JP3945798B2

JP3945798B2 - 高性能ａ重油

Info

Publication number: JP3945798B2
Application number: JP32047998A
Authority: JP
Inventors: 雄二山崎
Original assignee: 株式会社ジョモテクニカルリサーチセンター
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2018-11-11
Also published as: JP2000144152A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、漁船用小型高速ディーゼルエンジンなどの内燃機関用（以下、内燃用という。）にも、蒸気土壌消毒器、施設園芸用温風暖房機などのボイラー及び各種炉用（以下、外燃用という。）にも好ましく用いることができる高性能Ａ重油及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ａ重油は、ＪＩＳＫ２２０５（重油）１種２号として規定される精製鉱油であって、内燃用及び外燃用に供用する（以下、汎用という。）燃料油として用いられる。
【０００３】
昨今、汎用Ａ重油よりもさらに低温流動性を改善しかつ単位体積当たりの総発熱量（以下、総発熱量という。）を高く設計した燃料油として、分解軽油基材を多量に配合した外燃用Ａ重油が開発、使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような外燃用Ａ重油は、低温流動性が良好で総発熱量が高い利点を持つ反面、分解軽油基材を多量に配合しているので着火性が悪い欠点を有している。このため万一これを内燃機関に使用すると、特に冬期にディーゼルエンジンの始動性能を低下させて始動不良、異常白煙、回転のハンチングなどを起こす問題がある。
【０００５】
この点については、外燃用と汎用Ａ重油を区別して需要者に提供することも考えられるが、生産、流通経路が二系統必要となりコスト的に割高となることの他、この対策を以てしても依然として外燃用Ａ重油を内燃用に誤用する可能性が残る。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するものであり、外燃用としては従来の汎用Ａ重油よりも低温流動性に優れかつ高い総発熱量を有すると同時に、内燃用としても優れた着火性を保持した汎用の高性能Ａ重油を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、脱ろう重質軽油基材が比較的密度が大きくかつ着火性も良好であることから、脱ろう重質軽油基材をＡ重油に配合すれば、分解軽油基材を配合したＡ重油の長所である良好な低温流動性と高い総発熱量を確保しつつ着火性不良を補うことができるとの着想を持ち、鋭意研究を行った。
【０００８】
そして、分解軽油基材を配合する場合、脱ろう重質軽油基材を所定量配合することにより着火性も良好なＡ重油を製造できること、また分解軽油基材を全く配合しないが他の脱硫軽油基材を多量に配合するために着火性が低下する場合でも、脱ろう重質軽油基材の配合が有効であることを見出した。
【０００９】
さらに、所定の基材配合の範囲内で芳香族分が一定量以上になるようにこれら基材を配合する場合は一層総発熱量が向上することがわかり、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の高性能Ａ重油は、曇り点が−５℃以下、総発熱量が３９０００Ｊ／ｃｍ³以上、かつＦＩＡセタン価が３５以上であって、さらに芳香族分が３９〜５０容量％であれば一層好ましい。本発明の高性能Ａ重油は、脱ろう重質軽油基材を基材全体中に１０〜５５容量％配合し、分解軽油基材を同４０容量％以下配合するか又は配合しないで製造できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明による高性能Ａ重油は、曇り点が−５℃以下、総発熱量が３９０００Ｊ／ｃｍ³以上、かつＦＩＡセタン価が３５以上である。
【００１２】
ここで、曇り点は、燃料油中のパラフィンワックスが析出し始める油温である。本発明によるＡ重油の曇り点は、−５℃以下、好ましくは−６℃以下、より好ましくは−７℃以下であり、曇り点が低くなることにより曇り点以外のＡ重油性状に影響することがあるが、それが本発明の趣旨を逸脱しない範囲内であれば曇り点は低いほうが良い。曇り点が−４℃以上の場合は、流動点が低くても、特に寒冷地に於いてパラフィンワックスによりフィルターが閉塞する可能性がある。
【００１３】
