JP4049951B2

JP4049951B2 - 高カロリー燃料油

Info

Publication number: JP4049951B2
Application number: JP21038899A
Authority: JP
Inventors: 貞憲澤田; 浩平野; 勉長谷川; 光喜渡辺
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2008-02-20
Anticipated expiration: 2019-07-26
Also published as: JP2001055587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラー、工業炉等のいわゆる外燃用燃料油に関する、詳しくは高カロリー燃料油に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、工業用燃料等に使用される燃料油はＡ重油である。Ａ重油は、ＪＩＳＫ２２０５の１種１号又は２号の規定に適合するボイラーや各種炉等の燃焼機器用、ディーゼルエンジン等の内燃機関用の燃料として適当な品質を有する燃料油である。一般にＡ重油は、ディーゼルエンジン自動車には使用できない品質となっており、動粘度、硫黄分、残留炭素分、引火点等が特定されている。通常、Ａ重油あるいはＡ重油相当燃料油は常圧蒸留装置より得られる直留軽質軽油（又は脱硫処理した軽質軽油）、直留灯油（又は脱硫処理した灯油）、直留重質軽油（又は脱硫処理した重質軽油）の直留系基材を主体として用い、これに残留炭素付与用の常圧残油、直脱残油、減圧残油等を混合して１０％残油の残留炭素分が税法上の制限値である０．２重量％を越えるようにして製造される。
【０００３】
最近は、燃料油の需要動向は白油化傾向にありＡ重油またはＡ重油相当の燃料油の需要の増加に伴い、重質油を分解等して得られる基材、例えば水素化分解装置より得られる水素化分解軽油、重油直接脱硫装置より得られる直脱軽油等を混合して製造することもある。また、流動接触分解装置及び／又は残渣流動接触分解装置より得られる分解軽油（ＬＣＯという）を用いることも行われている（特開昭６３−１７６９１０号公報、特開平１０−２９８５６４号公報、特開平１０−２９８５６５号公報、特開平１０−２９８５６６号公報、特開平１０−２９８５６７号公報、特開平１０−２９８５６８号公報）。
【０００４】
しかし、これらの燃料油は従来の性状、品質にできるだけ近い燃料油を製造するにあたり、分解軽油を利用することを目的としており特別に高品質の燃料油の製造を狙ったものではない。それ故、これらの燃料油は必ずしも近年の需要家に熱望されている高カロリー燃料油とは言えず、また、特に分解軽油等の影響によるゴム膨潤等に配慮した燃料油ではなかった。一般に、直留系の基材を主体とした燃料油ではゴム膨潤に起因する問題はほとんど起こらないが高カロリー燃料油は得られず、分解軽油等を不用意に基材に用いると非常にゴム膨潤性が悪くなり、ゴム材料と接触するような環境下では使用に耐えなくなってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような課題を踏まえ、高カロリーで、かつゴム膨潤性の少ない各種の燃焼機器に適した燃料油を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究の結果、本発明を完成したものである。すなわち、本発明の要旨は下記のとおりである。
（１）混合基材として、硫黄分が０．１ｗｔ％以下、密度が０．８８０ｇ／ｍｌ以上、アニリン点が３５℃以上である脱硫された分解軽油を用い、５０℃における動粘度が２０ｃｓｔ以下、硫黄分が０．３ｗｔ％以下、引火点が６０℃以上、アニリン点が４０℃以上であり、かつ総発熱量が９４００ｋｃａｌ／Ｌ以上である燃料油。
【０００７】
（２）硫黄分が０．１ｗｔ％以下である（１）記載の燃料油。
（３）炭素／水素の重量比が６．８以上である（１）または（２）記載の燃料油。
（４）５０℃における動粘度が１．５〜５．５ｃｓｔの範囲にあり、蒸留１０％残油中の残留炭素が１．５％以下である（１）〜（３）のいずれかに記載の燃料油。
【０００８】
削除
【０００９】
（５）脱硫された分解軽油の混合量が５０容量％以上である（１）〜（４）のいずれかに記載の燃料油。
（６）他の混合基材として重油直接脱硫装置より得られる直脱軽油、減圧軽油脱硫装置より得られる軽質脱硫軽油、軽油脱硫脱ろう装置より得られる脱硫脱ろう軽油から選ばれる少なくとも１種を用いた（１）〜（５）のいずれかに記載の燃料油。
