JP7507058B2 - 軽油の低温流動性能の評価方法 - Google Patents
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Description
このような状況下、ワックス析出率が0.35質量%/℃以上であるワックス析出率が高い軽油について、精度高く低温流動性能(フィルタ通油性能)を評価し得る方法の確立が望まれている。
・JIS K2288:2011(石油製品-軽油-目詰まり点試験方法)に規定される試験方法において、第1冷却浴を規定温度-24±0.5℃に保持する、ワックス析出率が0.35質量%/℃以上である軽油の低温流動性能の評価方法、
を提供するものである。
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。)に係る軽油の低温流動性の評価方法について、具体的に説明する。
本実施形態の軽油の低温流動性能の評価方法は、JIS K2288:2011(石油製品-軽油-目詰まり点試験方法)に規定される試験方法において、第1冷却浴を規定温度-24±0.5℃に保持する、ワックス析出率が0.35質量%/℃以上である軽油の低温流動性能の評価方法、である。すなわち、本実施形態の評価方法の評価対象は、ワックス析出率が0.35質量%/℃以上であるという、通常の軽油に比べてワックス析出率が高い軽油である。
JIS K2288:2011には、CFPP試験において採用される冷却浴について、予期目詰まり点に応じて冷却浴の種類及び規定温度が定められており(表1)、予期目詰まり点が-20℃以上である場合は、第1冷却浴を規定温度-34℃±0.5℃に保持し、予期目詰まり点が-21℃~-35℃である場合は、第1冷却浴及び第2冷却浴を規定温度-51℃±1℃に保持し、予期目詰まり点が-36℃以下である場合は、第1冷却浴、第2冷却浴及び第3冷却浴を規定温度-67℃±2℃に保持することが規定されている。本実施形態の評価方法によれば、第1冷却浴を規定温度-24±0.5℃に保持することにより、ワックス析出率が0.35質量%/℃以上と通常の軽油に比べてワックス析出率が高い軽油に限っては、精度が高い低温流動性能に関する評価を獲得することが可能となった。
図1に示されるフローを有する実験装置を用いる。常温(10~20℃)にて、試料容器11に試料(軽油)を4Lいれた後、噴射ポンプ及びフィードポンプを起動し、10.0±0.5L/hrの流量で、試料を0.5L流す。次いで、低温恒温槽を常温から、0.5℃/hrの冷却速度で冷却を開始し、所定の温度(1℃単位)で一体型ポンプ(噴射ポンプ及びフィードポンプ)を起動させて、試料を1.0L(流量:10.0±0.5L/hr)を流し、圧力計を読み取る。流量を10.0±0.5L/hrで確保できない場合は、その流量を読み取る。所定の温度ごとに読み取った圧力、流量について、以下の評価基準により評価し、B評価となった温度に1℃を加えた温度を、作動限界温度(℃)とする。
A評価:-40.0kPa以上0.0kPa未満、かつ流量9.5L/hr以上
B評価:-40.0kPa未満、又は流量9.5L/hr未満
また、圧力計(PI)は、フィードポンプ14の吐出側であって、噴射ポンプ13の手前に設けられ、プレフィルタ12に閉塞があると、大きな負圧を示すものである。
プレフィルタは、32メッシュのプラスチック製の市販品を適宜採用すればよく、例えばフィルタ(「NO5-15759027-0WD(型番)」、いすゞ自動車株式会社製)等の市販品を用いればよい。また、圧力計(PI)は、噴射ノズル17から試料が噴射する際にかかる圧力を示すものであり、負圧から正圧(いずれもゲージ圧)にかけて測定できる圧力計であれば特に制限なく採用可能であり、例えば、-100kPa~294kPa程度の範囲を測定し得るコンパウンドゲージ等を用いればよい。
本実施形態の評価方法の対象は、ワックス析出率が0.35質量%/℃以上である軽油である。ワックス析出率は、以下のワックス析出率の測定方法に従い測定される率である。
試料20gに濾過助剤を200ppm加え、所定の温度(以下の曇り点-2℃、-4℃及び-6℃)まで急冷して30分間保持した後、テフロン(登録商標)フィルタ(目開き10μm)で減圧ろ過した。前記フィルタ上に残った油分をアセトン40mlで4回(計160mL)洗浄し、ノルマルヘキサン300mlでワックス分を溶解し、回収した。次にノルマルヘキサンを蒸発し、除去した後、105~110℃で乾燥したものを秤量し、これをワックス分とした。この操作を試料の曇り点より2℃低い温度(曇り点-2℃)、曇り点より4℃低い温度(曇り点-4℃)及び曇り点より6℃低い温度(曇り点-6℃)の条件で行い、横軸に冷却温度(℃)、縦軸にワックス析出量(質量%)をプロットし、その傾きの絶対値をワックス析出率(質量%/℃)とした。ここで、ワックス析出量(質量%)は、ワックスが実際に析出した量(g)を、上記試料の20gで除した算出値である。