総発熱量は、燃焼ガス中の水蒸気がもつ凝縮潜熱及び顕熱を包含した発熱量である。本発明による高性能Ａ重油の総発熱量は、３９０００Ｊ／ｃｍ³以上、好ましくは３９３００Ｊ／ｃｍ³以上、より好ましくは３９５００Ｊ／ｃｍ³以上であり、総発熱量が高くなることにより総発熱量以外のＡ重油性状に影響することがあるが、それが本発明の趣旨を逸脱しない範囲内であれば総発熱量は高いほうが良い。総発熱量が３９０００Ｊ／ｃｍ³に満たない場合は、ボイラー及び各種炉の燃費、蒸気発生量などが低下し、好ましくない。
【００１４】
ＦＩＡセタン価は、着火性試験器ＦＩＡ１００を用いて、一定温度、圧力に制御した一定容積の燃焼室にＡ重油を噴射したとき燃焼室内圧力が噴射開始時点より一定値上昇するまでの時間（以下、着火遅れという。）を、ＪＩＳＫ２２８０（石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法）のセタン価試験方法に規定する副標準燃料混合物の着火遅れと比較しセタン価に換算した数値であって、Ａ重油の着火性を示す尺度である。本発明による高性能Ａ重油のＦＩＡセタン価は、３５以上、好ましくは３９以上、より好ましくは４３以上であり、ＦＩＡセタン価が大きくなることによりＦＩＡセタン価以外のＡ重油性状に影響することがあるが、それが本発明の趣旨を逸脱しない範囲内であればＦＩＡセタン価は大きいほうが良い。ＦＩＡセタン価が３５より小さい場合は、特に冬期にディーゼルエンジンの始動性能が低下する他、排気ガス性状も劣悪となり好ましくない。
【００１５】
芳香族分は、高速液体クロマトグラフ法で求めた１環〜４環芳香族分の合計値である。本発明によるＡ重油の芳香族分は、３９〜５０容量％、好ましくは４２〜５０容量％、より好ましくは４５〜５０容量％である。芳香族分は密度が大きいため、芳香族分が高くなるように基材を配合すれば一層総発熱量が向上するので、総発熱量に限って言えば芳香族分は高いほうが望ましい。しかし、芳香族分が５０容量％を超える場合は、小型ボイラーなどの電磁弁ディスク部のＮＢＲ系ゴムが膨潤し燃焼状態が悪くなるなどの不具合を起こす可能性があり、好ましくない。
【００１６】
本発明のＡ重油は、脱ろう重質軽油基材を基材全体中１０〜５５容量％配合し、分解軽油基材を同４０容量％以下配合するか又は配合しないで製造できる。
【００１７】
脱ろう重質軽油基材が１０容量％に満たない場合は、着火性の改善効果が弱く、また脱ろう重質軽油基材が５５容量％を超える場合は、着火性は向上するものの動粘度（５０℃）が過大になることから、特に冬期の早朝にメロン栽培用蒸気土壌消毒器などの小型ボイラーで燃焼状態が悪化して黒煙を発生する可能性があり、望ましくない。
【００１８】
一方、分解軽油基材が４０容量％を超える場合はＡ重油の着火性が劣悪となり、脱ろう重質軽油基材を配合しても改善が難しくなることから、好ましくない。
【００１９】
本発明に用いる脱ろう重質軽油基材は、脱ろう工程を経た重質軽油留分で、５０％留出温度が３６０〜４００℃の精製鉱油である。脱ろう重質軽油基材の代表性状は、密度（１５℃）０．８９〜０．９１ｇ／ｃｍ³、硫黄１．４〜２．０質量％、留出温度範囲１２０〜５４０℃、動粘度（５０℃）９〜１２ｍｍ²／ｓ程度である。脱ろう重質軽油基材としては、比較的密度が大きくかつ着火性も良好であることから、原油の常圧蒸留装置から得られる直留重質軽油を脱ろうした基材を用いることが好ましい。
【００２０】
脱ろう工程としては、Ｐｔ−Ｈ−モルデナイト、合成ゼオライトなどの特殊な触媒を使用して、原料油中のノルマルパラフィン、側鎖の少ないパラフィンを選択的に水素化分解し、低温流動性の優れた燃料油基材を得る方法が好ましく、この例として石油学会編（新石油精製プロセス）に記載のあるＢＰ接触脱ろう法、ＭＤＤＷ法の他、ＦＴＺ法などがある。他の脱ろう工程として、溶媒脱ろうなどの方法を用いることもできる。本発明に使用する脱ろう重質軽油基材を得るための前記脱ろう工程は、プロセス、原料油、運転条件などを特に限定するものではなく、公知の任意の装置が採用できる。
【００２１】
また、分解軽油基材は、直留軽油から減圧軽油までの石油留分の他、重油間接脱硫装置から得られる間脱軽油、重油直接脱硫装置から得られる直脱軽油、常圧残油などを接触分解した際副生するＡ重油基材である。分解軽油基材の硫黄分は０．１〜１．０質量％、留出温度範囲は１８０〜３７０℃程度である。
【００２２】
接触分解工程は、無定形シリカアルミナ、ゼオライトなどの触媒を使用して高オクタン価ガソリン基材を得る工程であって、例えば石油学会編（新石油精製プロセス）に記載のあるＵＯＰ接触分解法、フレキシクラッキング法、ウルトラ・オルソフロー法、テキサコ流動接触分解法などの流動接触分解法、ＲＣＣ法、ＨＯＣ法などの残油流動接触分解法が知られている。
【００２３】
本発明に使用する分解軽油基材を得るための前記接触分解工程は、プロセス、原料油、運転条件などを特に限定するものではなく、公知の任意の装置が採用できる。
【００２４】
さらに、本発明の高性能Ａ重油の基材としては、前記脱ろう重質軽油基材、分解軽油基材以外に、他の基材として、直留灯油、脱硫灯油、直留軽油、脱硫軽油、重油直接脱硫装置から得られる直脱軽油、重油間接脱硫装置から得られる間脱軽油、水素化分解灯油、水素化分解軽油なども目的とするＡ重油を製造し得る範囲内で使用することができる。
