JP6892834B2 - 内燃機用燃料油組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、A重油、低硫黄A重油については、燃料油フィルタの通油性を改善する方法として、例えば、特許文献1〜4に記載される手法も知られている。
しかしながら、従来のA重油やC重油、また上記の通油性を向上した内燃機用燃料油組成物は、ろ過性能、低温流動性能、環境性能及び燃焼性能の全てを十分に満足するものとはいえないものであり、これらの性能を同時に満足し得る内燃機用燃料油組成物の開発が望まれている。
(a)飽和分含有量が99.0容量%以上
(b)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c)曇り点が−50℃以下
(d)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上20.0mm2/s以下
(1)組成物全量基準の硫黄分含有量が0.50質量%以下
(2)流動点が0.0℃以下
(3)総発熱量が40,000(J/mL)以上
(4)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上18.0mm2/s以下
(5)CCAIが840以下
(6)実在セジメントが0.08質量%以下
[2]下記(a)〜(d)をいずれも満足するパラフィン系炭化水素と、
直留軽油留分、減圧軽油留分、脱硫軽油留分、分解軽油留分、脱硫分解軽油留分及び直脱軽油留分から選ばれる少なくとも一種の軽油留分、並びにC重油、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、直脱重油及び分解重油から選ばれる少なくとも一種の重油留分から選ばれる少なくとも一種の留分と、
を混合する、下記(1)〜(6)をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物の製造方法。
(a)飽和分含有量が99.0容量%以上
(b)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c)曇り点が−50℃以下
(d)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上20.0mm2/s以下
(1)組成物全量基準の硫黄分含有量が0.50質量%以下
(2)流動点が0.0℃以下
(3)総発熱量が40,000(J/mL)以上
(4)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上18.0mm2/s以下
(5)CCAIが840以下
(6)実在セジメントが0.08質量%以下
以下、本発明の実施形態(以後、単に「本実施形態」と称する場合がある。)に係る内燃機用燃料油組成物、及びその製造方法をさらに具体的に説明する。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、(a)飽和分含有量が99.0容量%以上、(b)硫黄分含有量が0.01質量%以下、(c)曇り点が−50℃以下、及び(d)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上20.0mm2/s以下をいずれも満足するパラフィン系炭化水素を、組成物全量基準で5.0容量%以上20.0容量%以下の含有量で含み、下記(1)〜(6)、すなわち(1)組成物全量基準の硫黄分含有量が0.50質量%以下、(2)流動点が0.0℃以下、(3)総発熱量が40,000(J/mL)以上、(4)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上18.0mm2/s以下、(5)CCAIが840以下、及び(6)実在セジメントが0.08質量%以下をいずれも満足する燃料油組成物である。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、下記(a)〜(d)をいずれも満足する特定のパラフィン系炭化水素を、組成物全量基準で5.0容量%以上20.0容量%以下の含有量で含むことを要する。パラフィン系炭化水素の含有量が5.0容量%未満であると、優れたろ過性能が得られにくく、また低温流動性能が得られにくくなり、寒冷地で使用する場合に加温が必要となる。一方、パラフィン系炭化水素の含有量が20.0容量%を超えると、優れたろ過性能、環境性能が得られにくくなる。ろ過性能、低温流動性能、環境性能及び燃焼性能を向上させる観点から、パラフィン系炭化水素の組成物全量基準の含有量は、好ましくは7.5容量%以上15.0容量%以下である。
(a)飽和分含有量
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の飽和分含有量は、99.0容量%以上であることを要する。パラフィン系炭化水素の飽和分含有量が99.0容量%未満であると、特に低温流動性能が得られにくく、寒冷地で使用する場合に加温が必要となってしまう。低温流動性能を向上させ、またろ過性能、環境性能及び燃焼性能を向上させる観点から、好ましくは99.4容量%以上、より好ましくは99.9容量%以上、更に好ましくは100.0容量%である。本明細書において、飽和分含有量、JPI−5S−49−2007に規定される、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ィー法(High Performance Liquid Chromatography法)により測定される値である。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の硫黄分含有量は、0.01質量%以下であることを要する。硫黄分含有量が0.01質量%より大きいと、排ガス中の硫黄酸化物による環境負荷を低減しにくくなるため優れた環境性能が得られず、また排ガスの酸露点低下による煙道腐食が生じやすくなり、エンジンの安定運転が困難となる。優れた環境性能、エンジンの安定運転の観点から、また内燃機用燃料油組成物の硫黄分含有量の0.50質量%以下への調整のしやすさを考慮すると、硫黄分含有量は好ましくは0.005質量%以下、より好ましくは0.001質量%以下である。
