JP5137399B2 - 低硫黄ディーゼル燃料及び航空機タービン燃料 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、低硫黄ディーゼル燃料及び航空機燃料及び航空機燃料のブレンドストックに関する。

発明の背景

本明細書において、低温フィッシャー−トロプシュ（ＬＴＦＴ）法を参照する。このＬＴＦＴ法は、一酸化炭素及び水素を、鉄、コバルト、ニッケル又はルテニウム含有触媒上で反応させて、メタンからワックスまでの範囲の直鎖及び分枝鎖炭化水素並びに少量の酸素化物の混合物を製造する、周知の方法である。この炭化水素合成法は、フィッシャー−トロプシュ反応：
２Ｈ２ ＋ ＣＯ → 〜［ＣＨ２］〜 ＋ Ｈ２Ｏ
（式中、〜［ＣＨ２］〜は、炭化水素生成物分子の基本的構成ブロックである）
を基にしている。

ＬＴＦＴ法は、石炭、天然ガス、バイオマス又は重油流から誘導することができる合成ガスを、メタンから１４００以上の分子質量を有する種までの範囲の炭化水素に転化させるために、工業的に使用されている。用語「ガス・ツー・リキッド（Ｇａｓ−ｔｏ−Ｌｉｑｕｉｄ）（ＧＴＬ）法」は、合成ガスを得るための、天然ガス、即ちメタンをベースにするスキームを指し、合成生成物の品質は、合成条件及び生成物生産が定義されたときと本質的に同じものである。

主生成物は直鎖パラフィン物質であるけれども、分枝鎖パラフィン、オレフィン及び酸素化成分のような他の種が、生成物スレート（ｓｌａｔｅ）の一部を生成することができる。正確な生成物スレートは、Ｃａｔａｌ．Ｒｅｖ．−Ｓｃｉ．Ｅｎｇ．、第２３巻（１及び２）、第２６５−２７８頁（１９８１年）又はＨｙｄｒｏｃ．Ｐｒｏｃ．、第８巻、第１２１−１２４頁（１９８２年）のような文献から明らかであるように、使用する反応器形状、運転条件及び触媒に依存する。

より重い炭化水素の製造のための好ましい反応器は、スラリー床又は管状固定床反応器であり、その場合の運転条件は、好ましくは、１６０〜２８０℃、場合によって２１０〜２６０℃範囲及び１８〜５０バール、場合によって好ましくは２０〜３０バールの範囲内である。

触媒には、鉄、コバルト、ニッケル又はルテニウムのような活性金属が含まれてもよい。それぞれの触媒は、それ自体の独特の生成物スレートを与えるが、全ての場合に、生成物スレートには、いくつかのワックス状の高級パラフィン系物質が含有されており、この物質は、使用できる製品に更に品質向上させる必要がある。ＬＴＦＴ製品は、中間留分、ナフサ、溶剤、潤滑油ベースなどのような、ある範囲の最終製品に水素化転化させることができる。このような水素化転化は、通常、ある範囲のプロセス、例えば、水素化分解、水素化処理及び蒸留からなり、ＬＴＦＴ製品ワークアップ（ＬＴＦＴ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｗｏｒｋ−ｕｐ）法と命名することができる。典型的に、この方法は、通常、２種の液体製品のみが貯蔵に移されるような方式で配置されている。殆どの例において、少量の、４個以下の炭素原子を含有する軽い炭化水素も、共生産される。ＬＴＦＴ液体製品の典型的な特性を、表１に示す。

本発明者らは、ＧＴＬ燃料を含むＬＴＦＴ燃料を、分解したストック（ｓｔｏｃｋ）とブレンドすることなく、従来のディーゼル燃料と互換性のある燃料として直接利用する必要性を確認した。

半合成航空機燃料は、英国航空機タービン燃料防御規格（Ｂｒｉｔｉｓｈ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｔｕｒｂｉｎｅ Ｆｕｅｌ Ｄｅｆｅｎｃｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ）９１−９１（ＤＥＦ ＳＴＡＮ９１−９１）規格に基づいて１９９９年に承認された。

