JP5896815B2

JP5896815B2 - Ａ重油組成物

Info

Publication number: JP5896815B2
Application number: JP2012088866A
Authority: JP
Inventors: 強吉田; 伸宏岡部; 泰幸小松
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2016-03-30
Anticipated expiration: 2032-04-09
Also published as: JP2013216791A

Description

本発明は、ＪＩＳＫ２２０５、１種１号、２号重油に相当するものであり、燃焼性が良好かつフィルター通油性に優れたＡ重油組成物に関するものである。

Ａ重油は、ボイラー、ガスタービン、船舶、発電、ビニールハウス加温機などの用途で使用されており、道路を走る自動車を除いた、農業・漁業・工業などの産業用エネルギー源として主に使用されている。なお、これらの用途では自動車用軽油の使用も可能であるが、税法上の課税金額が異なっていることから、Ａ重油が使用されているケースがほとんどである。そして、このような税法上（軽油引取税）の観点から、Ａ重油は、軽油との区別ができるように、１０％残油の残留炭素分が０．２質量％を超えることとされている。そのため、残留炭素分を含む残渣油などの重質留分を、残留炭素分をほとんど含まない灯油・軽油留分に少量添加して製造されている。１０％残油の残留炭素分を調整するためにＡ重油に添加している残渣油などを残炭調整材と称するが、この残炭調整材に起因するスラッジにより、燃料供給系統に設置してあるフィルターの目詰まりを発生させ、燃焼機器への燃料供給ができなくなる場合がある。

そこで、スラッジによるフィルター目詰まりを防止するための手段として、残炭調整材の種類の選択やブレンド量を考慮するといった工夫がなされている。

具体的には、例えば、特開平２−１９６８８８号公報に開示されているように、残炭調整材として、減圧蒸留ヒーターリサイクル油を灯軽油に混合することが知られている。また、特開２００１−４９２６９号公報に開示されているように、水素化分解軽油に残炭調整材としてエキストラクト油を混合することが知られている。

一方、フィルター目詰まりには、低温時のワックス析出が影響していることも知られている。ワックス析出は、パラフィン量が多くなると増えるため、フィルター目詰まりの観点ではパラフィン量をできるだけ少なくすることが好ましいが、パラフィン量を少なくすると、燃焼性が悪くなるといった問題が生じる。そこで、特開２００９−１７９７０１号公報には、燃焼性を維持しながら、フィルター目詰まりを防止するための手法が提案されている。すなわち、炭素数１６から２５までの直鎖飽和分量を３５質量％以下とし、２環芳香族分量を２５容量％以下とし、−１５℃における析出ワックス量を３．５質量％以下とすることで、燃焼性が高く、かつ冬季においてワックスによるフィルターの目詰まりを起こさないＡ重油組成物を得ることとしている。

特開平２−１９６８８８号公報特開２００１−４９２６９号公報特開２００９−１７９７０１号公報

近年、環境対応機器の普及により、ディーゼル機関を中心にフィルター目開きは微細化傾向にあるため、スラッジによる燃料フィルター目詰まりのない、フィルター通油性に優れたＡ重油に対する要望が高まっている。ところが、従来の技術には、次のような問題があった。まず、特許文献１のように、残炭調整材としてヒーターリサイクル油を採用した場合、フィルター目詰まりを防止する効果は期待できるものの、必要な残留炭素分を得るには、残渣油などの他の重質留分を採用した場合と比較し添加量を多くしなければならなかった。そのうえ、ヒーターリサイクル油は残留炭素分が少なくＣ重油基材として燃焼性に優れた基材であったり、残渣油と比較して分解装置で付加価値の高いガソリン基材にしやすいなどの理由で他の重質留分と比較し付加価値が高く、コスト増になる問題があった。

また、特許文献２のように、残炭調整材としてエキストラクト油を採用する場合、潤滑油製造プラントを備えた製造施設やエキストラクト油を持ち込むことができる製造施設に限定されてしまい、実用化が難しいという問題があった。

一方、環境対応の必要性から、硫黄分の高いＣ重油の需要が減少しつつある昨今では、主としてＣ重油の基材となっている残渣油を、付加価値の高いＡ重油の残炭調整材としてより多く混合することが好ましいといえる。しかしながら、残渣油を残炭調整材として用いる場合、フィルター目詰まりを起こしやすくなるという問題がある。すなわち、社会の実情に十分対応しながらＡ重油燃料のフィルター目詰まりの問題解決を図るにあたり、良好なフィルター通油性能を維持しながら残渣油を残炭調整材として多く混合するための指標が求められているといえる。

