JP4583774B2

JP4583774B2 - Ａ重油組成物

Info

Publication number: JP4583774B2
Application number: JP2004034124A
Authority: JP
Inventors: 一樹福田; 高樹大久保; 利昭林
Original assignee: JX Nippon Oil and Energy Corp
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP2005225922A

Description

本発明は、Ａ重油組成物に関し、詳しくは、寒冷地におけるボイラー、ディーゼル機器、ガスタービン等の燃焼機器などに用いられるＡ重油組成物に関する

Ａ重油は、ボイラー等の外燃機器燃料や小型漁船、建設機械の陸上輸送用以外のディーゼルエンジン機器燃料、ガスタービン機器燃料として広く用いられている。

Ａ重油を用いる各種燃焼機器には、燃料油中の異物を除去する目的で、燃料系統に目開き５〜２５０μｍのフィルターが設けられている。しかし、このような燃焼機器を冬季に使用すると、Ａ重油から析出したワックスなどにより、フィルターの閉塞が起こりやすくなる。

そこで、かかる現象を回避すべく、Ａ重油について低温流動性などの低温性能を改善するための検討が行われており、灯油留分の増量、脱ろう基材の活用、重質油の配合、残渣油の増量、低温流動性向上剤の添加などの方法が提案されている（例えば、特許文献１、２及び非特許文献１を参照）。
特開平９−３３３５８３号公報特開平７−９７５８１号公報舶用燃料の科学、野村宏次著、第１６４〜１６６頁、１９９４年

しかし、上述の各方法で得られるＡ重油はそれぞれ以下の点で改善の余地があり、いずれも寒冷地向けＡ重油として実用に供し得るには未だ十分とは言えない。

例えば、灯油留分を増量する方法の場合、寒冷地仕様のＡ重油として充分な低温流動性を得るためには、灯油留分を多量に配合する必要があり、引火点が低くなるため安全上有効ではない。

また、脱ろう基材を活用する方法の場合、脱ろう基材といえども寒冷地で使用するにはワックス量が多いため、低温性能を充分に改善することはできない。

また、重質油の増配合はワックス析出点（曇り点）の悪化につながる。

また、残渣油の増量は燃焼ガス中の煤塵量の増加の原因となり得る。

さらに、低温流動性向上剤の性能は、使用基材との相性によるところが多く、単に添加するだけで寒冷地向けＡ重油として充分な低温性能を得ることは困難である。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、低温性能に優れており、寒冷地において使用する場合であっても、外燃機器、ディーゼル機器、ガスタービン機器などの燃焼機器が備えるフィルターを閉塞することなく、燃焼機器を安定に運転することが可能なＡ重油組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、曇り点、目詰まり点、流動点、修正目詰まり点、引火点、１０％残留炭素分、セタン指数が特定の条件を満たすＡ重油組成物を暖房機器の燃料として用いた場合、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のＡ重油組成物は、組成物全量を基準として、重質軽油留分０．５〜７容量％と、減圧軽油を脱硫した軽油１５容量％以上と、流動接触分解軽油１０〜４５容量％とを含有し、曇り点が−１２℃以下、目詰まり点が−３１℃以下、流動点が−３０℃以下、修正目詰まり点が−２０℃以下、引火点が６０℃以上、１０％残留炭素分が０．２〜１．０質量％、セタン指数が４０以上、蒸留性状における１０％留出温度が１７０〜２２０℃、５０％留出温度が２３０〜２８０℃、９０％留出温度が２８０〜３４０℃であることを特徴とする。

本発明のＡ重油組成物の水分は３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましい。

本発明のＡ重油組成物は、組成物全量を基準として、重質軽油留分０．５〜７容量％と、減圧軽油を脱硫した軽油１５容量％以上と、流動接触分解軽油１０〜４５容量％とを含有する。これにより、低温性能に優れた本発明のＡ重油組成物を有効に実現することが可能となる。重質軽油留分としては、５０％留出温度が３３０〜３９０℃、１５℃における密度が８７０〜９２０ｋｇ／ｍ^３であるものが好ましく、減圧軽油を脱硫した軽油としては、５０％留出温度が２６０〜３００℃、１５℃における密度が８３０〜８８０ｋｇ／ｍ^３であるものが好ましく、流動接触分解軽油としては、５０％留出温度が２２０〜２６０℃、１５℃における密度が８７０〜９００ｋｇ／ｍ^３であるものが好ましい。

本発明のＡ重油組成物は、低温流動性向上剤濃度が１０００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましい。

