JP4746869B2 - 高性能ガソリン - Google Patents

Description

本発明は、高性能ガソリンに関し、より詳しくは運転性能が優れる新規な高性能ガソリンに関する。

自動車の排気ガスによる環境汚染が大きな社会問題とされて以来、従来からの課題である運転性能の向上とともに、排気ガスに含まれる有害物質を低減する、いわゆる環境対応型ガソリンの開発が集中的になされ、種々の環境対応型ガソリンが提案され、上市されてきた。
この種のガソリンとしては、例えば、排気ガス中のＳＯxの増加を防止するとともに、有害物質を除去する三元触媒の活性を維持するためにガソリン中の硫黄分を極度に低減し、また、排気ガス中のベンゼンの発生を抑制するためにガソリン中のベンゼンを低減するなどによって環境汚染を低減し、さらにその上で、ガソリンの蒸留性状を制御することによって運転性能も改良する提案が多くなされた（例えば、特許文献１〜４参照）。

しかしながら、この種の環境対応型ガソリンを製造するために、ガソリン中のベンゼン留分を分留によって除去すると、運転性能が必ずしも充分ではないことがある。このような現象は、ベンゼンの除去率を高め、かつオクタン価を高めるために例えば、およそ７０〜１００℃、或いは７０〜１０５℃などのように広い沸点範囲の留分をベンゼン留分として分留により除去した場合に認められることが多い。特に、ガソリンを増産する目的で、ガソリンの蒸留カット温度を高くした重質化ガソリンや、各ガソリン基材の生産量のバランスを保つために、基材の一つである改質ガソリンの配合割合を高くして、それ以外の基材を削減したガソリンを製造する場合などに、より顕著に認められる。
したがって、ガソリン中のベンゼン留分を除去して環境汚染を低減するとともに、運転性能を確実に向上し、また、ガソリンを増産するためなどの種々の悪条件であっても高い運転性能を確保できる技術の開発が望まれている。

特開平７−２０７２８６号公報 特開平９−１１１２５８号公報 特開平９−１１１２６０号公報 特開２０００−７３０７３号公報

本発明は、このような状況下でなされたもので、ガソリン中のベンゼン留分を広い沸点範囲で除去して、排気ガスによる有害成分の排出を低減するとともに、自動車の加速性などの運転性能を確実に向上でき、また、ガソリン増産のためにガソリン基材が重質化した場合でも高い運転性能を確保できる高性能ガソリンを提供することを目的とするものである。

本発明者らは、ガソリン中のベンゼン留分を広い沸点範囲で除去して排気ガスによる有害成分の排出を低減しながら、運転性能を一層向上できるガソリンを開発すべく鋭意研究した結果、特定の炭素数を有するイソパラフィン分を一定量以上含有するガソリンがその目的を達成できることを見出した。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、
１．以下の（１）〜（６）の条件を満たす高性能ガソリン、
（１）リサーチ法オクタン価が９６以上
（２）硫黄含有量が１０質量ｐｐｍ以下
（３）芳香族分が５５容量％以下
（４）オレフィン分が３０容量％以下
（５）ベンゼン含有量が１容量％以下
（６）炭素数７のイソパラフィン分が１．５容量％以上
２．芳香族分が５０容量％以下である前記１に記載の高性能ガソリン、
３．炭素数７のイソパラフィン分が２．０容量％以上である前記１又は２に記載の高性能ガソリン、
４．ベンゼンの沸点を含む３０℃以上にわたる沸点範囲の留分を蒸留により除去した接触改質ガソリンをガソリン基材として用いた前記１〜３のいずれかに記載の高性能ガソリン、
５．（７）７０％留出温度が１１０〜１４５℃、（８）９０％留出温度が１３０〜１９０℃である前記１〜４のいずれかに記載の高性能ガソリン、
を提供するものである。

本発明の高性能ガソリンは、硫黄分、ベンゼンなどの含有量が少なく、排気ガスによる有害物質など、環境汚染物質低減効果を有すると共に、蒸留のカット温度が高い基材を使用したり、改質ガソリンを多量に配合したガソリンであっても高オクタン価で、しかも加速性などの運転性能に優れている。

本発明の高性能ガソリンが必要とする（１）〜（６）の条件について以下に詳述する。
（１）本発明の高性能ガソリンは、リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が９６以上、好ましくは９８以上、より好ましくは９９以上である。ＲＯＮが９６未満では、ノッキングを生ずる恐れがあるなど運転性能が低下してしまう場合がある。一方、ＲＯＮの上限値については特に制限はないが、通常およそ１０２である。なお、このリサーチ法オクタン価は、ＪＩＳ Ｋ ２２８０により測定した値である。

