JP6694268B2

JP6694268B2 - 灯油組成物

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Publication number: JP6694268B2
Application number: JP2015256364A
Authority: JP
Inventors: 梁呂; 章雄今井; 三浦　雄一郎; 雄一郎三浦; 広平香取
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2020-05-13
Anticipated expiration: 2035-12-28
Also published as: JP2017119757A

Description

本発明は、家庭用暖房機器の燃料などに使用される灯油組成物に関するものである。

家庭用暖房機器は、年間の限られた期間にのみ使用される場合が殆どであり、その使用期間に消費されなかった燃料は、通常、翌年の使用期まで容器に収容され保存されることが多い。そのため、家庭用暖房機器の燃料として使用される灯油組成物には、使用されずに保存されている間も品質が維持される安定性が必要となる。そして、保存期間における品質維持には酸化安定性が重要な指標となる。

酸化安定性は、例えば、特許文献１（特開２００６−２３３０８７）、特許文献２（特開２００７−７７３５５）に、灯油組成物の組成を所定の範囲にすることで、酸化安定性を向上させる技術が開示されている。

一方、家庭用暖房機器は一般住居で使用されることが想定されていることから、その燃料として使用される灯油組成物には、特別な知識を要することなく安全かつ快適に利用することを可能とする性能が求められている。すなわち、燃焼性に優れ煙が出にくいものであることが求められている。

また、燃料補給の手間や燃料補給操作により事故が発生する危険性を低減するとともに、コストの観点から、燃費の良いものであること、換言すれば発熱量の高いものであることが求められている。

特開２００６−２３３０８７特開２００７−７７３５５

しかしながら、酸化安定性を向上させるための従来の技術では、酸化安定性とともに燃焼性と発熱量についても市場で要求される性能を満たす灯油組成物を製造することは難しい。

そこで、本発明は、酸化安定性とともに燃焼性と発熱量についても優れた灯油組成物を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、酸化安定性とともに燃焼性と発熱量についても優れた灯油組成物を見出した。すなわち、本発明は、密度が０．７９００〜０．８１００ｇ／ｃｍ３、硫黄分が１０ｐｐｍ以下、及び煙点が２１．０ｍｍ以上で、芳香族分の含有量が２１．０〜２７．０ｍａｓｓ％、及びインダン類の含有量が４．０ｍａｓｓ％以下である灯油組成物である。

本発明によれば、酸化安定性とともに燃焼性と発熱量についても優れた灯油組成物を提供することができる。

図１は、実施例１〜６及び比較例１〜２、並びにインダン類の含有量を調整したその他の灯油組成物において、インダン類の含有量と酸化安定性との関係を示したグラフである。図２は、灯油組成物Ａ、灯油組成物Ｂ、灯油組成物Ｃのインダン類の含有量と酸化安定性との関係を示したグラフである。図３は、灯油組成物Ａ、灯油組成物Ｂ、灯油組成物Ｃのテトラリン類の含有量と酸化安定性との関係を示したグラフである。

本発明に係る灯油組成物は、芳香族分を含む。芳香族分としては、例えば、インダン類やテトラリン類などの、ベンゼンにアルキル基やナフテン環を有する１環芳香族分、ナフタレンにアルキル基やナフテン環を有する２環芳香族分、及びフェナントレンやアントラセンにアルキル基やナフテン環を有する３環芳香族分が挙げられる。本発明に係る灯油組成物は、芳香族分を２１．０〜２７．０ｍａｓｓ％、好ましくは２１．０〜２５．０ｍａｓｓ％、さらに好ましくは２１．０〜２３．０ｍａｓｓ％含む。芳香族分が少ないと発熱量が低くなることがあり、多いと燃焼の際にすすが出やすくなる。

本発明に係る灯油組成物は、インダン類を含む。インダン類とは、インダン及びインダンに１以上のアルキル基を有するもので、例えば、インダン、メチルインダン、ジメチルインダン、及びトリメチルインダンなどが挙げられる。本発明に係る灯油組成物は、インダン類を５．９ｍａｓｓ％以下含み、好ましくは５．５ｍａｓｓ％以下、より好ましくは４．０ｍａｓｓ％以下、更に好ましくは２．５ｍａｓｓ％以下である。インダン類が多いと、酸化安定性が悪くなるが、製造コストの観点からは、１．０ｍａｓｓ％以上含まれていてもよい。

インダンは、灯油組成物中に４．０ｍａｓｓ％以下であることが好ましく、３．０ｍａｓｓ％以下であることがより好ましく、２．５ｍａｓｓ％以下であることが更に好ましく、０．５ｍａｓｓ％以下であることが特に好ましい。インダンは、インダン類の中でも特に酸化安定性に影響を与えるため、少ない方が好ましいが、製造コストの観点からは、０．１ｍａｓｓ％以上含まれていてもよい。