（７）混合基材として、硫黄分が０．１ｗｔ％以下、密度が０．８８０ｇ／ｍｌ以上、アニリン点が３５℃以上である脱硫された分解軽油を用いて、５０℃における動粘度が２０ｃｓｔ以下、硫黄分が０．３ｗｔ％以下、引火点が６０℃以上、アニリン点が４０℃以上であり、かつ総発熱量が９４００ｋｃａｌ／Ｌ以上である燃料油を製造することを特徴とする燃料油の製造方法。
（８）（７）記載の製造方法によって製造される燃料油が、さらに、炭素／水素の重量比が６．８以上である（７）に記載の燃料油の製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の燃料油は、５０℃における動粘度が２０ｃｓｔ以下で、硫黄分０．３ｗｔ％以下で、引火点が６０℃以上で、アニリン点４０℃以上で、かつ総発熱量が９４００ｋｃａｌ／Ｌ以上である燃料油である。本発明の燃料油は総発熱量が高く、かつゴム膨潤性の指標となるアニリン点が高い燃料油である。燃料油、特にボイラーや工業炉用の燃料油においては発熱量の高いことは非常に重要な要素である。通常、燃料油の総発熱量を高くするには芳香族含有量を増加させる方法が取られる。芳香族含有量を増加させるには分解軽油や高沸点留分を基材として用いればよい。しかし、芳香族含有量を増加させると耐ゴム膨潤性が悪化することが知られている。現実の燃料油の使用状況を考えるとゴムパッキングや電磁弁中のダイアフラム用のゴムなど燃料油がゴムと接触する場所は多く、ゴム膨潤性の少ない燃料油も実用性からは重要な性能である。そこで、発熱量が高くかつ耐ゴム膨潤性に優れた現実的な燃料油として上記のようなアニリン点４０℃以上で、かつ総発熱量が９４００ｋｃａｌ／Ｌ以上である燃料油が好適であることを見い出し、この製造方法を提供するものである。また、燃料油の硫黄分は０．３％以下、好ましくは０．１％以下である。燃料油中の硫黄分が少なければそれだけ燃焼排ガス中の硫黄酸化物は少なくなり好ましい燃料となる。また、高カロリー燃料油を要望する需要家はエネルギーの効率的利用を図っている場合が多く、燃焼排ガスの温度は出来るだけ低くなるまで利用している。硫黄分が０．３ｗｔ％より高い燃料油を使用して燃焼排ガスの温度を下げると排ガスの露点が低くなるため燃焼機器の腐食が問題となる。これを防ぐためには、燃料油の硫黄分が０．３ｗｔ％以下であることが必要である。さらには、燃料油の硫黄分が０．１ｗｔ％以下であることが特に好適である。
【００１１】
本発明の燃料油は、通常は炭素／水素の原子比が６．８以上、好ましくは６．８〜７．５とする。炭素／水素の原子比は燃料油の総発熱量の指標となり、これが大きいほど総発熱量は高くなる傾向にある。しかし、芳香族含有量とも相関があり、上記範囲が最も好ましい。
さらに、本発明の燃料油は、通常は５０℃における動粘度が１．５〜５．５ｃｓｔの範囲、さらには２．０〜３．０ｃｓｔの範囲にあり、蒸留１０％残油中の残留炭素が１，５％以下、さらには０．１〜０．６％の範囲にあることが望ましい。このような性状であれば通常のＡ重油の性状範囲にあり、通常の燃焼機器をそのまま使用できる。特に、小型のＡ重油用燃焼機器では電磁弁などにゴムを使用している場合が多く、本発明の燃料油は高カロリーのメリットを活かして有効に使用できる。
なお、本発明の燃料油は、通常１７０〜３８０℃の沸点範囲にあることが好ましい（１０％残留炭素を含む場合があるので３８０℃以上の高沸点留分が５％程度あってもよい。）。また、密度は、通常０．８７ｇ／ｃｃ以上、さらには０．８８ｇ／ｃｃ以上であることが望ましい。
【００１２】
本発明の燃料油の製造に用いられる好ましい基材について説明する。
本発明の燃料油基材には分解軽油（ＬＣＯ）を使用することが好ましい。分解軽油は減圧軽油接触分解装置や残油接触分解装置から得られる軽油留分で芳香族含有量が高く、総発熱量が高い。それ故、分解軽油を使用することにより総発熱量が高い燃料油を容易に製造できる。しかし、分解軽油を無制限に使用すると芳香族含有量が高くなりすぎゴム膨潤性を悪化させる場合がある。分解軽油の使用量は通常２５〜６５容量％、さらには２５〜５９容量％とすることが好ましい。また、本発明の燃料油用の混合基材として脱硫された分解軽油（脱硫分解軽油）を使用することが好ましい場合もある（脱硫された分解軽油も分解軽油の一種ではある。）。脱硫された分解軽油を使用する場合はその混合比を５０容量％以上とすることが好適である。脱硫された分解軽油は硫黄分が低く、総発熱量が高いので多量に混合しても本発明の燃料油の性状要件に適合しておれば悪影響はでない。これらの方法により、総発熱量を９４００ｋｃａｌ／Ｌ、アニリン点を４０℃以上とした燃料油を容易に製造することができる。
【００１３】