従って、上記の規格に適合するか又はこの規格を超える、そしてＧＴＬ製品又は燃料として及び／若しくは燃料用のブレンドストックとしての航空機産業におけるそれらの成分を含むＬＴＦＴ製品の使用を許容する、合成系燃料についての要求が確認された。

発明の概要

本発明の第１の態様に従って、低温フィッシャー−トロプシュ（ＬＴＦＴ）原料からの合成低硫黄ディーゼル燃料及び航空機燃料の製造方法であって、航空機燃料及び／又は航空機燃料ブレンドストックとして使用することができる軽質ケロシン留分並びに合成低硫黄ディーゼル燃料及び／又はディーゼル燃料ブレンドストックとして使用することができる重質ディーゼル留分への、低温フィッシャー−トロプシュ原料の精留を含み、上記留分が、ディーゼル燃料及び航空機燃料規格を実質的に満たす方法が提供される。

驚くべきことに、このディーゼル燃料は、高度に水素化されているけれども、添加物を使用することなく、潤滑性規格に適合している。通常、当業者は、高度に水素化された燃料は、潤滑性改良剤を必要とすると予想する。

これは、原油誘導ブレンドストックとブレンドして半合成航空機燃料を製造するための又は合成航空機燃料として直接使用できる軽質ケロシン留分を製造しながら、ＬＴＦＴ燃料のエネルギー密度を増加させるための、そしてまた低温流れ特性（ＣＦＰＰ−軽油濾過器目詰まり点試験）及び潤滑性規格に適合する一つの方法として確認された。

この方法は、ＬＴＦＴ原料の少なくとも３３体積％を精留及び除去して、約２７０℃の最終沸点を有する上記航空機燃料又はブレンドストックを生成することを含む。

典型的に、この方法には、原料の４５体積％又は５５体積％の精留及び除去が含まれる。

軽質ケロシン留分は、２７０℃のカット点で、ジェットＡ−１の−４７℃析出点に適当するようにカットすることができる。再び、ケロシン留分のボール・オン・シリンダー（ｂａｌｌ ｏｎ ｃｙｌｉｎｄｅｒ）潤滑性評価器（ＢＯＣＬＥ）で測定された潤滑性特性は、上記の予想であった。

本発明の第２の態様に従って、合成低硫黄燃料又は低硫黄燃料用のブレンドストックであって、下記の特性、即ち、
１３質量％〜１７質量％の水素、
２〜５のイソ：ｎ−パラフィン質量比、
０．１％ｍ／ｍ未満の芳香族化合物、
−５℃よりも低いＩＰ３０９に従ったＣＦＰＰ、
少なくとも０．７８０ｋｇ／Ｌの２０℃での密度及び
８０ｐｐｍ未満の全酸素含有量
を有する燃料又はブレンドストックが提供される。

典型的にイソ：ｎ パラフィン質量比は３〜４である。

イソ：ｎ パラフィン質量比は３．７であってもよい。

水素は、燃料又はブレンドストックの約１５質量％であってもよい。

典型的にＣＦＰＰは−９℃よりも低い。

驚くべきことに、この燃料は、高度に水素化されているけれども、添加物を使用することなく、潤滑性規格に適合している。

有利には、そのより軽い端部が除去されているけれども、原油誘導低硫黄燃料に比較したとき、排出性能は悪影響を受けなかった。

この燃料又はブレンドストックはＬＴＦＴディーゼル留分であってもよい。

このブレンドストックは、２ｃＳｔよりも高い４０℃での粘度を有していてもよい。

この燃料又はブレンドストックは、３３０℃よりも高い、典型的に約３４０℃よりも高い最終沸点を有していてもよい。

この燃料又はブレンドストックは、２００℃よりも高い、典型的に２５０℃よりも高い、ある実施形態においては２６５℃を超えるＩＢＰを有していてもよい。

本発明の第３の態様に従って、合成航空機燃料又は半合成航空機燃料用の燃料ブレンドストックであって、下記の特性、即ち、
１３質量％〜１７質量％の水素、
０．５〜３のイソ：ｎ−パラフィン質量比、
０．８５ｍｍ未満のＢＯＣＬＥ潤滑性摩耗傷痕、
５０ｐｐｍ未満の酸素化物としての酸素（但し、第一級Ｃ７〜Ｃ１２アルコールとしての酸素は５０ｐｐｍ未満であり、そして第一級Ｃ１２〜Ｃ２４アルコールとしての酸素は５０ｐｐｍ未満である）
を有するブレンドストックが提供される。

