JP3591543B2 - ディーゼル軽油組成物 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼル軽油組成物に関し、更に詳しくは、自動車,船舶,発電機等に用いられるディーゼルエンジン用の軽油組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、軽油需要の増大に対応するため、中間留分の有効利用が必要となり、この観点から、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽油や常圧蒸留残油を減圧蒸留して得られた減圧軽油を接触分解して得られる分解軽油(LCO)を利用すること、即ちこれを軽油に混合して用いる方法が望まれている。
しかしながら、LCOの軽油への混合量が多くなると、得られる燃料組成物の色相、長期貯蔵安定性等の性能が悪化する傾向があり、その最大混合量が問題となっている。また、LCOは硫黄分含量が高いため、軽油に関するJIS規格等種々の規制によっても混合量の上限が決定される。更にLCOのセタン価が低いことも混合量上限を決定する大きな要因となっている。即ち、一般にLCOのセタン価は20〜30であるが、内燃機関に要求されるセタン価は40以上であり、特に自動車用等のディーゼルエンジンでは45以上が望まれている。上記の種々の事情からLCOの軽油への混合量は通常10容量%以下とするのが通常であり、LCOの有効利用のためには更にその混合量を増大させることが望まれている。
一方、排ガス規制への対応のためディーゼルエンジン用軽油においても、その硫黄分含量を低減することが求められている。しかしながら、このような低硫黄化のため軽油について深度脱硫を行った場合、得られる軽油製品の潤滑性能が低下することが知られてきた。即ち、このような潤滑性能の低下により燃料である軽油で潤滑を行っているディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプの各部の摩耗が増大し、この結果エンジンの回転不良、運転性悪化等の不都合が生じることが報告されている。特に、ガバナスリーブの摺動性の低下により、フォークリフト等においてはアイドリング時にエンジンが停止するという不具合が報告されている。更に、フェイスカムの摩耗により、燃料噴射が出来なくなり、ポンプの破壊的な故障が生じる例が一部の市場で報告されている。
このような軽油の潤滑性能の低下に対して、ハード面からの対応もなされているが、その一方で燃料面からの対応も要求されこれに対する検討がなされてきたが、いずれも満足のいく対応とはいえなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情下においてなされたものであり、深度脱硫軽油(FDGO)を用いることにより、分解軽油(LCO)を有効活用することができる一方で、硫黄分含量を著しく低減した場合においても優れた潤滑性能が維持され、ディーゼル自動車のエンジンの燃料噴射ポンプに不具合を起こすことがなく、排ガスの悪化が起こらないディーゼル軽油組成物を提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定量の深度脱硫軽油(FDGO)に、特定量の分解軽油(LCO)を混合使用することにより、LCOの有効活用を図り、かつ硫黄分含量を低減しつつ優れた潤滑性能を維持することが可能となり、またこの結果ディーゼル自動車のエンジンの燃料噴射ポンプに不具合を起こすことのないディーゼル軽油組成物が得られることを見出したものである。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、5〜98容量%の硫黄分含量が0.042重量%以下である深度脱硫軽油(FDGO)及び2〜5容量%の分解軽油(LCO)を含有し、硫黄分含量が500ppm以下であり、ASTM D 5001による摩耗跡の平均直径が0.5mm以下であることを特徴とするディーゼル軽油組成物を提供するものである。
【0005】
以下に、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のディーゼル軽油組成物に含有されるFDGOは、沸点範囲が170〜390℃のものであり、蒸留性状として、50%留出点が200〜340℃であり、その密度が0.800〜0.900の範囲のものを適宜使用できる。上記FDGOとしては硫黄分含量が0.042重量%以下であり、更に0.040重量%以下のものが好ましく使用できる。硫黄分含量が0.042重量%を超えるものはLCO混合量が少なくなり、また潤滑性能の回復が不十分である。
