JP4565834B2 - 灯油組成物 - Google Patents

Description

本発明は、暖房用燃料として取り扱い時、点火時および消火時に不快臭がなく、燃焼の排ガスがクリーンで、貯蔵安定性が高いなどの優れた性能を備え、さらに消火時間が短く、暖房性能に優れた灯油組成物に関する。

灯油は暖房用、厨房用として広く用いられている。従来の灯油は、暖房用として使用する場合、給油等で灯油を取り扱う際に油臭く、使用者に不快感を与えていた。また、ポータブルストーブ、ファンヒーター等の開放型ストーブに使用する際あるいは厨房用として石油コンロ等に使用する際の点火時や消火時に不完全燃焼し、その際発生する未燃焼の炭化水素により不快な臭気がするといった欠点を有していた。
一方、使用者が要望する石油ストーブに対する安全性や快適性（ＮＯｘ、炭化水素化合物、ＣＯ、ＳＯ_２などの発生が少なく、かつ不快臭を伴わない）なども年々レベルが高まっている。また、近年、夏越し灯油が出回り、それを使用することにより石油ストーブが故障するという問題も発生しており、灯油の貯蔵安定性の改善についても要望されている。このような状況から、石油ストーブに使用される灯油は、使用者の要望に十分応え得るものでなければならない。

灯油一般に認められる取り扱い時の不快感、点火時、消火時の不快臭の欠点を解決する方法としては、灯油気化触媒を用いる方法（特許文献１）、灯油に消臭剤を添加する方法（特許文献２）、ｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィン類よりなる灯油（特許文献３）などが提案されている。
しかしながら、灯油気化触媒を用いる方法では、触媒が経時的に劣化するため、長期間クリーンな燃焼を持続させることが困難であった。また、灯油に消臭剤を添加する方法は、匂いに対する個人の好みの問題があるため、あまり効果的ではなかった。また、ｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィン類よりなる灯油は、取り扱い時、点火時、消火時に不快な臭気がなく、排ガスもクリーンであるが、製造コストが大幅に上昇し、価格の高い灯油になってしまうという問題があった。また、炭素数９、１０を主成分とするｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィン類よりなる灯油は、従来の灯油より密度が低くなり、容積当たりの燃料消費量が大きくなるため、石油ストーブの表示燃料消費量に対するＪＩＳ規格を満足しない惧れがあった。さらに、引火点が低くなり、消火時間等の安全性にも問題があった。

特公昭５９−１６８１４号公報 特公昭５４−３２００３号公報 特開昭６３−１５０３８０号公報

本発明の目的は、消火時間、発熱量〔以下、発熱量もしくは暖房性能とは特にことわり書きがない限り、時間当たりの発熱量（Ｊ／ｈ）を意味する〕が一般灯油と同等であり、従来の方法では得られなかった、灯油自体の臭気が著しく少なく、取り扱い時に不快な油臭がなく、点火時または消火時の臭気がなく、燃焼性もよく、燃焼時の排ガスもクリーンであり、さらに貯蔵安定性の優れ、消火時間が短く、暖房性能にも優れた灯油組成物を提供する点にある。

本発明者らは、前記従来技術の問題点を解決するために鋭意研究を行った結果、従来の原油蒸留により得られる灯油に代えて、ｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィンを主成分とし、特定の蒸留性状もしくは特定の組成を有する灯油ならば前記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。

