JP7132810B2

JP7132810B2 - 燃料油組成物

Info

Publication number: JP7132810B2
Application number: JP2018183337A
Authority: JP
Inventors: 広平香取; 梁呂; 真璃奈田中; 克巳吉田
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2022-09-07
Anticipated expiration: 2038-09-28
Also published as: JP2020050807A

Description

本発明は貯蔵安定性に優れたＡ重油組成物に関する。

燃料油組成物であるＡ重油組成物は農耕機、漁業用の中小型船舶、暖房、ボイラーなどの燃料に用いられている。また、停電時や災害発生時の非常時に備えてＡ重油組成物を貯蔵する場合において、劣化の少ないＡ重油組成物を供給する必要性が増している。貯蔵安定性が良好なＡ重油組成物として、例えば、特許文献１（特開平１０－２９８５６８号公報）には、（Ａ）沸点範囲１７０～３８０℃、５０％留出点２００～３３０℃、１５℃密度０．８６０～０．９８５ｇ／ｃｍ^３の軽質サイクル油を４０容量％以上６０容量％未満と、（Ｂ）沸点範囲１３０～５００℃、５０％留出点２５０～４００℃、１５℃密度０．８４０～０．９５０ｇ／ｃｍ^３の直脱軽油を７～３０容量％と、（Ｃ）その他の灯油又は軽油と、（Ｄ）残留炭素分付与用の基材を含有し、（Ｅ）かつ１０％残油の残留炭素分が０．２質量％をこえ、（Ｆ）更に４０以上のセタン指数を有するＡ重油組成物が記載されている。このＡ重油組成物は、直脱軽油を軽質サイクル油に対し一定割合混合することにより、貯蔵安定性が改善されている。しかしながら、特許文献１では貯蔵安定性が確認されている期間は短く、このような貯蔵でＡ重油組成物からスラッジが発生しなくても、長期間の貯蔵でスラッジが発生することがありうる。特に大災害時の非常用としての燃料に対応するには、長期にわたってＡ重油組成物を貯蔵できることが求められる。

ところで、製油所での燃料油製造工程中に、接触分解軽油が製造される。これを有効利用するために、接触分解軽油を混合してＡ重油組成物を製造することが考えられる。

特開平１０－２９８５６８号公報

しかしながら、接触分解軽油を混合するとＡ重油組成物の酸化安定性が悪くなるため、多量の接触分解軽油を混合することができない。そこで本開示は、長期にわたってスラッジが発生せず、接触分解軽油を多量に含んでいても酸化安定性が良好なＡ重油組成物である燃料油組成物を提供することを目的とする。

本開示の一態様は、接触分解軽油を２．０～２０．０容量％、及びエキストラクトを０．５～５．０容量％含み、１環芳香族分が６．０質量％以下、２環芳香族分が２４．０質量％以下、３環芳香族分が３．５質量％以上、４環芳香族分が１．５質量％以上、硫黄分が０．１００質量％以下、及び１０％残留炭素分が０．２０質量％以上である燃料油組成物である。

本開示によれば、長期にわたってスラッジが発生せず、接触分解軽油を多量に含んでいても酸化安定性が良好な燃料油組成物を提供することができる。

本開示に係る燃料油組成物は、ＪＩＳＫ２２０５（１種）規格を満たすＡ重油組成物である。本開示に係るＡ重油組成物は、接触分解軽油を含む。接触分解軽油は、流動接触分解（ＦＣＣ）装置又は残渣油流動接触分解装置（ＲＦＣＣ）より得られた流動接触分解軽油（ＬＣＯ）留分であるのが好ましい。ここで、接触分解軽油の芳香族分が多すぎると、Ａ重油組成物の酸化安定性が悪化したり、セタン指数が低下したりすることがあり、少なすぎると貯蔵後のスラッジが生成しやすくなったりすることがある。したがって、接触分解軽油は、１環芳香族分を３．０～２０．０質量％含むのが好ましく、５．０～１５．０質量％含むのがより好ましく、５．０～１０．０質量％含むのが更に好ましい。１環芳香族分が多い接触分解軽油を混合してＡ重油組成物を製造すると、Ａ重油組成物中の１環芳香族分が多くなり、酸化安定性の悪化及びセタン指数の低下を招く。また、接触分解軽油は、２環芳香族分を５０．０～７５．０質量％含むのが好ましく、５５．０～７０．０質量％含むのがより好ましく、５８．０～７０．０質量％含むのが更に好ましい。２環芳香族分が多い接触分解軽油を混合してＡ重油組成物を製造すると、Ａ重油組成物中の２環芳香族分が多くなり、酸化安定性の悪化及びセタン指数の低下を招く。接触分解軽油中、３環芳香族分は５．０～２０．０質量％、４環芳香族分は０．５～５．０質量％とすることができる。接触分解軽油中の１環、２環、３環、及び４環芳香族分の含有量は、接触分解軽油を得る際の反応温度、反応時間、反応圧力、又は蒸留温度などを変化させることにより調整することができる。

