JP5507043B2

JP5507043B2 - 燃料油組成物

Info

Publication number: JP5507043B2
Application number: JP2007250924A
Authority: JP
Inventors: 貞憲澤田
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2027-09-27
Also published as: JP2009079172A

Description

本発明は燃料油組成物に関し、さらに詳しくは、高い発熱量と良好な燃焼性を維持し、かつ低温流動性及び貯蔵安定性が従来より優れた、ボイラーや温風暖房機などの外燃機に使用される燃料油組成物に関するものである。

近年、ディーゼルエンジンなどの内燃機と同様に、ボイラーや温風暖房機などの外燃機に使用される燃料油についても、より高い発熱量（高カロリー）の燃料油が要求されている。
従来、外燃機用燃料油として、主に灯油、Ａ重油、Ｃ重油が用いられている。しかしながら、前記灯油は、硫黄分、窒素分、残留炭素分が極めて低く、環境負荷が小さいものの、発熱量が低いという欠点を有している。
一方、Ａ重油は、一般に安定供給の点で優れており、かつ灯油に比較して高い発熱量をもつが、より一層高い発熱量が要求される傾向にある。より高い発熱量のＡ重油は、高沸点（高密度）留分の基材混合比率を増大させることにより達成できることが知られている。しかしながら、直留系基材の高沸点留分は、パラフィン分が多く、製品の低温流動性悪化を引き起こす場合がある。また、接触分解軽油（ＬＣＯ：Light Cycle Oil）の混合比率を増大することにより、より高い発熱量のＡ重油が得られることも知られている。しかしながら、ＬＣＯの混合比率が高い燃料油を使用した場合、使用時に着火不良や、煤の発生など燃焼不良が観察される場合がある。
さらに、Ｃ重油は、前記Ａ重油よりも高い発熱量を有するが、高粘度のために加温設備が必要であるなど、取り扱いが不便である上、硫黄分、窒素分、残留炭素分が高く環境への影響が大きいという欠点を有している。

上記のような問題を解決するために、これまでに種々の提案がなされている（例えば、特許文献１〜３を参照）。
特許文献１では、軽質サイクル油と直脱軽油とを含有し、密度を一定値以上に調製したＡ重油が記載されている。また、特許文献２では、特許文献１と同様に、軽質サイクル油と直脱軽油とを含有し、さらに残留炭素付与用基材を加え、１０％残留炭素分が０．２質量％を超える組成物を提案している。さらに、特許文献３では、接触分解軽油を５０容量％以上含有し、セタン指数、密度などの性状を制御した組成物を開示している。
しかしながら、特許文献１及び特許文献３の燃料油は、いずれも低温流動性が不十分であり、また特許文献２の燃料油は、燃焼性が不十分であり、いずれもさらに改良の余地がある。

特開平１０−２９８５６５号特開平１０−２９８５６７号特開２００３−９６４７４号

本発明は、このような状況下で、高い発熱量と良好な燃焼性を維持し、かつ低温流動性及び貯蔵安定性が優れた燃料油組成物であり、ボイラーや温風暖房機などの外燃機に使用される燃料油組成物を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、前記の好ましい性質を有する燃料油組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、特定性状を有する燃料油組成物が、その目的に適合し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。すなわち、本発明は、
〔１〕下記の（１）及び（２）の条件を満たすことを特徴とする燃料油組成物、
（１）セタン指数（ｃ）が、２０以上であり、かつ、下記の式〔Ａ〕を満たす
ｃ ≧ ２５×Ｖ−４５・・・〔Ａ〕
［式中、Ｖは、燃料油組成物の５０℃における動粘度（ｍｍ²／ｓ）である。］
（２）１０％残留炭素分が０．０５質量％以上０．２０質量％未満である
〔２〕密度が０．８８０ｇ／ｃｍ³以上、５０℃における動粘度が３．２ｍｍ²／ｓ以下、及び硫黄分が０．３０質量％以下である上記〔１〕に記載の燃料油組成物、
〔３〕接触分解軽油（ＬＣＯ：Light Cycle Oil）を５０〜９０容量％含有する上記〔１〕又は〔２〕に記載の燃料油組成物、
〔４〕接触分解軽油が、以下の性状を有するものである上記〔３〕に記載の燃料油組成物、
（１）密度が０．８９０ｇ／ｃｍ³以上０．９４０ｇ／ｃｍ³未満
（２）５０℃における動粘度が１．６０ｍｍ²／ｓ以上３．００ｍｍ²／ｓ以下
（３）硫黄分が０．３３質量％以下
〔５〕通油限界温度が、−５℃以下である上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の燃料油組成物、
を提供するものである。