本発明の第１は、ｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィンよりなる成分が全体の９９重量％以上を占める灯油組成物であって、かつ下記式
（Ａ）６．０℃≦ＦＢＰ（終点）−９５％蒸留点≦１１．０℃
（Ｂ）２４０℃≦ＦＢＰ≦２７０℃、好ましくは２５０℃≦ＦＢＰ≦２７０℃
（Ｃ）１６０℃≦ＩＢＰ（初留点）≦１６５℃
で示される物性を有することを特徴とする灯油組成物に関する。
本発明の第２は、炭素数８〜１２のｎ−パラフィンと炭素数８〜１２のｉｓｏ−パラフィンよりなるパラフィン混合物と炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンで構成される請求項１記載の灯油組成物に関する。
本発明の第３は、ｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィンよりなる成分が全体の９９重量％以上を占め、炭素数８〜１２のｎ−パラフィンと炭素数８〜１２のｉｓｏ−パラフィンよりなるパラフィン混合物と炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンで構成される灯油組成物であって、かつ下記式
（Ａ）６．０℃≦ＦＢＰ（終点）−９５％蒸留点≦１１．０℃
（Ｂ）２４０℃≦ＦＢＰ≦２７０℃
（Ｃ）１５０℃≦ＩＢＰ（初留点）≦１６５℃
で示される物性を有することを特徴とする灯油組成物に関する。
本発明の第４は、炭素数８〜１２のｎ−パラフィンと炭素数８〜１２のｉｓｏ−パラフィンよりなるパラフィン混合物と炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンの混合比が重量割合で８０：２０〜４０：６０である請求項２または３記載の灯油組成物に関する。
本発明の第５は、ＪＩＳ Ｓ３０３１による消火時間が１２５秒以内、流動点が−５０℃以下である請求項１〜４のいずれかに記載の灯油組成物に関する。

以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明の灯油組成物は、天然ガス、石炭等から部分酸化、スチームリフォーミング等で合成ガスを得て、フィッシャートロプシュ反応により長鎖のアルキル炭化水素重合油にし、その後、水素化分解、蒸留を行い、所望の物性を調製して得られる。また、製造コストが見合えば石油精製で得られる各留分から分離、合成等を行うことによっても得られる。

灯油組成物は多種の化合物の混合物であり、個々の化合物の性状や単に蒸留曲線から、一般性状を予測することは非常に難しいが、本発明者らは鋭意検討の結果、優れた消火時間および発熱量を有するｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィンを主成分とする灯油組成物の物性を前記（Ａ）〜（Ｃ）の条件を満たすことにより目的を達成できることを見出したものである。
本発明の灯油組成物は、従来の方法では得られなかった、灯油自体の臭気が著しく少なく、取り扱い時に不快な油臭がなく、点火時または消火時の臭気がなく、燃焼性もよく、燃焼時の排ガスもクリーンであり、さらに貯蔵安定性のすぐれた灯油組成物であり、消火時間が短く、暖房性能にも優れたものである。

本発明において、ｎ−パラフィン含有量およびｉｓｏ−パラフィンよりなる成分が全体の９９重量％未満であると、芳香族成分、オレフィン成分、含酸素成分等が混入し、また、場合によっては窒素成分や硫黄成分などが混入し、灯油取り扱い時または点火時、消火時に臭気が感じられるようになったり、貯蔵安定性が一般灯油と同程度になる。

灯油組成物が、すぐれた暖房性能を発揮し、かつ消火時間を短くするためには、前記（Ａ）〜（Ｃ）の要件は不可欠である。この（Ａ）〜（Ｃ）の規定を満たした「重い留分とくに炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィン」を含有することにより低沸点留分の蒸発を抑え、消火時間の短縮という効果を奏するのである。一方、「重い留分」が多すぎる場合には表面張力が必要以上に大きくなり、燃料がストーブの芯に吸い上げられにくくなり、暖房性能の低下を招く。さらに、ｎ−パラフィンとｉｓｏ−パラフィンが灯油組成物全体に対して９９重量％以上を占めることにより、芳香族成分などによる不快臭がなくなり、排ガスもきれいで、かつ貯蔵安定性もよいという結果をもたらす。
また、ＦＢＰ（終点）が２５０℃以上のものを用いれば、さらに消火時間が短くなる。