（２）本発明の高性能ガソリンは、硫黄分が１０質量ｐｐｍ以下、好ましくは５質量ｐｐｍ以下である。硫黄分が１０質量ｐｐｍを超えると、排ガス中のＳＯｘが増加するとともに、有害物質を除去するための三元触媒の活性が低下し、その結果排気ガス中のＣＯ、炭化水素、ＮＯｘなどを増加させることになる。なお、硫黄分の含有量はＪＩＳ Ｋ ２５４１の微量電量滴定式酸化法に従って測定した値である。

（３）本発明の高性能ガソリンは、芳香族分が５５容量％以下、好ましくは５０容量％以下、さらに好ましくは４５容量％以下である。芳香族分が５５容量％を超えると排気ガス中の炭化水素やＣＯが増大する恐れがあるとともに、点火プラグがくすぶりを生じて、運転性能に悪影響を与える可能性がある。一方、芳香族分の下限については特に制限はないが、燃費が悪化したり、運転性能の低下を防止する観点から、２０容量％以上であることが好ましく、２５容量％以上が更に好ましい。なお、芳香族分は、ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品成分試験方法」の蛍光指示薬吸着法で測定した値である。

（４）本発明の高性能ガソリンは、オレフィン分が３０容量％以下、好ましくは２５容量％以下である。オレフィン分が３０容量％を超えると、排気ガス中の窒素酸化物が増加する場合があるとともに、大気中に蒸発したガソリンがオゾンを生成する恐れもある。さらにガソリン自体の酸化安定性も悪化する可能性もある。一方、オレフィン分の下限については特に制限はないが、希薄燃焼状態で失火を起こす恐れを防止し、直噴エンジン車などの運転性能を確保する観点から、５容量％以上であることが好ましく、１０容量％以上であることが更に好ましい。なお、オレフィン分は、ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品成分試験方法」の蛍光指示薬吸着法で測定した値である。

（５）本発明の高性能ガソリンは、ベンゼン含有量が１容量％以下、より好ましくは０．７容量％以下である。ベンゼンが１容量％を超えると、排気ガス中のベンゼン含有量が多くなって環境汚染が問題になる恐れがある。また、ガソリン自体が人体に悪影響を及ぼす恐れもある。
なお、ベンゼン含有量は、ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品成分試験方法」のガスクロマトグラフィーによる全成分試験方法によって測定した値である。

（６）本発明の高性能ガソリンは、炭素数７のイソパラフィン分が１．５容量％以上、好ましくは２．０容量％以上、さらには好ましくは２．５容量％以上、特に好ましくは３．０容量％以上含有する。この炭素数７のイソパラフィン分が１．５容量％以上含まれることによって加速性などの運転性能を向上する効果が大きくなる。
上記の炭素数７のイソパラフィンの具体例としては、例えば、２−メチルヘキサン、３−メチルヘキサン、２，２−ジメチルペンタン、２，３−ジメチルペンタン、２，４−ジメチルペンタン、２，２，３−トリメチルブタン、２−エチルペンタン、３−エチルペンタンなどが挙げられる。また、メチルシクロヘキサン、１，１−ジメチルシクロペンタン、１，２−ジメチルシクロペンタン、１，３−ジメチルシクロペンタン、エチルシクロペンタンなどのシクロ環にアルキル基が置換したアルキル基置換シクロ化合物も含まれる。

炭素数７のイソパラフィンが運転性能を高める理由については、この種の化合物自体が運転性能の向上に寄与する性質を有すると同時に、これらの化合物がおよそ７０〜１００℃や７０〜１０５℃の領域における蒸留性状をなだらかにするように分布しているため、この領域における蒸留性状が段階的である改質ガソリンを多量に配合するガソリンにおいても、また蒸留性状をなだらかすることによって運転性能を向上すると考えられる。
なお、炭素数７のイソパラフィン分は、ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品成分試験方法」のガスクロによる全成分試験方法によって測定した値である。

さらに、本発明の高性能ガソリンは、（７）７０％留出温度（Ｔ７０）が１１０〜１４５℃であることが好ましく、１２５〜１４０℃であることがより好ましい。Ｔ７０が１１０〜１４５℃であれば、加速性などの運転性能の向上効果が不十分になる恐れがない。

また、本発明の高性能ガソリンは、（８）９０％留出温度（Ｔ９０）が１３０〜１９０℃であることが好ましく、１６０〜１９０℃であることがより好ましい。Ｔ９０が１３０〜１９０℃であれば、加速性などの運転性能の向上効果が不十分になる恐れがない。なお、上記Ｔ７０、及びＴ９０は、ＪＩＳ Ｋ ２２５４に基づいて測定した蒸留性状から求めた値である。

