JP7354055B2 - 内燃機用燃料油組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機用燃料油組成物に関する。
JIS K2205:2006の3種重油(以下、「C重油」とも称する。)は、灯油、軽油、A重油(JIS K2205:2006の1種重油)等と比べて単位体積当たりの発熱量が高く、燃料油使用量(体積)を低減することができ、また安価であることから、船舶用ディーゼルエンジン等の内燃機の燃料油として、また発電用ボイラ等の外燃機の燃料油として広く使用されている。
一方、C重油は一般に灯油、軽油、A重油等と比べて硫黄分含有量、残留炭素分が多く、環境負荷が大きく、またスラッジも発生しやすく、スラッジの生成により燃料油フィルタの目詰まりが発生しやすくなることが知られている。これに対して、15℃密度、50℃動粘度、残留炭素分、アスファルテン分、硫黄分、芳香族分が所定範囲内となるC重油組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、船舶用の燃料油としては、ISO8217「Petroleum products-Fuels(class F)-Specification of marine fuels」を満足する燃料油等が知られている。この船舶用の燃料油は、燃料油フィルタの閉塞を生じる場合があるため、硫黄分、残留炭素分、アスファルテン分含有量、15℃密度、Total sediment by hot filtration(ISO 10307-1)等の所定性状を備える直接脱硫重油を所定量で含む重油組成物が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2013-203802号公報 特開2014-028977号公報
しかしながら、上記の通油性を向上した内燃機用燃料油組成物を用いても、とりわけ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に内燃機用燃料油組成物を用いる場合、通常使用時に燃料油フィルタの閉塞頻度が高くなりやすく、船舶内の燃料油タンク等で長期貯蔵した後に使用すると、閉塞頻度はより高くなる傾向にある。そのため、内燃機用燃料油組成物には、特に長期貯蔵した後であっても常温通油性能を維持する貯蔵安定性能が求められるようになっており、要求される性能はより厳しくなっている。また、このような大型船舶等の船舶用ディーゼルエンジンには、燃料油組成物の前処理装置として遠心分離装置を装備した形式のものが採用されることがあるが、このような形式のディーゼルエンジンには特に厳しい貯蔵安定性が求められる。
また、とりわけ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用途においては、内燃機用燃料油組成物の使用環境は著しく変化することから、内燃機用燃料油組成物には、その環境の変化に対応することが求められる。中でも着火遅れ等がない着火性能及び安定した燃焼性能(これらをあわせて「燃焼性能」と称することがある。)を有することは重要である。また、内燃機用に用いられる燃料油組成物には、当然有するべき性能として、高い発熱量を有することによる使用量低減性能、更に硫黄分含有量を少なくすることで環境への負荷を低減する環境性能もあわせて求められる。
しかしながら、従来の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、これらの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、また燃料油組成物の前処理装置として遠心分離装置を装備した船舶用ディーゼルエンジンのように特に厳しい貯蔵安定性能が求められる用途においては、これらの性能を同時に満足し得ることは極めて困難である。このような状況下、本発明は、極めて厳しい貯蔵安定性能への要求に対応しつつ、他の性能、すなわち燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をも満足する内燃機用燃料油組成物を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題に鑑みて鋭意検討の結果、下記の発明により解決できることを見出した。すなわち、本発明は、下記の構成を有する内燃機用燃料油組成物を提供するものである。
[1]下記(a)~(e)をいずれも満足する重質分解軽油留分を、組成物全量基準の含有量として30.0容量%以上70.0容量%未満で含む、下記(1)~(4)をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物。
(a)硫黄分含有量が0.500質量%以下
(b)50℃における動粘度が10.0mm/s以上50.0mm/s以下
(c)15℃における密度が0.9900g/cm以上1.0250g/cm以下
(d)残留炭素分が1.0質量%以下
(e)芳香族分含有量が70.0質量%以上
(1)硫黄分含有量が0.500質量%以下
(2)50℃における動粘度が10.0mm/s以上100.0mm/s以下
(3)総発熱量が41,900(kJ/L)以上
(4)CCAIが865以下
[2]更に、脱硫重油留分を、30.0容量%超70.0容量%以下で含む、上記[1]に記載の内燃機用燃料油組成物。
[3]前処理装置として遠心分離装置を装備する船舶用ディーゼルエンジンに用いられる上記[1]又は[2]に記載の内燃機用燃料油組成物。
本発明によれば、極めて厳しい貯蔵安定性能への要求に対応しつつ、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をも満足する内燃機用燃料油組成物を提供することができる。
