戻
らないときもその温度を目詰まり点とする。 【００１４】実施例１ 燃料油として、減圧残油（残留炭素分：１０．２６重量
％、アスファルテン分３．５６重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４７３℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が４
３である燃料油を使用して、上記評価を行った。その結
果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１３℃であり、
実用限界温度は−７℃であり、本発明による目詰まり点
は−７℃であった。 【００１５】実施例２ 燃料油として、減圧残油（残留炭素分：１４．３０重量
％、アスファルテン分４．６２重量％）を０．２重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４４５℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が１
６７である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１０℃であ
り、実用限界温度は−２℃であり、本発明による目詰ま
り点は−４℃であった。 【００１６】実施例３ 燃料油として、常圧残油（残留炭素分：１２．４４重量
％、アスファルテン分２．２２重量％）を０．２重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４２８℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が１
７７である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−８℃であり、
実用限界温度は−１℃であり、本発明による目詰まり点
は−２℃であった。 【００１７】実施例４ 燃料油として、常圧残油（残留炭素分：９．６３重量
％、アスファルテン分２．５６重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４７４℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が６
８である燃料油を使用して、上記評価を行った。その結
果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１４℃であり、
実用限界温度は−７℃であり、本発明による目詰まり点
は−６℃であった。 【００１８】実施例５ 燃料油として、常圧残油（残留炭素分：１１．３７重量
％、アスファルテン分２．７５重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４７５℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が５
９である燃料油を使用して、上記評価を行った。その結
果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１６℃であり、
実用限界温度は−５℃であり、本発明による目詰まり点
は−４℃であった。 【００１９】実施例６ 燃料油として、常圧残油（残留炭素分：１２．８５重量
％、アスファルテン分３．０１重量％）を０．２重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４５２℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が１
０５である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１４℃であ
り、実用限界温度は−１℃であり、本発明による目詰ま
り点は−２℃であった。 【００２０】実施例７ 燃料油として、減圧残油（残留炭素分：１１．０５重量
％、アスファルテン分３．６３重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４６６℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が１
００である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１６℃であ
り、実用限界温度は−１℃であり、本発明による目詰ま
り点は−３℃であった。 【００２１】実施例８ 燃料油として、常圧残油（残留炭素分：１１．０５重量
％、アスファルテン分２．９８重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４５９℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が２
０６である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１４℃であ
り、実用限界温度は−５℃であり、本発明による目詰ま
り点は−４℃であった。 【００２２】実施例９ 燃料油として、脱硫残油（残留炭素分：９．８２重量
％、アスファルテン分２．２５重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４６２℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が３
７である燃料油を使用して、上記評価を行った。その結
果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１１℃であり、
実用限界温度は−３℃であり、本発明による目詰まり点
は−５℃であった。 【００２３】実施例１０ 燃料油として、減圧残油（残留炭素分：１２．０６重量
％、アスファルテン分４．１３重量％）を０．２重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４６７℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が３
４である燃料油を使用して、上記評価を行った。その結
果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１２℃であり、
実用限界温度は−３℃であり、本発明による目詰まり点
は−３℃であった。 【００２４】実施例１１ 燃料油として、減圧残油（残留炭素分：１３．６５重量
％、アスファルテン分３．４２重量％）を０．２重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４６４℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が９
１である燃料油を使用して、上記評価を行った。その結
果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１６℃であり、
実用限界温度は−９℃であり、本発明による目詰まり点
は−８℃であった。 【００２５】実施例１２ 燃料油として、減圧残油（残留炭素分：１１．７６重量
％、アスファルテン分３．１４重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４５２℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が１
００である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−１８℃であ
り、実用限界温度は−７℃であり、本発明による目詰ま
り点は−９℃であった。 【００２６】比較例１ 燃料油として、常圧残油（残留炭素分：１３．５２重量
％、アスファルテン分２．４９重量％）を０．２重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が５１５℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が２
４７である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−６℃であり、
実用限界温度は−１４℃であり、本発明による目詰まり
点は−７℃であった。 【００２７】比較例２ 燃料油として、常圧残油（残留炭素分：９．２４重量
％、アスファルテン分３．０６重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が４９７℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が２
１３である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は−４℃であり、
実用限界温度は−１２℃であり、本発明による目詰まり
点は−６℃であった。 【００２８】比較例３ 燃料油として、常圧残油、減圧残油及び脱硫残油のいず
れも含まない、ガスクロ蒸留の終点が５０３℃で、流動
性向上剤添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）
の比が５９である燃料油を使用して、上記評価を行っ
た。その結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は＋５℃
であり、実用限界温度は−９℃であり、本発明による目
詰まり点は＋５℃であった。 【００２９】比較例４ 燃料油として、常圧残油（残留炭素分：１４．０３重量
％、アスファルテン分４．５１重量％）を０．３重量％
含み、ガスクロ蒸留の終点が５２０℃で、流動性向上剤
添加量（容量ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が１
００である燃料油を使用して、上記評価を行った。その
結果、ＪＩＳに規定された目詰まり点は＋８℃であり、
実用限界温度は−３℃であり、本発明による目詰まり点
は＋６℃であった。 【００３０】 【発明の効果】本発明によると、燃料油の実用限界温度
との相関を向上させることができる。従って、本発明に
よって燃料油を管理すれば、流動性のトラブルを防ぐこ
とができ、燃料油の製造において効率化が図れる。

【図面の簡単な説明】 【図１】燃料油の実用流動性を評価するためのシミュレ
ータの概略図である。 【図２】実施例及び比較例に示した燃料油の本願発明に
よる目詰まり点の測定結果と実用限界温度の相関関係を
示したグラフであり、相関係数は０．７８３７（実施例
分のみ）であった。 【図３】実施例及び比較例に示した燃料油のＪＩＳに定
められた目詰まり測定法と実用限界温度の相関関係を示
したグラフであり、相関係数は０．０３６６であった。 【符号の説明】 １ 燃料油 ２ フィルター ３ バーナー ４ 温度計 ５ 圧力計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝澤 治夫 埼玉県幸手市権現堂1134−２ 株式会社 コスモ総合研究所 研究開発センター内 (72)発明者 山内 慎之助 千葉県市原市五井海岸２ コスモ石油株 式会社 千葉製油所内 (56)参考文献 特開 昭61−210928（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−167257（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−302882（ＪＰ，Ａ) ＪＩＳ，1993年，Ｋ 2288 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 33/22 G01N 11/02

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 残留炭素分が３〜１５重量％、アスファ
   ルテン分が１〜５重量％である、常圧残油、減圧残油及
   び脱硫残油のうち少なくとも１つを０．１重量％以上含
   み、ガスクロ蒸留の終点が３８０〜５１０℃、流動性向
   上剤添加量（ｐｐｍ）／ワックス量（重量％）の比が３
   ４〜２１０である燃料油に対し、吸引圧力−１．５〜−
   ２．５ｋＰａ、冷却速度１３〜１７℃／ｈ、ろ過器網目
   ４０〜５０μｍの条件下で、１４９〜２５０μｍの目開
   きのフィルターを使用し、１０℃以下の低温下で使用さ
   れる機器用燃料油のろ過性を評価することを特徴とする
   低温流動性評価法。