JP3591543B2 - ディーゼル軽油組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【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／ｃｍ^２ Ｇ、好ましくは５０〜７０ｋｇ／ｃｍ^２ 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／ｃｍ^２ 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／ｃｍ^２ Ｇ、水素分圧５０ｋｇ／ｃｍ^２ Ｇ、反応温度３４０℃、ＬＨＳＶ：１．５ｈ^−１、水素／油比２５０Ｎｍ^３ ／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／ｃｍ^３ ；１５℃） ： ０．８４７８
動粘度（ｍｍ^２ ／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／ｃｍ^２ Ｇ、反応温度３８０℃、ＬＨＳＶ＝２．７ｈ^−１、水素／油比２９０Ｎｍ^３ ／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／ｃｍ^３ ；１５℃） ： ０．８８８４
動粘度（ｍｍ^２ ／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／ｃｍ^２ 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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。