JP5124086B2 - プロセスオイルの製造方法 - Google Patents
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Aromatics、PAH(Polyaromatic Hydrocarbon)と同意。以下同)の有害性が問題となっており、特に自動車タイヤ用に用いられるプロセスオイルは、タイヤ粉塵として環境を汚染するためプロセスオイル中のPCAを低減することが求められており、また、欧州等ではPCAが3質量%以上の鉱油は取り扱いに制限を受ける。一方、従来の製造方法により得られた高芳香族含量の抽出油中には多環芳香族炭化水素が多量に含まれており、PCAを低減させた(具体的には3質量%未満とした)プロセスオイル及びその製造方法の開発が急がれている。
また、これらの特許文献では、いずれも、プロセスオイルを製造するために、脱れき油に対して溶剤抽出を行って得られたエキストラクトを利用している。しかし、エキストラクトにはアロマ分が多いため、さらに抽出処理を行ったり、水素化してアロマ分を規制値以下にする必要があり、多くの工程を要していた。
(a)多環芳香族炭化水素(PCA)含有量 3質量%未満
(b)粘度(100℃) 30〜80mm2/s
(c)アニリン点 90℃以下
(d)引火点 240℃以上
(e)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(f)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下
(g)極性物質の含有量 10〜30質量%
ただし、特定芳香族化合物とは、ベンゾ(a)アントラセン、クリセン及びトリフェニレン、ベンゾ(b)フルオランセン、ベンゾ(k)フルオランセン、ベンゾ(j)フルオランセン、ベンゾ(e)ピレン、ベンゾ(a)ピレン、及び、ジベンゾ(a,h)アントラセンを言う。
(a)〜(g)の性状を有するプロセスオイルは、原油の減圧蒸留残渣を脱れき及び溶剤抽出して得られたエキストラクトと、所定の潤滑油基油とを混合して得られたものであって、PCAが3質量%未満であるため、発ガン性の問題もなく、安全性に優れたプロセスオイルである。さらに(b)〜(g)の性状を有するため、従来のアロマオイルと同等の諸特性を維持することができ、このプロセスオイルを天然ゴムや合成ゴムに適用したゴム組成物は、良好なゴム物性となるとともに、ゴム表面に油がにじむといったブリード現象の発生やワックスの析出を好適に防止することができる。
前記脱れき工程は、前記減圧蒸留残渣を脱れきする際に、溶剤としてプロパンあるいはブタン/プロパン混合溶剤を用い、溶剤比を4.5〜6、塔頂温度を85〜100℃、及び脱れき油の収率を30〜40容量%とすることを特徴とする。
(h)多環芳香族炭化水素(PCA)含有量 3質量%未満
(i)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(j)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下
ことを特徴とする。
(k)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(l)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下
(m)粘度(100℃) 5〜40mm2/s
(n)アニリン点 75〜120℃
(o)引火点 200℃以上
(p)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(q)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下
エキストラクトと潤滑油基油との容量混合比をこのような範囲にすると、(a)〜(g)の性状を有するプロセスオイルを得ることがより一層容易となる。
(a)多環芳香族炭化水素(PCA)含有量 3質量%未満
(b)粘度(100℃) 30〜80mm2/s
(c)アニリン点 90℃以下
(d)引火点 240℃以上
(e)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(f)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下
(g)極性物質の含有量 10〜30質量%
本発明のプロセスオイルは、PCAの含有量が3質量%未満であり、2.5質量%未満であることが好ましい。発ガン性の問題から、欧州等ではPCAが3質量%以上の鉱油は取り扱いに制限を受けるため、本発明のプロセスオイルも同様にPCAは3質量%未満とされている。このPCAを3質量%未満とすることにより、発ガン性の心配もなく、安全性に優れたプロセスオイルを提供することができる。
