JP6294169B2 - 灯油組成物および灯油組成物の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]パラフィンおよびナフテンからなる飽和分ならびに芳香族分の合計に対して、2次元ガスクロマトグラフィーにて測定したナフテンの割合が19質量%以上52質量%以下であり、芳香族分の割合が13質量%以上23質量%以下であり、2環ナフテンの割合が3質量%以上10質量%以下であり、2環以上の芳香族分の割合が0.2質量%以上0.6質量%以下である灯油組成物。
[2]パラフィンおよびナフテンからなる飽和分ならびに芳香族分の合計に対して、2次元ガスクロマトグラフィーにて測定したナフテンの割合が25質量%以上47質量%以下であり、芳香族分の割合が14質量%以上20質量%以下であり、2環ナフテンの割合が7質量%以上9質量%以下であり、2環芳香族分の割合が0.2質量%以上0.4質量%以下である上記[1]に記載の灯油組成物。
[3]接触分解軽油を添加した重質軽油を水素化精製することにより得られた灯油基材を1容量%以上含む上記[1]または[2]に記載の灯油組成物。
[4]前記重質軽油における前記接触分解軽油の割合が10容量%未満の場合、前記灯油組成物における前記灯油基材の割合は100容量%以下であり、前記重質軽油における前記接触分解軽油の割合が10容量%以上20容量%未満の場合、前記灯油組成物における前記灯油基材の割合は60容量%以下であり、前記重質軽油における前記接触分解軽油の割合が20容量%以上の場合、前記灯油組成物における前記灯油基材の割合は40容量%以下である上記[3]に記載の灯油組成物。
[5]5L/Hrの流量の空気を、厚さ0.3mm、大きさ6mm四方の亜鉛引き鋼板を一片加えた0.2Lの前記灯油組成物に供給しながら前記灯油組成物を120℃の温度で2時間加熱した後の過酸化物価が1ppm以下である上記[1]〜[4]のいずれかに記載の灯油組成物。
[6]煙点が21mm以上である上記[1]〜[5]のいずれかに記載の灯油組成物。
[7]密度が0.75g/cm3以上0.85g/cm3以下であり、沸点範囲が140℃以上300℃以下であり、95%留出温度が220℃以上270℃以下であり、硫黄分が80質量ppm以下であり、過酸化物価が1ppm以下であり、窒素分が1質量ppm以下であり、30℃における動粘度が0.9mm2/s以上1.7mm2/s以下であり、セーボルトカラーが+25以上であり、銅板腐食が1以下であり、引火点が40℃以上である上記[1]〜[6]のいずれかに灯油組成物。
[8]重質軽油(HGO)、もしくは減圧重質軽油(VGO)またはそれらの混合品に、接触分解軽油(LCO)を混合した原料油を、流動接触分解装置の水素化分解触媒を用いて形成された触媒床に接触させて水素化分解処理する工程を含む灯油組成物の製造方法であって、前記重質軽油および減圧重質軽油が下記(a)〜(c)の性状を、前記接触分解軽油が下記(d)〜(f)の性状をそれぞれ満たし、前記水素化分解処理における前記原料油の導入口において、水素圧力を10MPa以上19MPa以下、LHSVを0.1h-1以上9h-1以下、反応温度を310℃以上450℃以下、水素/原料油比を320nL/L以上2000nL/L以下とし、前記流動接触分解装置において、反応塔出口温度を500℃以上535℃以下、反応塔圧力を0.08MPaG以上0.30MPaG以下、触媒オイル比を5以上35以下とした灯油組成物の製造方法。
(a)前記重質軽油および減圧重質軽油における常圧蒸留装置または減圧蒸留装置から留出する95%留出温度終点が400℃以上600℃以下であり、
(b)前記重質軽油および減圧重質軽油の密度が0.800g/cm3以上1.000g/cm3以下であり、
(c)前記重質軽油および減圧重質軽油の硫黄分が1.0質量%以上2.9質量%以下であり、