また、分解軽油中の硫黄分が高く製品燃料油の硫黄分が０．３ｗｔ％より高濃度である場合、または製品燃料油の硫黄分を特に低くしたい場合など、必要に応じて脱硫処理したもの（脱硫分解軽油）を使用することが好適である。通常、混合基材としての分解軽油の性状としては、水素化脱硫処理等によって硫黄分が０．１ｗｔ％以下、密度が０．８８０ｇ／ｍｌ以上、さらには０．８８５ｇ／ｍｌ以上、アニリン点が３５℃以上、さらには４０℃以上に調整しておくことが好ましい。
【００１４】
その他の好適な混合基材としては、重油直接脱硫装置より得られる直脱軽油、減圧軽油脱硫装置より得られる軽質脱硫軽油、軽油脱硫脱ろう装置より得られる脱硫脱ろう軽油等が挙げられる。これらの基材は通常水素化脱硫処理された後のものであり、硫黄分が低く、比較的高沸点留分が多く総発熱量が高く、水素化処理によりアニリン点が高くなっている。それ故、これらの基材を分解軽油と混合すると総発熱量を下げずに容易にアニリン点を上げることができる。これらの基材は通常は、それぞれ０〜６０容量％、さらには０〜３０容量％使用することが好ましい。なお、これらの基材は１種のみを用いてもよいし、２種以上用いてもよい。
【００１５】
さらに、その他に通常のＡ重油基材であれば、出来上がりの燃料油が上記性状、品質を満足する範囲内で好適に使用できる。具体的には直留軽油、脱硫軽油、重質軽油、脱硫重質軽油、直留灯油、脱硫灯油、常圧残油、脱硫残油、エクストラクトなどを挙げることができる。通常は、直留軽油、脱硫軽油、直留灯油、脱硫灯油の混合割合は０〜２５容量％、さらには０〜１５容量％とすることが好ましい。これらが多すぎると総発熱量が高くならない。また、常圧残油、脱硫残油、エクストラクトは残留炭素量の調整に好都合な基材であるが、通常は、常圧残油、脱硫残油の混合割合は０．１〜２容量％、さらには０．１〜１容量％とすることが好ましい。
なお、上記で説明した基材の製造方法、精製方法についてはどのような方法を用いてもよいが、石油精製において行われている通常の製造方法、精製方法（蒸留、水素化脱硫など）を用いればよい。分解軽油の脱硫方法としては、通常の軽油脱硫装置にて軽油脱硫とほぼ同じ条件で脱硫しても良い。あるいは、通常の軽油と混合してこれを上記と同じように脱硫してもよい。また、重質軽油脱硫装置や重油直接脱硫装置でそれぞれの通常の原料油に混合してまたは分解軽油単独で脱硫しても良い。この混合脱硫方法は脱硫軽油、直脱軽油等は本発明の燃料油の混合基材として好適なものであるので、脱硫前の脱硫原料段階で未脱硫の軽油等を分解軽油と混合してから同時に脱硫することにより、容易に本発明の燃料油またはその混合基材を製造することができる。たとえば、通常の重油直接脱硫装置を用いて、常圧残油７０ｖｏｌ％、直留軽油５ｖｏｌ％、分解軽油２５ｖｏｌ％の混合油を原料として、反応温度３９０℃、水素分圧１３５kg/cm²、質量流量８６２１ｋｇ／ｍ²／ｈｒの反応条件で反応させることにより、脱硫分解軽油１２．８ｖｏｌ％、直脱軽油１９．６ｖｏｌ％を得ることができた例を挙げることができる。この脱硫分解軽油と直脱軽油の混合物を本発明の燃料油の基材とすることができる。
【００１６】
以上の基材を適当に組み合わせて所望の品質、性状の燃料とすればよい。燃料油の硫黄分、炭素／水素原子比、粘度、１０％残留炭素、引火点等は通常の方法（蒸留、脱硫、残炭源添加など）で基材の上記性状を調整したものを混合すればよい。あるいは、基材を混合した後に混合油の蒸留、脱硫などにより調整してもよい。通常は硫黄分の調整は脱硫処理により、粘度、１０％残留炭素、引火点等の調整は蒸留処理により、炭素／水素原子比、１０％残留炭素の調整は基材の混合量調整により容易にできる。
【００１７】
【実施例】
以下に実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔実施例１、２、３及び比較例１、２、３〕
表１、２に示す性状の基材を表３、４に示す容量比に混合して表５、６に示す燃料油を調製した。調製した燃料油につきそれぞれゴム膨潤テスト、電磁弁テスト、燃焼性テストを行い表７に示す結果を得た。
【００１８】
・ゴム膨潤テスト方法
試験用ゴム（ＮＢＲ製）片を試料油に完全に浸漬し、所定の温度で１２日間保持したのち、その寸法変化を測定して体積の膨張した割合を体積膨張率として表す。
・電磁弁テスト方法
電磁弁の移動コアごとに試料油に完全に浸漬し、所定の温度で１２日間保持したのち、コア部の寸法変化を測定して、１００×（コア部の寸法変化（ｍｍ））／（コア部のクリアランス（ｍｍ））を閉塞率（％）とする。
【００１９】
・燃焼性テスト方法
市販のハウス加温機（ネポン社製ＨＫ−３０５ＴＣ）を用い１０日間連続燃焼させ、燃焼状態の以上の有無を目視で評価した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
【表２】