なお、プロセスオイルのPCAの含有量は、英国石油協会の規定によるIP346(92)法に準拠して測定すればよい。
本発明のプロセスオイルは、100℃における粘度が30〜80mm2/sであり、
40〜60mm2/sであることが好ましい。粘度が30mm2/sより小さいと、配合されるゴムの常態物性が低下する一方、粘度が80mm2/sを超えると、粘度が高すぎて、ゴムへの配合の際、成形加工性や操作性に悪影響を与えるほか、ゴム物性も低下する。
なお、プロセスオイルの100℃における粘度の測定は、ASTM−D445に準拠して測定すればよい。
本発明のプロセスオイルは、アニリン点が90℃以下であり、60〜90℃であることが好ましい。アニリン点が90℃を超えると、ゴムとの相溶性が悪くなり、プロセスオイルがゴム表面にブリードする場合がある。なお、アニリン点の下限は特に問わないが、60℃よりも低いと、PCAの含有量が高くなり、基準である3質量%を超える場合があるので注意が必要である。プロセスオイルのアニリン点は、ASTM−D611に準拠して測定すればよい。
本発明のプロセスオイルは、引火点が240℃以上であり、260℃以上であることが好ましい。引火点が240℃よりも低いと、蒸発しやすくなり、安全性に問題があるとともに、環境へ悪影響を与える場合がある。
なお、プロセスオイルの引火点は、ASTM−D92に準拠して測定すればよい。
本発明のプロセスオイルは、ベンゾ(a)ピレンの含有量が1質量ppm以下である。
ベンゾ(a)ピレンは、発ガン性物質であるが、その含有量を1質量ppm以下としているので発ガン性の心配もなく、安全性に優れたプロセスオイルを提供することができる。
本発明のプロセスオイルは、特定芳香族化合物の含有量(総濃度)が10質量ppm以下である。ここで、特定芳香族化合物とは、ベンゾ(a)アントラセン、クリセン及びトリフェニレン、ベンゾ(b)フルオランセン、ベンゾ(k)フルオランセン、ベンゾ(j)フルオランセン、ベンゾ(e)ピレン、ベンゾ(a)ピレン、及び、ジベンゾ(a,h)アントラセンの8種をいう。これらはいずれも、発ガン性の大きな物質であるが、その含有量(総濃度)を10質量ppm以下としているので発ガン性の心配もなく安全性に優れたプロセスオイルを提供することができる。なお、これらの濃度は以下のような方法で測定した。
試料1gを50mlフラスコにてヘキサンに溶解し、2質量%の試料溶液を調製する。この試料溶液1mlを5質量%含水シリカゲル5gに負荷し、ヘキサン20mlで洗浄後、5vol%のアセトンを含んだヘキサン溶液50mlで吸着していた対象成分を溶出させる。溶出液を1mlまで濃縮後、内部標準物質としてクリセンd12又はベンゾ(a)ピレンd12を1μg添加してガスクロマトグラフ質量分析計にて分析する。
本発明のプロセスオイルは、極性物質の含有量が10〜30質量%であり、12〜20質量%であることが好ましく、12〜15質量%であることがより好ましい。極性物質の含有量が10質量%より小さいと、ゴムとの相溶性が悪くなり、一方、極性物質の含有量が30質量%を超えると、PCAの含有量が高くなり、基準である3質量%を超え、特定芳香族化合物の含有量が10質量ppmを越えるおそれがある。
なお、プロセスオイルの極性物質の含有量の測定は、ASTM−D2007に準拠して測定すればよい。
〔脱れき油の製造(脱れき工程)〕
脱れき工程では、原油を常圧蒸留及び減圧蒸留して得られた減圧残渣油を脱れきすることにより脱れき油を得る。
30〜40容量%である。また、得られた脱れき油の100℃における粘度は、30〜50mm2/sであることが好ましく、30〜45mm2/sであることが特に好ましい。
(h)多環芳香族炭化水素(PCA)含有量 3質量%未満
(i)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(j)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下
溶剤抽出工程では、前記した脱れき工程によって得られた脱れき油を極性溶剤を用いて溶剤抽出することにより、エキストラクトを得る。脱れき油に対して溶剤抽出を行いエキストラクトとすることにより、PCAを3質量%未満に維持したプロセスオイルとしやすくなり、かつアニリン点を適度に調整することができ、ブリードの発生を抑制することができる。