本発明によれば、高い発熱量と良好な燃焼性を維持し、かつ低温流動性及び貯蔵安定性が従来より優れた燃料油組成物であり、ボイラーや温風暖房機などの外燃機に使用される燃料油組成物を提供することができる。

本発明は、上記（１）及び（２）の条件を満たすことを特徴とする燃料油組成物である。以下これらについて説明する。
（１）セタン指数（ｃ）が、２０以上であり、かつ、下記の式〔Ａ〕を満たす
ｃ ≧ ２５×Ｖ−４５・・・〔Ａ〕
［式中、Ｖは、燃料油組成物の５０℃における動粘度（ｍｍ²／ｓ）である。］
セタン指数が上記範囲内であれば、燃焼性が良好であり、一酸化炭素や煤の発生を抑制し、また着火性においても優れたものにすることができる。
なお、このセタン指数は、ＪＩＳＫ２２０４−１９９２に従って測定した値である。

（２）１０％残留炭素分が０．０５質量％以上０．２０質量％未満である
１０％残留炭素分が０．０５質量％未満であると、低温流動性が十分ではないことがあり、低温での利用が制限される恐れがある。一方、１０％残留炭素分が０．２０質量％以上であると、燃焼性が低下し、燃焼機器によっては、一酸化炭素や煤が発生することがあり、また、貯蔵安定性が低下することもある。したがって、１０％残留炭素分は、０．０６〜０．１８質量％がより好ましく、０．０７〜０．１５質量％がさらに好ましい。
上記１０％残留炭素分を調整するには、燃料油組成物に残留炭素付与剤を配合し、その配合量を調整することによって行うことが好ましい。この場合の残留炭素付与剤に由来する１０％残留炭素分が、上記と同様の理由により、０．０１質量％を越え０．２０質量％未満であることが好ましく、０．０３質量％以上０．１８質量％未満がより好ましく、０．０７質量％以上０．１５質量％未満がより好ましい。つまり、上記の残留炭素付与剤に由来する１０％残留炭素分になるように残留炭素付与剤を配合すればよい。
なお、この１０％残留炭素分は、ＪＩＳＫ２２７０に従って測定した値である。

本発明の燃料油組成物は、上記（１）及び（２）の条件を満たせば、所望の性能を有する組成物を得ることができるが、さらに、以下の性状を満たすことが好ましい。例えば、
（３）密度が０．８８０ｇ／ｃｍ³以上である
密度が０．８８０ｇ／ｃｍ³以上であれば、単位容積当たりの発熱量が所望の燃料油を得ることができる。密度の上限については、特に制限はないが、密度が過度に高い場合、使用する燃焼機の種類によっては、燃焼性が悪化する場合があることから、０．９００ｇ／ｃｍ³以下にすることが好ましい。
なお、この密度は、ＪＩＳＫ２２４９に従って測定した値である。

（４）５０℃における動粘度が３．２ｍｍ²／ｓ以下である
当該動粘度が３．２ｍｍ²／ｓ以下であれば、使用する燃焼機器の種類や使用環境によらず、燃焼性トラブルの発生を抑制することができる。また、５０℃における動粘度の下限値については、特に拘束されるものではないが、通常安全性の観点から、１．５ｍｍ²／ｓ以上が好ましい。
なお、この５０℃における動粘度は、ＪＩＳＫ２２８３に従って測定した値である。

（５）硫黄分が０．３質量％以下である
硫黄分が０．３質量％以下であれば、燃焼ガス中のＳＯｘを低減することができ、環境負荷低減、燃焼ガスの酸露点低下抑制による煙道腐食の抑制の点から好ましい。より好ましくは０．２質量％以下である。
なお、上記硫黄分含有量は、ＪＩＳＫ２５４１−１に従って測定した値である。

（６）本願発明の燃料油組成物は、蒸留性状が、１０％留出温度が２０８〜２３８℃、５０％留出温度が２６８〜２８８℃、９０％留出温度が３２３〜３６３℃である
このような蒸留性状であれば、燃焼性を高める点で好ましい。
なお、この蒸留性状は、ＪＩＳＫ２２５４に従って基づいて測定した蒸留性状から求めた値である。

本発明の燃料油組成物は、任意の方法で製造することができる。例えば、次に示す燃料油基材を用いて、上記（１）及び（２）、さらには（３）以下の条件を満たすように適宜配合することにより調製することができる。
そのような燃料油基材としては、例えば、接触分解軽油（ＬＣＯ）、直留灯油、脱硫灯油、直留軽質軽油、脱硫軽油、直留重質軽油、脱硫重質軽油、脱ろう軽油、直脱軽油などを使用することができる。また、残留炭素付与剤として直留系残渣、分解系残渣等の残炭源を使用することもできる。