本明細書において、硫黄分含有量は、JIS K 2541:2003(原油及び石油製品−硫黄分試験方法−)に準じて測定される値である。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の曇り点は、−50℃以下であることを要する。曇り点が−50℃よりも高いと、優れたろ過性能、低温流動性能が得られにくくなる。
本明細書において、曇り点は、JIS K2269:1987(原油及び石油製品の流動点並びに曇り点試験方法)に準じて測定される値である。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の50℃における動粘度は、5.0mm2/s以上20.0mm2/s以下であることを要する。50℃における動粘度が20.0mm2/sより大きいと、内燃機用燃料油組成物の50℃における動粘度の上限を18.0mm2/s以下にしにくくなり、また優れた低温流動性能が得られにくくなる。また、50℃における動粘度が5.0mm2/s未満であると、既存の設備(ポンプ、流量計)等がそのまま使用しにくくなり、また内燃機用燃料油組成物の50℃における動粘度の下限を5.0mm2/s以上としにくくなる。内燃機用燃料油組成物の50℃における動粘度を所定の範囲としやすくし、低温流動性能を向上させ、かつ適度な潤滑性を得る観点から、パラフィン系炭化水素の50℃における動粘度は、好ましくは6.0mm2/s以上、より好ましくは7.0mm2/s以上であり、上限として好ましくは18.0mm2/s以下、より好ましくは15.0mm2/s以下である。
本明細書において、50℃における動粘度は、JIS K 2283:2000(原油及び石油製品の動粘度試験方法)に準じて測定される値である。
(e)引火点
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の引火点は、100℃以上であることを要する。引火点が100℃未満であると、取扱い上の安全性が低減し、またエンジンの安定運転が困難となりやすくなる。取扱い上の安全性、エンジンの安定運転の観点から、パラフィン系炭化水素の引火点は、好ましくは120℃、より好ましくは140℃以上である。
本明細書において、引火点は、JIS K 2265:2007(原油及び石油製品−引火点試験方法−)に準じて測定される値である。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の流動点は、好ましくは−50℃以下である。流動点が上記範囲内であると、より優れた低温流動性能が得られ、寒冷地における使用でも加温が不要となる。
本明細書において、流動点は、JIS K 2269:1987(原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法)に準じて測定される値である。ここで、測定に用いる試料としては、パラフィン系炭化水素(又は燃料油組成物)500mLを常温(10〜20℃)で168時間(7日間)放置した後、45℃に加熱する予備処理を行わなかったものを用いることとする。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の蒸留性状としては、初留点が好ましくは250℃以上、より好ましくは270℃以上、更に好ましくは280℃以上であり、また終点が好ましくは400℃以下、より好ましくは380℃以下、更に好ましくは365℃以下である。初留点及び終点が上記範囲内であると、燃焼性能が向上し、また引火点を上記範囲内としやすく、取扱い上の安全性が向上し、エンジンの安定運転が容易となる。
本明細書において、蒸留性状の初留点及び終点は、JIS K2254:1998(石油製品−蒸留試験方法−)に準じて測定される値である。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の15℃における密度は、好ましくは0.900g/cm3以下、より好ましくは0.880g/cm3以下、更に好ましくは0.850g/cm3以下であり、下限としては特に制限はないが、通常0.790g/cm3以上、好ましくは0.800g/cm3以上である。15℃における密度が上記範囲内であると、例えば、貯蔵タンクに保管中にワキシースラッジが分離発生することによる燃料油フィルタの閉塞、また大型船舶のディーゼルエンジン等の大型ディーゼルエンジンの前に付設されている遠心分離器によるスラッジの分離性能の低減が生じにくくなり、ろ過性能が向上する。
本明細書において、15℃における密度は、JIS K 2249:2011(原油及び石油製品−密度の求め方−)に準じて測定される値である。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の総発熱量は、好ましくは37,000(J/mL)以上、より好ましくは37,200(J/mL)以上、更に好ましくは37,500(J/mL)以上である。総発熱量が上記範囲内であると、燃料油組成物の総発熱量を40,000(J/mL)以上としやすくなり、また使用量の低減効果が向上し、環境性能が向上する。