酸素化物としての酸素は約１０ｐｐｍ未満であってもよい。

第一級Ｃ７〜Ｃ１２アルコールとしての酸素は約１０ｐｐｍ未満であってもよい。

第一級Ｃ１２〜Ｃ２４アルコールとしての酸素は約１０ｐｐｍ未満であってもよい。

この合成航空機燃料又は燃料ブレンドストックは、ＨＰＬＣに従った０．１％ｍ／ｍ未満の芳香族化合物を有していてもよい。

この合成航空機燃料又は燃料ブレンドストックは、５０ｍｍよりも大きい煙点を有していてもよい。

この合成航空機燃料又は燃料ブレンドストックは、約０．７５ｋｇ／Ｌの２０℃での密度を有していてもよい。

この合成航空機燃料又は燃料ブレンドストックは、−４７℃よりも低い析出点を有していてもよい。

典型的にイソ：ｎ パラフィン質量比は１〜２である。

イソ：ｎ パラフィン質量比は１．２又は１．１６であってもよい。

水素は約１５質量％であってもよい。

このブレンドストックは、原油誘導燃料成分とブレンドすることなく、全合成航空機燃料として直接使用することができる。

このブレンドストックは、ＬＴＦＴケロシン留分であってもよい。

このブレンドストックは、８ｃＳｔ、典型的に４ｃＳｔよりも低い−２０℃での粘度を有していてもよい。

このブレンドストックは、２００℃よりも高い、典型的に約２７０℃の最終沸点を有していてもよい。

本発明の第４の態様に従って、下記の特性、即ち、
０．５〜３のイソ：ｎ−パラフィン比、
３５ｍｍよりも大きい煙点及び
少なくとも８％ｍ／ｍの芳香族化合物
を有する、上記のようなブレンドストックを含有する半合成航空機燃料が提供される。

この半合成航空機燃料は、少なくとも０．７７５ｋｇ／Ｌの１５℃での密度を有していてもよい。

この半合成航空機燃料は、５０ｍｍよりも大きい煙点を有していてもよい。

この半合成航空機燃料は、−４７℃未満の析出点を有していてもよい。

典型的にイソ：ｎ パラフィン質量比は１〜２である。

イソ：ｎ パラフィン質量比は１．８であってもよい。

このブレンドストックは、８ｃＳｔよりも低い又は４ｃＳｔよりも低い−２０℃での粘度を有していてもよい。

ＬＴＦＴケロシンと原油誘導スイートニングし激しく水素処理したケロシンとの５０体積％ブレンドで、ジェットＡ−１についての米国材料試験協会（ＡＳＴＭ Ｄ１６５５）及び英国航空機タービン燃料防御規格９１−９１に従った最低の密度及び芳香族含有量必要条件が適合された。

ＬＴＦＴ燃料は、殆どノルマル及びイソパラフィンから構成されているので、ＬＴＦＴケロシン留分は、航空機タービン燃料ブレンド成分として利用することができる。ＬＴＦＴケロシンからの芳香族化合物及びナフテンの実質的不存在は、非常に良好な煙点数を有するそれを与えることができる（即ち、それは非常に少ない煤煙を作る）。

本発明の第５の態様に従って、燃焼したとき低い析出傾向を有する熱安定性航空機燃料であって、上記説明したような、全合成航空機燃料、半合成航空機燃料及び合成航空機燃料ブレンドストックから選択された１種以上の燃料を含有する燃料が提供される。

典型的に、この航空機燃料及びブレンドストックは、１よりも小さい２６０℃での熱安定性チューブ析出物等級を有する。

典型的に、この航空機燃料は、３μｇ／ｃｍ^２よりも少ない水晶微量天秤（ＱＣＭ）析出物を有する。

更に典型的に、この航空機燃料は、酸化防止剤の添加無しに、１４０℃での１５ｈ ＱＣＭ試験について、２μｇ／ｃｍ^２よりも少ないＱＣＭ析出物を有する。

本発明の第６の態様に従って、低煤煙放出航空機燃料であって、上記説明したような、全合成航空機燃料、半合成航空機燃料及び合成航空機燃料ブレンドストックから選択された１種以上の燃料を含有する燃料が提供される。