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について具体的に説明する。なお、本明細書中において、数値範囲の記載に関する「以下」、「以上」及び「~」に係る数値は任意に組み合わせできる数値であり、また実施例の数値は上限値又は下限値として用いられ得る数値である。
〔内燃機用燃料油組成物〕
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、下記(a)~(e)をいずれも満足する重質分解軽油留分を、組成物全量基準の含有量として30.0容量%以上70.0容量%未満で含む、下記(1)~(4)をいずれも満足する、内燃機用燃料油組成物である。
(a)硫黄分含有量が0.500質量%以下
(b)50℃における動粘度が10.0mm/s以上50.0mm/s以下
(c)15℃における密度が0.9900g/cm以上1.0250g/cm以下
(d)残留炭素分が1.0質量%以下
(e)芳香族分含有量が70.0質量%以上
(1)硫黄分含有量が0.500質量%以下
(2)50℃における動粘度が10.0mm/s以上100.0mm/s以下
(3)総発熱量が41,900(kJ/L)以上
(4)CCAIが865以下
(内燃機用燃料油組成物の組成及び性状)
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、以下の(1)~(4)で規定された組成及び性状をいずれも満足する。
(1)硫黄分含有量
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の硫黄分含有量は、0.500質量%以下である。硫黄分含有量が0.500質量%を超えると、環境性能が低下し、排ガス中の硫黄酸化物の上昇により腐食が生じ、環境への負荷が高くなる場合がある。腐食の発生の抑制及び環境性能の向上を考慮すると、硫黄分含有量は、好ましくは0.470質量%以下、より好ましくは0.400質量%以下、更に好ましくは0.360質量%以下、より更に好ましくは0.350質量%以下である。また、硫黄分含有量の含有量は少なければ少ないほど好ましく、下限としては特に制限はないが、貯蔵安定性能、潤滑性の向上の観点から、通常0.010質量%以上である。
本明細書において、硫黄分含有量は、その含有量に応じて測定方法を選択して測定され、含有量が0.01~5質量%の場合はJIS K 2541-4:2003(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)に準じて測定される値である。
(2)50℃における動粘度
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、10.0mm/s以上100.0mm/s以下である。50℃における動粘度が上記範囲内にないと、ポンプ及び流量計等の各種機器の使用範囲に適合しにくくなり、また潤滑性を確保できず、内燃機用燃料油組成物として使用することができなくなる場合がある。
上記各種機器の使用範囲に適合しやすくし、かつ潤滑性を向上させる観点から、50℃における動粘度は、好ましくは15.0mm/s以上、より好ましくは25.0mm/s以上、更に好ましくは30.0mm/s以上であり、上限として好ましくは85.0mm/s以下、より好ましくは70.0mm/s以下、更に好ましくは60.0mm/s以下、より更に好ましくは50.0mm/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。
(3)総発熱量
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の総発熱量は、41,900(kJ/L)以上である。総発熱量が41,900(kJ/L)未満であると、高い発熱量による優れた使用量低減性能が得られない。すなわち、本明細書において、高い発熱量とは、41,900(kJ/L)以上であることを意味する。
使用量低減性能を向上させる観点から、好ましくは41,950(kJ/L)以上、より好ましくは42,000(kJ/L)以上、更に好ましくは42,250(kJ/L)以上、より更に好ましくは42,400(kJ/L)以上である。
本明細書において、総発熱量は、重質分解軽油留分(HCO)及び軽質分解軽油留分(LCO)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)1)」に規定される原油、灯油、軽油、A重油及びB重油の場合の計算式により推定)した。また、燃料油組成物、分解重油留分(CLO)、脱硫重油(DSRC)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)1)」に規定されるC重油の場合の計算式により推定)した。
(4)CCAI:Calculated Carbon Aromaticity Index
本実施形態の内燃機用燃料油組成物のCCAIは865以下である。CCAIが865より大きいと、燃焼性能の確保が困難となる。燃焼性能の向上の観点から、CCAIは好ましくは863以下、より好ましくは860以下である。また、下限としては、燃焼性能の観点から低ければ低いほど好ましく、特に制限はないが、通常830以上である。
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。
また、本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、上記(1)~(4)の性状、組成に加えて、更に以下(5)~(8)の性状、組成から選ばれる少なくとも1つを満足することが好ましく、特に以下(5)~(8)の性状、組成のいずれも満足することが好ましい。