上記FDGOは、具体的には、原料油としての直留軽油(LGO)を水添脱硫装置(DH)を用いて、Co−Mo/アルミナ触媒,Ni−Mo/アルミナ触媒等の触媒の存在下で、30〜100kg/cm2 G、好ましくは50〜70kg/cm2 Gの圧力下、300〜400℃、好ましくは330〜360℃の温度で、液空間速度(LHSV)0.5〜5h−1、好ましくは1〜2h−1の条件で深度脱硫反応を行い、その後ストリッパーで硫化水素とナフサを除去して得られるものである。
上記FDGOは、本発明のディーゼル軽油組成物中に5〜98容量%、好ましくは10〜98容量%含有される。この値が98容量%を超える場合は潤滑性能が著しく劣り、その回復が不十分であり、また5容量%未満程度の量では、潤滑性能は特に問題はないが排ガスが悪化する。
【0006】
本発明において上記FDGOと混合されるLCOとは、分解ガソリン製造用の接触分解装置から副生する、分解ガソリン留分より高沸点の、沸点170〜380℃範囲内の留分である。具体的には、その蒸留性状として、50%留出点が180〜330℃であり、密度が0.850〜0.985の範囲のものが適宜使用できる。また、硫黄分含量が0.1〜1.0重量%のものが用いられる。
上記LCOは、具体的には、原料油としての重質軽油(HGO),減圧軽油(VGO)あるいはこれらの混合油を減圧軽油脱硫装置(VH)を用いて、Co−Mo/アルミナ触媒,Ni−Mo/アルミナ触媒等の触媒の存在下で、50〜100kg/cm2 G、好ましくは50〜70kg/cm2 Gの圧力下、350〜450℃、好ましくは370〜420℃の温度で、LHSV0.5〜4h−1、好ましくは1〜3h−1の条件で水添脱硫を行い、その後蒸留塔にて分留して得られた間接脱硫重質軽油(VHHGO)を、接触分解装置で接触分解して得られる。
【0007】
ここで、上記接触分解装置とは、軽油以上の高沸点留分を固体触媒の存在化で接触分解して高オクタン価のガソリン基材を得るための装置であり、反応触媒としては通常シリカアルミナ触媒やゼオライト触媒が用いられ、また反応条件は通常、反応温度470〜550℃、反応圧力0.8〜3.0kg/cm2 G程度であるが、これらの条件は特に限定されるものではない。
上記接触分解装置は、その方式も特に限定されるものでなく、流動床式、固定床式、移動床式等のいずれも採用することができるが、生産性などの点から流動接触分解装置(FCC)又は残渣流動接触分解装置(RFCC)が好ましく使用できる。
【0008】
上記LCOは、本発明のディーゼル軽油組成物中に2〜5容量%含有される。この値が5容量%を超える場合は、潤滑性能は良好であるが排ガスが悪化し、更にセタン価が低下する。また2容量%未満の場合は、潤滑性能の回復が不十分である。
また、本発明における分解軽油としては、この接触分解装置から副生する接触分解軽油そのものだけでなく、それを更に水素化精製して硫黄分などの不純物含量を低下させた精製接触分解軽油も使用可能である。また、接触分解軽油を蒸留し、軽質分と重質分を分留した軽質分解軽油も使用可能である。この軽質分解軽油は沸点170〜280℃範囲内の留分である。
【0009】
本発明のディーゼル軽油組成物は上記FDGOとLCOをあわせて15容量%以上含有することが好ましく、更に20容量%以上含有することが好ましい。この値が15容量%未満の場合は、本発明の効果が十分得られない場合がある。
また、本発明のディーゼル軽油組成物は、排ガス規制対策、特に粒子状物質発生防止の点で、また排ガスあるいは再循環(EGR)を採用した自動車ではエンジンの摩擦が増大するため、その硫黄分含量は500ppm以下であることが好ましい。
【0010】
本発明のディーゼル軽油組成物は、各々特定量のFDGO及びLCOを含有してなることを必須とするが、更に必要に応じて一般に用いられる灯軽油基材、例えば水素化分解軽油(HCGO)を85容量%以下、脱硫灯油(DK)を75容量%以下あるいはその他の軽油留分、例えば直留軽油(LGO),直接脱硫軽油(DSGO),脱硫軽質軽油(VHLGO),その他硫黄分が0.05重量%以上のすべての軽油基材を10容量%以下含有することができる。これらの灯軽油基材が上記各範囲を超える場合は、潤滑性能の改善が見られないことがあったり、また排ガスが悪化することがあるなど好ましくない場合がある。
【0011】
上記水素化分解軽油(HCGO)とは、重質軽油(HGO)、減圧軽油(VGO)あるいはこれらの混合油を触媒の存在下で水素化分解し、当該分解生成油を燃料油留分と潤滑油留分に蒸留分離して得られたものであり、その蒸留性状としては沸点範囲が180〜380℃であり、50%蒸留点が220〜340℃のものである。上記潤滑油留分は沸点範囲が250〜540℃、好ましくは300〜530℃であり、燃料油留分は沸点の終点が250〜370℃のものである。