本発明によれば、寒冷地でも外燃機器、ディーゼル機器、ガスタービン機器用フィルターを閉塞することなく機器を安定に運転することが可能なＡ重油組成物が提供される。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

本発明のＡ重油組成物は、曇り点が−１０℃以下、目詰まり点が−２５℃以下、流動点が−３０℃以下、修正目詰まり点が−２０℃以下、引火点が６０℃以上、１０％残留炭素分が０．２〜１．０質量％、セタン指数が４０以上であることを特徴とする。以下、これらの性状について詳述する。

本発明のＡ重油組成物の曇り点は、−１０℃以下であることが必要であり、−１１℃以下であることが好ましく、−１２℃以下であることがより好ましい。曇り点が−１０℃より高い場合は、寒冷地のタンク内でワックスが析出し、供給されるライン内燃料のワックス量が増え、ライン閉塞が起こりやすくなる。なお、本発明でいう曇り点は、ＪＩＳＫ２２６９「原油および石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」により測定される値を意味する。

また、本発明のＡ重油組成物の目詰まり点は、−２５℃以下であることが必要であり、好ましくは−２８℃以下、より好ましくは−３０℃以下である。目詰まり点が−２５℃より高い場合は、寒冷地でのポンプやバーナーのフィルター閉塞が起こりやすくなる。なお、本発明でいう目詰まり点は、ＪＩＳＫ２２８８「軽油−目詰まり点試験方法」をＡ重油に適用して測定される値を意味する。

また、本発明の流動点は、−３０℃以下であることが必要であり、好ましくは−３３℃以下、より好ましくは−３５℃以下である。流動点が−３０℃より高い場合は、寒冷地での燃料の流動性が低下し、燃焼機器への供給が滞る。なお、本発明でいう流動点は、ＪＩＳＫ２２６９「原油および石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」により測定される値を意味する。

また、本発明の修正目詰まり点は、−２０℃以下であることが必要であり、好ましくは−２２℃以下、より好ましくは−２３℃以下である。修正目詰まり点が−２０℃より高い場合は、寒冷地でのポンプやバーナーのフィルター閉塞が起こりやすくなる。なお、本発明でいう修正目詰まり点は、石油学会法ＪＰＩ−５S−４７−９６「Ａ重油の低温流動性試験方法」の解説に記載の修正法４で測定される値を意味する。

また、本発明のＡ重油組成物の引火点は、取り扱い上の安全性の点から、６０℃以上であることが必要であり、好ましくは６２℃以上である。なお、本発明でいう引火点とは、ＪＩＳＫ２２６５「原油及び石油製品−引火点試験方法」のペンスキーマルテン密閉式で測定される値を意味する。

また、本発明のＡ重油組成物の１０％残留炭素分は、０．２〜１．０質量％であることが必要であり、好ましくは０．２〜０．８質量％、より好ましくは０．２〜０．６質量％である。１０％残留炭素分が１．０質量％より多い場合は燃焼排ガス中の煤塵量が多くなったり、バーナーが汚れやすくなる。一方１０％残留炭素分の下限は、A重油の免税条件上、０．２質量％以上であることが必要である。なお、本発明でいう１０％残留炭素分は、ＪＩＳＫ２２７０「原油および石油製品−残留炭素分試験方法」により測定される値を意味する。

また、本発明のＡ重油組成物のセタン指数は、４０以上であることが必要であり、好ましくは４２以上である。セタン指数がは４０未満の場合は、ディーゼルエンジンの着火性が悪化する。なお、本発明でいうセタン指数は、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」により測定される値を意味する。

本発明のＡ重油組成物は、曇り点、目詰まり点、流動点、修正目詰まり点、引火点、１０％残留炭素分、及びセタン指数がそれぞれ上記の条件を満たすものであればよいが、以下の性状を有していることが好ましい。

本発明のＡ重油組成物の水分は、３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、２５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、２００質量ｐｐｍ以下であることが更に好ましい。水分が３００質量ｐｐｍより多い場合、寒冷地では氷となって析出し、金属腐食やフィルター目詰まりを引き起こす傾向にある。なお、本発明でいう水分とは、ＪＩＳＫ２２７５「原油及び石油製品−水分試験方法」のカールフィッシャー式容量滴定法で測定される値を意味する。

また、本発明のＡ重油組成物の蒸留性状に関し、１０％留出温度は１７０〜２２０℃、５０％留出温度は２３０〜２８０℃、９０％留出温度は２８０〜３５０℃であることが好ましい。