(5)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0.9800g/cm以下、より好ましくは0.9750g/cm以下である。15℃における密度が上記範囲内であると、大型船舶等の船舶用のディーゼルエンジン等の前に前処理装置として付設される遠心分離装置によるスラッジの分離性能が低減しにくくなるので、貯蔵安定性能が向上する。また、下限としては特に制限はないが、通常0.9300g/cm以上、好ましくは0.9500g/cm以上、より好ましくは0.9600g/cm以上のものを選択するとよい。
本明細書において、15℃における密度は、JIS K 2249-1:2011(原油及び石油製品-密度の求め方- 第1部:振動法)に準じて測定される値である。
(6)流動点
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の流動点は、好ましくは15.0℃以下である。流動点が15.0℃以下であると、取扱性が向上する。これと同様の観点から、流動点は、より好ましくは12.5℃以下、更に好ましくは10.0℃以下、より更に好ましくは7.5℃以下である。また下限については、流動点が低ければ低いほど好ましく、特に制限はないが、通常-10.0℃以上程度である。
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、燃料油組成物、分解重油留分(CLO)、脱硫重油留分(DSRC)について、測定に用いる試料としては、その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。
(7)残留炭素分
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の残留炭素分は、好ましくは4.0質量%以下、より好ましくは3.5質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下、より更に好ましくは2.5質量%以下、特に好ましくは2.0質量%以下であり、下限としては特に制限はないが、通常0.1質量%以上である。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を維持しやすくなり、また燃焼不良による煤発生の低減効果が向上するため、内燃機のより安定した運転が可能となる。
本明細書において、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- 第1部:コンラドソン法)に準じて測定される値である。
(8)潜在セジメント
本実施形態の内燃機用燃料油組成物の潜在セジメントは、好ましくは0.06質量%未満、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、より更に好ましくは0.02質量%以下である。潜在セジメントが上記範囲内であると、燃料油貯蔵後の燃料油フィルタの通油性が確保され、より優れた貯蔵安定性能が得られる。
本明細書において、潜在セジメントは、試料(本実施形態の内燃機用燃料油組成物)を100℃で48時間放置した後、JPI-5S-60-2000(原油及び石油製品-セジメント試験方法-)に準じて測定した値である。また、試料の100℃での48時間の放置に用いる装置及び方法は、JPI-5S-60-2000(原油及び石油製品-セジメント試験方法-)の記載に準拠しており、当該記載では24時間のところ、48時間の放置を行うものとする。
(重質分解軽油留分)
重質分解軽油留分は、常圧蒸留残渣油及び/又は減圧蒸留残渣油を脱硫処理後、流動接触分解して得られる重質の軽油留分のことである。本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、重質分解軽油留分を、組成物全量基準の含有量として、30.0容量%以上70.0容量%未満で含む。重質分解軽油留分を含有しないと、極めて厳しい貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をも同時に満足する、本実施形態の内燃機用燃料油組成物は得られない。
本実施形態で用いられる重質分解軽油留分は、以下の(a)~(e)の性状及び組成を有する軽油留分である。重質分解軽油留分が有する性状及び組成について、順に説明する。
(a)硫黄分含有量
重質分解軽油留分の硫黄分含有量は、0.500質量%以下である。硫黄分含有量が0.500質量%を超えると、本実施形態の内燃機用燃料油組成物の硫黄分含有量を0.500質量%以下としにくくなり、環境性能が低下し、また排ガス中の硫黄酸化物の上昇により腐食が生じ、環境への負荷が高くなる場合がある。腐食の発生の抑制及び環境性能の向上を考慮すると、硫黄分含有量は、好ましくは0.480質量%以下、より好ましくは0.400質量%以下、更に好ましくは0.350質量%以下、より更に好ましくは0.300質量%以下である。また、硫黄分含有量の含有量は少なければ少ないほど好ましく、下限としては特に制限はないが、貯蔵安定性能、潤滑性の向上の観点から、通常0.01質量%以上である。
(b)50℃における動粘度
重質分解軽油留分の50℃における動粘度は、10.0mm/s以上50.0mm/s以下である。重質分解軽油留分の50℃における動粘度が上記範囲内にないと、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10.0mm/s以上100.0mm/s以下としにくくなり、またポンプ及び流量計等の各種機器の使用範囲に適合しにくくなり、また潤滑性を確保できず、内燃機用燃料油組成物として使用することができなくなる場合がある。
上記各種機器の使用範囲に適合しやすくし、かつ潤滑性を向上させる観点から、50℃における動粘度は、好ましくは12.5mm/s以上、より好ましくは15.0mm/s以上であり、上限として好ましくは45.0mm/s以下、より好ましくは40.0mm/s以下、更に好ましくは30.00mm/s以下、より更に好ましくは20.0mm/s以下である。
