JP7828260B2 - A重油組成物 - Google Patents
A重油組成物Info
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Description
これらの重油組成物のうち、A重油(A重油組成物)は、ハウス加温栽培用暖房機の燃料油や、ビル等の暖房機の燃料油や、漁船の燃料油等として用いられている。
そして、本発明者等は、上記イソパラフィン系基材とともに、残炭調整剤として、再生可能原料に由来する動植物油脂を採用することにより、低温流動性向上剤(CFI)を添加することなく優れた低温流動性を発揮し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。
硫黄分含有量が10質量ppm未満、イソパラフィン含有量が85.0容量%以上、n-パラフィン含有量が7.0質量%以下、芳香族分含有量が0.5容量%以下であり、15℃における密度が0.7900~0.8200g/cm3、ASTM D 6352の規定による蒸留範囲が160.0℃~480.0℃であるイソパラフィン系基材を65.0容量%~96.5容量%含有するとともに、
動植物油脂を3.5~35.0容量%含み、
10%残油中の残留炭素分が0.20質量%以上、
50℃における動粘度が10.000mm2/秒以下である
ことを特徴とするA重油組成物
を提供するものである。
なお、本明細書中、数値範囲を現す「~」は、その上限及び下限としてそれぞれ記載されている数値を含む範囲を表す。また、「~」で表される数値範囲において上限値のみ単位が記載されている場合は、下限値も同じ単位であることを意味する。
本明細書に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率又は含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本明細書において、好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
・「イソパラフィン含有量」
イソパラフィンの含有量は、後述する方法で求められるアルカン類(鎖状飽和炭化水素)含有量から、後述する方法により求められる容量あたりに換算したn-パラフィン(直鎖状飽和炭化水素)含有量を差し引いた値を意味する。
・「アルカン類(鎖状飽和炭化水素)含有量およびナフテン(環状飽和炭化水素)含有量)」
(1)高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いて、以下に示す条件により飽和分(飽和炭化水素化合物)を分取する。
測定装置 :(株)島津製作所製 HPLC
カラム :Develosil 30-3 (4.6mm×250mm)
移動相 :n-ヘキサン 1.0mL/min 5.3MPa
検出器 :CH1:UV254nm、 CH2:RI
試料濃度 :n-ヘキサンで約20vol.%に希釈
注入量 :60μL
分取条件 :飽和分溶出後にバックフラッシュを行い、芳香族分を一括して溶出させる。
(2)上記(1)で得られた飽和分について、ガスクロマトグラフ質量分析計(GC/MS)を用いて以下に示す条件により平均マススペクトルを求める。
測定装置 :Agilent社製 GC-MS
カラム :DB-1HT 30m×0.32mmI.D.×0.10um
オーフ゛ン温度 :40℃(2min)-(20℃/min)-300℃(5min) Run 20min
キャリアーカ゛ス :He 定圧モード 30kPa 初期:2.1mL/min,52cm/sec
イオン化電圧 :EI 70eV
注入方法 :オンカラム注入
次いで、ASTM D 2786に記載の計算式に代入して、アルカン類の容量比率およびナフテンの容量比率を算出し、後述するJPI-5S-49-07「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法」で測定した飽和分の値(容量%)に上記算出した容量比率をかけることで、溶液全体に対するアルカン類の含有量およびナフテンの含有量を算出する。
なお、ASTM D 2786で計算に使用するファクターとして、平均炭素数は16、計算ファクターはn-パラフィンを使用した。
・「n-パラフィン含有量の測定方法」
n-パラフィン含有量は、以下に記載の条件下で測定、算出される値を意味し、特に断りのない場合、炭素数9以上のn-パラフィンの含有量を意味する。
測定装置 :Agilent社製 GC-FID
カラム :DB-1 60m×0.32mmID DF:0.25μm
測定開始温度(保持時間) :60℃(5min)
測定終了温度(保持時間) :340℃(14min)
オーフ゛ン昇温速度 :6℃/min
キャリアーカ゛ス :He 152kPa
FID燃焼ガス :H230mK/min、 Air 400mL/min
定量方法 :内部標準法 (フタル酸ジ-n-ブチル)
試料希釈 :トルエン
注入方法 :オンカラム注入