(d)前記接触分解軽油における前記流動接触分解装置から留出する90%留出温度が280℃以上390℃以下であり、
(e)前記接触分解軽油の密度が0.800g/cm3以上1.000g/cm3以下であり、
(f)前記接触分解軽油の硫黄分が0.1質量%以上0.8質量%以下である。
[9]上記[8]に記載の灯油組成物の製造方法により製造される灯油組成物。
飽和分はパラフィンおよびナフテンからなる。パラフィンは飽和鎖状化合物であり、パラフィンには、直鎖状と分枝状とがある。ナフテンは、ナフテン環(飽和環)を持つ化合物である。一方、芳香族分は、芳香族環を有する化合物である。
本発明の灯油組成物は、さらに、以下の性状を有することが好ましい。
密度:0.75g/cm3以上0.85g/cm3以下
沸点範囲:140℃以上300℃以下
95%留出温度:220℃以上270℃以下
硫黄分:80質量ppm以下
過酸化物価:1ppm以下
窒素分:1質量ppm以下
30℃における動粘度:0.9mm2/s以上1.7mm2/s以下
セーボルトカラー:+25以上
銅板腐食:1以下
引火点:40℃以上
本発明の灯油組成物は、好ましくは、接触分解軽油を添加した重質軽油を水素化精製装置で水素化精製して作製した灯油基材を、灯油組成物の容積に対して、好ましくは1容量%以上、より好ましくは5容量%以上40容量%以下、さらに好ましくは5容量%以上20容量%以下含む。このような灯油基材を使用することにより、上述のナフテンの割合、芳香族分の割合、2環ナフテンの割合および2環以上の芳香族分の割合を有する灯油組成物を得ることができる。
各実施例および比較例における組成分析および評価は以下のように行った。
(2次元ガスクロマトグラフィーによる組成分析)
2次元ガスクロマトグラフィー(ZOEX社製、型番:ZOEX KT2006)を使用して、実施例および比較例の灯油組成物中の飽和分およびに芳香族分の合計に対する、パラフィン、1環ナフテン、2環ナフテン、3環ナフテン、アルキルベンゼン類、インダン類およびテトラリン類、インデン類、ナフタレン類およびビフェニル類の割合を測定した。なお、1環ナフテン、2環ナフテンおよび3環ナフテンの割合の合計がナフテンの割合となる。また、パラフィンおよびナフテンの割合の合計が飽和分の割合となる。さらに、アルキルベンゼン類ならびにインダン類およびテトラリン類の割合の合計が1環芳香族分の割合となる。また、インデン類、ナフタレン類およびビフェニル類の割合の合計が2環芳香族分の割合となる。さらに、1環芳香族分および2環芳香族分の割合の合計が芳香族分の割合となる。
高速液体クロマトグラフィー(アジレント社製、型番:Agilent 1260)を使用して、実施例および比較例の灯油組成物中の不飽和分および芳香族分の合計に対する、1環芳香族分、2環環芳香族分、3環環芳香族分の容量比率を測定した。なお、1環環芳香族分、2環環芳香族分および3環環芳香族分の割合の合計が芳香族分の割合となる。高速液体クロマトグラフィーは、ナフテンの測定ができないが、試験法(石油学会規格 JPI−5S−49−2007(石油製品−炭化水素タイプ分析方法−高速液体クロマトグラフ法))として制定され、幅広く使用されており測定が容易である。
灯油組成物の総発熱量は、JIS K 2279に準拠して求めた。
(1)燃費
燃費は総発熱量で評価した。総発熱量が36700J/cm3以上を良好とした。
貯蔵安定性試験では、5L/Hrの流量の空気を、厚さ0.3mm、大きさ6mm四方の亜鉛引き鋼板を一片加えた0.2Lの灯油組成物に供給しながら灯油組成物を120℃の温度で2時間加熱した後の過酸化物価を評価した。120℃の温度で2時間の加熱条件は、アレニウスプロット法により、約1年の長期貯蔵に相当する。