(c)15℃における密度
重質分解軽油留分の15℃における密度は、0.9900g/cm以上1.0250g/cm以下である。重質分解軽油留分の15℃における密度が上記範囲内であると、大型船舶等の船舶用のディーゼルエンジン等の前に付設されている遠心分離装置によるスラッジの分離性能が低減しにくくなるので、貯蔵安定性能が向上する。これと同様の観点から、好ましくは1.0100g/cm以下、より好ましくは1.0000g/cm以下、更に好ましくは0.9975g/cm以下である。また、下限としては燃料油組成物の発熱量確保の観点から、好ましくは0.9920g/cm以上、より好ましくは0.9950g/cm以上のものを選択するとよい。
(d)残留炭素分
重質分解軽油留分の残留炭素分は、1.0質量%以下である。残留炭素分が1.0質量%を超えると、内燃機用燃料油組成物の燃焼性能を維持しにくくなり、また燃焼不良による煤発生の低減効果が向上するため、内燃機のより安定した運転がしにくくなる。
燃焼性能の向上等の観点から、重質分解軽油留分の残留炭素分は、好ましくは0.75質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下、更に好ましくは0.4質量%以下である。
(e)芳香族分含有量
重質分解軽油留分の芳香族分含有量は、70.0質量%以上である。芳香族分含有量が70.0質量%未満であると、スラッジ発生による燃料油フィルタ閉塞を抑制しにくくり、優れた貯蔵安定性能が得られなくなる。貯蔵安定性能を向上させる観点から、重質分解軽油留分の芳香族分含有量は、好ましくは71.0質量%以上、より好ましくは71.5質量%以上であり、上限としては特に制限はないが、例えば85.0質量%以下程度であればよい。
本明細書において、重質分解軽油留分(HCO)、分解重油留分(CLO)、脱硫重油留分(DSRC)の芳香族分含有量は、IP-469(国際標準試験方法(IP Test Methods))に規定される、TLC/FID法により測定される値である。また、軽質分解軽油留分(LCO)については、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。
また、重質分解軽油留分は、上記(a)~(e)の性状、組成に加えて、更に以下(f)~(j)の性状、組成から選ばれる少なくとも1つを満足することが好ましく、以下(f)~(j)の性状、組成のいずれも満足することが好ましい。
(f)流動点
重質分解軽油留分の流動点は、好ましくは15.0℃以下、より好ましくは12.5℃以下、更に好ましくは10.0℃以下、より更に好ましくは7.5℃以下である。流動点が上記範囲内であると、取扱性が向上する。また下限については、流動点が低ければ低いほど好ましく、特に制限はないが、通常-10.0℃以上程度である。
(g)実在セジメント
重質分解軽油留分の実在セジメントは、好ましくは0.02質量%以下、より好ましくは0.01質量%以下、更に好ましくは0.01質量%未満である。実在セジメントが上記範囲内であると、貯蔵安定性が向上する。
本明細書において、実在セジメントは、JPI-5S-60-2000(原油及び石油製品-セジメント試験方法-)に準じて測定される値である。
(h)アスファルテン分含有量
重質分解軽油留分のアスファルテン分含有量は、好ましくは0.30質量%以下、より好ましくは0.15質量%以下、更に好ましくは0.05質量%以下、より更に好ましくは0.03質量%以下であり、下限については特に制限はなく、少なければ少ないほど好ましい。
本明細書において、アスファルテン分含有量は、試料(重質分解軽油留分等)50gを秤量後、当該試料にn-ヘプタン(特級)1500ccを加え、1時間還流処理を行い、円形定量ろ紙(No.5C)でろ過し、残渣を、円筒ろ紙に入れた後、円筒ろ紙ごとソックスレー抽出器を用いてn-ヘプタン(特級)でソックスレー抽出し、次いでトルエン(特級)で、さらにソックスレー抽出した後、溶媒を除去して得られたn-ヘプタン不溶かつトルエン可溶成分を秤量する抽出法による測定値を、アスファルテン分含有量とした。
(i)飽和分含有量及びレジン分含有量
重質分解軽油留分の飽和分含有量は、好ましくは15.0質量%以上、より好ましくは20.0質量%以上、更に好ましくは25.0質量%以上であり、上限として好ましくは50.0質量%以下、より好ましくは40.0質量%以下、更に好ましくは30.0質量%以下である。
レジン分含有量は、好ましくは1.0質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、更に好ましくは2.0質量%以上であり、上限として好ましくは10.0質量%以下、より好ましくは5.0質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下である。飽和分が上記範囲内であると燃焼性能が向上し、またレジン分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がより抑制されるので、貯蔵安定性が向上し、また燃焼性能も向上する。
本明細書において、飽和分含有量及びレジン分含有量は、上記芳香族分含有量の測定方法と同じ方法で測定した値である。
(j)蒸留性状