Ａ重油組成物の１０％留出温度（以下、「Ｔ１０」という）は、引火点低下による安全性への影響から、１７０℃以上であることが好ましく、１７３℃以上であることがより好ましく、１７５℃以上であることがさらに好ましい。一方、低温性能の点から、Ｔ１０は、２２０℃以下であることが好ましく、２１５℃以下であることがより好ましい。

Ａ重油組成物の５０容量％留出温度（以下、「Ｔ５０」という）は、２３０℃以上であることが好ましく、２３５℃以上であることがより好ましい。Ｔ５０が２３０℃未満の場合は発熱量が悪化する傾向にある。一方、燃焼性の点から、Ｔ５０は、２８０℃以下であることが好ましく、２７５℃以下であることがより好ましい。

Ａ重油組成物の９０％留出温度（以下、「Ｔ９０」という）は、３５０℃以下であることが好ましく、３４５℃以下であることがより好ましく、３４０℃以下であることがさらに好ましい。終点が３５０℃を超える場合、寒冷地では気化が進みにくく、完全燃焼し難い傾向にある。また、ワックス含有量が多すぎて低温流動性向上剤の効果が現れにくい。一方、Ｔ９０は、発熱量の点から、２８０℃以上であることが好ましく、２８５℃以上であることがより好ましく、２９０℃以上であることがさらに好ましい。

さらに、Ａ重油組成物のその他の蒸留性状に関し、初留点は、引火点低下による安全性への影響から１５０℃以上であることが好ましい。また、９５容量％留出温度（以下、「Ｔ９５」という）は、燃焼性の点から、３７０℃以下であることが好ましく、３６０℃以下であることがより好ましい。

なお、本発明でいう初留点、Ｔ１０、Ｔ５０、Ｔ９０及びＴ９５は、それぞれＪＩＳＫ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。

また、本発明のＡ重油組成物を構成する基材に関し、その性状及び含有量は、A重油組成物の曇り点、目詰まり点、流動点、修正目詰まり点、引火点、１０％残留炭素分、及びセタン指数がそれぞれ上記の条件を満たせば特に制限されない。好ましい基材としては、重質軽油留分、減圧軽油を脱硫した軽油、流動接触分解軽油が挙げられる。これらの基材は、１種を単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、本発明のＡ重油組成物においては、重質軽油留分、減圧軽油を脱硫した軽油、流動接触分解軽油の全てを含有することが特に好ましい。

本発明でいう重質軽油留分とは、常圧蒸留装置で原油を常圧において蒸留して得られる直留重質軽油または脱硫処理した重質軽油留分である。かかる重質軽油留分としては、５０％留出温度（Ｔ５０）が３３０〜３９０℃であり、１５℃における密度が８７０〜９２０Ｋｇ／ｍ^３のものが好ましい。

重質軽油留分の含有量は、低温流動性向上の点から、重質軽油留分は、組成物全量を基準として、０．５容量％以上であることが好ましく、１容量％以上であることがより好ましい。また、重質軽油留分の含有量は、組成物全量を基準として、７容量％以下であることが好ましく、６容量％以下であることがより好ましく、５容量％以下であることがさらに好ましい。重質軽油留分の含有量が７容量％を超えると、ワックス析出温度（曇り点）が高くなり、フィルター閉塞を起こしやすくなる傾向にある。

本発明でいう減圧軽油を脱硫した軽油とは、減圧軽油、直留重質軽油等を原料とし、水素化分解装置から得られる軽油留分である。減圧軽油を脱硫した軽油としては、５０％留出温度（Ｔ５０）が２６０〜３００℃であり、１５℃における密度が８３０〜８８０Ｋｇ／ｍ^３、引火点が６５℃以上のものが好ましい。

減圧軽油を脱硫した軽油の含有量は、組成物全量を基準として、１５容量％以上であることが好ましく、１８容量％以上であることがより好ましく、２０容量％以上であることがさらに好ましい。減圧軽油を脱硫した軽油の含有量が１５容量％未満の場合は、直留または脱硫灯油留分の配合量が増え、引火点が問題となるおそれがある。

本発明でいう流動接触分解軽油とは、減圧軽油、水素化分解残油、残油脱硫油等を原料とし、流動接触分解装置から得られる軽油留分である。流動接触分解軽油としては、５０％留出温度（Ｔ５０）が２２０〜２６０℃であり、１５℃における密度が８７０〜９００Ｋｇ／ｍ^３のものが好ましい。

