JP5350752B2 - ガソリン組成物 - Google Patents

Description

本発明は、ガソリン組成物、特には、エチルターシャリーブチルエーテル（ＥＴＢＥ）及び／又はエタノール（ＥＴＯＨ）を含有し、冷機時における排出ガス中の一酸化炭素（ＣＯ）排出量を低減し、かつ二酸化炭素排出量が少ないガソリン組成物に関するものである。

ガソリンエンジンの排出ガス中のＣＯは、頭痛、吐き気、呼吸器障害など人体に悪影響を及ぼすため、規制物質として扱われている。これに対し、近年の自動車排気ガス浄化技術の進展に伴い、暖機時におけるＣＯ排出量はかなり低減されているが、冷機時のＣＯ排出量の低減は十分ではない。

例えば、含酸素化合物であるエチルターシャリーブチルエーテル（ＥＴＢＥ）及びエタノール（ＥＴＯＨ）は、高いオクタン価を有し、ガソリンの構成基材として使用した場合、ＣＯ排出量の低減に寄与することが報告されている。また、植物由来のＥＴＢＥ及びＥＴＯＨは、カーボンニュートラルの意味でＣＯ₂排出量の低減に寄与することも報告されている（下記特許文献１参照）。しかしながら、ＥＴＢＥやＥＴＯＨを配合しても、冷機時のＣＯ排出量及び二酸化炭素排出量の低減は十分ではない。

一方、ガソリンの主要構成成分である芳香族化合物は、その他の炭化水素に比べて高発熱量、高オクタン価であることから、プレミアムガソリンの重要な構成基材として多く使用されている。しかしながら、芳香族化合物を多量に混合した場合、排出ガス性状が悪化することが知られている。（下記特許文献２参照）。
特開２００７−２７００３７号公報 特開平０７−２０７２８６号公報

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、ＥＴＢＥ及び／又はＥＴＯＨを含有し、冷機時におけるＣＯ排出量を低減でき、かつ二酸化炭素排出量が少ないガソリン組成物を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ＥＴＢＥ及び／又はＥＴＯＨを配合したガソリン組成物において、ある特定の性状を満足するように調整した場合に、冷機時におけるＣＯ排出量及び二酸化炭素排出量を低減できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明のガソリン組成物は、エチルターシャリーブチルエーテル（ＥＴＢＥ）及びエタノール（ＥＴＯＨ）の少なくとも一方を含み、該エチルターシャリーブチルエーテル及びエタノールの合計含有量が１〜１２容量％であり、全硫黄分が１０質量ｐｐｍ以下、芳香族分が２０〜４０容量％であり、次式：
指標Ｘ＝Ａｒ９÷Ａｒ８
［式中、Ａｒ８は炭素数８以下の芳香族分（容量％）で、Ａｒ９は炭素数９以上の芳香族分（容量％）である］で表される指標Ｘが２．０以上１０．０以下、リード蒸気圧が４５ｋＰａ以上６５ｋＰａ以下、リサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）が９８〜１１０、５０％留出温度が８５．０〜９８．０℃、オレフィン分が１３．０容量％以上２５．０容量％以下であり、そして、脱硫直留軽質ナフサ、アルキレートガソリン、および、接触分解ガソリンからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする。

本発明によれば、ＥＴＢＥ及びＥＴＯＨの少なくとも一方を含有し、冷機時のＣＯ排出量を低減でき、かつ二酸化炭素排出量が少ないガソリン組成物を提供することができる。さらには、本発明のガソリン組成物は、冷機時の加速性を向上させる効果を奏する。

〔ガソリン組成物〕
本発明のガソリン組成物は、ＥＴＢＥ及びＥＴＯＨの少なくとも一方を含有し、ＥＴＢＥ及びＥＴＯＨの合計含有量が１〜１２容量％である。排出ガス中のＣＯの低減やリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）向上効果の観点から、ＥＴＢＥ及びＥＴＯＨの合計含有量は１容量％以上であることを要し、好ましくは３容量％以上、更に好ましくは５容量％以上である。また、排出ガス中のＮＯｘ増加を抑制する観点、更には、既販車の燃料供給系統部材への影響を抑える観点から、ＥＴＢＥ及びＥＴＯＨの合計含有量は１２容量％以下であることを要し、好ましくは１０容量％以下、特には８容量％以下である。

本発明のガソリン組成物は、ＲＯＮ向上効果や冷機時の加速性の観点から、オレフィン分が好ましくは１３．０容量％以上、さらに好ましくは１３．５容量％以上、特には１４．０容量％以上である。また、オレフィン分が多すぎると、ガソリン組成物の酸化安定性を悪化させ、吸気バルブデポジットを増加させる可能性があるため、本発明のガソリン組成物は、オレフィン分が好ましくは２５．０容量％以下、さらに好ましくは２０．０容量％以下、特には１８．０容量％以下である。