本明細書において、パラフィン系炭化水素、また後述する軽油留分の総発熱量は、JIS K2279:2003(原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法−)に準じて測定し、推定(「6.総発熱量推定方法、6.3 e)1)」に規定されるA重油の場合の計算式により推定)される値である。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素のCCAIは、好ましくは800以下、より好ましくは780以下、更に好ましくは750以下である。CCAIが800以下であると、内燃機用燃料油組成物のCCAIを840以下としやすくなり、またより優れた燃焼性能が得られる。
本明細書において、CCAIは、ISO 8217−2012のAnnex F記載の計算式より算出される値である。
本実施形態で用いられるパラフィン系炭化水素の残留炭素分は、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは0.1質量%以下である。残留炭素分が上記範囲内であると、内燃機用燃料油組成物の燃焼性能の維持が容易となり、また燃焼不良による煤発生の低減効果が向上するため、エンジンの安定運転がより容易となる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の残留炭素分は、JIS K 2270−1:2009(原油及び石油製品−残留炭素分の求め方−)に準じて測定することができる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、上記のパラフィン系炭化水素を組成物全量基準で5容量%以上20容量%以下の含有量で含み、かつ下記(1)〜(6)の性状及び組成を有する。以下、本実施形態の内燃機用燃料油組成物が有する(1)〜(6)の性状及び組成について説明する。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の硫黄分含有量は、組成物全量基準で、0.50質量%以下であることを要する。硫黄分含有量が0.50質量%より大きいと、排ガス中の硫黄酸化物による環境負荷を低減できないため優れた環境性能が得られず、また排ガスの酸露点低下による煙道腐食が生じやすくなり、エンジンの安定運転が困難となる。優れた環境性能、エンジンの安定運転の観点から、硫黄分含有率は好ましくは0.45質量%以下、より好ましくは0.40質量%以下、更に好ましくは0.35質量%以下である。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の流動点は0.0℃以下であることを要する。流動点が0.0℃より高くなると、優れた低温流動性が得られなくなる。流動点は、より優れた低温流動性を得る観点から、好ましくは−2.5℃以下、より好ましくは−5.0℃以下、更に好ましくは−7.5℃以下である。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の総発熱量は、40,000(J/mL)以上であることを要する。総発熱量が40,000(J/mL)未満であると、燃料油組成物の使用量の低減効果が得られず、優れた環境性能が得られない。優れた環境性能を得る観点から、総発熱量は好ましくは40,200(J/mL)以上、より好ましくは40,400(J/mL)以上、更に好ましくは40,550(J/mL)以上である。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の50℃における動粘度は、5.0mm2/s以上18.0mm2/s以下であることを要する。50℃における動粘度が18.0mm2/sより大きいと、優れた低温流動性能が得られず、また5.0mm2/s未満であると、既存の設備(ポンプ、流量計)等がそのまま使用しにくくなる。低温流動性能を向上させ、かつ適度な潤滑性を得る観点から、内燃機用燃料油組成物の50℃における動粘度は、好ましくは5.2mm2/s以上、より好ましくは5.4mm2/s以上、更に好ましくは5.8mm2/s以上であり、上限として好ましくは15.0mm2/s以下、より好ましくは12.5mm2/s以下、更に好ましくは11.0mm2/s以下である。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物のCCAIは、840以下であることを要する。CCAIが840を超えると、優れた燃焼性能が得られない。より優れた燃焼性能を得る観点から、内燃機用燃料油組成物のCCAIは好ましくは838以下である。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の実在セジメントは、0.08質量%以下であることを要する。実在セジメントが0.08質量%よりも大きいと、とりわけ燃料油貯蔵後における常温通油性能が得られず、優れたろ過性能が得られない。ろ過性能を向上させる観点から、内燃機用燃料油組成物の実在セジメントは、好ましくは0.06質量%以下、より好ましくは0.05質量%以下、更に好ましくは0.03質量%以下である。
(7)15℃における密度