流動接触分解軽油の含有量は、組成物全量を基準として、１０容量％以上であることが好ましく、１５容量％以上であることがより好ましく、２０容量％以上であることがさらに好ましい。流動接触分解軽油の含有量が１０容量％未満の場合は、ワックス主成分であるノルマルパラフィン量が増え、低温性能が悪化する。また、流動接触分解軽油の含有量は、４５容量％以下であることが好ましく、４２容量％以下であることがより好ましく、４０容量％以下であることが更に好ましい。流動接触分解軽油の含有量が４５容量％を超えると、セタン指数が問題となるおそれがある。

また、本発明のＡ重油組成物は、残留炭素分付与用基材として、常圧残油、残油脱硫重油、減圧残油、スラリー油、エキストラクト油等をさらに含有してもよい。これらの残留炭素分付与用基材は、１種を単独で用いてもよく、２種以上併用して用いることができる。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。残油脱硫重油とは、残油脱硫装置において常圧残油または減圧残油を脱硫したときに得られる重油である。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。スラリー油はとは、流動接触分解装置から得られる残油である。エキストラクト油とは、潤滑油原料用減圧蒸留装置からの留分を、溶剤抽出法により抽出分離したもののうち潤滑油に適さない芳香族成分のことである。

さらに、本発明のＡ重油組成物は、直留軽油留分またはその脱硫軽油留分、直留灯油留分またはその脱硫灯油留分、水素化分解軽油、残油脱硫軽油留分、水素化脱硫軽油留分または水素化精製軽油留分の抽出によりノルマルパラフィン分を除去した残分である脱ノルマルパラフィン軽油留分等の基材を含有してもよい。

また、本発明のＡ重油組成物は、低温流動性向上剤をさらに含有することが好ましい。低温流動性向上剤の種類は特に限定されないが、エチレン−酢酸ビニル共重合体に代表されるエチレン−不飽和エステル共重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体、アルキルフマレート−不飽和エステル共重合体、アルキルイタコネート−不飽和エステル共重合体等のポリマー型添加剤、油溶性分散型添加剤、フタル酸、エチレンジアミン四酢酸、ニトリロ酢酸等の酸又はその酸無水物とヒドロカルビル弛緩アミンとの反応生成物からなる極性窒素化合物、アルケニルコハク酸等が挙げられる。これらの低温流動性向上剤は、１種を単独で用いてもよく、また、２種以上を組み合わせてもよい。

低温流動性向上剤の含有量は、１０００ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、７００ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、５００ｍｇ／Ｌ以下であることがさらに好ましい。低温流動性向上剤の含有量を１０００ｍｇ／Ｌより多くしても、含有量に見合う低温性能の更なる向上効果が得られない傾向にある。

本発明において、低温流動性向上剤以外の添加剤については特に限定されず、セタン価向上剤、酸化防止剤、安定化剤、分散剤、金属不活性化剤、微生物殺菌剤、助燃剤、帯電防止剤、識別剤、着色剤等を用いることができる。

上述の添加剤（低温流動性向上剤を含む）は、常法に従い合成したものを用いてもよく、また市販の添加剤を用いてもよい。なお、市販されている添加剤は、その添加剤が目的としている効果に寄与する有効成分を適当な溶剤で希釈している場合もある。有効成分が希釈されている市販添加剤を使用する場合には、Ａ重油組成物中の性状が上記の条件を満たすように市販添加剤を添加することが好ましい。

本発明のＡ重油組成物の硫黄分は特に限定されないが、燃焼排出ガス中の硫黄酸化物抑制、及び機器に装着されている排ガス後処理用触媒の寿命の点から、組成物全量を基準として、１．０質量％以下であることが好ましく、０．８質量％以下であることがより好ましく、０．５質量％以下であることが更に好ましく、０．３質量％以下であることが一層好ましく、０．１質量％以下であることが特に好ましい。本発明でいう硫黄分とは、ＪＩＳＫ２５４１「原油及び石油製品−硫黄分試験方法」により測定される値を意味する。

また、本発明のＡ重油組成物の窒素分は特に限定されないが、燃焼排出ガス中の窒素酸化物抑制の点から、組成物全量を基準として、０．０３質量％以下であることが好ましい。なお、本発明でいう窒素分とは、ＪＩＳＫ２６０９「原油及び石油製品−窒素分試験方法」により測定される値を意味する。

本発明のＡ重油組成物の１５℃における密度は特に限定されないが、発熱量の点から、８３０Ｋｇ／ｍ^３以上であることが好ましい。なお、本発明でいう１５℃における密度とは、ＪＩＳＫ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」で測定される値である。