ワックス析出率が高いほど、ワックス析出の温度依存性が高いことを示している。また、曇り点は、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)にて測定される温度である。
濾過助剤については、特に制限なく濾過助剤として市販されるものを用いることが可能であり、例えばエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)系低温流動性向上剤を用いればよい。エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)系低温流動性向上剤は、例えば「Infineum R240(型番)」、インフィニアムジャパン社製)等として市販されている。
・直留軽油(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(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(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)
・分解軽油(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(分解軽油留分を脱硫して得られる軽油留分)
・水素化分解軽油(直留軽油留分及び/又は減圧軽油留分を水素化分解して得られる軽油留分)
・直脱軽油(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処理して得られる軽油留分)
低温流動性向上剤を含む場合、その含有量は、組成物全量基準で、100質量ppm以上600質量ppmの範囲内であればよく、好ましくは200質量ppm以上500質量ppm以下である。
これらの各種添加剤を含んでいても、本実施形態の評価方法によれば、精度が高い評価結果を得られる。
本実施形態の評価方法は、評価対象となる軽油をワックス析出率が0.35質量%/℃以上である軽油とし、JIS K2288:2011(石油製品-軽油-目詰まり点試験方法)に規定される試験方法において、冷却浴のうち、第1冷却浴の規定温度をかえることにより、目詰まり点試験方法により測定される目詰まり点が、評価対象となる軽油の実際の目詰まり点(上記シミュレーションテストで得られる作業限界温度)と誤差が少なく、精度の高い評価を可能にする、というものである。よって、本実施形態の評価方法は、JIS K2288:2011に規定されるCFPP試験の改良法と称することもできる。
本実施形態の評価方法において、各冷却浴の規定温度は、第1冷却浴の規定温度-24±0.5℃に保持する以外、他の冷却浴、すなわち第2冷却浴及び第3冷却浴の規定温度は、従来のCFPP試験と同じである。本実施形態の評価対象となるワックス析出率が0.35質量%/℃以上である軽油は、一般には目詰まり点が高いため、通常は第1冷却浴のみを用いれば足りる。
各実施例で用いる試料1~3について、以下の方法によりシミュレーションテストを行い、各試料についての作業限界温度(℃)を測定した。
図1に示されるフローを有する実験装置を準備した。
実験装置において用いた機器等は以下の通りである。
・一体型ポンプ13:エンジン用ポンプ(ディーゼルエンジン「4BA1」(小型トラックエルフ2t車用(いすゞ自動車株式会社製))用ポンプ)
・低温恒温槽:「ETAC FL430N(型番)」(楠本化成株式会社製、±0.5℃で調節可能であり、0.5℃/hrの冷却速度で-40℃~100℃まで調整可能である。また、低温恒温槽(試験室内寸法)はW1000×H1000×D800である。)
・プレフィルタ12:「NO5-15759027-0WD(型番)」(いすゞ自動車株式会社製、32メッシュ、材質:プラスチック)
・リングコーン15:「NS200B(型番)」(日本電産シンポ株式会社製、回転速度可変モータ)
・ホース:自動車用燃料配管(内径:8mm、長さ:150cm)
・圧力計:コンパウンドゲージ(「BA10-123×-0.1~0.3MPa(型番)」、長野計器(株)社製、測定範囲:-100kPa~294kPa)