重質分解軽油留分の蒸留性状として、初留点は好ましくは150℃以上、より好ましくは170℃以上、上限として好ましくは240℃以下、より好ましくは220℃以下であり、10容量%留出温度は好ましくは270℃以上、より好ましくは300℃以上、上限として好ましくは360℃以下、より好ましくは340℃以下であり、30容量%留出温度は好ましくは300℃以上、より好ましくは325℃以上、上限として好ましくは400℃以下、より好ましくは380℃以下であり、50容量%留出温度は好ましくは325℃以上、より好ましくは350℃以上、上限として好ましくは425℃以下、より好ましくは410℃以下であり、70容量%留出温度は好ましくは350℃以上、より好ましくは375℃以上、上限として好ましくは450℃以下、より好ましくは420℃以下であり、90容量%留出温度は好ましくは375℃以上、より好ましくは395℃以上、上限として好ましくは480℃以下、より好ましくは450℃以下であり、終点は好ましくは450℃以上、より好ましくは475℃以上、上限として好ましくは570℃以下、より好ましくは510℃以下である。蒸留性状が上記条件を満たすと、燃焼性能が向上し、また引火点が上昇するため、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。更に、臭気の低減の点でも有利である。
本明細書において、蒸留性状は、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。
(重質分解軽油留分の含有量)
本実施形態の内燃機用燃料油組成物において、重質分解軽油留分の組成物全量基準の含有量は、30.0容量%以上70.0容量%未満である。上記含有量で含まないと、極めて厳しい貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をも同時に満足することはできない。使用する重質分解軽油留分の種類によってかわるため一概にはいえないが、含有量が30.0容量%未満になると、高い発熱量が得られにくくなり、使用量低減性能が得られない。また、含有量が70.0容量%以上であると、燃焼性能が低下する、あるいは硫黄分含有量が増えて、環境性能が得られない場合がある。
より優れた貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をバランスよく向上させる観点から、重質分解軽油留分の含有量は、好ましくは35.0容量%以上、より好ましくは38.0容量%以上、更に好ましくは45.0容量%以上、より更に好ましくは55.0容量%以上であり、上限として好ましくは68.0容量%以下、より好ましくは65.0容量%以下である。
(その他の留分)
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、上記の重質分解軽油留分とともに他の留分を含んでもよい。他の留分としては、内燃機用燃料油組成物が上記(1)~(4)の組成及び性状を満足させるものであれば、特に制限はなくいかなる留分を用いることが可能であり、より優れた貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をバランスよく向上させる観点から、以下の軽油留分、重油留分等が好ましく挙げられる。
(重油留分)
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、その他の留分の重油留分として、例えば、C重油、分解重油留分(CLO)、脱硫重油留分(DSRC)、常圧蒸留残渣油留分、減圧蒸留残渣油等留分を含有することができる。
・C重油
・分解重油留分(直脱重油留分を流動接触分解して得られる重油留分)
・常圧蒸留残渣油留分(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残渣油)
・脱硫重油留分(上記の常圧蒸留残渣油留分、減圧蒸留残渣油留分等の残渣油留分を直接脱硫装置で脱硫方法して得られる重油留分)
(その他の重油留分が有する性状)
本実施形態で用いられ得る上記の重油留分が有する性状としては、例えば下記の性状を有していることが好ましい。重油留分が下記の性状を有することで、より優れた貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をバランスよく向上させることができる。
硫黄分含有量は、1.20質量%以下が好ましく、1.00質量%以下がより好ましく、0.60質量%以下が更に好ましい。また下限値としては通常0.30質量%以上である。
15℃における密度は、好ましくは1.3000g/cm以下、より好ましくは1.2000g/cm以下、更に好ましくは1.1000g/cm以下、より更に好ましくは1.0500g/cm以下であり、下限としては通常0.9000g/cm以上程度である。
50℃における動粘度は、190.0mm/s以下が好ましく、170.0mm/s以下がより好ましく、また下限としては30.00mm/s以上程度、好ましくは50.00mm/s以上である。
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。
総発熱量は、40,000(kJ/L)以上が好ましく、40,500(kJ/L)以上がより好ましく、41,000(kJ/L)以上が更に好ましい。
残留炭素分は、9.0質量%以下が好ましく、8.0質量%以下がより好ましい。
実在セジメントは、好ましくは0.10質量%以下、より好ましくは0.08質量%以下、更に好ましくは0.06質量%以下、より更に好ましくは0.05質量%以下である。
芳香族分含有量は、好ましくは40.0質量%以上、より好ましくは50.0質量%以上、更に好ましくは60.0質量%以上、より更に好ましくは70.0質量%以上であり、上限としては特に制限はないが、例えば85.0質量%以下程度である。
飽和分含有量は、好ましくは10.0質量%以上、より好ましくは15.0質量%以上であり、上限として好ましくは45.0質量%以下、より好ましくは35.0質量%以下、更に好ましくは25.0質量%以下であり、レジン分含有量は、好ましくは1.5質量%以上、より好ましくは2.5質量%以上、更に好ましくは3.0質量%以上であり、上限として好ましくは10.0質量%以下、より好ましくは5.0質量%以下、更に好ましくは4.0質量%以下である。