典型的に、この航空機燃料ブレンドストックは、典型的な従来の航空機燃料に比較して、巡航条件下で正規化微粒子数密度における３３％低下、更に典型的に巡航条件下で６０％低下及びアイドリング条件下で正規化微粒子数密度における６７％低下、更に典型的にアイドリング条件下で８３％低下を有する。

発明の実施形態の説明

本発明を、本発明を例示する特別の実施形態を参照して説明するが、その応用を限定することを意図しない。

低硫黄ディーゼル燃料
Ｓａｓｏｌ Ｓｌｕｒｒｙ Ｐｈａｓｅ Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ（商標）ディーゼル又はＳａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルを、２７０℃の最終沸点で、−４７℃のジェットＡ−１についての析出点必要条件を目標にして精留した。得られたディーゼル燃料特性及びケロシン特性を表２に示し、これには、密度、粘度、高周波往復装置（ＨＦＲＲ）及びボール・オン・シリンダー評価器（ＢＯＣＬＥ）潤滑性試験並びにディーゼルの軽油濾過器目詰まり点（ＣＦＰＰ）及びケロシンの析出点が含まれる。

表２において、
Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルは、全蒸留範囲ＬＴＦＴディーゼルである。
Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル１は、４５％重端部ＬＴＦＴディーゼルである。
Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル２は、５５％重端部ＬＴＦＴディーゼルである。
Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン１は、５５％軽端部ＬＴＦＴケロシン留分である。
Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン２は、４５％軽端部ＬＴＦＴケロシン留分である。

ディーゼル留分
４５体積％重端部ディーゼル留分は、添加物を使用しない生のＳａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルとして使用するための優れた特性を有している。

４６０μｍの最大摩耗傷痕直径（ＷＳＤ）が、ＥＮ５９０：１９９９ディーゼル燃料規格に従って許容される。８０ｐｐｍよりも低い全酸素含有量を有するＳａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル留分の潤滑性は、著しく増加し、このディーゼル留分のより高い粘度のために現在の規格必要条件に適合し、これは潤滑性改良剤を使用することなく流体潤滑を改良する。

Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル留分の引火点は、ディーゼル留分の常温流れ特性が良好なままでありながら、そのより高い初期沸点のために高い。

ガスクロマトグラフ質量分析法（ＧＣ ＭＳ）及びガスクロマトグラフフレームイオン化検出（ＧＣ−ＦＩＤ）結果に従って、ケロシン及びディーゼルに精留する前のＳａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルは、２．２：１のイソパラフィン対ノルマルパラフィン比を有する（図１参照）。５５％重端部ディーゼル留分は、３．７１のイソパラフィン対ノルマルパラフィン比を有する。

Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルの精留は、より良い燃料経済性又はより大きいパワーになる、より高い密度（図２参照）及びエネルギー密度を有するディーゼルになる。これによって、また、精留後の、その潤滑性における改良、一層高い粘度及び引火点を含む他の変化が明らかになった。良好な常温流れ特性は、劇的に低下しなかったけれども、ディーゼル留分は一層重い。

重質留分ディーゼルの排気放出性能
Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル燃料の重質留分の排気放出を、全沸騰範囲Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル及び欧州参照ディーゼル燃料のものと比較した。この試験は、最新型の欧州乗用車を使用して実施した。放出性能は、現在のＥＮ５９０燃料規格に適合する従来のディーゼルに対して比較したとき悪影響を受けなかったけれども、未燃焼炭化水素、一酸化炭素及び微粒子物質放出は、全沸騰範囲Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルと比較したとき悪化したことが見出された。重質留分Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルのより高い体積エネルギー含有量は、全沸騰範囲Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルに対して比較したとき、測定された燃料消費において２％の改良になった。