また、本発明の高性能ガソリンは、通常さらに次の性状を有することが好ましい。すなわち、ＭＴＢＥ（メチル−ｔｅｒｔ−ブチルエーテル）の含有量が０．１容量％以下であることが好ましい。ＭＴＢＥが０．１容量％を超えると、地下水の汚染など環境問題を招来する恐れがある。なお、ＭＴＢＥの含有量は、ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品成分試験方法」によって測定した値である。

また、モータ法オクタン価（ＭＯＮ）が８４以上、さらには８６以上であることが好ましい。ＭＯＮが８４以上であると高速においてノッキングを生ずるおそれがなく、運転性能に影響を及ぼすことがない。一方、ＭＯＮの上限値については特に制限はないが、通常およそ８９である。
また、リード蒸気圧（ＲＶＰ）が４４〜９３ｋＰａであることが好ましい。ＲＶＰが４４ｋＰａ以上であると、十分な低温始動性が得られ、ＲＶＰが９３ｋＰａ以下であると、排気ガス中の炭化水素が増加することがなく、またベーパロック現象により運転性能の低下をまねくことがない。

本発明の高性能ガソリンは、任意の方法で製造することができる。例えば、次に示すガソリン基材を用いて、上記（１）〜（６）の条件を満たすように適宜配合することにより調製することができる。そのガソリン基材としては、例えば、原油を常圧蒸留して得られる軽質ナフサ、接触分解法や水素化分解法で得られる分解ガソリン、接触改質法で得られる改質ガソリン中のベンゼンを取り除いた留分（脱ベンゼン改質ガソリン）、オレフィンの重合により得られる重合ガソリン、イソブタンなどの炭化水素に低級オレフィンを付加して得られるアルキレート、直鎖の低級パラフィン系炭化水素の異性化によって得られるアイソメレート、脱n―パラフィン油、ナフサの熱分解によって得られる熱分解ガソリン、及びこれらの特定範囲の留分、トルエン、キシレン、などの芳香族炭化水素、イソパラフィン類、さらにアルコール、エーテルなどの含酸素化合物などが挙げられる。

該アルコール、エーテルなどの含酸素化合物としては、主にエタノール、エチルターシャリーブチルエーテル、エチルーターシャリーアミルエーテルなどが挙げられる。
上記改質ガソリン中のベンゼン低減方法としては、通常改質ガソリンからベンゼン留分を蒸留によって取り除く方法が用いられるが、その他の方法、例えばベンゼン留分を溶剤で抽出して取り除く方法、ベンゼンと低級オレフィンや低級アルコールを用いてアルキル化する方法などによっても得ることができる。

次に、本発明の高性能ガソリンの製造方法については、前記性状の高性能ガソリンが得られる方法であればよく、特に制限はないが、好適な製造方法としては、例えば、
（I）脱ベンゼン改質ガソリン（ＰＧＰＺ） ０〜９０容量％
（II）分解ガソリン（ＦＧ） ０〜５０容量％
（III）軽質分解ガソリン（ＬＦＧ） ０〜５０容量％
（IV）アルキレート（ＡＬＫ） ０〜４０容量％
（V）軽質ナフサ（ＤＬＮ） ０〜２０容量％
（VI）ブタン ０〜１０容量％
（VII）炭素数７のイソパラフィン類（Ｃ７ＩＰ） ０〜２０容量％
（VIII）トルエン ０〜４０容量％
（IX）混合キシレン（Ｃ８ＭＩＸ） ０〜４０容量％
（X）炭素数９の芳香族留分（Ｃ９Ａ） ０〜２０容量％
（XI）炭素数１０の芳香族留分（Ｃ１０Ａ） ０〜２０容量％
（XII）含酸素化合物 ０〜３０容量％
を上記（１）〜（６）の条件を満たすように調製すればよい。

この場合、(i)の脱ベンゼン改質ガソリンは、接触改質ガソリンからベンゼン留分を蒸留によって取り除く方法が好ましく、取り除くベンゼン留分の沸点範囲については、これを広く、ベンゼンの沸点を含む３０℃以上にわたる沸点範囲の留分とするのが好ましく、例えば、およそ７０〜１００℃、或いはおよそ７０〜１０５℃などとする。このように広い沸点範囲の留分を除去することによって、ベンゼンの除去率を高め、かつオクタン価（ＲＯＮ）を高く保つことができる。
また、炭素数７のイソパラフィン分の含有量を高める観点から、(ii）の分解ガソリン、及び（iii）の軽質分解ガソリンについては、少なくともいずれかは配合することが好ましい。