アスファルテン分含有量は、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.75質量%以下、更に好ましくは0.50質量%以下であり、下限については特に制限はなく、少なければ少ないほど好ましく、通常0.01質量%程度である。
蒸留性状としては、初留点が好ましくは220.0℃以上、より好ましくは235.0℃以上であり、10容量%留出温度が好ましくは360.0℃以上、より好ましくは380.0℃以上、30容量%留出温度が好ましくは420.0℃以上、より好ましくは440.0℃以上であり、50容量%留出温度が好ましくは475.0℃以上、より好ましくは495.0℃以上、70容量%留出温度が好ましくは530.0℃以上、より好ましくは560.0℃以上である。
上記のその他の留分の重油留分として例示した留分の中でも、より優れた貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をバランスよく向上させる観点から脱硫重油留分(DSRC)を含むことが好ましい。脱硫重油留分(DSRC)を含む場合、その組成物全量基準の含有量は、より優れた貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をバランスよく向上させる観点から、好ましくは30.0容量%超、より好ましくは32.0容量%以上、更に好ましくは35.0容量%以上であり、上限として好ましくは70.0容量%以下、より好ましくは65.0容量%以下、更に好ましくは62.0容量%以下、より更に好ましくは55.0容量%以下、特に好ましくは45.0容量%以下である。
(軽油留分)
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、その他の留分の軽油留分として、例えば、直留軽油留分、減圧軽油留分、脱硫軽油留分、軽質分解軽油留分(LCO)、脱硫分解軽油留分、直脱軽油留分等の軽油留分を含有することができる。
・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(直留軽油留分及び/又は減圧軽油留分を脱硫して得られる軽油留分)
・軽質分解軽油留分(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質の軽油留分)
・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して得られる軽油留分)
(軽油留分が有する性状)
本実施形態で用いられ得る上記の軽油留分が有する性状としては、例えば下記の性状を有していることが好ましい。軽油留分が下記の性状を有することで、より優れた貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をバランスよく向上させることができる。
硫黄分含有量は、少なければ少ないほど好ましく、例えば0.50質量%以下、好ましくは0.40質量%以下、より好ましくは0.30質量%以下である。
15℃における密度は、好ましくは1.0400g/cm以下、より好ましくは1.0100g/cm以下、更に好ましくは1.0000g/cm以下であり、下限としては特に制限はなく、通常0.9300g/cm以上である。
50℃における動粘度は、好ましくは50.00mm/s以下、より好ましくは40.00mm/s以下、下限として好ましくは1.000mm/s以上、より好ましくは2.000mm/s以上である。
流動点は、好ましくは15.0℃以下、より好ましくは10.0℃以下、更に好ましくは5.0℃以下、より更に好ましくは0.0℃以下である。
総発熱量は、好ましくは40,000(kJ/L)以上、より好ましくは41,000(kJ/L)以上、更に好ましくは42,000(kJ/L)以上である。
残留炭素分は、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0.1質量%以下、より更に好ましくは0.03質量%以下である。
実在セジメントは、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、より更に好ましくは0.01質量%未満である。
芳香族分含有量は、好ましくは70.0容量%以上、より好ましくは75.0容量%以上、更に好ましくは80.0容量%以上であり、上限としては特に制限はないが、例えば90.0容量%以下程度である。なお、芳香族分含有量は、1環芳香族分、2環芳香族分及び3環以上芳香族分の合計である。
飽和分含有量は、好ましくは5.0容量%以上、より好ましくは10.0容量%以上であり、上限として好ましくは30.0容量%以下、より好ましくは25.0容量%以下、更に好ましくは20.0容量%以下であり、またオレフィン分含有量は、好ましくは0.1容量%以上、より好ましくは0.5容量%以上であり、上限として好ましくは3.0容量%以下、より好ましくは1.0容量%以下である。
アスファルテン分含有量は、好ましくは0.30質量%以下、より好ましくは0.15質量%以下、更に好ましくは0.05質量%以下、より更に好ましくは0.03質量%以下であり、下限については特に制限はなく、少なければ少ないほど好ましい。
蒸留性状としては、初留点が好ましくは120.0℃以上、より好ましくは130.0℃以上であり、10容量%留出温度が好ましくは200.0℃以上、より好ましくは215.0℃以上、50容量%留出温度が好ましくは230.0℃以上、より好ましくは245.0℃以上、90容量%留出温度が好ましくは310.0℃以上、より好ましくは325℃以上である。