また、本発明のＡ重油組成物の動粘度は特に限定しないが、寒冷地でも燃料をタンクから燃焼機器へ問題なく供給し、バーナー燃焼において良好な噴霧・気化を行うという観点から、５０℃における動粘度が１．７〜２．５ｍｍ^２／ｓであることが好ましい。なお、本発明でいう５０℃における動粘度とは、ＪＩＳＫ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法」で測定される値を意味する。

上記構成を有する本発明のＡ重油組成物は低温性能、燃焼性、安全性等の性能がバランスよく高められたものである。従って、本発明のＡ重油組成物は、寒冷地において、ボイラー等の外燃機器や小型漁船、建設機械の陸上輸送用以外のディーゼルエンジン機器、ガスタービン機器用燃料組成物として非常に有用である。

以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

［実施例１〜７、比較例１〜３］
実施例１〜７及び比較例１〜３においては、それぞれ表１、２に示す基材、並びに低温流動性向上剤Ａ（油溶性分散型添加剤）及び低温流動性向上剤Ｂ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）を用いて、表３〜５に示す組成を有するＡ重油組成物を調製した。表１、２には基材の諸性状を、表３〜５にはＡ重油組成物の諸性状を併せて示した。なお、残留炭素分付与用基材としては、減圧残油を直留軽油で希釈した基材を用いた。

次に、実施例１〜７及び比較例１〜３のＡ重油組成物について、低温性能評価試験を以下の方法で実施した。

試料容器として、２０Ｌペール缶を用意し、ペール缶の上面に試料吸引管を差し込む穴を設けた。穴の形成位置は、上面の中心と外周上の点とを結ぶ直線の中点とした。一方、試料吸引管として外径１０ｍｍの銅管を用意し、その一端をシリコンゴム管を介してフィルター（ネポン株式会社製、コードＮｏ．１２０２６７）の入口に接続した。また、フィルターの出口を銅管を介して吸引ポンプに接続した。吸引ポンプは、通油量を１〜１０Ｌ／ｈｒの範囲内で調節可能なものを用いた。

次に、温度が２０〜２５℃の試料（Ａ重油組成物）約１５Ｌを上記のペール缶に入れ、ペール缶の上面の穴に試料吸引管付き蓋をした後、ペール缶とフィルターとを低温恒温槽内に収容した。低温恒温槽としては、プログラム温度調節機能を備え、温度制度±０．５℃以内で−３０℃以下まで冷却可能な恒温槽を用いた。

ペール缶とフィルターとを低温恒温槽に収容した後、低温恒温槽内を所定の温度プロファイルで冷却し、吸引ポンプを駆動させた。より具体的には、初期温度−２℃で２時間保持した後、吸引ポンプを駆動し、通油量が９．５±０．２Ｌ／ｈｒとなるようにポンプ圧力を調節し、冷却速度１℃／ｈｒで所定の温度まで冷却した。その温度で３時間保持し、圧力計で圧力を測定して通油限界を判定した。通油限界の判定は、保持温度で６０分間通油中に差圧が３３ｋＰａ（２５０ｍｍＨｇ）以下である場合を合格、３３ｋＰａを超えた場合を不合格とし、不合格となるまで１℃間隔で保持温度を低くして試験を繰り返した。判定が不合格となった最高温度（目詰まり温度）を低温性能の評価の指標とした。なお、試料は試験ごとに新油に取り替えた。得られた結果を表６に示す。

表６に示したように、実施例１〜７のＡ重油組成物は、いずれも低温性能に優れており、燃焼性及び安全性も含めて寒冷地向けＡ重油組成物としての性能を十分に満足していることが確認された。

一方、比較例１〜３のＡ重油組成物は、低温性能に劣り、寒冷地向けＡ重油組成物としての性能が不十分であった。

Claims

組成物全量を基準として、重質軽油留分０．５〜７容量％と、減圧軽油を脱硫した軽油１５容量％以上と、流動接触分解軽油１０〜４５容量％とを含有し、曇り点が−１２℃以下、目詰まり点が−３１℃以下、流動点が−３０℃以下、修正目詰まり点が−２０℃以下、引火点が６０℃以上、１０％残留炭素分が０．２〜１．０質量％、セタン指数が４０以上、蒸留性状における１０％留出温度が１７０〜２２０℃、５０％留出温度が２３０〜２８０℃、９０％留出温度が２８０〜３４０℃であることを特徴とするＡ重油組成物。
水分が３００質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のＡ重油組成物。
低温流動性向上剤の含有量が１０００ｍｇ／Ｌ以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のＡ重油組成物。