接触分解軽油の含有量は、Ａ重油組成物中に、２．０～２０．０容量％である。接触分解軽油がより多く利用されるのがコスト面等から望ましいため、接触分解軽油の含有量は、Ａ重油組成物中に、好ましくは４．０容量％以上、より好ましくは５．０容量％以上、更に好ましくは８．０容量％以上、特に好ましくは１０．０容量％以上である。酸化安定性の面から、接触分解軽油の含有量は、好ましくは１５．０容量％以下である。所定の接触分解軽油などを混合してＡ重油組成物中の１環、２環、３環、及び４環芳香族分等の含有量を調整することにより、接触分解軽油をより多くＡ重油組成物に混合することができ、酸化安定性も高くすることができる。

本開示に係るＡ重油組成物は、エキストラクトを含む。エキストラクトは、原油の蒸留操作により残渣油を分離し、分離した残渣油を減圧蒸留により分離した留分又は減圧残渣油に含まれる芳香族分を溶剤に溶解させた後、この溶剤から芳香族分を抽出した抽出物である。エキストラクトの性状は、例えば、１５℃の密度が０．９５００～１．００００ｇ／ｃｍ^３、１００℃における動粘度が５．００～１００．００ｍｍ^２／ｓ、硫黄分が１．００～５．００質量％である。Ａ重油組成物中のエキストラクトの含有量は、０．５～５．０容量％、好ましくは０．５～３．０容量％、より好ましくは０．５～２．０容量％である。Ａ重油組成物の残炭調整材として用いることにより、Ａ重油組成物を長期間貯蔵してもスラッジが発生しないものとすることができる。

本開示に係るＡ重油組成物は、芳香族分を２０．０～４５．０質量％含むのが好ましい。芳香族分が多すぎると、酸化安定性が悪化したり、セタン指数が低下したりすることがあり、少なすぎると貯蔵後のスラッジが生成しやすくなったりすることがある。Ａ重油組成物は、１環芳香族分の含有量が６．０質量％以下であり、好ましくは２．０～６．０質量％、より好ましくは３．０～５．５質量％である。１環芳香族分が多すぎると、酸化安定性が悪くなる。１環芳香族分の含有量は、接触分解軽油の組成及び添加量を変えることにより調整することができる。１環芳香族分は、ベンゼン、アルキル基を有するベンゼン、及びナフテン環を有するベンゼン（ナフテノベンゼン類）が挙げられる。ナフテノベンゼン類は、インダン、インダン類及びテトラリン類が挙げられ、インダン類はアルキル基を有するインダン、テトラリン類はテトラリン及びアルキル基を有するテトラリンが挙げられる。ナフテノベンゼン類の含有量は、Ａ重油組成物中に、好ましくは６．０質量％以下、より好ましくは１．０～６．０質量％、更に好ましくは２．０～５．５質量％、特に好ましくは２．０～３．５質量％である。ナフテノベンゼン類が多すぎると、酸化安定性が悪くなることがあり、またスラッジが発生しやすくなることがある。インダンの含有量は、Ａ重油組成物中に好ましくは０．５質量％以下、より好ましくは０．３質量％以下、更に好ましくは０．２質量％以下である。インダンが多すぎると、スラッジが発生しやすくなることがある。

本開示に係るＡ重油組成物は、酸化安定性の観点から、２環芳香族分の含有量が２４．０質量％以下、好ましくは２１．０質量％以下、より好ましくは１０．０～１９．０質量％、更に好ましくは１５．０～１８．５質量％である。また、２環芳香族分の含有量が多すぎると燃焼性が悪くなることがあり、２環芳香族分の含有量が少なすぎると燃費が悪くなることがある。２環芳香族分の含有量は、接触分解軽油の組成及び添加量を変えることにより調整することができる。２環芳香族分は、ナフタレン、アルキル基を有するナフタレン、及びナフテン環を有するナフタレンが挙げられる。