本発明に係る灯油組成物は、テトラリン類を含んでいてもよい。テトラリン類とは、テトラリン及びテトラリンに１以上のアルキル基を有するもので、例えば、テトラリン、及びメチルテトラリンが挙げられる。テトラリン類は、灯油組成物の酸化安定性に大きな影響を与えないため、含有量は多くてもよいが、燃焼性の観点からは、好ましくは７．０ｍａｓｓ％以下、より好ましくは６．０ｍａｓｓ％以下、更に好ましくは５．０ｍａｓｓ％以下であるが、製造コストの観点からは、０．１ｍａｓｓ％以上含まれていてもよい。

本発明に係る灯油組成物は、質量比（インダン類）／（芳香族分）が好ましくは０．０５〜０．２３、より好ましくは０．０５〜０．１５である。酸化安定性の観点からは、質量比（インダン類）／（芳香族分）は小さい方が好ましい。

本発明に係る灯油組成物は、原油を蒸留して得られる灯油留分と流動接触分解装置から留出する分解灯油留分を混合し、脱硫処理して得ることが好ましい。分解灯油留分には、インダン類やテトラリン類などのナフテノベンゼン類が多く含まれる。そのため、上述のようなインダン類の含有量とすることにより、分解灯油留分を有効に利用することができる。２０１４年７月末に改正された「エネルギー供給構造高度化法」の新たな判断基準により、製油所では直留系基材に対する分解系基材の比率が更に増加することが見込まれている。特に、分解ガソリンの重質分（分解灯油留分）の一部から灯油を製造するルートは、ガソリン需要の減少が想定されるなか、灯油生産に振り替えることが出来るので大変重要である。灯油組成物中、分解灯油留分は、好ましくは０〜２０容量％、より好ましくは２〜２０容量％、さらに好ましくは４〜２０容量％である。分解灯油留分は、灯油生産に振り替えることができるので多い方が好ましいが、多すぎると酸化安定性など灯油としての優れた性状を得ることが難しくなる。

本発明に係る灯油組成物は、硫黄分が１０ｐｐｍ以下であり、好ましくは８ｐｐｍ以下である。硫黄分含有量は、少ないほど、人間にとって不快な臭気が少なくなる。また、少なすぎると酸化安定性が悪くなることがあり製造コストも高くなるので、３ｐｐｍ以上が好ましい。

本発明に係る灯油組成物は、密度が０．７９００〜０．８１００ｇ／ｃｍ^３であり、好ましくは０．７９２０〜０．８０４０ｇ／ｃｍ^３であり、より好ましくは０．７９５０〜０．８０００ｇ／ｃｍ^３である。密度が高くなると燃焼性が悪化することがある。ただし、密度が低いと暖房性に支障が出る可能性がある。

本発明に係る灯油組成物は、蒸留性状初留点が１４０．０℃〜１７０．０℃であることが好ましい。１０％留出温度は、１６０．０℃〜１８０．０℃であることが好ましい。９５％留出温度は２３０．０℃〜２７０．０℃であることが好ましい。各留出温度が上記範囲よりも低い場合、芯式・放射形石油ストーブ最大燃焼使用時において、火足が伸び過ぎ、消火時間が長くなり安全な燃焼状態が保てず、また、燃料消費量も増加し経済性もよくないため好ましくない。上記範囲よりも高い場合は、着火性が悪くなるなどの問題が生じる可能性があり好ましくない。安全な燃焼状態のために、より好ましくは初留点が１４５．０℃〜１６０．０℃、１０％留出温度が１６５．０℃〜１７５．０℃、９５％留出温度が２４０．０℃〜２５０．０℃である。なお、上記蒸留性状以外に、例えば、５０％留出温度が１８０．０℃〜２２０．０℃、９０％留出温度が２３０．０℃〜２４５．０℃とすることができる。

本発明に係る灯油組成物は、燃焼性などの観点から、煙点が２１．０ｍｍ以上、好ましくは２１．０ｍｍ〜２４．０ｍｍ、より好ましくは２１．０ｍｍ〜２３．０ｍｍである。

本発明に係る灯油組成物は、ＰｅｔｒｏＯＸＹ誘導期間が好ましくは６５ｍｉｎ以上、より好ましくは７５ｍｉｎ以上、更に好ましくは９０ｍｉｎ以上である。

本発明に係る灯油組成物は、総発熱量が好ましくは３６８００〜３７１７０Ｊ／ｃｍ^３、より好ましくは３７０００〜３７１７０Ｊ／ｃｍ^３である。

本発明に係る灯油組成物は、例えば、原油を精製する工程で得られる各種石油留分を分解・合成・配合することで得ることができる。インダン類やテトラリン類の含有量は、原油を蒸留して得られる灯油留分や分解灯油の蒸留性状、これら原料油を脱硫する時の脱硫条件、灯油留分や分解軽油の混合量などを適宜、調節、脱硫することにより適切な範囲とすることができる。また、ＧＴＬ灯油を脱硫装置の原料又は脱硫後の灯油に適宜混合することにより得ることもできる。

≪実験例１≫
下記のように実施例１〜６及び比較例１〜２に係る灯油組成物を調製した。各灯油組成物の性状や性質は、後述のように測定し、結果を表１及び２に示す。また、燃焼性（煙点）、酸化安定性（ＰｅｔｒｏＯＸＹ誘導期間）、及び発熱量を測定し、結果を表１及び２に示す。