【００２２】
【表３】

【００２３】
【表４】

【００２４】
【表５】

【００２５】
【表６】

【００２６】
【表７】

【００２７】
実施例１、２、３は発熱量が高く、耐ゴム膨潤性、燃焼性にも優れていることが判る。一方、比較例１、３は耐ゴム膨潤性は優れているが発熱量が低い。また、比較例２は発熱量が高いが耐ゴム膨潤性、燃焼性が劣っている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の燃料油は発熱量が高く、その分多くのエネルギーを発生できるのでボイラーや燃焼機器に有効に適用できる。さらに、本発明の燃料油は発熱量が高くてもゴムの膨潤性が低く、燃焼機器等に使用されているゴム部品の膨潤を抑えることができ各種の燃焼機器に適用し易い燃料油である。

Claims

混合基材として、硫黄分が０．１ｗｔ％以下、密度が０．８８０ｇ／ｍｌ以上、アニリン点が３５℃以上である脱硫された分解軽油を用い、５０℃における動粘度が２０ｃｓｔ以下、硫黄分が０．３ｗｔ％以下、引火点が６０℃以上、アニリン点が４０℃以上であり、かつ総発熱量が９４００ｋｃａｌ／Ｌ以上である燃料油。
硫黄分が０．１ｗｔ％以下である請求項１記載の燃料油。
炭素／水素の重量比が６．８以上である請求項１または２記載の燃料油。
５０℃における動粘度が１．５〜５．５ｃｓｔの範囲にあり、蒸留１０％残油中の残留炭素が１．５％以下である請求項１〜３のいずれかに記載の燃料油。
脱硫された分解軽油の混合量が５０容量％以上である請求項１〜４のいずれかに記載の燃料油。
他の混合基材として重油直接脱硫装置より得られる直脱軽油、減圧軽油脱硫装置より得られる軽質脱硫軽油、軽油脱硫脱ろう装置より得られる脱硫脱ろう軽油から選ばれる少なくとも１種を用いた請求項１〜５のいずれかに記載の燃料油。
混合基材として、硫黄分が０．１ｗｔ％以下、密度が０．８８０ｇ／ｍｌ以上、アニリン点が３５℃以上である脱硫された分解軽油を用いて、５０℃における動粘度が２０ｃｓｔ以下、硫黄分が０．３ｗｔ％以下、引火点が６０℃以上、アニリン点が４０℃以上であり、かつ総発熱量が９４００ｋｃａｌ／Ｌ以上である燃料油を製造することを特徴とする燃料油の製造方法。
請求項７の製造方法によって製造される燃料油が、さらに、炭素／水素の重量比が６．８以上である請求項７に記載の燃料油の製造方法。