本開示に係るＡ重油組成物は、酸化安定性の観点から、３環芳香族分の含有量が３．５質量％以上、好ましくは３．５～１０．０質量％、より好ましくは４．０～８．０質量％である。また、３環芳香族分の含有量が多すぎると燃焼性が悪くなることがあり、３環芳香族分の含有量が少なすぎると燃費が悪くなることがある。３環芳香族分の含有量は、接触分解軽油の組成及び添加量を変えることにより調整することができる。３環芳香族分は、フェナントレン、アントラセン、アルキル基を有するフェナントレン、アルキル基を有するアントラセン、ナフテン環を有するフェナントレン、及びナフテン環を有するアントラセンが挙げられる。

本開示に係るＡ重油組成物は、酸化安定性の観点から、４環芳香族分の含有量が１．５質量％以上、好ましくは２．０～１０．０質量％、より好ましくは２．５～８．０質量％である。また、４環芳香族分の含有量が多すぎると燃焼性が悪くなることがあり、４環芳香族分の含有量が少なすぎると燃費が悪くなることがある。４環芳香族分の含有量は、接触分解軽油の組成及び添加量を変えることにより調整することができる。４環芳香族分は、ピレン、アルキル基を有するピレン、及びナフテン環を有するピレンが挙げられる。

所定の接触分解軽油を用いて１環、２環、３環、及び４環芳香族分等の含有量を調整することにより、本開示に係るＡ重油組成物は、接触分解軽油をより多く含んでいても、良好な酸化安定性を得ることができる。

本開示に係るＡ重油組成物は、低硫黄のＡ重油組成物である。具体的には、本開示に係るＡ重油組成物は、硫黄分の含有量が０．１００質量％以下であり、好ましくは０．０１０～０．１００質量％である。硫黄分は、環境汚染源の一つであり、少ない方が好ましい。しかし、硫黄分の含有量が少なすぎると一般には酸化安定性が低下する。

本開示に係るＡ重油組成物は、１０％残留炭素分の含有量が０．２０質量％以上、好ましくは０．２５質量％以上、より好ましくは０．３０質量％以上である。１０％残留炭素分の含有量が多いと潤滑性が良くなるが、多すぎるとフィルター通油性が悪化するので、０．７０質量％以下が好ましい。

本開示に係るＡ重油組成物は、密度（１５℃）が好ましくは０．８４００～０．８９００ｇ／ｃｍ^３、より好ましくは０．８４００～０．８８５０ｇ／ｃｍ^３、更に好ましくは０．８４００～０．８８００ｇ／ｃｍ^３である。密度が小さいと燃費が悪化することがあり、密度が大きいと排ガス中の黒煙が増加したり、セタン指数が下がり着火性が悪化したりすることがある。

本開示に係るＡ重油組成物の蒸留性状について、初留点は１４０℃以上が好ましく、１６０℃以上がより好ましい。１０％留出温度は２１０℃以上が好ましい。初留点又は１０％留出温度が低いと、引火点及び動粘度が低くなり潤滑性が悪化しかねない。また、初留点又は１０％留出温度が高すぎると、動粘度が高くなり流動性及びエンジン内での噴霧状態が悪化するので、初留点は２５０℃以下、１０％留出温度は、２７０℃以下が好ましい。５０％留出温度は好ましくは２６０～３００℃である。５０％留出温度が低すぎると燃費及び着火性に影響を及ぼすことがあり、高すぎると低温流動性が悪化することがある。９０％留出温度は好ましくは３００～３８０℃、より好ましくは３２０～３６０℃、更に好ましくは３２０～３５０℃である。９０％留出温度が低すぎると着火性に影響を及ぼすことがあり、高すぎると低温流動性が悪化したり、燃焼排ガス中の黒煙が増加したりすることがある。

本開示に係るＡ重油組成物は、セタン指数が好ましくは３５．０以上であり、より好ましくは４０．０以上、更に好ましくは４５．０以上である。セタン指数が低すぎると着火性が悪くなる。セタン指数が高すぎると未燃炭化水素が発生しやすいなど、排ガス性状が悪化する可能性があるので、セタン指数は、５５．０以下であることが好ましい。

本開示に係るＡ重油組成物は、ＰｅｔｒｏＯＸＹ誘導期間が好ましくは２５０ｍｉｎ以上、より好ましくは２８０ｍｉｎ以上、更に好ましくは３１０ｍｉｎ以上、特に好ましくは３５０ｍｉｎ以上、より更に好ましくは４００ｍｉｎ以上、最も好ましくは５００ｍｉｎ以上である。