試験車
型式：２００２ＢＭＷ３２０ｄセダン
試験質量：１４７４ｋｇ
エンジン排気量：１９９５ｃｍ^３
内径／行程：８４／９０ｍｍ
圧縮比：１７：１
出力：４０００回転／分で１１０ｋＷ
最大トルク：２０００回転／分で３３０Ｎｍ
燃料噴射システム：ボッシュコモンレール
排気後処理：二重酸化触媒
放出証明：ＥＵ３（２０００）

試験燃料
比較のために３種の燃料を試験した。

ＥＮ５９０：欧州ＥＮ５９０規格に適合し、そして＜１０ｍｇ／ｋｇの硫黄含有量を有する、従来のディーゼル燃料。

全沸騰範囲Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル：１５０℃のＩＢＰ及び３３５℃のＦＢＰを有する、Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル。

５５体積％重質Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル留分：４５体積％のケロシン留分が精留によって除去された後の残留物を含有するＳａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルの重質留分。

関連する燃料規格は、上記の表２に示されている。

放出試験は、欧州ＥＣ／ＥＣＥ試験方法に従って、ＮＥＤＣ試験サイクルを使用して実施した。それぞれの試験のための準備の際に、２回の前コンディショニング運転を実施した。ＥＮ５９０及び全沸騰範囲Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルのそれぞれで３回の試験を実施し、そして５５体積％重質Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル留分で２回の試験を実施した。燃料を連続的に試験し、車両を、それぞれの燃料を変更した後５分間、１２０ｋｍ／時の速度でウォーミングアップし、運転した。

ＥＣＥ Ｒ１５都市サイクル、ＥＵＤＣハイウエイサイクル及び組み合わせたＥＣＥ Ｒ１５＋ＥＵＤＣサイクルについての結果を、下記の表４、５及び６に示す。

これらの結果を図３〜８にグラフで示す。

下記のことを、実施した放出試験から結論することができる。

Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル燃料の重質留分の使用は、欧州ＥＮ５９０参照ディーゼル燃料に対して比較したとき、試験車両の排気放出に悪影響を与えなかった。ＨＣ及びＣＯ放出は、ＮＯｘ及び微粒子放出が同様でありながら、ＥＮ５９０燃料よりも低かった。全ての調節された放出は、十分に、試験車両が証明される欧州３限界内であった。

このディーゼルの軽い４５％を除去すると、全沸騰範囲ディーゼルに対して比較したとき、ＨＣ、ＣＯ及びＰＭ放出における増加になる。ＨＣ及びＣＯ放出はＥＮ５９０参照燃料でのものよりもなお低いけれども、ＰＭ放出はＥＮ５９０燃料と同様であり、全沸騰範囲ディーゼルよりも３０％程度高かった。

Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルの重質留分の増加した密度は、全沸騰範囲ディーゼルに対して比較したとき、２％の体積燃料消費における改良になる。しかしながら、燃料消費は、ＥＮ５９０ディーゼル燃料でのものよりも３％程度なお高い。

航空機燃料
低硫黄ディーゼル燃料に関する上記の表及び検討を参照する。

粘度及び析出点は、航空機燃料流動性を定量的に特徴付けるために使用される物理的特性であり、従って、全合成Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン留分が一致する粘度上限のみが航空機燃料のために特定される。軽質４５体積％Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）全合成ケロシン留分は、−４８℃の析出点（表２参照）で、ＤＥＦ ＳＴＡＮ９１−９１に従ったジェットＡ−１についての−４７℃の必要析出点に適合する。自動化ＡＳＴＭ５９０１試験方法に従って決定された低い析出点は、全範囲Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル中に存在する６０質量％よりも多いイソパラフィン及び全合成Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン留分中に存在する５０質量％よりも多いイソパラフィンに起因すると信じられる。

与えられた量の燃料中に含有されるエネルギーの量は、空間が航空機におけるプレミアムになるので重要である。高い体積エネルギー含有量を有する燃料は、固定された体積内に貯蔵できるエネルギーを最大にし、従って最長の飛行範囲を与える。Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン留分の特定された正味重量エネルギー含有量は、特定された４２．８ＭＪ／ｋｇよりも大きい（表３参照）。

ボール・オン・シリンダー評価器（ＢＯＣＬＥ）（ＡＳＴＭ Ｄ５００１試験方法）で評価された、全合成Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン留分の潤滑性は、ジェットＡ−１について特定された最大摩耗傷痕直径よりも小さい、予想外の摩耗傷痕直径を有する。

Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシンとのスイートニングした原油誘導ケロシンブレンド
ジェットＡ−１としての半合成ジェット燃料の特別の承認に従って、その芳香族含有量は、８体積％よりも少なくてはならない。芳香族化合物を含有しない（＜０．００１質量％）Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルと共に、４５体積％Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン留分を、Ｍｅｒｏｘ（商標）からのスイートニングした原油誘導ケロシンと５０／５０比でブレンドした。ブレンドストックとしての全合成Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン（表３参照）及びスイートニングしたケロシンであるＫｅｒｏ Ｍｅｒｏｘ（商標）の例並びにこれらのブレンドの特性も、表３に要約する。

このブレンドのために使用したスイートニングしたＭｅｒｏｘ処理原油誘導ケロシンは、１５℃での０．８０９ｋｇ／Ｌの密度を有し、そして半合成ブレンドは、１５℃で０．７７６ｋｇ／Ｌの境界特定化密度を有していた。このブレンドの芳香族含有量は、８体積％限界を越えていた（表３参照）。

半合成ジェット燃料についての、組成、揮発性、流動性、水分離特性、潤滑性及び熱安定性（ＪＦＴＯＴ）必要条件は、５０体積％以下のスイートニングした原油誘導ケロシン流−Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシンブレンドで満たされていた。このブレンドの蒸留プロフィールを、図１１に示す。

原油誘導ジェット燃料との合成ケロシンブレンドは、既に、一定の限界で承認されている。これらには、合成芳香族化合物を含有させることなく、フィッシャー−トロプシュ法から単独で誘導された合成ケロシンが含まれる。２７０℃の最終沸点を有する軽いＳａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシンは、これらの制限及びまた−４７℃のジェットＡ−１についての析出点必要条件に一致している。ブレンドとして、その密度及び芳香族含有量も、１５℃での０．７７５ｋｇ／Ｌ及び８体積％芳香族含有量の最低必要条件に一致する。

Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシンとの激しく水素化処理した原油誘導ケロシンブレンド
Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルの激しく水素化処理した原油誘導ケロシンとの５０体積％以下のブレンドを、また、析出点、密度及び潤滑性のようなジェットＡ−１必要条件に一致する、熱安定性半合成ジェット燃料を例示するために製造した。例として、激しく水素化処理したケロシン、留出油水素化分解したケロシンとの５０体積％ブレンドの特性を、表３に示す。

熱安定性
全合成航空機燃料及び半合成航空機燃料（軽質Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン留分とスイートニングし、激しく水素化処理した原油誘導ケロシンとのブレンド）の熱酸化安定性を、ジェット燃料熱酸化試験器（ＪＦＴＯＴ）ＡＳＴＭ Ｄ３２４１試験方法に従って決定した。全合成航空機燃料及び半合成航空機燃料についての目視チューブ析出物等級は、フィルターを横切る圧力低下なしに１未満であった。

水晶微量天秤（ＱＣＭ）での熱安定性結果は、酸化防止剤の存在なしに１４０℃での１５時間の試験の後に観察された僅か２μｇ／ｃｍ^２でのＪＦＴＯＴ結果を立証した。

ＪＰ−８＋１００熱安定性改良添加物での試験は、燃料がこのような低析出物質であるので、合成航空機燃料及びそれらのブレンドの安定性を改良しなかった。

煤煙放出
アイドリング及び巡航条件下での全合成航空機燃料及びそれらのブレンドの微粒子（煤煙）でのガスタービンエンジン試験結果を、典型的な従来の航空機燃料のそれらと比較した。全合成Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）軽質ケロシン留分は、巡航条件下で、従来のＪＰ−８航空機燃料よりも４０％少ない煤煙を生成し、一方、それらのブレンドは、巡航条件下で３３％少ない煤煙を生成した。