本発明の燃料油組成物の製造においては、上述のとおり、任意の基材を用いて調製すればよいが、中でも必須の基材として、接触分解軽油（ＬＣＯ）と残留炭素付与剤とを必須成分として用い、調整する方法が好ましい。

前記接触分解軽油（ＬＣＯ）は、通常、密度が高いことから単位容積当たりの発熱量が高く、かつ低温流動性に優れている。したがって、このＬＣＯは、本願発明の基本基材として用いることが好ましい。
上記ＬＣＯとしては、ＬＣＯの水素化処理物が好ましい。ＬＣＯの水素化処理により、ＬＣＯ中の硫黄分の含有量や不安定な不飽和化合物を低減でき、環境負荷の低減にも好適な基材を得ることができる。
したがって、ＬＣＯは、流動接触分解法（ＦＣＣ）又は残油流動接触分解法（ＲＦＣＣ）より得られたＬＣＯ、そのＬＣＯを蒸留して蒸留性状を調整したもの、これらのものを通常の方法において水素化処理、具体的には、脱金属処理、脱硫処理等したもの、並びにそれらのＬＣＯを適宜混合した混合物を用いることができる。

本発明において、好ましいＬＣＯは、例えば、以下の（１）〜（３）の性状を有するものが挙げられる。
（１）密度が０．８９０ｇ／ｃｍ³以上０．９４０ｇ／ｃｍ³未満、
（２）５０℃における動粘度が１．６０ｍｍ²／ｓ以上３．００ｍｍ²／ｓ以下
（３）硫黄分が０．３３質量％以下
このような、性状を有するＬＣＯであれば、発熱量、燃焼性、環境負荷の低減などで優れた効果を有する。

本発明においては、基材として、前記ＬＣＯを５０〜９０容量％配合することが好ましい。このような配合量であれば、容易に、発熱量が高く、低温流動性が優れ、かつ燃焼性が良好な燃料油組成物を得ることができる。
ＬＣＯの配合量は、好ましくは、５３〜８５容量％、より好ましくは６０〜８０容量％である。

また、前記直脱軽油は、直接重油脱硫装置より得られる、沸点がおよそ１９０〜３５０℃の範囲内の留分であり、セタン指数が高く、硫黄分が低いため、前記ＬＣＯと共に用いる燃料油基材として好ましい。
この直脱軽油の配合量は、１０〜５０容量％が好ましく、１５〜４７容量％がより好ましい。
接触分解軽油、直脱軽油とともに、さらに上記の他の燃料油基材を配合することができる。

一方、残留炭素付与剤としては、種々のものが使用できるが、中でも、低温流動性、及び貯蔵安定性の効果の観点から直留系残渣、分解系残渣が好ましく、具体的には、例えば、常圧蒸留残渣油、減圧蒸留残渣油、直接重油脱硫残渣油、流動接触分解残渣油などが挙げられる。これらの中でも前記効果の点で、常圧蒸留残渣油が好ましい。これらの残留炭素付与剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
この残留炭素付与剤の配合量は、上記１０％残留炭素分の範囲に適合するように必要に応じて適宜選定すればよい。

本発明においては、さらに必要に応じて、低温流動性向上剤、潤滑性向上剤、セタン価向上剤、清浄剤などの各種添加剤を適宜選択して配合できる。

本発明の燃料油組成物は、以上のような性状を有する燃料油組成物であり、高い発熱量と良好な燃焼性を維持し、かつ低温流動性及び貯蔵安定性が従来より優れた燃料油組成物である。
低温流動性については、通油限界温度として具体的に表すことができる。本発明の燃料油組成物は、その通油限界温度が−５℃以下、さらには、−８℃以下である。
なお、この通油限界温度は、ＪＰＩ−５Ｓ−４７−９６に従って測定した値である。

次に実施例により本発明を詳しく説明するが、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、燃料油組成物の性状及び性能は次の方法に従って求めた。
〔燃料油組成物の性状と組成〕
・密度
ＪＩＳＫ２２４９に準拠して測定した。
・セタン指数
ＪＩＳＫ２２０４―１９９２に準拠して測定した。
・硫黄分
ＪＩＳＫ２５４１−７に準拠して測定した。
・１０％残留炭素分
ＪＩＳＫ２２７０に準拠して測定した。
・蒸留性状
ＪＩＳＫ２２５４により測定した。
・流動点
ＪＩＳＫ２２６９に準拠して測定した。
・動粘度
ＪＩＳＫ２２８３に準拠して測定した。