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の15℃における密度は、好ましくは0.925g/cm3以下、より好ましくは0.923g/cm3以下、更に好ましくは0.918g/cm3以下、特に好ましくは0.916g/cm3以下である。また下限としては特に制限はないが、通常0.880g/cm3以上、好ましくは0.890g/cm3以上である。15℃における密度が上記範囲内にあると、例えば、貯蔵タンクに保管中にワキシースラッジが分離発生することによる燃料油フィルタの閉塞、また大型船舶のディーゼルエンジン等の大型ディーゼルエンジンの前に付設されている遠心分離器によるスラッジの分離性能の低減が生じにくくなり、ろ過性能が向上する。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、JIS K 2252:1998による石油製品−反応試験の結果が中性であることが好ましい。中性であることにより、燃料油タンク、配管、ディーゼルエンジン、及び装備しているポンプ等の補機の腐食を防止でき、エンジンの安定運転が容易となる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の引火点は、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上、更に好ましくは85℃以上である。引火点が上記範囲のように高くなるほど、取扱い上の安全性が向上し、またエンジンの安定運転がより容易となる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の残留炭素分は、組成物質量基準で、好ましくは3.0質量%以下、より好ましくは2.6質量%以下、更に好ましくは2.2質量%以下、特に好ましくは1.9質量%以下である。残留炭素分が上記範囲内であると、内燃機用燃料油組成物の燃焼性能の維持が容易となり、また燃焼不良による煤発生の低減効果が向上するため、エンジンの安定運転がより容易となる。残留炭素分の下限値としては、税法上の観点から、10%残油の残留炭素分として0.2質量%超であることが好ましい。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の水分含有率は、組成物全量基準で、好ましくは0.30容量%以下、より好ましくは0.10容量%以下、更に好ましくは0.05容量%以下、特に好ましくは0.01容量%以下である。水分含有率が上記範囲内であると、貯蔵安定性の低下(アスファルテンと水のエマルジョンによるスラッジ生成)を抑制し、スラッジによる閉塞を防止することができるので、ろ過性能が向上する。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物における水分含有率は、JIS K 2275:1996(原油及び石油製品−水分試験方法−)に準じて測定することができる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の灰分量は、組成物全量基準で、好ましくは0.05質量%以下、より好ましくは0.03質量%以下、更に好ましくは0.01質量%以下である。灰分量が上記範囲内であると、優れたディーゼルエンジンのシリンダー等の摩耗の抑制性能が得られ、エンジンの安定運転が容易となる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物における灰分量は、JIS K 2272:1998(原油及び石油製品の灰分ならびに硫酸灰分試験方法)に準じて測定することができる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の銅板腐食は、1以下であることが好ましい。銅板腐食が1以下であれば、燃料油タンク、配管、ディーゼルエンジン、及び装備しているポンプ等の補機の腐食を防止でき、エンジンの安定運転が容易となる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の銅板腐食は、JIS K 2513:2000(石油製品−銅板腐食試験法法−)に準じて測定することができる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物のアルミニウム含有率は、組成物全量基準で、好ましくは5.0質量ppm以下、より好ましくは3.0質量ppm以下、更に好ましくは2.0質量ppm以下である。アルミニウム含有率が上記範囲内であると、ディーゼルエンジンのシリンダー等の摩耗、ディーゼルエンジンの燃焼室内及び伝熱面へのアルミニウムの付着による伝熱不良が抑制され、エンジンの安定運転がより容易となる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物におけるアルミニウム含有率は、JPI−5S−62−2000(石油製品−金属分試験方法−)に準じて測定することができる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、上記のパラフィン系炭化水素の他、例えば、以下の各種軽油留分、重油留分を基材として含有することができる。
軽油留分としては、例えば、以下の直留軽油留分、減圧軽油留分、脱硫軽油留分、分解軽油留分、脱硫分解軽油留分及び直脱軽油留分が好ましく挙げられる。これらの留分を用いることにより、上記(1)〜(6)、更には(7)〜(14)の性状及び組成が得られやすく、またろ過性能、低温流動性能、環境性能及び燃焼性能を向上させることができる。特にろ過性能を考慮すると、分解軽油留分、脱硫分解軽油留分、直脱軽油留分がより好ましく、分解軽油留分が更に好ましい。軽油留分としては、以下の留分を単独で、又は複数種を組み合わせて用いることができる。
・直留軽油留分(原油を常圧蒸留装置で常圧蒸留して得られる軽油留分)
・減圧軽油留分(常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置で減圧蒸留して得られる軽油留分)
・脱硫軽油留分(直流軽油留分及び/又は減圧軽油留分を脱硫して得られる軽油留分
・分解軽油留分(常圧蒸留残渣油及び/又は減圧蒸留残渣油を流動接触分解して得られる軽油留分)
・脱硫分解軽油留分(分解軽油留分を脱硫して得られる軽油留分)
・直脱軽油留分(常圧蒸留残渣油及び/又は減圧蒸留残渣油を直接脱硫装置で脱硫処理して得られる軽油留分)
本実施形態で用いられる軽油留分が有する性状としては、下記の15℃における密度、50℃における動粘度、硫黄分含有量、及び芳香族分含有量の性状及び組成を有していることが好ましい。