尚、脱硫灯油(DK)あるいは上記軽油留分としての直留軽油(LGO),直接脱硫軽油(DSGO),脱硫軽質軽油(VHLGO)については通常の方法で調製することができる。またその一般性状としては下記第1表に示すものを一般に使用可能である。
【0012】
【表1】
【0013】
本発明のディーゼル軽油組成物には、必要に応じてセタン価向上剤,酸化防止剤,金属不活性剤,低温流動向上剤,氷結防止剤,腐食防止剤,微生物殺菌剤,助燃剤,帯電防止剤,潤滑性付与剤,着色剤,マーカー(標識物質)等の添加剤を適宜加えることができる。
【0014】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例1,及び比較例1〜3
第2表に示す性状の軽油又はこれを第3表に示す割合で混合して燃料組成物を調製し、その性状及び性能を評価した。その結果を第2表及び第3表に示した。尚、摩耗幅の値としてはポンプ性能から0.5mm以下の値が望まれている。
また、使用したFDGO及びLCOは各々以下の方法にて調製した。
【0015】
FDGO−1及び−2の調製
下記性状の直留軽油(LGO)を原料油として、水添脱硫装置を用いてCo−Mo触媒の存在下、全圧70kg/cm2 G、水素分圧50kg/cm2 G、反応温度340℃、LHSV:1.5h−1、水素/油比250Nm3 /キロリットルの条件で水添脱硫を行った。
LGOの性状
密度(g/cm3 ;15℃) : 0.8478
動粘度(mm2 /s;30℃): 5.495
硫黄分(wt.%) : 0.73
蒸留性状(℃):
IBP 214
10% 262
50% 297
90% 345
EP 363
脱硫後、ストリッパーで硫化水素とナフサを除去し、第2表に示す性状のFDGO−1を分離した。また、反応温度を330℃とした以外は同様にしてFDGO−2を得た。
【0016】
分解軽油(LCO)の調製
減圧軽油(VGO)/重質軽油(HGO)=2.1/1を原料油として、減圧軽油脱硫装置を用いてCo−Mo/アルミナ触媒の存在下、全圧75kg/cm2 G、反応温度380℃、LHSV=2.7h−1、水素/油比290Nm3 /キロリットルの条件で水添脱硫を行った。
生成油をホットなまま常圧蒸留し、下記性状のVHHGO留分84.3重量%(沸点範囲330℃以上)を得た。
VHHGOの性状
密度(g/cm3 ;15℃) : 0.8884
動粘度(mm2 /s;50℃): 21.39
硫黄分(wt.%) : 0.28
蒸留性状(℃):
IBP 271
10% 347
50% 422
90% 506
得られたVHHGOを流動接触分解装置(FCC)を用い、ゼオライト触媒の存在下、全圧2.5kg/cm2 G、反応温度510℃、触媒/油(重量)比 8の条件で接触分解を行い、第2表に示す性状のLCOを得た。
【0017】
尚、燃料油の性状及び性能は次の方法によって求めた。
*1 密度 :JIS K 2249に準拠して測定した。
*2 蒸留性状 :JIS K 2254に準拠して測定した。
*3 硫黄分 :JIS K 2541に準拠して測定した。
*4 摩耗幅 :ASTM D 5001に準拠して摩耗跡の平均直径を測定した。
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】
本発明によれば、深度脱硫軽油(FDGO)を用いることにより、接触分解軽油(LCO)を有効活用することができる一方で、硫黄分含量を著しく低減した場合においても優れた潤滑性能が維持され、ディーゼル自動車のエンジンの燃料噴射ポンプに不具合を起こすことがなく、排ガスの悪化のないディーゼル軽油組成物を提供することができる。
Claims (3)
- 5〜98容量%の硫黄分含量が0.042重量%以下である深度脱硫軽油(FDGO)及び2〜5容量%の分解軽油(LCO)を含有し、硫黄分含量が500ppm以下であり、ASTM D 5001による摩耗跡の平均直径が0.5mm以下であることを特徴とするディーゼル軽油組成物。
- 分解軽油(LCO)が流動接触分解装置(FCC)または残渣流動接触分解装置(RFCC)から得られる留分であることを特徴とする請求項1記載のディーゼル軽油組成物。
- 深度脱硫軽油(FDGO)と分解軽油(LCO)とを合わせて15容量%以上含有する請求項1又は2のいずれかに記載のディーゼル軽油組成物。
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