また、容量あたりに換算したn-パラフィン含有量は、上記方法で測定したn-パラフィン含有量を0.75で除した値を意味する。
・「飽和分含有量」
JPI-5S-49-07「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法」に記載の方法により測定された値を意味する。
・「オレフィン分含有量」
JPI-5S-49-07「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法」に記載の方法により測定された値を意味する。
・「芳香族分含有量」
芳香族分の含有量は、JPI-5S-49-07「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法」に記載の方法により測定された値を意味する。
ただし、高圧水素化処理基材の原料油の芳香族分の含有量、及び後述する発熱量測定に用いる芳香族分については、IP548「Determination OF aromatic hydrocarbon types in middle distillates - High performance liquid chromatography method With refractive index detection」により測定される値を意味する。
・「蒸留性状(留出温度)」
イソパラフィン系基材及びイソパラフィン系基材を含むA重油組成物:ASTM D6352に規定されているガスクロマトグラフ蒸留試験方法。
イソパラフィン系基材以外の石油系基材:JIS K 2254:1998「石油製品-蒸留試験方法」に規定されている「常圧法蒸留試験方法」に規定されている方法。
・「10%残油の残留炭素分」
JIS K 2270-2:2009「原油及び石油製品―残留炭素分の求め方―第2部:ミクロ法」に規定されている方法。
・「50℃における動粘度(動粘度(50℃))」
JIS K 2283:2000「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」に規定されている方法。
・「15℃における密度(密度(15℃))」
JIS K 2249-1:2011「原油及び石油製品-密度の求め方―(振動法)」に規定されている方法。
・「硫黄分含有割合」
500質量ppm以下の硫黄分:JIS K 2541-6:2003「原油及び石油製品-硫黄分試験方法-第6部:紫外蛍光法」に規定されている方法。
500質量ppmを超える硫黄分: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」に規定されている方法。
・「灰分」
JIS K2272に規定されている方法。
・「水分」
JIS K 2275-3「原油及び石油製品-水分試験方法」に記載のカールフィッシャー式電量滴定法。
・「反応」
JIS K 2252(1998)「石油製品-反応試験方法」に規定されている方法。
・「引火点」
JIS K 2265-3:2007「引火点の求め方―第3部:ペンスキーマルテンス密閉法」に規定されている方法(PM法)。
・「流動点(PP)」
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」に規定されている方法。
・「スラッジ量」
メンブランフィルター(孔径1.2μm)の重量を0.1mgの桁まで求めた後、吸引ろ過装置にメンブランフィルターをセットし、測定試料100mLをろ過する。メンブランフィルター上に液体が見えなくなった後、メンブランフィルターの縁に油状のものが確認できなくなるまで、n-ヘプタンで洗浄する。その後、メンブランフィルターを減圧乾燥させ、乾燥後のメンブランフィルターの重量を測定し、乾燥後のメンブランフィルターの重量からフィルターの重量を引き、スラッジ量を求める。
・「セタン指数」
JIS K 2204:1992に規定されている方法。
硫黄分含有量が10質量ppm未満、イソパラフィン含有量が85.0容量%以上、n-パラフィン含有量が7.0質量%以下、芳香族分含有量が0.5容量%以下であり、15℃における密度が0.7900~0.8200g/cm3、ASTM D 6352の規定による蒸留範囲が160.0℃~480.0℃であるイソパラフィン系基材を65.0容量%~96.5容量%含有するとともに、
動植物油脂を3.5~35.0容量%含み、
10%残油中の残留炭素分が0.20質量%以上、
50℃における動粘度が10.000mm2/秒以下である
ことを特徴とするものである。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材の硫黄分含有量が上記範囲内にあることにより、燃焼時における硫黄酸化物の生成を容易に低減することができる。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材の密度が上記範囲内にあることにより、A重油組成物の燃焼時に良好な燃焼状態を容易に発揮することができる。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材の蒸留範囲が上記範囲内にあることにより、A重油組成物とした際に、各用途に適した蒸留性状を付与することができる。