上記のその他の留分の経由留分として例示した留分の中でも、より優れた貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をバランスよく向上させる観点から軽質分解軽油留分(LCO)を含むことが好ましい。軽質分解軽油留分(LCO)を含む場合、その組成物全量基準の含有量は、より優れた貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をバランスよく向上させる観点から、好ましくは5.0容量%以上、より好ましくは10.0容量%以上、更に好ましくは15.0容量%以上であり、上限として好ましくは35.0容量%以下、より好ましくは30.0容量%以下、更に好ましくは25.0容量%以下である。
(各種添加剤)
本実施形態の内燃機用燃料油組成物には、上記の諸性状を維持しうる範囲で、必要に応じ、各種添加剤として、酸化防止剤、低温流動性向上剤、潤滑性向上剤、セタン価向上剤、燃焼促進剤、清浄剤、スラッジ分散剤、防カビ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。また、軽油引取税の観点よりクマリンを配合してもよい。
(用途)
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、極めて優れた貯蔵安定性能及び環境性能とともに、使用量低減性能にも優れる燃料油組成物である。そのため、特に前処理装置として遠心分離機を装備した大型船舶用ディーゼルエンジン等の内燃機等に好適に用いられる。
〔内燃機用燃料油組成物の製造方法〕
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、上記重質分解軽油留分、必要に応じて用いられるその他軽油留分及び重油留分を、重質分解軽油留分の含有量が30.0容量%以上70.0容量%未満となるように配合することにより、製造することができる。
重質分解軽油留分、その他の各種軽油留分、重油留分、また各種添加剤の配合順序は特に制限はなく、例えば、重質分解軽油留分に、その他の各種軽油留分、重油留分、さらに各種添加剤を逐次添加して混合してもよいし、各種添加剤を予め混合した後、重質分解軽油留分と、その他の各種軽油留分、重油留分と、を混合してもよいし、またその他の各種軽油留分、重油留分を予め混合した後、重質分解軽油留分と、各種添加剤と、を混合してもよい。
次に、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。なお、各基材の性状は、上記のとおり、下記の方法に従って求めた。
〔性状と組成の測定〕
実施例及び比較例で使用した重質分解軽油留分(HCO)、軽質分解軽油留分(LCO)、分解重油留分(CLO)及び脱硫重油留分(DSRC)の各種基材の性状及び組成、実施例及び比較例の燃料油組成物の性状及び組成は以下の方法により測定した。各種基材の性状及び組成を第1表に示す。また、燃料油組成物の性状及び組成を第2表に示す。
・硫黄分含有量:JIS K 2541-4:2003(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)に準じて測定した。
・50℃における動粘度:JIS K 2283:2000(原油及び石油製品の動粘度試験方法)に準じて測定した。
・総発熱量:重質分解軽油留分(HCO)及び軽質分解軽油留分(LCO)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)1)」に規定される原油、灯油、軽油、A重油及びB重油の場合の計算式により推定)した。また、燃料油組成物、分解重油留分(CLO)、脱硫重油(DSRC)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)1)」に規定されるC重油の場合の計算式により推定)した。
・CCAI:ISO 8217-2012のAnnex F記載の計算式より算出した。
・15℃における密度:JIS K 2249-1:2011(原油及び石油製品-密度の求め方- 第1部:振動法)に準じて測定した。
・流動点:重質分解軽油留分(HCO)及び軽質分解軽油留分(LCO)はJIS K2269:1987(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)に準じて測定し、燃料油組成物、分解重油留分(CLO)及び脱硫重油留分(DSRC)については、その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について、JIS K2269:1987(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)に準じて測定した。
・残留炭素分:燃料油組成物、直脱重油留分、重質分解軽油については、JIS K 2270-1:2009(原油及び石油製品-残留炭素分の求め方- 第1部:コンラドソン法)に準じて測定した。
・潜在セジメント:試料(内燃機用燃料油組成物)を100℃で48時間放置した後、JPI-5S-60-2000(原油及び石油製品-セジメント試験方法-)実在セジメントに準じて測定した。なお、当該試料の100℃での48時間の放置に用いる装置及び方法は、JPI-5S-60-2000(原油及び石油製品-セジメント試験方法-)潜在セジメントの記載に準拠した。
・飽和分含有量、芳香族分含有量及びレジン分含有量:重質分解軽油留分(HCO)、分解重油留分(CLO)、脱硫重油留分(DSRC)の上記各種成分含有量は、IP-469(国際標準試験方法(IP Test Methods))に規定される、TLC/FID法により測定した。また、軽質分解軽油留分(LCO)については、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)により測定した。