そこで、本発明者は、残渣油を残炭調整材として用いたＡ重油のフィルター通油性能について研究を重ねたところ、ＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の炭素／水素比を調整することで、良好な通油性能を有するＡ重油組成物が提供できることを見出した。本発明は、この新たな知見に基づくものであり、Ｃ重油の需要が減少している社会情勢に対応しながら、残留炭素分や着火性・燃焼性などの市場において必要とされる性状を維持し、かつフィルター通油性能に優れたＡ重油組成物を提供するものである。

本発明のＡ重油組成物は、硫黄分が１．００質量％以下、１０％残油の残留炭素分（以下、１０％残留炭素分）が０．２０質量％以上、動粘度（５０℃）が２．０〜５．０ｍｍ^２／ｓ、芳香族分が３０．０容量％以下、２環以上芳香族分が１５．０容量％以下、セタン指数（新）が４５以上であり、ＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の残油の炭素／水素比（以下、炭素／水素比という）が６．３８質量％／質量％未満である。

なお、セタン指数（新）とは、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８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」により測定されるセタン指数を意味する。

また、残炭調整材として密度（１５℃）が１．０３０ｇ／ｃｍ^３以下、残留炭素分が３．５０質量％以上の残渣油が０．１〜２．０容量％混合されている。

更に、流量１．０Ｌ／ｈの条件でメンブランフィルターに１時間通油させた後のフィルター前後の差圧が０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。

本発明によれば、炭素／水素比を調整することで、余剰気味となっている基材を有効に活用しながら、残留炭素分や着火性・燃焼性など市場において必要とされる性状を維持し、かつフィルター通油性能に優れたＡ重油組成物を提供することができる。

本発明のＡ重油組成物は、最終的に得られる組成物が、規定する特定の性状を有するように、１種または２種以上の軽油基材を混合したものに残炭調整材を添加することで調製できる。
例えば、原油を常圧蒸留して得られる灯油留分や軽油留分及びそれらを脱硫した脱硫灯油や脱硫軽油を用いることができる。また常圧蒸留装置から得られる軽油留分と分解軽油を適切な割合で混合、脱硫処理して得られた軽油燃料組成物も用いることができる。なお、分解軽油とは、直接脱硫装置から得られる直脱軽油、間接脱硫装置から得られる間脱軽油、流動接触分解装置から得られる接触分解軽油などの重油のアップグレーディングプロセスから留出する軽油留分などである。

また、残炭調整材としては、原油を常圧蒸留して得られる常圧残渣油や、減圧蒸留して得られる減圧残渣油の他、常圧残渣油や減圧残渣油を脱れき処理して得られる脱れきアスファルト、常圧残渣油や減圧残渣油から芳香族分を溶剤に溶解して抽出除去して得られるエキストラクト油、或いは流動接触分解装置から得られる残油（スラリー油）などを用いることができる。ただし、余剰気味となっている基材を有効に活用するためには、常圧残渣油や減圧残渣油、脱れきアスファルト、スラリー油などの付加価値の低いＣ重油基材を用いることが好ましく、特に、常圧残渣油や減圧残渣油を用いることが好ましい。そして、常圧残渣油や減圧残渣油を用いる場合、エキストラクト油やヒーターリサイクル油より硫黄分が高く、残留炭素分の高いものが好ましい。具体的には硫黄分が２．００質量％以上で、残留炭素分は３．５０質量％以上が好ましい。残留炭素分は、５．６０質量％以上がより好ましく、７．００質量％以上が更に好ましいが、高すぎるとフィルター通油性能が低下するため、１５．００質量％以下が好ましく、１３．００質量％以下がより好ましく、１２．００質量％より小さいことが更に好ましい。また、残留炭素分が１５．００質量％以下の場合であっても、混合比率が高くなりすぎるとフィルター通油性能が悪化するため、これらの性状を有するＣ重油基材を用いる場合の混合比率は２．０容量％以下に抑えることが好ましく、１．０容量％以下とすることがより好ましい。

芳香族分は、多すぎるとセタン指数（新）の低下、エンジンの始動性不良などの不具合を生じるため、３０．０容量％以下が好ましく、２５．０容量％以下がより好ましく、２０．０容量％以下が更に好ましい。

２環芳香族分は、多すぎるとセタン指数（新）の低下、エンジンの始動性不良などの不具合を生じるため、１５．０容量％以下が好ましく、１０．０容量％以下がより好ましく、２．０容量％以下が更に好ましい。

炭素／水素比は、６．３８質量％／質量％未満とすれば、余剰気味となっている一般的なＣ重油基材を残炭調整材としても、要求されるＡ重油のフィルター通油性能を満たすものとなる