15℃における密度は、0.840g/cm3以上が好ましく、0.900g/cm3以上がより好ましく、0.910g/cm3以上が更に好ましく、また上限としては0.925g/cm3以下が好ましい。15℃における密度が上記範囲内であると、スラッジの発生による燃料油フィルタ閉塞をより抑制し、また遠心分離器によるスラッジの分離性能の低減をより抑制することができ、より優れたろ過性能が得られる。
50℃における動粘度は、2.40mm2/s以下が好ましく、2.20mm2/s以下がより好ましく、2.00mm2/s以下が更に好ましい。50℃における動粘度が上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物の50℃における動粘度を5.0mm2/s以上18.0mm2/s以下としやすく、より優れた低温流動性能が得られ、かつ適度な潤滑性が得られる。
硫黄分含有量は、0.30質量%以下が好ましく、0.27質量%以下であることが好ましい。硫黄分含有量が上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物の硫黄分含有量を0.50質量%以下としやすく、より優れた環境性能が得られ、またエンジンのより安定した運転が可能となる。
芳香族分含有量は、30容量%以上が好ましく、50容量%以上がより好ましく、60容量%以上が更に好ましく、特に70容量%以上が好ましい。芳香族分含有量が上記範囲内であると、スラッジの発生による燃料油フィルタ閉塞をより抑制するので、より優れたろ過性能が得られる。本明細書において、軽油留分の芳香族分含有量は、JPI−5S−49−2007に規定される、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ィー法(High Performance Liquid Chromatography法)により測定される値である。
流動点は、−12.5℃以下が好ましく、−15.0℃以下がより好ましく、−20.0℃以下が更に好ましい。流動点が上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物の流動点を5.0℃以下としやすく、より優れた低温流動性が得られる。
総発熱量は、38,500(J/mL)以上が好ましく、39,000(J/mL)以上がより好ましく、40,000(J/mL)以上が更に好ましく、特に40,500(J/mL)以上が好ましい。総発熱量が上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物の総発熱量を40,200(J/mL)以上としやすく、燃料油組成物の使用量の低減効果が得られ、より優れた環境性能が得られる。
CCAIは、900以下が好ましく、890以下がより好ましく、また下限としては特に制限はないが、好ましくは800以上である。CCAIが上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物のCCAIを840以下としやすく、より優れた燃焼性能が得られる。
また、残留炭素分は、1.0質量%以下が好ましく、0.5質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましい。残留炭素分が上記範囲内であると、内燃機用燃料油組成物の燃焼性能の維持が容易となり、また燃焼不良による煤発生の低減効果が向上するため、エンジンの安定運転がより容易となる。
重油留分としては、例えば、以下のC重油、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、直脱重油及び分解重油が好ましく挙げられる。これらの留分を用いることにより、上記(1)〜(6)、更には(7)〜(14)の性状及び組成が得られやすく、またろ過性能、低温流動性能、環境性能及び燃焼性能を向上させることができる。特にろ過性能及び環境性能、また取扱いの容易性等を考慮すると、直脱重油、分解重油がより好ましく、直脱重油が更に好ましい。重油留分としては、以下の留分を単独で、又は複数種を組み合わせて用いることができる。
・C重油
・常圧蒸留残渣油(原油を常圧蒸留装置で常圧蒸留して得られる残渣油)
・減圧蒸留残渣油(常圧蒸留残渣油を減圧蒸留装置で減圧蒸留して得られる残渣油)
・直脱重油(常圧蒸留残渣油及び/又は減圧蒸留残渣油を直接脱硫装置で脱硫して得られる重油)
・分解重油(直脱重油を流動接触分解して得られる重油分)
本実施形態で用いられる重油留分が有する性状及び組成としては、下記の硫黄分含有量、芳香族分含有量及びCCAIの性状及び組成を有していることが好ましい。
硫黄分含有量は、1.2質量%以下が好ましく、1.0質量%以下がより好ましく、0.6質量%以下が更に好ましい。また下限値としては通常0.51質量%以上である。硫黄分含有量が上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物の硫黄分含有量を0.50質量%以下としやすく、スラッジの発生による燃料油フィルタ閉塞をより抑制するので、より優れたろ過性能及び環境性能が得られ、またエンジンのより安定した運転が可能となる。
芳香族分含有量は、40容量%以上が好ましく、50容量%以上がより好ましく、55容量%以上が更に好ましい。芳香族分含有量が上記範囲内であると、スラッジの発生による燃料油フィルタ閉塞をより抑制するので、より優れたろ過性能が得られる。本明細書において、重油留分の芳香族分含有量は、JPI−5S−70−2010に規定される、TLC/FID法(薄膜クロマトグラフ−水素炎イオン化検出法)により測定される値である。