〔燃料油組成物の性能〕
・低温流動性
石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４７−９６「Ａ重油の低温流動性試験方法基準（実機シミュレーター法）」に準拠して通油限界温度（Ｔ℃）を測定し、下記の評価基準で行った。
評価基準；
◎；Ｔ ≦ −８
○； −８＜Ｔ＜ −５
△； −５ ≦ Ｔ
・燃焼性能
下記の条件及び基準で行った。
（１）評価機種及び条件
燃焼機種：ネポン社製ハウスカオンキＨＫ−３０８型
燃料噴霧圧：９．０ｋｇ／ｃｍ２
燃料加熱用バーナ前ヒーター：オフ
評価室温及び油温：３３〜３７℃
バンドシャッター開度：標準（表示されている中央）
（２）測定項目
バッカラッカスモークテスターにより、排ガスのスモークナンバー（ＳＮ）を測定した。
（３）評価基準
◎；ＳＮ≦３．０
○；３．０＜ＳＮ＜６．０
△；６．０≦ＳＮ

・貯蔵安定性
下記の方法及び基準で行った。
（１）評価方法
スクリューキャップ付きのパイレックス製ビン（Ｃｏｒｎｉｎｇ１３７２）のキャップに６ｍｍの穴を開け、燃料油組成物を充填し、暗所（室温）にて２ヶ月間保管した。次いで当該燃料油組成物５０．０ｍＬを、４０．０℃に加温し、ろ紙（ワットマンＮｏ５０、孔径１μｍ、直径５５ｍｍ）を用い０．４９ＭＰａの圧力下でろ過する。ろ過残渣を、ｎ−ヘプタンで洗浄後、ろ紙を乾燥し（１０５℃、１時間）、乾燥状態で１時間放冷後、秤量し、１Ｌ当たりのろ過残渣を算出する。
（２）評価基準
◎；３．０ｍｇ／Ｌ以下
○；３．０ｍｇ／Ｌ超、５．０ｍｇ／Ｌ以下
△；５．０ｍｇ／Ｌ超

実施例１〜６及び比較例１、２
第１表に示す性状を有する基材を、第２表に示す割合で混合して燃料油組成物を調製し、その性状及び性能を評価した。結果を第２表に示す。

第２表によれば、実施例１〜６の燃料油組成物は、低温流動性、燃焼性及び貯蔵安定性に優れていることが分る。これに対し、１０％残留炭素分が０．０４質量％の比較例１は、低温流動性が劣り、１０％残留炭素分が０．２６質量％の比較例２は、燃焼性及び貯蔵安定性が劣っている。

本発明によれば、高い発熱量と良好な燃焼性を維持し、かつ低温流動性及び貯蔵安定性が優れた燃料油組成物を提供することができる。したがって、この燃料油組成物は、ボイラーや温風暖房機など圧力噴霧式バーナを用いる外燃機を中心に、幅広い使用環境において、燃料の使用量を低減し、かつ環境負荷を低減することが可能であり、有用な燃料として利用することができる。

Claims

接触分解軽油の配合量が５３〜８５容量％であり、直脱軽油の配合量が１５〜４７容量％であり、通油限界温度が、−５℃以下であり、密度が０．８８０ｇ／ｃｍ ³ 以上、５０℃における動粘度が３．２ｍｍ ² ／ｓ以下、及び硫黄分が０．３０質量％以下であり、下記の（１）及び（２）の条件を満たすことを特徴とする燃料油組成物。
（１）セタン指数（ｃ）が、２０以上であり、かつ、下記の式〔Ａ〕を満たす
ｃ ≧ ２５×Ｖ−４５・・・〔Ａ〕
［式中、Ｖは、燃料油組成物の５０℃における動粘度（ｍｍ²／ｓ）である。］
（２）１０％残留炭素分が０．０５質量％以上０．２０質量％未満であり、残留炭素付与剤に由来する１０％残留炭素分が、０．０１質量％を越え０．２０質量％未満である
接触分解軽油が、以下の性状を有するものである請求項１に記載の燃料油組成物。
（１）密度が０．８９０ｇ／ｃｍ³以上０．９４０ｇ／ｃｍ³未満
（２）５０℃における動粘度が１．６０ｍｍ²／ｓ以上３．００ｍｍ²／ｓ以下
（３）硫黄分が０．３３質量％以下