本発明のガソリン組成物は、芳香族分が２０〜４０容量％である。芳香族分は、オクタン価を向上させる効果を有するが、芳香族分が４０容量％を超えるとプラグの燻りや揮発性の悪化を引き起こし、冷機時の加速性が悪化する。また、芳香族分が多すぎると排出ガス性状が悪化するため、本発明のガソリン組成物中の芳香族分は、４０容量％以下であり、好ましくは３８容量％以下、さらに好ましくは３５容量％以下である。また、芳香族分が２０容量％より少ないと発熱量低下により燃費悪化を引き起こすことがあるため好ましくなく、燃費向上の観点から、本発明のガソリン組成物中の芳香族分は、好ましくは２５容量％以上、さらに好ましくは２７容量％以上である。

また、ガソリン組成物中のベンゼン分は、品質確保法で１容量％以下と定められているが、排ガス性状の悪化防止の観点から、本発明のガソリン組成物のベンゼン分は０．５容量％以下が好ましく、特には０．４容量％以下が好ましい。

本発明のガソリン組成物は、次式（１）：
指標Ｘ＝Ａｒ９÷Ａｒ８≧２．０ ・・・ （１）
を満たすガソリン組成物である。ここで、Ａｒ８は炭素数８以下の芳香族化合物の含有量（容量％）であり、Ａｒ９は炭素数９以上の芳香族化合物の含有量（容量％）である。

前記式の値は、ガソリン組成物中の各組成の量と冷機時のＣＯ排出量及び二酸化炭素排出量との関係について検討を行い、因子間の内部相関が高い因子を変数として整理した結果、本発明者らが見出した指標である。式（１）の値（即ち、指標Ｘ）が２．０未満であると、冷機時のＣＯ排出量及び二酸化炭素排出量が大幅に悪化するため、本発明のガソリン組成物は、指標Ｘが２．０以上であり、好ましくは２．５以上、さらに好ましくは２．７以上、特には３．０以上である。なお、特に限定されるものではないが、本発明のガソリン組成物の指標Ｘは、１０．０以下であることが好ましく、８．０以下であることが更に好ましい。

本発明のガソリン組成物は、硫黄分が１０質量ｐｐｍ以下、好ましくは５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。ガソリン組成物中の硫黄分は、排気ガス中で硫黄酸化物となって、窒素酸化物除去触媒を被毒する。そのため、硫黄分が多いほど、窒素酸化物除去触媒の活性を回復すべく還元雰囲気を形成するために燃料がより多く消費され、燃費悪化の原因となっている。従って、ガソリン組成物中の硫黄分が少ないほど燃費が向上する。

本発明のガソリン組成物のリード蒸気圧は、蒸発ガス低減のため６５ｋＰａ以下、より好ましくは６０ｋＰａ以下、特に好ましくは５８ｋＰａ以下である。ここで、蒸気圧はＪＩＳ Ｋ ２２５８「原油及び燃料油−蒸気圧試験方法−リード法」により測定される３７．５℃での蒸気圧である。なお、特に限定されるものではないが、本発明のガソリン組成物のリード蒸気圧は、４５ｋＰａ以上であることが好ましく、５０ｋＰａ以上であることが更に好ましい。

本発明のガソリン組成物のリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）は９８〜１１０であり、燃費向上効果の観点から好ましくは９９以上、さらに好ましくは１００以上である。また、ＲＯＮが高すぎると芳香族分の増加により排気ガス品質が悪化したり、蒸留性状が重質化することにより冷機時の加速性に悪影響が及ぶことから、本発明のガソリン組成物のＲＯＮは１１０以下であり、好ましくは１０５以下、さらに好ましくは１０１以下、特には１００以下である。

本発明のガソリン組成物の蒸留性状における５０％留出温度は、冷機時の加速性や排ガスの性状の観点から、９８．０℃以下であり、好ましくは９７．０℃以下、さらに好ましくは９６．０℃以下、特には９５．０℃以下である。また、５０％留出温度が低すぎると燃費が悪化するため、本発明のガソリン組成物は、５０％留出温度が８５．０℃以上であり、好ましくは８７．０℃以上、さらに好ましくは９０．０℃以上である。

上述した本発明のガソリン組成物の調製方法は、特に限定されず、上述した各成分含有量、物性を満たすように、脱硫直留軽質ナフサ、アルキレートガソリン、接触分解ガソリン等の公知のガソリン基材に、ＥＴＢＥやＥＴＯＨを適宜配合することで調製できる。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの例により何ら制限されるものではない。

実施例及び比較例となるガソリン組成物を調製するに際して用いたガソリン基材は、次のものである。

・ＤＳ−ＬＧ：脱硫直留軽質ナフサであり、中東系原油のナフサ留分を水素化脱硫後、その軽質分を蒸留分離することにより得た。

・ＩＭＦＬ：中東系原油の減圧軽油留分を水素化精製処理して得られた間接脱硫軽油を固体触媒により流動床式反応装置を用いて接触分解して得られるガソリン留分の１００℃以下軽質留分を蒸留分離して得た。

・ＡＬＫＧ：ブチレンを主成分とする留分とイソブタンを主成分とする留分とを硫酸触媒によりアルキル化反応させて得た、いわゆるアルキレートガソリンであり、炭素数８のイソパラフィン分の高い炭化水素を主成分とする。