本開示に係るＡ重油組成物は、スラッジが殆ど発生しないため、長期間、タンク等に貯蔵することができる。特に、６週間以上、好ましくは１４週間以上、より好ましくは半年以上であっても安定的に貯蔵することができる。貯蔵後６週間経過後において、全漁連漁船用燃料油規格の漁連法に従って測定されるドライスラッジの量が２．０ｍｇ／１００ｍｌ以下であることが好ましく、１．５ｍｇ／１００ｍｌ以下であることがより好ましく、１．０ｍｇ／１００ｍｌ以下であることが更に好ましい。貯蔵後１４週間経過後において、全漁連漁船用燃料油規格の漁連法に従って測定されるドライスラッジの量が２．０ｍｇ／１００ｍｌ以下であることが好ましく、１．５ｍｇ／１００ｍｌ以下であることがより好ましく、１．０ｍｇ／１００ｍｌ以下であることが更に好ましい。

《実施例１～６，比較例１～５》
表１及び２に記載の基材を表１及び２に記載の容量で混合して、実施例１～６及び比較例１～５に係るＪＩＳＫ２２０５（１種）規格を満たすＡ重油組成物を得た。

用いたＬＣＯ（流動接触分解軽油）の組成は、１環芳香族分が７．３質量％、２環芳香族分が６３．８質量％、３環芳香族分が１２．６質量％、４環芳香族分が１．３質量％であった。組成は、後述のＡ重油組成物と同様に測定した。

エキストラクト（参考）の性状は、１５℃の密度が０．９７５３ｇ／ｃｍ^３、１００℃における動粘度が５９．７３ｍｍ^２／ｓ、硫黄分が３．７６質量％であった。性状は、後述のＡ重油組成物と同様に測定した。動粘度は、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」に従って測定した。

得られたＡ重油組成物について、下記のように性状等を測定した。結果を表３及び表４に示す。

組成（インダン、インダン類、テトラリン類、ナフテノベンゼン類）：
試料をＣＳ２にて１０倍希釈した後に、ガソリン全成分を測定する装置を用いた。インダン、テトラリンで絶対検量線を引き、面積値の比から濃度を算出した。

組成（１～４環芳香族分）：
試料をペンタンにて２００倍希釈し、シリカゲルクロマトにより脂肪族と芳香族にフラクション分画(ジクロロメタンとアセトンの混合液で芳香族を分画)後、ＧＣ－ＦＩＤにて測定を行った。ここでは環数ごとに下記の標準物質を設定し、検量線を作成することで、試料中に含まれる１～４環芳香族の割合を求めた。
＜測定条件＞
カラム：ＤＢ－５
オーブン温度：１０℃～５０℃～３２０℃
注入温度：３２０℃
流量：２ｍＬ／ｍｉｎ
検出器温度：３２０℃
注入量：１μL
＜標準物質＞
１環：トルエン、２環：ナフタレン、３環：アントラセン、４環：ピレン

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」に従って測定した。

１０％残留炭素分：
ＪＩＳＫ２２７０「原油及び石油製品－残留炭素分試験方法」に従って測定した。

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」に従って測定した。

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。

セタン指数：
ＪＩＳＫ２２８０－５「石油製品－燃料油－オクタン価、セタン価及びセタン指数の求め方第５部セタン指数」に従って測定した。

ＰｅｔｒｏＯＸＹ：
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、昇温開始時から試料室内部の圧力が最大圧力に対して１０％低下するまでの時間である。

貯蔵（４３℃）：
全漁連漁船用燃料油規格の漁連法に従ってドライスラッジの量を測定した。

＊１：インダン類にはインダンは含まれない

－：未測定
＊１：インダン類にはインダンは含まれない

Claims

軽油基材に、接触分解軽油を４．８～９．９容量％、及びエキストラクトを０．５～５．０容量％含め、
１環芳香族分が６．０質量％以下、２環芳香族分が２４．０質量％以下、３環芳香族分が３．５質量％以上、４環芳香族分が１．５質量％以上、硫黄分が０．１００質量％以下、及び１０％残留炭素分が０．２０質量％以上
であることを特徴とするＡ重油組成物。
ナフテノベンゼン類が６．０質量％以下である請求項１に記載のＡ重油組成物。
前記接触分解軽油が、１環芳香族分を３．０～２０．０質量％、及び２環芳香族分を５０．０～７５．０質量％含む請求項１又は２に記載のＡ重油組成物。
ＰｅｔｒｏＯＸＹ誘導期間が２５０ｍｉｎ以上であり、６週間貯蔵後の全漁連漁船用燃料油規格の漁連法に従って測定されるドライスラッジの量が２．０ｍｇ／１００ｍｌ以下である、請求項１乃至３のいずれかに記載のＡ重油組成物。