A評価:-40.0kPa以上0.0kPa未満、かつ流量9.5L/hr以上
B評価:-40.0kPa未満、又は流量9.5L/hr未満
各実施例で用いる試料1~3について、その性状を以下の方法により測定した。目詰まり点については第2表に、その他の性状については第1表に示す。
・15℃における密度:JIS K 2249-1:2011(第1部)に準じて測定した。
・30℃における動粘度:JIS K 2283:2000に準じて測定した。
・硫黄分含有量:JIS K 2541-2:2003(第2部:微量電量滴定式酸化法)に準じて測定した。
・蒸留性状:JIS K 2254:1998に準じて測定した。
・曇り点及び流動点: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)に準じて測定した。
・目詰まり点:JIS K2288:2011(石油製品-軽油-目詰まり点試験方法)に準じて測定した(比較例)。
試料20gに濾過助剤(エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)系低温流動性向上剤、「Infineum R240(型番)」、インフィニアムジャパン社製)を200ppm加え、所定の温度(以下の曇り点-2℃、-4℃及び-6℃)まで急冷して30分間保持した後、テフロン(登録商標)フィルタ(目開き10μm)で減圧ろ過した。前記フィルタ上に残った油分をアセトン40mlで4回(計160mL)洗浄し、ノルマルヘキサン300mlでワックス分を溶解し、回収した。次にノルマルヘキサンを蒸発し、除去した後、105~110℃で乾燥したものを秤量し、これをワックス分とした。この操作を試料の曇り点より2℃低い温度(曇り点-2℃)、曇り点より4℃低い温度(曇り点-4℃)及び曇り点より6℃低い温度(曇り点-6℃)の条件で行い、横軸に冷却温度(℃)、縦軸にワックス析出量(質量%)をプロットし、その傾きの絶対値をワックス析出率(質量%/℃)とした。測定したワックス析出率(質量%/℃)を第1表に示す。ここで、ワックス析出量(質量%)は、ワックスが実際に析出した量(g)を、上記試料の20gで除した算出値である。
ワックス析出率が0.35(質量%/℃)以上である軽油1~3に、低温流動性向上剤(エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)系低温流動性向上剤、「Infineum R240(型番)」、インフィニアムジャパン社製)を第2表に示される含有量となるように添加したものを、各々試料1~3とした。
JIS K2288:2011(石油製品-軽油-目詰まり点試験方法)に規定される試験方法において、冷却浴のうち、第1冷却浴の規定温度を-24.0±0.5℃に保持した以外は、当該試験方法の手順に従い(「CFPP改良法」と称する。)、試験を行い、目詰まり点を測定した。測定された目詰まり点を第2表に示す。
実施例1~3において、JIS K2288:2011(石油製品-軽油-目詰まり点試験方法)に規定される試験方法(「CFPP法」と称する。)の手順に従った以外は、実施例1~3と同様に試験を行い、各々比較例1~3の目詰まり点を測定した。測定された目詰まり点を第2表に示す。
実施例におけるCFPP改良法による目詰まり点、比較例におけるCFPP法による目詰まり点と、上記方法により測定した作業限界温度との差(目詰まり点-作業限界温度)について、以下の基準で評価した。〇であれば精度が高いとし、×であれば精度が低いものとする。
〇:目詰まり点-作動限界温度が0.0℃以上2.0℃以下である。
×:目詰まり点-作動限界温度が0.0℃未満、又は2.0℃超である。
他方、比較例1~3では、目詰まり点と作業限界温度との差(目詰まり点-作業限界温度)は各々-3.0℃、-3.0℃及び-5.0℃と大きく、同じ試料についての評価と比べて精度に劣ることが確認された。
11.試料容器
12.プレフィルタ
13.噴射ポンプ
14.フィードポンプ
15.リングコーン
16.燃料ライン入口
17.噴射ノズル
18.回収容器
19.温度計
20.燃料ホース
PI.圧力計
Claims (1)
- JIS K2288:2011(石油製品-軽油-目詰まり点試験方法)に規定される試験方法において、第1冷却浴を規定温度-24±0.5℃に保持する、ワックス析出率が0.35質量%/℃以上である軽油の低温流動性能の評価方法。
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