なお、本出願書類において、蒸留範囲とは、ASTM D6352の規定によりガスクロマトグラフ蒸留試験を行い、0.5容量%留出温度を初留点(IBP)とし、99.5容量%留出温度を終点(EP)とした場合の初留点(IBP)~終点(EP)を意味する。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材は、ASTM D6352の規定によりガスクロマトグラフ蒸留試験を行ったときの10容量%留出温度(T10)が、190~250℃であるものが好ましく、195~245℃であるものがより好ましく、200~250℃であることがさらに好ましい。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材は、ASTM D6352の規定によりガスクロマトグラフ蒸留試験を行ったときの50容量%留出温度(T50)が、230~310℃であるものが好ましく、235~305℃であるものがより好ましく、240~300℃であるものがさらに好ましい。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材は、ASTM D6352の規定によりガスクロマトグラフ蒸留試験を行ったときの90容量%留出温度(T90)が、290~380℃であるものが好ましく、295~375℃であるものがより好ましく、300~370℃であるものがさらに好ましい。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材は、ASTM D6352の規定によりガスクロマトグラフ蒸留試験を行い、99.5容量%留出温度を終点(EP)とした場合に、終点(EP)が、400~470℃であるものが好ましく、405~465℃であるものがより好ましく、410~460℃であるものがさらに好ましい。
イソパラフィン系基材の引火点の上限は特に制限されないが、イソパラフィン系基材の引火点は、通常、90.0℃以下である。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材の引火点が上記範囲内にあることにより、より容易な取り扱いが可能となる。
イソパラフィン系基材を構成するスラッジの生成量が上記範囲内にあることにより、A重油組成物に配合したときに、フィルターに目詰まりを生じさせにくくすることができる。
脂質を原料として製造されたイソパラフィン系基材として、具体的には、廃食油や一般的な動植物油に由来するさまざまな脂質を水素化処理し、不純物を除去した後、得られたパラフィン分を異性化し、適宜分留処理してなるもの等を挙げることができる。
また、バイオアルコールを原料として合成されたイソパラフィン系基材として、具体的には、発酵法により生産されたエタノールやイソブタノールを脱水反応によりエチレンやイソブテンとした後、これを重合してオリゴマー化し、適宜分留処理してなるもの等を挙げることができる。
さらに、バイオマス由来の合成ガスをFT合成して製造されたイソパラフィン系基材としては、熱分解炉を用いてバイオマスを熱分解してガス化し、得られた合成ガスをFT合成してなるものを挙げることができる。
なお、本出願書類において、バイオアルコールとは、バイオマスを発酵し、適宜濾過処理して得られるエタノールやブタノール等のアルコール類を意味する。
本発明に係るA重油組成物を構成するイソパラフィン系基材は、バイオマス由来の基材のみで構成されていることが好適である。
本発明のA重油組成物に含有される動植物油脂は、脂肪酸とグリセリンから成るトリアシルグリセリドを主成分とするものであり、他にモノ・ジアシルグリセリド、ビタミン、コレステロール、トコフェノール、植物ステロール等を含むものであってもよい。
本発明に係るA重油組成物において、上記動植物油脂の配合割合が3.5容量%未満であると、10%残油中の残留炭素分が0.20質量%未満となって、A重油組成物として税法上の規定を満たさないものとなる。
本発明に係るA重油組成物において、上記動植物油脂の配合割合が35.0容量%を超えると、50℃における動粘度が10.000mm2/秒超となり、冬季に加温が必要となることから、加温によりA重油組成物の酸化安定性が低下し易くなる。
本発明に係るA重油組成物が、上記イソパラフィン系基材および動植物油脂を、合計で上記割合で含むことにより、バイオマスまたはバイオマスを原料とする基材により専ら構成することができるとともに、
低温流動性向上剤(CFI)を添加することなく優れた低温流動性を容易に発揮することができる。
本発明に係るA重油組成物の10%残油の残留炭素分が上記範囲にあることにより、税法上の規定を満たしつつ、スラッジの生成を好適に抑制することができる。
A重油組成物の15℃における密度が上記範囲にあることにより、A重油組成物を燃焼させる際に良好な燃焼状態を容易に達成することができる。