本発明において、パラフィンの炭素数が７以下であると引火点が低すぎてＪＩＳ Ｋ２２０３に規定されている灯油の引火点４０℃以上の規定を外れる可能性があり、またｎ−パラフィンの炭素数が１２を超えると低温流動性が悪化し好ましくない。さらにｉｓｏ−パラフィンの炭素数が１６を超えるとＪＩＳ Ｋ２２０３に規定されている９５％蒸留点２７０℃以下を外れる可能性があり好ましくない。さらに炭素数８〜１２のパラフィン混合物の割合が多すぎると消火時間が長くなり、かつ芯式ストーブにおいて燃料が過剰に供給され発熱量が増大しすぎ安全上好ましくない。また炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンが多すぎると逆に、芯式ストーブにおいて燃料が十分に供給されずに発熱量が低下し十分な暖房性能が得られない。

なお、本発明の炭素数８〜１２のｎ−パラフィンと炭素数８〜１２のｉｓｏ−パラフィンは任意の混合比で構成することができる。この範囲の炭素数のものであれば、ノルマルもｉｓｏも本発明においては、ほぼ均等物とみることができるからである。このパラフィン混合物と炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンの重量比は、８０：２０〜４０：６０、好ましくは７０：３０〜５０：５０である。

Ｃ１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンの含有量が多くなると、暖房性能（発熱量）が下がり好ましくなく、特にＣ１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンの含有量が７０％を超えると暖房性能（発熱量）が悪化するので特に好ましくない。またＣ８〜１２のパラフィンの含有量が多くなると、消火時間が長くなり好ましくなく、特にｎ−パラフィンの含有量が８０％を超えると、ＪＩＳ規格には適応するが市販灯油より若干消火時間が長くなり好ましくない。さらに芯式ストーブにおいて燃料が過剰に供給され発熱量が増大し安全上好ましくない。

本発明で用いるｎ−パラフィンとしては、ｎ−ノナン、ｎ−デカン、ｎ−ウンデカン、ｎ−ドデカンなどを挙げることができ、ｉｓｏ−パラフィンとしては、ｎ−メチルウンデカン、２，２−ジメチルウンデカン、２−メチルドデカン、２，２−ジメチルドデカン、２−メチルトリデカン、２，２−ジメチルトリデカン、２−メチルテトラデカンなどを挙げることができる。

本発明の灯油組成物は下記（１）〜（４）の性状を有しており、煙点が高く燃焼性において優れている。煙点が高くなり燃焼性が向上すると、点火から完全燃焼に至るまでの時間が短くなり、定常燃焼時では完全燃焼が促進される。そのため、点火時の不快な臭気やすすが無くなり、点火時および定常燃焼時の排ガスもクリーンとなる。
（１）引火点：４０℃以上
（２）硫黄分：１０ｐｐｂ以下
（３）煙点：３０ｍｍ以上（３５ｍｍ以上、更には４０ｍｍのものも得られる）
（４）密度１５℃：０.７７ｇ／ｃｍ^３以下

ＪＩＳ Ｓ３０３１による消火時間が１２５秒以内であれば、市販灯油よりも消火時間が短くなり、極めて安全性が高い灯油組成物となる。また流動点を−５０℃以下に調整すると、冬期の寒冷地においても取扱いやすい。

本発明によれば、灯油自体の臭気が著しく少なく、取り扱い時に不快な油臭がなく、点火時または消火時の臭気がなく、燃焼性もよく、燃焼時の排ガスもクリーンで貯蔵安定性もよく、更に消火時間が短く、暖房性能に優れた灯油組成物を提供できる。

以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

実施例１〜２、比較例１〜３、参考例１
天然ガスを部分酸化し、フィッシャー−トロプシュ合成により重質パラフィンを合成し、得られた重質パラフィン油を水素化分解・蒸留によりナフサ、灯油、軽油留分を得るＳＭＤＳ（Ｓｈｅｌｌ Ｍｉｄｄｌｅ Ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）プロセスにより製造し、表１に示す組成のｎ−パラフィン／ｉｓｏ−パラフィン混合油を得た。