（実施例１）
原油を蒸留して得られた灯油留分９３容量％に分解灯油７容量％混合し、ＣｏＭｏ系触媒を用いて、水素分圧４．０ＭＰａ、液空間速度４．１ｔ／ｍ^３／ｈｒ、反応温度３３５℃で硫黄分１０ｐｐｍ以下の実施例１に係る灯油組成物を得た。

（実施例２）
原油を蒸留して得られた灯油留分９８容量％に分解灯油２容量％混合し、ＣｏＭｏ系触媒を用いて、水素分圧３．８ＭＰａ、液空間速度２．８ｔ／ｍ^３／ｈｒ、反応温度３２１℃で硫黄分１０ｐｐｍ以下の実施例２に係る灯油組成物を得た。

（実施例３〜実施例６、比較例１〜比較例２）
実施例２で得られた灯油組成物にインダン類及びテトラリン類の含有量を調整するため、試薬のインダン（純度＞９５％）及び／又はテトラリン（純度＞９７％）及び／又はＧＴＬ灯油を添加し、実施例３〜６、及び比較例１〜２に係る灯油組成物を得た。

インダン類、テトラリン類：
試料をＡｇｉｌｅｎｔ６８９０にて、下記の条件で測定し、インダン及びテトラリンの検量線を用いて、灯油中のインダン、メチルインダン、ジメチルインダン、トリメチルインダン、テトラリン、メチルテトラリンの割合（ｍａｓｓ％）を求めた。
カラム：Ａｇｉｌｅｎｔ１９０９１Ｓ−００４ＨＰ−ＤＨＡ１１０２ｍ×０．５０ｕｍ×２５０ｕｍ
オーブン温度：５℃（１０ｍｉｎＨＯＬＤ）→５℃／ｍｉｎ→５０℃（１５ｍｉｎ）→６℃／ｍｉｎ→２２０℃（７ｍｉｎ）
注入温度：２５０℃ スプリット：１５０：１
検出器：２５０℃（ＦＩＤ）
キャリアーガス：Ｈｅ、２．４ｍｌ／ｍｉｎ

芳香族分：
ＩＰ５４８／０７「Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆａｒｏｍａｔｉｃｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｔｙｐｅｓｉｎｍｉｄｄｌｅｄｉｓｔｉｌｌａｔｅｓ − Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｒｅｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘｄｅｔｅｃｔｉｏｎ」により測定した。

密度：
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」により測定した。
硫黄分：
ＪＩＳＫ２５４１−２「原油及び石油製品−硫黄分試験方法第２部：微量電量滴定式酸化法」により測定した。
蒸留性状：
ＪＩＳＫ２２５４「石油製品−蒸留試験方法４．常圧法蒸留試験方法」に従って測定した。

煙点：
ＪＩＳＫ２５３７「石油製品−灯油及び航空タービン燃料油−煙点試験方法」により測定した。
ＰｅｔｒｏＯＸＹ誘導期間：
灯油組成物のＰｅｔｒｏＯＸＹ誘導期間は、ＰｅｔｒｏＯＸＹ試験「経済産業省告知第７２号（軽油中の酸化安定度の測定方法として経済産業大臣が定める方法）」により測定される誘導期間で表した。誘導期間とは、試料５ｍｌに所定量の酸素を封入し、１４０℃まで上昇させて、初期圧力が１０％低下するまでの時間である。
総発熱量：
ＪＩＳＫ２２７９「原油及び石油製品―発熱量試験法及び計算による推定方法」により測定した。

≪実験例２≫
実施例１〜６及び比較例１〜２に係る灯油組成物、並びにインダン類の含有量を調整したその他の灯油組成物において、インダン類の含有量と酸化安定性との関係を図１に示す。その他の灯油組成物のインダン類の含有量及び酸化安定性は、実験例１と同様に測定した。

≪実験例３≫
灯油組成物Ａ、灯油組成物Ｂ、灯油組成物Ｃにそれぞれインダン純度＞９５％のインダン試薬を添加した。インダン類の含有量と酸化安定性との関係を図２に示す。灯油組成物Ａ、灯油組成物Ｂ、灯油組成物Ｃの元々のインダン類の含有量は、実験例１と同様に測定し、インダン類の含有量は、添加量に元々の含有量を足した値とした。酸化安定性は、実験例１と同様に測定した。

灯油組成物Ａ、灯油組成物Ｂ、灯油組成物Ｃにそれぞれテトラリン純度＞９７％のテトラリン試薬を添加し、上記と同様にして、酸化安定性を測定した。テトラリン類の含有量と酸化安定性との関係を図３に示す。

Claims

密度が０．７９００〜０．８１００ｇ／ｃｍ^３、硫黄分が１０ｐｐｍ以下、及び煙点が２１．０ｍｍ以上で、芳香族分の含有量が２１．０〜２７．０ｍａｓｓ％、及びインダン類の含有量が４．０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする灯油組成物。
インダンの含有量が２．５ｍａｓｓ％以下である請求項１に記載の灯油組成物。
質量比（インダン類）／（芳香族分）が０．０５〜０．１５である請求項１又は２に記載の灯油組成物。