【００２５】
本発明の高性能Ａ重油は、前述の基材に、さらに常圧蒸留装置から得られる常圧残油、減圧蒸留装置から得られる減圧残油、重油直接脱硫装置から得られる直脱残油、潤滑基油精製工程から得られるエキストラクト油などの基材を、ＪＩＳＫ２２７０（原油及び石油製品−残留炭化水素分試験方法）に規定する１０％残油残留炭素分が０．２１質量％以上になるように添加して製造する。
【００２６】
さらに、本発明の高性能Ａ重油には、公知の燃料油添加剤を単独もしくは組み合わせて使用することができる。これらの添加剤としては、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体、アルケニルコハク酸アミドなどの低温流動性向上剤、硝酸エステル、有機過酸化物などのセタン価向上剤、ポリアルキルアミンなどの清浄分散剤、フェノール系、アミン系などの酸化防止剤、サリチリデン誘導体などの金属不活性化剤などがある。これらの添加剤の配合量は任意であるが、各々の添加剤の配合量はＡ重油全量基準で０．５質量％以下、好ましくは０．２質量％以下である。
【００２７】
本発明による高性能Ａ重油は、上述以外の性状については特に規定するものではないが、汎用燃料油として、密度（１５℃）は０．８９ｇ／ｃｍ³以下、硫黄分は１．０質量％以下、留出温度範囲は１５０〜４３０℃、好ましくは１７０〜４１０℃であり、動粘度（５０℃）は５．０ｍｍ²／ｓ以下、好ましくは４．０ｍｍ²／ｓ以下であることが望ましい。
【００２８】
【実施例】
以下に本発明を実施例及び比較例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。
【００２９】
以下の実施例及び比較例に於いて、密度（１５℃）、留出温度、硫黄分、動粘度（５０℃）、流動点、１０％残油残留炭素分、芳香族分、曇り点、総発熱量及びＦＩＡセタン価は次に示す方法により求めた。
【００３０】
密度（１５℃）はＪＩＳＫ２２４９（原油及び石油製品−密度試験方法及び密度・質量・容量換算表）により、留出温度はＪＩＳＫ２２５４（石油製品−蒸留試験方法）により、硫黄分はＪＩＳＫ２５４１（原油及び石油製品−硫黄分試験方法）により、動粘度（５０℃）はＪＩＳＫ２２８３（原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法）の動粘度試験方法により、流動点はＪＩＳＫ２２６９（原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法）の流動点試験方法により、１０％残油残留炭素分はＪＩＳＫ２２７０により、総発熱量はＪＩＳＫ２２７９（原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法）により求めた。
【００３１】
芳香族分は、ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７（石油製品−炭化水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法）により求めた。ここで、芳香族分は１環〜４環芳香族分の合計値とした。
【００３２】
曇り点は、ＪＩＳＫ２２６９の曇り点試験方法により求めた。ここで、Ａ重油は一般に半透明でパラフィンワックスの析出が見えにくいので、予めＡ重油を定性ろ紙にてろ過後、ろ液を等容量の２−ブタノン（エチルメチルケトン）で希釈混合したものを供試液とした。
【００３３】
ＦＩＡセタン価は、22nd CIMAC International Congress on Combustion Engines ( 18 - 21 MAY 1998 ) に於けるG.Fiskaaらの報告（Ignition Properties for Marine Fuels established on the Fuel Ignition Analyser FIA 100/2）に記載されている着火性試験器ＦＩＡ１００／２により求めた。ここで、ＦＩＡセタン価は、４５０℃、２０ｂａｒ（約２０ｋｇｆ／ｃｍ²）に制御した燃焼室にＡ重油を噴射し、燃焼室内圧力が初期圧力より０．２ｂａｒ（約０．２ｋｇｆ／ｃｍ²）上昇するまでの着火遅れを、同一条件で測定したＪＩＳＫ２２８０セタン価副標準燃料Ｔ及びＵの容積比混合物の着火遅れと比較し、セタン価に換算して求めた。
【００３４】
実施例及び比較例のＡ重油の性状及びその評価結果（曇り点、総発熱量及びＦＩＡセタン価）を表１、２に示す。また、実施例と比較例に用いた直留灯油、直留軽油、脱ろう重質軽油、分解軽油、直脱軽油、間脱軽油及び常圧残油の各基材性状を表３に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
【表２】