アイドリング条件下で、Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロセンブレンドストックは、典型的な従来の航空機燃料に比較して８３％少ない煤煙を生成し、一方、それらのブレンドは６７％少ない煤煙を生成した。
本発明は以下に関する。低温フィッシャー−トロプシュ（ＬＴＦＴ）原料からの合成低硫黄ディーゼル燃料及び低煤煙放出航空機燃料の製造方法であって、低煤煙放出航空機燃料及び／又は航空機燃料ブレンドストックとして使用することができる軽質ケロシン留分並びに合成低硫黄ディーゼル燃料及び／又はディーゼル燃料ブレンドストックとして使用することができる重質ディーゼル留分を生成するための、体積比１：２〜５：４の軽質ケロシン留分及び重質ディーゼル留分への、低温フィッシャー−トロプシュ原料の精留を含み、前記留分が、ディーゼル燃料及び航空機燃料規格を実質的に満たす方法。

Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼルの炭素分布 精留の種々の程度でのＳａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル密度のグラフ 複合ＨＣ放出 複合ＣＯ放出 複合ＮＯｘ放出 複合ＰＭ放出 複合ＣＯ２放出 燃料消費 ５５体積％重質留分Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル放出対ＥＮ５９０ ５５体積％重質留分Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル放出対全範囲Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ディーゼル スイートニングしたＫｅｒｏ Ｍｅｒｏｘ（商標）ケロシン、４５％Ｓａｓｏｌ ＳＰＤ（商標）ケロシン留分及びこれらの５０％ブレンドの蒸留プロフィール

Claims (29)