・ＲＦＧ：中東系原油由来の接触改質ガソリンである。

・ＴＯＬ：９９．５％純度のトルエンの試薬品［和光純薬工業（株）製］を用いた。

・ＡＣ−７：脱硫重質ナフサを固体触媒により移動床式反応装置を用いて改質反応させることにより、芳香族分の高い炭化水素、すなわち改質ガソリンを得、更に、該改質ガソリンを蒸留分離することにより得た軽質留分、すなわち軽質改質ガソリン（ＡＣ−７）であり、炭素数７の炭化水素を９５容量％以上含有する。

・ＡＣ−９：脱硫重質ナフサを接触改質して得られた改質ガソリンを蒸留分離することにより得られた重質留分、すなわち重質改質ガソリン（ＡＣ−９）であり、炭素数９及び１０の炭化水素を９０容量％以上含有し、炭素数１１以上の炭化水素の含有量は５容量％以下である。

・ＥＴＢＥ：９５％純度の試薬品［和光純薬工業（株）製］を用いた。

・ＥＴＯＨ：ブラジル産バイオエタノールを用いた。

上記ガソリン基材の性状を表１に示す。これらのガソリン基材を、表２の上部に示す混合割合（容量％）でブレンドし、実施例１〜２及び比較例１〜３のガソリン組成物（それぞれ、供試ガソリン１〜５とする）を調製し、冷機時の排出ガス性状と加速性を評価した。

なお、表１及び表２に示すガソリン基材の性状、並びに実施例及び比較例のガソリン組成物の性状は、次の方法により測定した。

・密度：ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法」
・オクタン価（ＲＯＮ）：ＪＩＳ Ｋ ２２８０「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」のリサーチ法オクタン価試験方法
・蒸気圧（ＲＶＰ）：ＪＩＳ Ｋ ２２５８「原油及び燃料油−蒸気圧試験方法−リード法」
・蒸留性状：ＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験法」
・組成成分（炭化水素化合物：オレフィン分、全芳香族分、炭素数８以下の芳香族分及び炭素数９以上の芳香族分）：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法

また、道路運送車両の保安基準に係る技術基準について（昭和５８年１０月１日 自車第８９９号）の「ガソリン自動車１０モード及び１１モード排出ガス測定の技術基準」に基づいて走行させ、排出ガスを測定した。表２に１１ｍｏｄｅと表記して数値を記載した。

更に、冷機時の加速性（以下、加速時間）を評価するために、実施例１〜２、及び比較例１〜３のガソリン組成物について、シャシダイナモ装置を用い、ＭＰＩ試験車による加速性能試験を実施した。試験は、車両を冷機（２５℃）状態に保持した後、自動運転装置（堀場製作所製、ＡＤＳ７０００）によりアクセル開度を５０％上限としてアクセル開度上限まで一気に加速した時に、初速０から５０（ｋｍ／時間）の車速に到達するまでの時間により測定した。その結果（加速時間増加率）を、市販プレミアムガソリンを使用したときの到達時間を基準として、それとの相対的な加速時間の差異で比較した。結果を表２に併せて示す。なお、供試ガソリンの加速時間増加率は、次式：
加速時間増加率（％）＝（供試ガソリンの到達時間−市販プレミアムガソリンの到達時間）÷（市販プレミアムガソリンの到達時間）×１００
により求めた。

表２から、実施例１及び２は、上述した指標Ｘが２．０以上と大きく、一酸化炭素排出量及び二酸化炭素排出量が非常に低かった。一方、比較例１〜３は、指標Ｘが２．０未満と低く、一酸化炭素排出量及び二酸化炭素排出量が実施例１及び２に比べて多いことが分かる。

また、実施例１及び２は、芳香族分が４０容量％以下、ＲＯＮが１１０以下、５０％留出温度が９８．０℃以下、オレフィン分が１３．０容量％以上であることから、加速時間増加率が極めて低い値であり、冷機時の加速性が非常に良好であった。一方、比較例３は、５０％留出温度が９８．０℃を超え、オレフィン分が１３．０容量％未満であることから、実施例１及び２に比べて加速時間増加率が極めて高い値であり、冷機時の加速性が悪いことが分かる。

Claims (1)

1. エチルターシャリーブチルエーテル及びエタノールの少なくとも一方を含み、該エチルターシャリーブチルエーテル及びエタノールの合計含有量が１〜１２容量％であり、全硫黄分が１０質量ｐｐｍ以下、芳香族分が２０〜４０容量％であり、次式：
   指標Ｘ＝Ａｒ９÷Ａｒ８
   ［式中、Ａｒ８は炭素数８以下の芳香族分（容量％）で、Ａｒ９は炭素数９以上の芳香族分（容量％）である］で表される指標Ｘが２．０以上１０．０以下、リード蒸気圧が４５ｋＰａ以上６５ｋＰａ以下、リサーチ法オクタン価が９８〜１１０、５０％留出温度が８５．０〜９８．０℃、オレフィン分が１３．０容量％以上２５．０容量％以下であり、そして、脱硫直留軽質ナフサ、アルキレートガソリン、および、接触分解ガソリンからなる群から選択される少なくとも１種を含むガソリン組成物。