灯油組成物をのべ1000時間燃焼させた芯式ストーブ((株)コロナ製、型番:SX−246、種類:芯式、放射型、点火方式:電池点火、暖房出力:2.42kW、燃料消費量:0.235L/h、芯の種類:普通筒芯(R−28)、芯の呼び寸法:φ65×2.8mm)およびファンヒーター(ダイニチ工業(株)製、型番:FW−253NES、種類:気化式、強制通気型、強制対流型、点火方式:連続放電点火、暖房出力:2.50kW、燃料消費量:最大0.243L/h、最小0.066L/h)(以下、これらをまとめて暖房装置という場合がある)を使用して、以下の項目について試験を行い、長期燃焼性試験を実施した。なお、上記暖房装置を1日、10時間運転させた。また、本評価においては評価試料が長期貯蔵による劣化を防止するため、酸化防止剤としてBHTを10ppm添加した。
排気ガス分析装置((株)堀場製作所製、型番:NEXA−7000DEGR)を使用して、点火後5分間に暖房装置から生ずる排気ガス、定常燃焼になってから30分間に暖房装置から生ずる排気ガスおよび消火後5分間に暖房装置から生ずる排気ガスのCO、CO2、NOxおよびTHCの濃度を測定した。そして、測定した濃度の平均濃度を、それぞれのガスの点火時の濃度、定常燃焼時の濃度および消火時の濃度とした。定常燃焼時の排気ガスのCO/CO2およびNOxが、それぞれ0.002以下、90ppm以下、点火時のTHCの濃度が、100ppm以下である場合、排気ガス試験合格とした。なお、NOxに関しては、JIS S 3032に従い、最小燃焼時(CO2濃度15.2%)に換算した。
暖房装置の定常燃焼における1時間の燃料使用量を調べた。暖房装置の設定は、最大燃焼とした。暖房装置の定常燃焼における1時間の燃料使用量と定格の燃料消費量との差異が定格の燃料消費量の10%以内である場合、燃料使用量試験合格とした。
暖房装置の点火時、燃焼時および消火時の排気ガスの臭気を5人のモニターによる官能試験で5段階評価した。
評価段階1:感じない
評価段階2:わずかに感じる
評価段階3:感じる
評価段階4:やや強く感じる
評価段階5:強く感じる
評価段階5の評価をしたモニターが2人以上いない場合、排気ガスの臭い試験合格とした。
芯式ストーブの場合は、電熱線での火種が芯に接触してから、火が芯全周に回るまでの時間を測定し、ファンヒーターの場合は、点火スイッチを押してから火がつくまでの時間を測定し、測定した時間を点火時間とした。また、芯式ストーブの場合は、ストーブの芯を通常の消火位置にしてから芯上の炎が完全に消えるまでの時間を測定し、ファンヒーターの場合は、消火スイッチを押してから火が消えるまでの時間を測定し、測定した時間を消火時間とした。芯式ストーブでは、点火時間および消火時間が、それぞれ10秒以内および300秒以内である場合、ファンヒーターの場合は、点火時間および消火時間が、それぞれ40秒以内および20秒以内である場合、点火時間および消火時間合格とした。
芯式ストーブの芯およびファンヒーターのノズルの劣化状況を、拡大鏡を使用して観察した。そして、コークタールの付着具合を調べた。芯式ストーブの芯およびファンヒーターのノズルに、著しく多くのコークタールが付着していなければ、芯式ストーブの芯およびファンヒーターのノズルの劣化状況観察合格とした。
各実施例および比較例で用いた原料油の性状をまとめて表1に示す。
48容量%の重質軽油(HGO)、32容量%の減圧重質軽油(VGO)および20容量%の接触分解軽油(LCO)を混合した原料油を水素化精製処理することによって作製した水素化分解灯油(HCK)を灯油基材として用いた。灯油基材の割合が20容積%および直留灯油(KERO)の割合が80容積%になるように灯油基材と直留灯油(KERO)とを混合して実施例1の灯油組成物を作製した。
54容量%の重質軽油(HGO)、36容量%の減圧重質軽油(VGO)および10容量%の接触分解軽油(LCO)を混合した原料油を水素化精製処理することによって作製した水素化分解灯油(HCK)を灯油基材として用いた。灯油基材の割合が40容積%および直留灯油(KERO)の割合が60容積%になるように灯油基材と直留灯油(KERO)とを混合して実施例2の灯油組成物を作製した。