1. 低温フィッシャー−トロプシュ（ＬＴＦＴ）原料からの合成低硫黄ディーゼル燃料及び低煤煙放出航空機燃料の製造方法であって、
   前記方法が、低温フィッシャー−トロプシュ原料の軽質ケロシン留分及び重質ディーゼル留分への体積比１：２〜５：４での精留及び前記軽質ケロシン留分と重質ディーゼル留分との分離を含み、
   ５０ｍｍよりも大きい煙点、−４７℃よりも低い析出点、０．８５ｍｍ未満のＢＯＣＬＥ潤滑性磨耗傷痕、及び酸化防止剤の添加無しでの１よりも小さい２６０℃での熱安定性チューブ析出物等級を有し、５０ｐｐｍ未満の酸素化物としての酸素（但し、第一級Ｃ７〜Ｃ１２アルコールとしての酸素が５０ｐｐｍ未満であり、そして第一級Ｃ１２〜Ｃ２４アルコールとしての酸素が５０ｐｐｍ未満である）を有する低媒煙放出航空機燃料及び／又は航空機燃料ブレンドストックとして使用することができる前記軽質ケロシン留分並びに
   −５℃よりも低いＩＰ３０９に従ったＣＦＰＰ、少なくとも０．７８０ｋｇ／Ｌの２０℃での密度、及び２ｃＳｔよりも高い４０℃での粘度を有し、合成低硫黄ディーゼル燃料及び／又はディーゼル燃料ブレンドストックとして使用することができる前記重質ディーゼル留分を生成することを特徴とする方法。
2. 前記ＬＴＦＴ原料の少なくとも３３体積％を分離して、２７０℃の最終沸点を有する前記航空機燃料又はブレンドストックを生成する、請求項１記載の方法。
3. 前記方法が、前記航空機燃料又はブレンドストックを生成するための、原料の４５体積％又は５５体積％の精留及び除去を含む、請求項１又は２記載の方法。
4. 合成航空機燃料用の、又は半合成航空機燃料用の航空機燃料ブレンドストックとしての、低煤煙放出航空機燃料であって、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法によって製造され、そして下記の特性、即ち、
   １３質量％〜１７質量％の水素、
   ０．５〜３のイソ：ｎ−パラフィン質量比、
   ０．８５ｍｍ未満のＢＯＣＬＥ潤滑性摩耗傷痕及び
   ５０ｐｐｍ未満の酸素化物としての酸素（但し、第一級Ｃ７〜Ｃ１２アルコールとしての酸素が５０ｐｐｍ未満であり、そして第一級Ｃ１２〜Ｃ２４アルコールとしての酸素が５０ｐｐｍ未満である）を有する航空機燃料又はブレンドストック。
5. ０．１％ｍ／ｍ未満の芳香族化合物を有する、請求項４記載の低煤煙放出航空機燃料。
6. イソ：ｎ パラフィン質量比が１〜２である、請求項４又は５に記載の低煤煙放出航空機燃料。
7. イソ：ｎ パラフィン質量比が１．１６〜１．２である、請求項４又は５に記載の低煤煙放出航空機燃料。
8. 水素が１５質量％である、請求項４〜７のいずれか一項記載の低煤煙放出航空機燃料。
9. ＬＴＦＴケロシン留分である、請求項４〜８のいずれか一項記載の低煤煙放出航空機燃料。
10. ８ｃＳｔよりも低い−２０℃での粘度を有する、請求項４〜９のいずれか一項記載の低煤煙放出航空機燃料。
11. ２００℃よりも高い最終沸点を有する、請求項４〜１０のいずれか一項記載の低煤煙放出航空機燃料。
12. ０．１質量％〜９９．９質量％の、請求項４〜１１のいずれか一項記載のブレンドストックとしての低煤煙放出航空機燃料を含有する半合成航空機燃料であって、
    ０．５〜３のイソ：ｎ−パラフィン比及び
    少なくとも８％ｍ／ｍの芳香族化合物
    を有する半合成航空機燃料。
13. 少なくとも０．７７５ｋｇ／Ｌの１５℃での密度を有する、請求項１２記載の半合成航空機燃料。
14. １〜２のイソ：ｎ パラフィン質量比を有する、請求項１２又は１３に記載の半合成航空機燃料。
15. イソ：ｎ パラフィン質量比が１．８である、請求項１４記載の半合成航空機燃料。
16. ５０体積％のブレンドストック（但し、このブレンドストックがＬＴＦＴケロシンである）及び５０体積％の原油誘導スイートニングし激しく水素処理したケロシンを含有する、請求項１２〜１５のいずれか一項記載の半合成航空機燃料。
17. 燃焼したとき低い析出傾向を有する熱安定性航空機燃料であって、請求項４〜１１のいずれか一項記載の低煤煙放出航空機燃料並びに請求項１２〜１６のいずれか一項記載の半合成航空機燃料から選択された１種以上の燃料を含有し、前記熱安定性航空機燃料が、１よりも小さい２６０℃での熱安定性チューブ析出物等級を有する熱安定性航空機燃料。
18. ３μｇ／ｃｍ²よりも少ない水晶微量天秤（ＱＣＭ）析出物を有する、請求項１７記載の熱安定性航空機燃料。
19. 酸化防止剤の添加無しに、１４０℃での１５ｈ ＱＣＭ試験について、２μｇ／ｃｍ²よりも少ないＱＣＭ析出物を有する、請求項１７又は１８記載の熱安定性航空機燃料。
20. 請求項１〜３のいずれか一項記載の方法によって製造された、合成低硫黄燃料用の、又は低硫黄燃料用のブレンドストックとしての、合成低硫黄ディーゼル燃料であって、下記の特性、即ち、
    １３質量％〜１７質量％の水素、
    ２〜５のイソ：ｎ−パラフィン質量比、
    ０．１％ｍ／ｍ未満の芳香族化合物、
    −５℃よりも低いＩＰ３０９に従ったＣＦＰＰ、
    少なくとも０．７８０ｋｇ／Ｌの２０℃での密度及び
    ８０ｐｐｍ未満の全酸素含有量
    を有する合成低硫黄ディーゼル燃料。
21. イソ：ｎ パラフィン質量比が３〜４である、請求項２０記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。
22. イソ：ｎ パラフィン質量比が３．７である、請求項２１記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。
23. 水素が１５質量％である、請求項２０〜２２のいずれか一項記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。
24. ＣＦＰＰが−９℃よりも低い、請求項２０〜２３のいずれか一項記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。
25. 燃料又はブレンドストックがＬＴＦＴディーゼル留分である、請求項２０〜２４のいずれか一項記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。
26. ３３０℃よりも高い最終沸点を有する、請求項２０〜２５のいずれか一項記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。
27. ２００℃よりも高いＩＢＰを有する、請求項２０〜２６のいずれか一項記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。
28. ２５０℃よりも高いＩＢＰを有する、請求項２０〜２７のいずれか一項記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。
29. ２６５℃よりも高いＩＢＰを有する、請求項２０〜２８のいずれか一項記載の合成低硫黄ディーゼル燃料。

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