CCAIは、840以下が好ましく、820以下がより好ましく、810以下が更に好ましい。CCAIが上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物のCCAIを840以下としやすく、より優れた燃焼性能が得られる。
15℃における密度は、0.880g/cm3以上が好ましく、0.900g/cm3以上がより好ましく、0.920g/cm3以上が更に好ましく、また上限としては0.950g/cm3以下が好ましい。15℃における密度が上記範囲内であると、スラッジの発生による燃料油フィルタ閉塞をより抑制し、また遠心分離器によるスラッジの分離性能の低減をより抑制することができ、より優れたろ過性能が得られる。
50℃における動粘度は、190.0mm2/s以下が好ましく、160.0mm2/s以下がより好ましく、また下限としては30.0mm2/s以上程度、好ましくは50.0mm2/s以上である。50℃における動粘度が上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物の50℃における動粘度を5.0mm2/s以上18.0mm2/s以下としやすく、より優れた低温流動性能が得られ、かつ適度な潤滑性が得られる。
流動点は、15.0℃以下が好ましく、12.5℃以下がより好ましく、10.0℃以下が更に好ましい。流動点が上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物の流動点を5.0℃以下としやすく、より優れた低温流動性が得られる。
総発熱量は、40,000(J/mL)以上が好ましく、40,500(J/mL)以上がより好ましく、41,000(J/mL)以上が更に好ましい。総発熱量が上記範囲内であると、特に本実施形態の内燃機用燃料油組成物の総発熱量を40,200(J/mL)以上としやすく、燃料油組成物の使用量の低減効果が得られ、より優れた環境性能が得られる。本明細書において、重油留分の総発熱量は、JIS K2279:2003(原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法−)に準じて測定し、推定(「6.総発熱量推定方法、6.3 e)2)」に規定されるC重油の場合の計算式により推定)される値である。
また、残留炭素分は、8.0質量%以下が好ましく、6.0質量%以下がより好ましく、5.0質量%以下が更に好ましい。残留炭素分が上記範囲内であると、内燃機用燃料油組成物の燃焼性能の維持が容易となり、また燃焼不良による煤発生の低減効果が向上するため、エンジンの安定運転がより容易となる。
また、更に優れたろ過性能、低温流動性能、環境性能及び燃焼性能を得る観点から、軽油留分の組成物全量基準の含有量は、上記パラフィン系炭化水素の含有量の好ましくは1.5倍以上、より好ましくは2倍以上、更に好ましくは4倍以上であり、上限として好ましくは12倍以下、より好ましくは11倍以下、更に好ましくは8倍以下である。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物には、上述の各性状及び組成を維持しうる範囲で、必要に応じ、流動点降下剤、燃焼促進剤、清浄剤、スラッジ分散剤等の各種添加剤を適宜選択して配合することができる。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の製造方法は、上記パラフィン系炭化水素と、直留軽油留分、減圧軽油留分、脱硫軽油留分、分解軽油留分、脱硫分解軽油留分及び直脱軽油留分から選ばれる少なくとも一種の軽油留分、並びにC重油、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、直脱重油及び分解重油から選ばれる少なくとも一種の重油留分から選ばれる少なくとも一種の留分と、を混合する、上記(1)〜(6)をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物を製造する方法である。本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、例えば、上記の本実施形態の内燃機用燃料油組成物の製造方法によって製造することができる。
本実施形態の製造方法において、パラフィン系炭化水素、各軽油留分、各重油留分、及び内燃機用燃料油組成物が有する(1)〜(6)の性状及び組成は、上記内燃機用燃料油組成物について説明したものと同じである。また、本実施形態の製造方法において、例えば内燃機用燃料油組成物が好ましく有する上記(7)〜(14)、各留分の含有量等の好ましい態様も、上記内燃機用燃料油組成物について説明したものと同じである。
各実施例及び比較例で用いたパラフィン系炭化水素、基材の性状及び組成について、以下の方法により測定した。
(a)飽和分含有量等:重油留分の飽和分含有量(並びに芳香族分含有量、レジン分含有量及びアスファルテン分含有量)は、JPI−5S−70−2010に規定される、TLC/FID法(薄膜クロマトグラフ−水素炎イオン化検出法)により測定し、パラフィン系炭化水素及び軽油留分の飽和分含有量(並びにオレフィン分、及び芳香族分(1環芳香族分、2環芳香族分、3環芳香族分)含有量)は、JPI−5S−49−2007に規定される、高速液体クロマトグラフィー法により測定した。
(b)硫黄分含有量:JIS K 2541:2003に準じて測定した。
(c)曇り点:JIS K2269:1987に準じて測定した。
(d)50℃における動粘度:JIS K 2283:2000に準じて測定した。
(e)引火点:JIS K 2265:2007に準じて測定した。
(f)流動点:JIS K 2269:1987に準じて測定した。
(g)蒸留性状:JIS K2254:1998に準じて測定した。
(h)15℃における密度:JIS K 2249:2011に準じて測定した。