本発明に係るA重油組成物の硫黄分含有割合が上記範囲内にあることにより、本発明に係るA重油組成物において、硫黄分の含有量を適正な範囲に容易に制御して、燃焼時における硫黄化合物の生成を容易に抑制することができる。
本出願書類において、「反応」の語は、A重油組成物中に含まれる水溶性の酸又は塩基の有無を判断する反応試験を指し、試験結果が酸性又はアルカリ性を示す場合、A重油組成物は、水溶性の酸又は塩基を含むことを意味する。試験結果が中性を示す場合、A重油組成物は、水溶性の酸又は塩基を含まないことを意味する。
上述したように、反応は、JIS K 2252(1998)「石油製品-反応試験方法」に規定されている方法により測定するが、具体的には、試料に水を加え、加温して振り混ぜ、水相に酸及び塩基を抽出し、指示薬としてメチルオレンジ又はフェノールフタレインを用いて、抽出した水相の酸性、中性又はアルカリ性を判定することによって、試料中に含まれる酸及び塩基の有無を判断する。
本発明のA重油組成物において、反応が中性であることにより、燃料タンクや燃料配管においてA重油組成物が優れた貯蔵安定性を発揮することが可能となる。
本発明に係るA重油組成物の引火点が60.0℃以上であることにより、より容易に取り扱うことが可能となる。
本発明に係るA重油組成物の流動点が-10.0℃以下であることにより、冬季の寒冷地においてもA重油組成物の流動性を好適に確保することができる。
本発明に係るA重油組成物の流動点の下限値については、特に制限されないが、本発明に係るA重油組成物の流動点は、通常は-60.0℃以上である。
本発明に係るA重油組成物のセタン指数が40.0以上あることにより、A重油組成物を燃焼させる際に良好な燃焼状態を得ることができる。
上記添加剤としては、氷結防止剤、酸化防止剤、金属不活性剤、静電気防止剤、潤滑性向上剤、導電度調整剤、腐食防止剤等の公知の燃料添加剤から選択される一種以上が挙げられる。
以下の実施例および比較例においては、以下の基材を使用した。各基材の特性を表1に示す。
・イソパラフィン系基材1(IP基油1)
イソパラフィンを100.0容量%含むもの(イソパラフィン含有量が100.0容量%、n-パラフィン含有量が0.0容量%、芳香族分含有量が0.0容量%であるもの)。
・イソパラフィン系基材2(IP基油2)
イソパラフィンを100.0容量%含むもの(イソパラフィン含有量が100.0容量%、n-パラフィン含有量が0.0容量%、芳香族分含有量が0.0容量%であるもの)。
・水素化脱硫灯油(直留灯油)
中東系原油を常圧蒸留して得られる灯油留分(直留灯油)を水素化脱硫処理したもの。
・水素化脱硫軽油(直留軽油)
中東系原油を常圧蒸留して得られる軽油留分(直留軽油)を水素化脱硫処理したもの。
・接触分解軽油
流動接触分解装置から留出した分解軽油。
・石油系残渣留分
減圧蒸留装置から留出した減圧蒸留残渣油を軽油留分等で粘度調製したものであるもの。
なお、以下の表中において、イソパラフィン系基材の蒸留性状(留出温度)は、ASTM D6352に規定されているガスクロマトグラフ蒸留試験方法で測定したものであり、直留灯油、直留軽油および接触分解軽油の蒸留性状(留出温度)は、JIS K 2254:1998「石油製品-蒸留試験方法」に規定されている「常圧法蒸留試験方法」に規定されている方法により測定したものである。
上記各基材(IP基油1、IP基油2、直留灯油、直留軽油、接触分解軽油、石油系残渣留分)とともに、食物油として、紅花油、ヒマワリ油、コメ油、オリーブ油および菜種油を用意し、表2-1および表2-2に示す配合割合で各々配合することにより、実施例1~実施例13、比較例1~比較例5に係る各A重油組成物を調製した。
得られた各A重油組成物の特性を表3-1~表3-2に示す。
なお、以下の表中において、イソパラフィン系基材を含むA重油組成物の蒸留性状(留出温度)は、ASTM D6352に規定されているガスクロマトグラフ蒸留試験方法で測定したものである。
このため、これ等の実施例で得られたA重油組成物は、バイオマスまたはバイオマスを原料とする基材により構成することができるとともに、低温流動性向上剤(CFI)を添加することなく優れた低温流動性を発揮し得るものであることが分かる。
Claims (1)
- 硫黄分含有量が10質量ppm未満、イソパラフィン含有量が85.0容量%以上、n-パラフィン含有量が7.0質量%以下、芳香族分含有量が0.5容量%以下であり、15℃における密度が0.7900~0.8200g/cm3、ASTM D 6352の規定による蒸留範囲が160.0℃~480.0℃であるイソパラフィン系基材を65.0容量%~96.5容量%含有するとともに、
動植物油脂を3.5~35.0容量%含み、
10%残油中の残留炭素分が0.20質量%以上、
50℃における動粘度が10.000mm2/秒以下である
ことを特徴とするA重油組成物。
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