なお、得率を脱れき油基準で50質量%以上となるようにエキストラクトを得るには、例えば、溶剤としてフルフラールを使用した場合にあっては、溶剤比を10〜12程度として、抽出温度を120〜150℃程度とすればよく、また、溶剤としてNMPを使用した場合にあっては、溶剤比を5〜8程度として、抽出温度を100〜120℃程度とすればよい。
(k)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(l)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下
エキストラクトに混合される潤滑油基油については、特に製法は制限されない。少なくともPCAの含有量が3質量%未満であればよく、好ましくは前記した(m)〜(q)の性状を有していればよい。
このような潤滑油基油は、例えば、パラフィン基系原油、中間基系原油あるいはナフテン基系原油を常圧蒸留するか、あるいは常圧蒸留の残渣油を減圧蒸留して得られる留出油または残渣油を脱れきして得られる脱れき油を常法にしたがって精製することによって得られる。例えば、溶剤精製油、水添精製油などを挙げることができる。これらの精製法の精製条件を調製することにより、前記した性状を有する潤滑油基油を得ることができる。なお、精製油は、適宜、脱ろう処理、白土処理を行ってもよい。
そして、エキストラクトと潤滑油基油を混合するだけという簡便な操作で得られた混合油をそのままプロセスオイルとして提供できる。
エキストラクトと潤滑油基油との容量混合比は95/5〜60/40であり、好ましくは80/20〜60/40である。容量混合比を95/5〜60/40とすることで、前記(a)〜(g)の性状を有するプロセスオイルを効率よく提供することができる。
更には、プロセスオイルは、熱可塑性樹脂の可塑剤や印刷インキ成分や、舗装用改質アスファルトの軟化剤としても使用することができる。
また、ゴム組成物を製造する場合には、本発明のプロセスオイルやゴム成分のほかに、カーボンブラック、シリカ等の補強剤、加硫剤、加硫促進剤、充填剤、ワックス類等の劣化防止剤、本発明のゴム配合油以外の軟化剤または可塑剤等の通常ゴム業界で用いられるものを適宜配合してもよい。
例えば、前記した態様では、(a)〜(g)の性状を有する本発明のプロセスオイルを製造する手段としては、図1に示す製造方法を用いた例を示したが、当該(a)〜(g)の性状を有するのであれば、プロセスオイルを得る手段は適宜調整しても問題はない。
(脱れき工程)
中東系原油を常圧蒸留して灯油、軽油などの燃料油を取り出し、蒸留塔底部から流出した常圧残渣油に対し、さらに減圧蒸留して減圧軽油などを分留した後の減圧残渣油を脱れき用の原料として用いた。この減圧残渣油に対し、プロパンを溶剤として溶剤比5.5、所定の抽出温度(塔頂90℃、塔底65℃)で脱れきを行い、脱れき油収率35容量%の脱れき油Aを得た。性状を表1に示す。
脱れき工程で得られた脱れき油をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)を溶剤として、溶剤比3.0、抽出温度120℃で抽出し、エキストラクトE1を得た。性状を表1に示す。
このエキストラクトE1に、表1に示す性状を有する潤滑油基油B1を10容量%混合して、100℃粘度が約60mm/sの混合油を得た(容量混合比90/10)。この混合油を本発明である実施例1のプロセスオイルとした。
実施例1で得られたエキストラクトE1に、表1に示す性状を有する潤滑油基油B2を30容量%混合して、100℃粘度が約60mm/sの混合油を得た(容量混合比70/30)。この混合油を本発明である実施例2のプロセスオイルとした。
実施例1で得られたエキストラクトE1に、表1に示す性状を有する潤滑油基油B3を7容量%混合して、100℃粘度が約60mm/sの混合油を得た(容量混合比93/7)。この混合油を本発明である実施例3のプロセスオイルとした。
実施例1で得られた減圧残渣油を、溶剤比7.0、所定の抽出温度(塔頂75℃、塔底60℃)で脱れきを行い、脱れき油収率60容量%の脱れき油Bを得た。この脱れき油Bから、実施例1と同様の抽出条件で表1に示す性状を有するエキストラクトE2を得た。このエキストラクトE2に、潤滑油基油B1を15容量%混合して100℃粘度が約60mm/sの混合油を得た(容量混合比85/15)。この混合油を比較例1のプロセスオイルとした。
エキストラクトE2に潤滑油基油B1を80容量%混合して得た混合油を比較例2のプロセスオイルとした(容量混合比20/80)。
エキストラクトE2に潤滑油基油B2を35容量%混合して得た混合油を比較例3のプロセスオイルとした(容量混合比65/35)。