57容量%の重質軽油(HGO)、38容量%の減圧重質軽油(VGO)および5容量%の接触分解軽油(LCO)を混合した原料油を水素化精製処理することによって作製した水素化分解灯油(HCK)を灯油基材として用いた。この灯油基材を100容積%としたものが実施例3の灯油組成物である。
比較例1の灯油組成物は直留灯油(KERO)である。
48容量%の重質軽油(HGO)、32容量%の減圧重質軽油(VGO)および20容量%の接触分解軽油(LCO)を混合した原料油を水素化精製処理することによって作製した水素化分解灯油(HCK)を灯油基材として用いた。灯油基材の割合が40容積%および直留灯油(KERO)の割合が60容積%になるように灯油基材と直留灯油(KERO)とを混合して比較例2の灯油組成物を作製した。
54容量%の重質軽油(HGO)、36容量%の減圧重質軽油(VGO)および10容量%の接触分解軽油(LCO)を混合した原料油を水素化精製処理することによって作製した水素化分解灯油(HCK)を灯油基材として用いた。この灯油基材を100容積%としたものが比較例3の灯油組成物である。
60容量%の重質軽油(HGO)および40容量%の減圧重質軽油(VGO)を水素化精製処理することによって作製した水素化分解灯油(HCK)を灯油基材として用いた。この灯油基材を100容積%としたものが比較例4の灯油組成物である。
Claims (5)
- パラフィン成分、ナフテン成分および芳香族成分からなり、
パラフィンおよびナフテンからなる飽和分ならびに芳香族分の合計に対して、2次元ガスクロマトグラフィーにて測定したナフテンの割合が25質量%以上47質量%以下であり、芳香族分の割合が14質量%以上20質量%以下であり、2環ナフテンの割合が7質量%以上9質量%以下であり、2環以上の芳香族分の割合が0.2質量%以上0.4質量%以下である灯油組成物であって、
重質軽油と接触分解軽油とを混合した原料油、または重質軽油と減圧重質軽油との混合品と接触分解軽油とを混合した原料油を水素化精製することにより得られる灯油基材と、直留灯油とが混合されてなり、当該灯油基材が1容量%以上100容量%以下で含まれる灯油組成物。 - 前記原料油中の前記接触分解軽油の割合が10容量%未満の場合、前記灯油組成物における前記灯油基材の割合は100容量%以下であり、前記原料油中の前記接触分解軽油の割合が10容量%以上20容量%未満の場合、前記灯油組成物における前記灯油基材の割合は60容量%以下であり、前記原料油中の前記接触分解軽油の割合が20容量%以上の場合、前記灯油組成物における前記灯油基材の割合は40容量%以下である請求項1に記載の灯油組成物。
- 5L/Hrの流量の空気を、厚さ0.3mm、大きさ6mm四方の亜鉛引き鋼板を一片加えた0.2Lの前記灯油組成物に供給しながら前記灯油組成物を120℃の温度で2時間加熱した後の過酸化物価が1ppm以下である請求項1又は2に記載の灯油組成物。
- 煙点が21mm以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の灯油組成物。
- 密度が0.75g/cm3以上0.85g/cm3以下であり、
沸点範囲が140℃以上300℃以下であり、
95%留出温度が220℃以上270℃以下であり、
硫黄分が80質量ppm以下であり、
過酸化物価が1ppm以下であり、
窒素分が1質量ppm以下であり、
30℃における動粘度が0.9mm2/s以上1.7mm2/s以下であり、
セーボルトカラーが+25以上であり、
銅板腐食が1以下であり、
引火点が40℃以上である請求項1〜4のいずれか1項に記載の灯油組成物。
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