【００３７】
【表３】

【００３８】
表１の実施例１のＡ重油は直留基材１５部、脱硫軽油基材及び常圧残油基材５０部に脱ろう重質軽油基材３５部を、実施例２は直留基材１５部、脱硫軽油及び常圧残油基材３５部に脱ろう重質軽油基材３５部と分解軽油基材１５部を、実施例３のＡ重油は脱硫軽油基材及び常圧残油基材６５部に脱ろう重質軽油基材３５部を、実施例４は脱硫軽油基材及び常圧残油基材５０部に脱ろう重質軽油基材３５部と分解軽油基材１５部を配合したものである。各々、エチレン酢酸ビニル共重合体系の低温流動性向上剤（エクソン化学（株）製ＰＡＲＡＦＬＯＷ２４０）３００ｍｇ／Ｌを添加した。
【００３９】
表２の比較例１のＡ重油は直留基材５０部、脱硫軽油基材及び常圧残油基材３５部に分解軽油基材１５部を、比較例２のＡ重油は直留基材５０部、脱硫軽油基材及び常圧残油基材３０部に脱ろう重質軽油基材５部と分解軽油基材１５部を、比較例３のＡ重油は直留基材１５部、脱硫軽油基材及び常圧残油基材３５部に分解軽油基材５０部を、比較例４のＡ重油は直留基材１５部、脱硫軽油基材及び常圧残油基材３０部に脱ろう重質軽油基材５部と分解軽油基材５０部を、比較例５のＡ重油は直留基材１４．７部、常圧残油基材０．３部に脱ろう重質軽油基材３５部と分解軽油基材５０部を、実施例６は脱硫軽油基材及び常圧残油基材１５部に脱ろう重質軽油基材３５部と分解軽油基材５０部を配合したものである。各々、前述の低温流動性向上剤３００ｍｇ／Ｌを添加した。
【００４０】
本発明による実施例から、脱ろう重質軽油基材１０〜５５容量％と分解軽油基材０〜４０容量％を配合すれば、曇り点、総発熱量が優れかつ着火性も良好な汎用Ａ重油とすることができる。
【００４１】
また、脱ろう重質軽油基材と分解軽油基材を規定の配合量の範囲内とした上で、更に芳香族分が高くなるように各基材をブレンドする場合は、曇り点と着火性を維持しつつ総発熱量が非常に優れた燃料油を製造可能である。
【００４２】
実施例と比較例の比較から、脱ろう重質軽油基材が１０容量％に満たない場合、また分解軽油基材が４０容量％を超える場合は、曇り点、総発熱量と着火性のバランスが崩れることがわかる。
【００４３】
なお、表３の脱ろう重質軽油基材は、中東系原油の常圧蒸留装置から得られる硫黄分１．３５質量％の直留重質軽油基材を、反応塔水素分圧：２．０×１０⁶〜３．９×１０⁶Ｐａ（約２０〜４０ｋｇｆ／ｃｍ²）、反応温度：３００〜４００℃、ＬＨＳＶ：１．０〜２．０ｈｒ~¹の条件にて、合成ゼオライト触媒を用い接触脱ろうしたものである。
【００４４】
【発明の効果】
本発明による高性能Ａ重油は、外燃用として低温流動性に優れかつ総発熱量が高いと同時に、内燃用としても良好な着火性を有する汎用燃料油であって、上述のように脱ろう重質軽油基材１０〜５５容量％と分解軽油基材０〜４０容量％を配合して製造可能である。
【００４５】
本発明は、外燃用と汎用燃料油を二系列で生産する従来の方式に比べて物流コストが低減できると同時に、外燃用Ａ重油を内燃用に誤用する不具合の発生も防止できる。

Claims

曇り点が−５℃以下、総発熱量が３９０００Ｊ／ｃｍ³以上、かつＦＩＡセタン価が３５以上であることを特徴とする高性能Ａ重油。
芳香族分が３９〜５０容量％であることを特徴とする請求項１記載の高性能Ａ重油。
脱ろう重質軽油基材を基材全体中に１０〜５５容量％配合し、分解軽油基材を同４０容量％以下配合するか又は配合しないことを特徴とする請求項１又は２記載の高性能Ａ重油の製造方法。