エキストラクトE2に潤滑油基油B2を80容量%混合して得た混合油を比較例4のプロセスオイルとした(容量混合比20/80)。
前記の実施例1〜3及び比較例1〜4により得られたプロセスオイルを用いて、下記表3及び表4の処方で高スチレン系ゴム及び汎用スチレン系ゴムを製造した。
なお、汎用スチレンゴムのゴム物性値は、測定値を、従来のアロマオイル(性状は表2参照)を用いて同様に製造した汎用スチレン系ゴムの測定値と比較して、アロマオイルの測定値を100としたときの相対値を用いて評価した。
また、実施例1〜3のプロセスオイルを適用した汎用スチレン系ゴムのゴム物性は、従来使用されているアロマ系プロセスオイルと比較しても遜色なく、従来品と同様のゴム物性を維持できることが確認できた。
また、比較例2、4のプロセスオイルは、ベンゾ(a)ピレンの含有量および、特定芳香族化合物の含有量については満足できるものの、アニリン点が高く、高スチレン系ゴムでは、ブリード現象が認められた。特に比較例4は、アニリン点が非常に高いため、汎用スチレン系ゴムの伸び、引っ張り強さ、及びM300がいずれも劣っている。
Claims (5)
- 原油の減圧蒸留残渣油を脱れきして脱れき油を得る脱れき工程と、
前記脱れき油を溶剤抽出してエキストラクトを得る溶剤抽出工程とを備え、
前記脱れき工程において、前記脱れき油の収率を30〜40容量%とし、
前記溶剤抽出工程で得たエキストラクトと、多環芳香族炭化水素(PCA)含有量が3質量%未満の潤滑油基油とを混合して得た混合油を下記(a)〜(g)の性状を有するプロセスオイルとすることを特徴とするプロセスオイルの製造方法。
(a)多環芳香族炭化水素(PCA)含有量 3質量%未満
(b)粘度(100℃) 30〜80mm2/s
(c)アニリン点 90℃以下
(d)引火点 240℃以上
(e)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(f)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下
(g)極性物質の含有量 10〜30質量%
ただし、特定芳香族化合物とは、ベンゾ(a)アントラセン、クリセン及びトリフェニレン、ベンゾ(b)フルオランセン、ベンゾ(k)フルオランセン、ベンゾ(j)フルオランセン、ベンゾ(e)ピレン、ベンゾ(a)ピレン、及び、ジベンゾ(a,h)アントラセンを言う。 - 請求項1に記載のプロセスオイルの製造方法において、
前記脱れき油は、原油の減圧蒸留残渣を原料として用い、下記(h)〜(j)の性状を有する脱れき油であって、
前記脱れき工程は、前記減圧蒸留残渣を脱れきする際に、溶剤としてプロパンあるいはブタン/プロパン混合溶剤を用い、
溶剤比を4.5〜6、塔頂温度を85〜100℃、及び脱れき油の収率を30〜40容量%とする
ことを特徴とするプロセスオイルの製造方法。
(h)多環芳香族炭化水素(PCA)含有量 3質量%未満
(i)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(j)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下 - 請求項1または請求項2に記載のプロセスオイルの製造方法において、
前記エキストラクトは、原油の減圧蒸留残渣を脱れきして得た脱れき油を原料として用い、下記(k)、(l)の性状を有するエキストラクトであって、
前記溶剤抽出工程は、前記脱れき油から溶剤抽出する際に、
前記溶剤抽出における抽出温度を80〜150℃、溶剤比を2.0〜15.0とする
ことを特徴とするプロセスオイルの製造方法。
(k)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(l)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のプロセスオイルの製造方法において、
前記潤滑油基油がさらに下記(m)〜(q)の性状を有する
ことを特徴とするプロセスオイルの製造方法。
(m)粘度(100℃) 5〜40mm2/s
(n)アニリン点 75〜120℃
(o)引火点 200℃以上
(p)ベンゾ(a)ピレン 1質量ppm以下
(q)特定芳香族化合物の含有量 10質量ppm以下 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のプロセスオイルの製造方法において、
前記エキストラクトと前記潤滑油基油との容量混合比を95/5〜60/40とする
ことを特徴とするプロセスオイルの製造方法。
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