・実在セジメント:JPI-5S-60-2000(原油及び石油製品-セジメント試験方法-)に準じて測定した。
・アスファルテン分の含有量:試料(重質分解軽油留分等)50gを秤量後、当該試料にn-ヘプタン(特級)1500ccを加え、1時間還流処理を行い、円形定量ろ紙(No.5C)でろ過し、残渣を、円筒ろ紙に入れた後、円筒ろ紙ごとソックスレー抽出器を用いてn-ヘプタン(特級)でソックスレー抽出し、次いでトルエン(特級)で、さらにソックスレー抽出した後、溶媒を除去して得られたn-ヘプタン不溶かつトルエン可溶成分を秤量する抽出法にて測定した値を、アスファルテン分含有量とした。
・蒸留性状(初留点、終点、90容量%留出温度等):JIS K2254:1998(石油製品-蒸留試験方法-)に準じて測定した。
〔性能の評価基準〕
以下の1~4の各性能の評価を行い、一番悪い評価を総合評価として評価した。D評価であれば不合格である。各性能の評価を、第2表に示す。
1.貯蔵安定性能
各実施例及び比較例の燃料油組成物の貯蔵安定性能について、上記の方法により測定した潜在セジメントに基づき以下の基準で評価した。
A.潜在セジメントが0.02質量%以下であった。
B.潜在セジメントが0.02質量%超0.04質量%以下であった。
C.潜在セジメントが0.04質量%超0.06質量%以下であった。
D.潜在セジメントが0.06質量%超であった。
2.燃焼性能
各実施例及び比較例の燃料油組成物の貯蔵安定性能について、上記の方法により測定したCCAIに基づき以下の基準で評価した。
A.CCAIが865以下であった。
D.CCAIが865超であった。
3.使用量低減性能
各実施例及び比較例の燃料油組成物の使用量低減性能について、上記の方法により測定した総発熱量に基づき以下の基準で評価した。
A.総発熱量が42,400(kJ/L)以上であった。
B.総発熱量が42,000(kJ/L)以上42,400(kJ/L)未満であった。
C.総発熱量が41,900(kJ/L)以上42,000(kJ/L)未満であった。
D.総発熱量が41,900(kJ/L)未満であった。
4.環境性能
実施例及び比較例の燃料油組成物の環境性能について、硫黄分含有量に基づき以下の基準で評価した。
A.硫黄分含有量が0.350質量%以下であった。
B.硫黄分含有量が0.350質量%超0.400質量%以下であった。
C.硫黄分含有量が0.400質量%超0.500質量%以下であった。
D.硫黄分含有量が0.500質量%超であった。

*,第1表中の基材は以下の通りである。
HCO1:重質分解軽油留分1、HCO2:重質分解軽油留分2、LCO:軽質分解軽油留分、CLO:分解重油留分、DSRC:脱硫重油留分
〔実施例1~6、比較例1~6〕
第1表に示す性状及び組成を有する各種基材を、第2表に示す割合で混合し、実施例1~6、及び比較例1~6の燃料油組成物を作製した。
得られた各燃料油組成物について、上記の方法により測定した組成及び性状を第2表に示す。また、得られた各燃料油組成物について、貯蔵安定性能、燃焼性能、環境性能及び環境性能を上記方法により評価した。その結果を第2表に示す。
〔性能の評価結果〕
第2表に示されるように、本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能の評価がいずれも良好であることが確認された。また貯蔵安定性能については、いずれもA及びB評価であることから、船舶用ディーゼルエンジン等の内燃機、中でも前処理装置として遠心分離装置を装備する大型船舶等の各種船舶のディーゼルエンジン等への使用にも耐え得る極めて厳しい貯蔵安定性能への要求にも満足し得るものであることが分かる。
一方、重質分解軽油留分を特定の含有量で含まない、又は全く含まない比較例の燃料油組成物は、貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能のいずれかの点で満足する性能を有しておらず、貯蔵安定性能、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能を同時に満足するものとはいえないものであった。
本実施形態の内燃機用燃料油組成物は、極めて厳しい貯蔵安定性能への要求に対応しつつ、燃焼性能、使用量低減性能及び環境性能をも満足する燃料油組成物であり、内燃機関、特に船舶用ディーゼルエンジン等の内燃機に好適に用いられ、中でも前処理装置として遠心分離装置を装備する大型船舶等の船舶用のディーゼルエンジン等に好適に用いられるものである。

Claims (3)

  1. 下記(a)~(e)をいずれも満足する重質分解軽油留分を、組成物全量基準の含有量として30.0容量%以上70.0容量%未満で含む、下記(1)~(4)をいずれも満足する内燃機用燃料油組成物。
    (a)硫黄分含有量が0.500質量%以下
    (b)50℃における動粘度が10.0mm/s以上50.0mm/s以下
    (c)15℃における密度が0.9900g/cm以上1.0250g/cm以下
    (d)残留炭素分が1.0質量%以下
    (e)芳香族分含有量が70.0質量%以上
    (1)硫黄分含有量が0.500質量%以下
    (2)50℃における動粘度が10.0mm/s以上100.0mm/s以下
    (3)総発熱量が41,900(kJ/L)以上
    (4)CCAIが865以下
  2. 更に、脱硫重油留分を、30.0容量%超70.0容量%以下で含む、請求項1に記載の内燃機用燃料油組成物。
  3. 前処理装置として遠心分離装置を装備する船舶用ディーゼルエンジンに用いられる請求項1又は2に記載の内燃機用燃料油組成物。
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