硫黄分は、ＪＩＳＫ２２０５規格を満たす必要があるが、環境への影響の観点から更に低い１．００質量％以下とする必要がある。

本発明のＡ重油組成物には、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、低温流動性向上剤、セタン価向上剤、界面活性剤、防錆剤、清浄剤、潤滑性向上剤、識別剤などがあげられるが、これらを１種または２種以上組み合わせて添加することができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらによってなんら限定されるものではない。
脱硫灯油及び脱硫軽油と以下に示す残炭調整材を用いて実施例１〜３、参考例１、及び比較例１〜２のＡ重油組成物を調製し、表１に示す性状を測定した。
「残炭調整材１」
密度（１５℃）が０．９９３ｇ／ｃｍ^３、硫黄分２．９２質量％の中東系原油を常圧蒸留装置で処理して得られた、硫黄分３．５５質量％、残留炭素分１２．０質量％の常圧残渣油。
「残炭調整材２」
密度（１５℃）が０．９３９ｇ／ｃｍ^３、硫黄分１．００質量％の中東系原油を常圧蒸留装置で処理して得られた、硫黄分２．１５質量％、残留炭素分５．９５質量％の常圧残渣油。
「残炭調整材３」
密度（１５℃）が１．０３３ｇ／ｃｍ^３、流動接触分解装置から留出した、硫黄分０．７９質量％、残留炭素分５．９１質量％のスラリー油。

なお、表１に示す各性状は以下に示すものである。
「動粘度（５０℃）」
ＪＩＳＫ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される５０℃における動粘度。
「１０％残油の残留炭素分」
ＪＩＳＫ２２７０「原油及び石油製品−残留炭素分試験方法」により得られる１０％残油の残留炭素分。
「硫黄分」
ＪＩＳＫ２５４１−４「原油及び石油製品−硫黄分試験方法第４部：放射線式励起法」により得られる硫黄分。
「密度（１５℃）」
ＪＩＳＫ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法及び密度・質量・容量換算表」により測定される１５℃における密度。
「ＡＳＴＭ蒸留」
ＪＩＳＫ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により得られる蒸留性状。
「セタン指数（新）」
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８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」により測定されるセタン指数を意味する。
「セタン指数（旧）」
ＪＩＳＫ２２０４‐１９９２「軽油」に準拠して得られるセタン指数を意味する。
「炭素分」、「水素分」、「炭素／水素比」
ＪＰＩ−５Ｓ−６５−２００４「石油製品の炭素・水素・窒素・硫黄分試験法」により測定される炭素分、水素分、及び水素に対する炭素の質量比。ただし、測定対象は、ＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の残油である。
「芳香族分」
ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「石油製品−炭化水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法」により測定される１環芳香族分と２環芳香族分と３環以上芳香族分との総和。
「通油性」
試験燃料を油温１３℃、流量１．０Ｌ／ｈの条件で１時間通油させ、通油後の圧力値を測定した。ただし、通油後の圧力差が１．０ｋｇ／ｃｍ^２に達した場合、１．０以上とした。試験装置はＩＰ３８７／０７を参照し、フィルターユニットを直径９０ｍｍとしたものを使用した。フィルターはメンブランフィルターＬＳＷＰ０９０２５（製品名：メルク社製）を用いた。なお、通油性の判定は実際の使用において目詰まりを生じた製品を模して調製したＡ重油組成物についての測定結果が０．７ｋｇ／ｃｍ^２を超えたことから、この数値を基準として０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下を合格とした。

表１において、炭素／水素比が６．３８質量％／質量％未満の実施例１〜３は、Ｃ重油基材が残炭調整材として用いられているものの、通油性が０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下で、セタン指数（新）も市場で要求されるレベル（４５以上）を満たしており、更に、１０％残留炭素分も０．２０質量％以上になることが確認された。また、実施例２、３より、密度（１５℃）が１．０３０ｇ／ｃｍ^３以下、残留炭素分が３．５０質量％以上の残炭調整材を用いることにより、通油性能を維持しながら、混合量を多くできることが確認された。

Claims

密度（１５℃）が１．０３０ｇ／ｃｍ ^３以下、及び残留炭素分が３．５０質量％以上の残渣油である残炭調整材を０．１〜２．０容量％含み、
硫黄分が１．００質量％以下、１０％残油の残留炭素分が０．２０質量％以上、動粘度（５０℃）が２．０〜５．０ｍｍ^２／ｓ、芳香族分が３０．０容量％以下、２環以上芳香族分が１５．０容量％以下、セタン指数（新）が４５以上であり、ＡＳＴＭ蒸留で９５％カット後の残油の炭素／水素比が６．３８質量％／質量％未満であることを特徴とするＡ重油組成物。
油温１３℃、流量１．０Ｌ／ｈの条件で直径９０ｍｍのメンブランフィルターに１時間通油させた後のフィルター前後の差圧が０．７ｋｇ／ｃｍ^２以下である請求項１に記載のＡ重油組成物。