(i)総発熱量:パラフィン系炭化水素、分解軽油、直脱軽油及び脱硫軽油については、JIS K2279:2003に準じて測定し、推定(「6.総発熱量推定方法、6.3 e)1)」に規定されるA重油の場合の計算式により推定)した。また、直脱重油については、JIS K2279:2003(原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法−)に準じて測定し、推定(「6.総発熱量推定方法、6.3 e)2)」に規定されるC重油の場合の計算式により推定)した。
(j)CCAI:ISO 8217−2012のAnnex F記載の計算式より算出した。
(k)残留炭素分:JIS K 2270−1:2009に準じて測定した。
各実施例及び比較例の燃料油組成物の性状及び組成について、以下の方法により測定した。
(1)硫黄分含有量:JIS K 2541:2003に準じて測定した。
(2)流動点:JIS K 2269:1987に準じて測定した。
(3)総発熱量:JIS K2279:2003に準じて測定し、推定(「6.総発熱量推定方法、6.3 e)1)」に規定されるA重油の場合の計算式により推定)した。
(4)50℃における動粘度:JIS K 2283:2000に準じて測定した。
(5)CCAI:ISO 8217−2012のAnnex F記載の計算式より算出した。
(6)実在セジメント:JPI−5S−60−2000に準じて測定した。
(7)15℃における密度:JIS K 2249:2011に準じて測定した。
(8)反応試験:JIS K 2252:1998による石油製品−反応試験により測定した。
(9)引火点:JIS K 2265:2007に準じて測定した。
(10)残留炭素分:JIS K 2270−1:2009に準じて測定した。
(11)水分含有率:JIS K 2275:1996に準じて測定した。
(12)灰分量:JIS K 2272:1998に準じて測定した。
(13)銅板腐食:JIS K 2513:2000に準じて測定した。
(14)アルミニウム含有率:JPI−5S−62−2000に準じて測定した。
各実施例及び比較例の内燃機用燃料油組成物について、以下の方法に基づき性能評価を行った。
各実施例及び比較例の燃料油組成物について、測定試料を「JIS K2601:1998−原油試験方法− 14.水でい分試験方法 14.2水でい分試験器」(以下、水でい分試験器)で使用される目盛試験管3本に、各々100mLの標線まで採取した。その後、水でい分試験器で使用される遠心分離機を用い、20〜30℃、相対遠心力600の条件で55分間遠心分離を行った。次に、50mLビーカーを3個用意し、遠心分離をかけた目盛試験管3本の試料の上部50mLを、各50mLビーカーに分取した。分取後のビーカーを0.1mg単位で秤量し、秤量した質量をM1(g)とした。そして、50±1℃に保った恒温槽で、分取した試料を15分間加熱した。
Tn=tn/(M/d) (1)
上記式(1)において、nは測定回数であり、3回以上である。また、Tnはn回目の測定のろ過に要した時間から算出した内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間(秒/cm3)、tnはn回目の測定のろ過に要した時間(秒)、Mはろ過した内燃機用燃料油組成物の質量(M1−M2)(g)、dは15℃における内燃機用燃料油組成物の密度(g/cm3)である。なお、ろ紙の閉塞によりろ過できなかった場合は、「計算不可」とした。そして、縦軸を内燃機用燃料油組成物単位体積当たりのろ過時間とし、横軸をろ過に要した時間の測定回数としてプロットした点から、最小二乗法で近似直線の傾きを算出し、ろ過時間の傾きを算出した。
A:ろ過時間の傾きが、0.07以下となった。
B:ろ過時間の傾きが、0.07超0.12以下となった。
C:ろ過時間の傾きが、0.12超であった。
各実施例及び比較例の燃料油組成物の3Lを評価試料とし、これを、ブリキ製の4L缶の上部に開放部(直径:32,5mmの円形)を設けて空気の流通を可能にした容器に採取し、90日間、常温で保管した。保管後の評価試料について、上記(ろ過性能(常温通油性能)の評価)と同じ方法で評価を行った。評価基準も、上記(ろ過性能(常温通油性能)の評価)の評価基準と同じである。
図1に示す低温流動性能評価システムにより、内燃機用燃料油組成物の低温流動性能を評価した。評価システム1は、燃料油組成物タンクA1とバーナアッセンブリBへの配管とを恒温室A内に有し、かつバッファータンクB1、フィルタB2、ポンプユニットB3、ノズルB4、リターンラインB5並びに該ポンプの吸引側及び吐出側に各々圧力計B6a及びB6bを備えるバーナアッセンブリBを有する装置であり、該バーナアッセンブリはJPI−5S−47−96(A重油の低温流動性試験方法(実機シミュレート法))で規定される装置と同程度の仕様を有するものである。燃料油組成物タンクA1からバーナアッセンブリBへの配管は、配管サイズ15A、2箇所の90°エルボーが取り付けられており、合計20m長さである。また、評価試験中、恒温室A、及びバーナアッセンブリBの温度条件は、各々−5℃±1℃又は−7.5℃±1℃、及び常温(10〜20℃)である。
−5℃±1℃又は−7.5℃±1℃に維持された恒温室A内で各実施例及び比較例で得られた燃料油組成物を12時間以上保持し、燃料油組成物タンクA1及び配管内の燃料油組成物の温度が−5℃±1℃又は−7.5℃±1℃であることを確認した後、バーナアッセンブリBのポンプユニットB3を起動し、吸引側の圧力計B6aの測定を実施した。該吸引側の圧力計B6aの圧力について、以下の基準で評価し、低温流動性能の評価とした。本評価において、B評価以上であれば合格である。なお、ポンプユニットB3の運転中は、燃料油組成物タンクA1の液面とポンプユニットB3との高さが同じになるように、該燃料油組成物タンクA1に燃料油組成物を注入して調整した。