上記のようにしてＳＭＤＳプロセスより製造された実施例１〜２および比較例１〜３の灯油組成物、一般に販売されているＪＩＳ１号灯油（参考例１）の性状を表１に示す。

表１から分るように、本発明の灯油組成物の性状は、煙点が３０ｍｍ以上と高く、消火時間が短く、暖房性能（発熱量）に優れている。

実施例、比較例および参考例の灯油を用い、以下に示す試験を行った。
ストーブ燃焼試験
芯式対流型ストーブ（製造元コロナ、型式ＳＬ−２２１）を用いて消火時間（ＪＩＳ Ｓ３０３１）、発熱量（航空燃料油Ａ法ＪＩＳ Ｋ２２７９）、燃料消費量を測定した。
燃焼性能評価方法
（１）消火時間（通常消火）
消火時間の計測はＪＩＳ Ｓ３０３１にしたがって実施した。評価対象燃料で芯を上限の位置にし、１時間燃焼させた後、芯を下げた時間から炎が目視で完全に消えるまでの時間を消火時間とした。１燃料につき消火時間の評価は２回とした。なお、炎の確認のため暗室で試験を実施した。
評価は以下の手順で実施した。
（ａ）評価対象燃料を空のストーブ付属のタンクに入れるとともに、ストーブ側に残っていた燃料もスポイトで抜き取る。
（ｂ）評価対象燃料をタンクに給油しストーブにセットする。
（ｃ）１時間、芯を最も上の位置になるようにし、燃焼させた。
（ｄ）１時間の燃焼の後、芯を一気に下げ消火する。
（ｅ）芯を下げ終わった時から、目視で炎が完全に消えるまでの時間をストップウオッチで計測し、記録する。
（ｆ）再びストーブに着火し、１５分燃焼させた後、２回目の消火時間を計測した。
結果を表２に示す。

（２）燃料消費量試験
以下の要領で実施した。
（イ）ストーブに残っている燃料を抜き取った後、評価燃料を給油し、安定して燃焼することの確認、および燃料の入れ替えのため一定時間燃焼させた後、消火した。
（ロ）消火後、ストーブ本体を秤量した。
（ハ）それぞれのストーブにおける最大燃焼で7時間評価燃料を燃焼させた後、消火した。
（ニ）消火後、ストーブ本体を秤量し記録し、試験前重量と試験後重量の差から燃料消費量を求めた。
結果を表３に示す。

（３）発熱量試験（航空燃料油Ａ法 ＪＩＳ Ｋ２２７９）
結果を表３に示す。

Claims (5)

1. ｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィンよりなる成分が全体の９９重量％以上を占める灯油組成物であって、かつ下記式
   （Ａ）６．０℃≦ＦＢＰ（終点）−９５％蒸留点≦１１．０℃
   （Ｂ）２４０℃≦ＦＢＰ≦２７０℃
   （Ｃ）１６０℃≦ＩＢＰ（初留点）≦１６５℃
   で示される物性を有することを特徴とする灯油組成物。
2. 炭素数８〜１２のｎ−パラフィンと炭素数８〜１２のｉｓｏ−パラフィンよりなるパラフィン混合物と炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンで構成される請求項１記載の灯油組成物。
3. ｎ−パラフィンおよびｉｓｏ−パラフィンよりなる成分が全体の９９重量％以上を占め、炭素数８〜１２のｎ−パラフィンと炭素数８〜１２のｉｓｏ−パラフィンよりなるパラフィン混合物と炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンで構成される灯油組成物であって、かつ下記式
   （Ａ）６．０℃≦ＦＢＰ（終点）−９５％蒸留点≦１１．０℃
   （Ｂ）２４０℃≦ＦＢＰ≦２７０℃
   （Ｃ）１５０℃≦ＩＢＰ（初留点）≦１６５℃
   で示される物性を有することを特徴とする灯油組成物。
4. 炭素数８〜１２のｎ−パラフィンと炭素数８〜１２のｉｓｏ−パラフィンよりなるパラフィン混合物と炭素数１３〜１６のｉｓｏ−パラフィンの混合比が重量割合で８０：２０〜４０：６０である請求項２または３に記載の灯油組成物。
5. ＪＩＳ Ｓ３０３１による消火時間が１２５秒以内、流動点が−５０℃以下である請求項１〜４のいずれかに記載の灯油組成物。