本発明の高性能ガソリンには、更に必要に応じて各種の添加剤を適宜配合することができる。このような添加剤としては、フェノール系やアミン系などの酸化防止剤、シッフ型化合物やチオアミド型化合物などの金属不活性剤、有機リン化合物などの表面着火防止剤、コハク酸イミド、ポリアルキルアミン、ポリエーテルアミンなどの清浄分散剤、多価アルコール及びエーテルなどの氷結防止剤、有機酸のアルカリ金属やアルカリ土類金属塩、高級アルコールの硫酸エステルなどの助燃剤、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両面界面活性剤などの帯電防止剤、アルケニルコハク酸のエステルなどのさび止め剤、キリザニン、クマリンなどの識別剤、天然精油、合成香料などの着臭剤、アゾ染料などの着色剤など、公知のガソリン添加剤が挙げられ、これらの添加剤を１種又は２種以上添加することができる。また、これら添加剤の添加量は状況に応じて適宜選定すればよいが、通常は添加剤の合計量としてガソリン組成物に対して０．１質量％以下とすることが好ましい。

次に実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。なお、ガソリン組成物の性状及び性能は次の方法に従って求めた。
〔ガソリンの性状〕
・リサーチ法オクタン価
ＪＩＳ Ｋ ２２８０に準拠して測定した。
・硫黄分
ＪＩＳ Ｋ ２５４１の微量電量滴定酸化法によって測定した。
・芳香族分、オレフィン分
ＪＩＳ Ｋ ２５３６に準拠して測定した。
・ベンゼン、炭素数７のイソパラフィン分
これらについては、ＪＩＳ Ｋ ２５３６「石油製品成分試験方法」ガスクロマトグラフィーによる全成分試験方法により測定した。
・蒸留性状
ＪＩＳ Ｋ ２５４１により測定した。

〔ガソリンの性能〕
運転性能の評価方法
排気量６６０ｃｃで燃料供給システムがキャブレターである車両を用いて、シャーシダイナモメーターにて加速性を測定した。
加速性の測定は、外気温（室温）２０℃の雰囲気で以下のようにして行った。
（ｉ）車両の冷却水の水温及び油温を２０℃に冷却した後、エンジンを始動し、次いで、アクセル開度５０％で、エンジン回転数をアイドリングから３０００ｒｐｍまで上げる操作を、水温が５５℃になるまで繰り返した。水温が５５℃になったときの、アイドリングから３０００rpmに達するまでの時間を測定し、これを加速時間Ａとした。
（ii）暖気運転し、水温、油温が８０℃になった後、アクセル開度５０％で加速運転を行い、エンジン回転数がアイドリングから３０００rpmに達するまでの時間を測定し、これを加速時間Ｂとした。
（iii）上記（ｉ）（ii）の測定値を用いて、下記の計算から加速時間増加割合（％）を求め、運転性能を評価した。加速時間増加割合が小さい方が運転性能が優れていることを示す。
加速時間増加割合（％）＝ 〔(Ａ−Ｂ)／Ｂ〕×１００

実施例１〜３、及び比較例１
第１表に示したＡ１〜Ｅ１の基材を用いて、第２表に示す割合で混合してガソリン組成物を調製し、その性状・組成及び性能を第２表に示す。

実施例４〜８、及び比較例２
第１表に示したＡ１，Ｂ１、及び第３表に示したＣ２〜Ｅ４の基材を用いて、第４表に示す割合で混合してガソリン組成物を調製し、その性状・組成及び性能を第４表に示す。

本発明の高性能ガソリンによれば、環境汚染、特に、排気ガスによる有害成分の排出を低減することができ、また、自動車の加速性などの運転性能を一層向上させることができる。

Claims (4)

1. ベンゼンの沸点を含む３０℃以上にわたる沸点範囲の留分を蒸留により除去した接触改質ガソリンをガソリン基材として用いた、以下の（１）〜（６）の条件を満たす高性能ガソリン。
   （１）リサーチ法オクタン価が９６以上
   （２）硫黄含有量が１０質量ｐｐｍ以下
   （３）芳香族分が５５容量％以下
   （４）オレフィン分が３０容量％以下
   （５）ベンゼン含有量が１容量％以下
   （６）炭素数７のイソパラフィン分が１．５容量％以上
2. 芳香族分が５０容量％以下である請求項１に記載の高性能ガソリン。
3. 炭素数７のイソパラフィン分が２．０容量％以上である請求項１又は２に記載の高性能ガソリン。
4. （７）７０％留出温度が１１０〜１４５℃、（８）９０％留出温度が１３０〜１９０℃である請求項１〜３のいずれかに記載の高性能ガソリン。