A:燃料油組成物温度−7.5℃において、9.5L通油時に、ゲージ圧が−33kPa以上であった。
B:燃料油組成物温度−5.0℃において、9.5L通油時に、ゲージ圧が−33kPa以上であった。
C:燃料油組成物温度−5.0℃において、9.5L通油時に、ゲージ圧が−33kPa未満であった。
各実施例及び比較例の内燃機用燃料油組成物に対し、上記の方法で総発熱量を測定し、以下の基準で評価した。本評価において、B評価以上であれば合格である。
A;総発熱量が40,400J/mL以上であった。
B;総発熱量が40,000J/mL以上40,400J/mL未満であった。
C;総発熱量が40,000J/mL未満であった。
各実施例及び比較例の内燃機用燃料油組成物に対し、上記の方法でCCAIを測定し、以下の基準で評価した。本評価において、B評価以上であれば合格である。
A;CCAIが838以下であった。
B;CCAIが838超840以下であった。
C;CCAIが840超であった。
上記ろ過性能、低温流動性能、環境性能及び燃焼性能の各評価において、最も低い評価を総合評価とした。本評価において、B評価以上であれば合格である。
下記表1に示す性状及び組成を有するパラフィン系炭化水素、基材(重油留分及び軽油留分)を表3及び4に示す混合比で混合し、実施例1〜5及び比較例1〜7の内燃機用燃料油組成物を作製した。得られた各内燃機用燃料油組成物について、上記方法による各性能の評価結果を表3及び4に示す。
一方、パラフィン系炭化水素を含まない、比較例1、2、4、5及び7の燃料油組成物は、低温流動性能に劣るものであり、比較例1及び6はCCAIが840を超えるため燃焼性能に劣るものであり、またパラフィン系炭化水素を含むものの、総発熱量が40,000J/mL未満である比較例3の燃料油組成物、また総発熱量が40,000J/mL未満である比較例2及び4の燃料油組成物は、その使用量の低減効果が十分ではなく、環境性能に劣るものであることが確認された。
A.恒温室
B.バーナアッセンブリ
A1.燃料油組成物タンク
B1.バッファータンク
B2.フィルタ
B3.ポンプユニット
B4.ノズル
B5.リターンライン
B6.圧力計
B6a.ポンプ吸引側圧力計
B6b.ポンプ吐出側圧力計
Claims (5)
- 下記(a)〜(d)をいずれも満足するパラフィン系炭化水素を、組成物全量基準で5.0容量%以上20.0容量%以下の含有量で含み、下記(1)〜(6)をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物。
(a)飽和分含有量が99.0容量%以上
(b)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c)曇り点が−50℃以下
(d)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上20.0mm2/s以下
(1)組成物全量基準の硫黄分含有量が0.50質量%以下
(2)流動点が0.0℃以下
(3)総発熱量が40,000(J/mL)以上
(4)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上18.0mm2/s以下
(5)CCAIが840以下
(6)実在セジメントが0.08質量%以下 - C重油、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、直脱重油及び分解重油から選ばれる少なくとも一種の重油留分と、直留軽油留分、減圧軽油留分、脱硫軽油留分、分解軽油留分、脱硫分解軽油留分及び直脱軽油留分から選ばれる少なくとも一種の軽油留分を含み、該軽油留分の含有量が前記パラフィン系炭化水素の含有量の1.5倍以上であり、該重油留分の組成物全量基準の含有量が各々20.0容量%以上50.0容量%以下である請求項1に記載の内燃機用燃料油組成物。
- 前記重油留分が直脱重油であり、前記軽油留分が分解軽油留分である請求項2に記載の内燃機用燃料油組成物。
- 遠心分離装置を含む前処理装置を有するディーゼルエンジンに用いられる請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機用燃料油組成物。
- 下記(a)〜(d)をいずれも満足するパラフィン系炭化水素と、
直留軽油留分、減圧軽油留分、脱硫軽油留分、分解軽油留分、脱硫分解軽油留分及び直脱軽油留分から選ばれる少なくとも一種の軽油留分、並びにC重油、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、直脱重油及び分解重油から選ばれる少なくとも一種の重油留分から選ばれる少なくとも一種の留分と、
を混合する、下記(1)〜(6)をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物の製造方法。
(a)飽和分含有量が99.0容量%以上
(b)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c)曇り点が−50℃以下
(d)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上20.0mm2/s以下
(1)組成物全量基準の硫黄分含有量が0.50質量%以下
(2)流動点が0.0℃以下
(3)総発熱量が40,000(J/mL)以上
(4)50℃における動粘度が5.0mm2/s以上18.0mm2/s以下
(5)CCAIが840以下
(6)実在セジメントが0.08質量%以下
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