JP2020083968A - 外燃機用燃料油組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
A重油は、一般に供給安定性に優れており、かつ、灯油に比較して発熱量が高い長所を有している。しかし、A重油には、寒冷地の厳寒期において、ワックスの析出によるフィルタ閉塞防止のために、設備対応等の配慮が必要になることがある。また、A重油は、定格燃焼量が少なく噴霧油圧が低い油圧噴霧式バーナを搭載している外燃機に使用する場合、燃焼性の改善が必要である。
C重油は、A重油より高い発熱量を有する。しかし、高粘度であるため、使用時に加熱設備が必要となる等、取り扱いが不便である。また、C重油は、燃焼性が低いため、定格燃焼量が少なく噴霧油圧が低い油圧噴霧式バーナを搭載している外燃機に使用できず、硫黄分、窒素分及び残留炭素分が高く、環境負荷が大きいという欠点を有している。
(a1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(b1)初留点が140.0℃以上
(c1)引火点が40.0℃以上
(d1)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(e1)曇り点が−20.0℃以下
(a2)芳香族分含有量が99.0容量%以上
(b2)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c2)曇り点が−50.0℃以下
(d2)30℃における動粘度が1.600mm2/s以下
(e2)15℃における密度が0.9000g/cm3以上
(f2)引火点が50.0℃以上
(1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(2)初留点が140.0℃以上
(3)引火点が40.0℃以上
(4)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(5)曇り点が−20.0以下
(6)総発熱量が37,000(kJ/L)以上
[2]原油の常圧蒸留により得られる直留留分を水素化脱硫した留分を90.0容量%以上含む、下記(a1)〜(e1)をいずれも満足する重質灯油留分と、下記(a2)〜(f2)をいずれも満足する芳香族系炭化水素油と、酸化防止剤とを、該芳香族系炭化水素油の組成物全量基準の含有量が3.0容量%以上23.0容量%以下、該酸化防止剤の組成物全量基準の含有量が20質量ppm以上100質量ppm以下となるよう配合する、下記(1)〜(6)をいずれも満足する外燃機用燃料油組成物の製造方法。
(a1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(b1)初留点が140.0℃以上
(c1)引火点が40.0℃以上
(d1)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(e1)曇り点が−20.0℃以下
(a2)芳香族分含有量が99.0容量%以上
(b2)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c2)曇り点が−50.0℃以下
(d2)30℃における動粘度が1.600mm2/s以下
(e2)15℃における密度が0.9000g/cm3以上
(f2)引火点が50.0℃以上
(1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(2)初留点が140.0℃以上
(3)引火点が40.0℃以上
(4)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(5)曇り点が−20.0℃以下
(6)総発熱量が37,000(kJ/L)以上
本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、原油の常圧蒸留により得られる直留留分を水素化脱硫した留分を90.0容量%以上含む、特定性状を有する重質灯油留分と、特定性状を有する芳香族系炭化水素油と、酸化防止剤と、を含有し、該芳香族系炭化水素油の組成物全量基準の含有量が3容量%以上23容量%以下であり、該酸化防止剤の組成物全量基準の含有量が20質量ppm以上100質量ppm以下であり、下記(1)〜(6)をいずれも満足する、燃料油組成物である。
(1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(2)初留点が140.0℃以上
(3)引火点が40.0℃以上
(4)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(5)曇り点が−20.0℃以下
(6)総発熱量が37,000(kJ/L)以上
本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、以下の(1)〜(6)で規定された組成及び性状をいずれも満足する。
(1)95容量%留出温度
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の95容量%留出温度は、271.0℃以上300.0℃以下である。95容量%留出温度が上記範囲内にないと、優れた得率が得られない。外燃機用燃料油組成物の95容量%留出温度が271.0℃以上であると、灯油の95容量%留出温度(270℃以下)よりも高くなることから、沸点範囲は灯油の沸点範囲よりも広くなるので、優れた得率が得られる。本実施形態の外燃機用燃料油組成物の95容量%留出温度は、構成成分となる留分の95容量%留出温度に左右されることとなる。本実施形態においては、95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下と、灯油の沸点範囲よりも広く、原油からの得率が灯油よりも高い直留留分を水素化脱硫した留分を90.0容量%以上含む重質灯油留分を必須成分として用いることにより、結果として本実施形態の外燃機用燃料油組成物の得率を高くすることが可能となった。
得率を向上させる観点から、95容量%留出温度は、好ましくは273.0℃以上、より好ましくは275.0℃以上であり、上限として好ましくは290.0℃以下、より好ましくは285.0℃以下である。
本明細書において、95容量%留出温度、また後述する初留点、終点は、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。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の初留点は、140.0℃以上である。初留点が上記範囲にないと、取り扱い上の安全性が低下する。取り扱い上の安全性の向上の観点から、好ましくは143.0℃以上、より好ましくは145.0℃以上であり、上限としては、得率を向上させる観点から、好ましくは160.0℃以下であり、より好ましくは155.0℃以下である。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の引火点は、40.0℃以上である。引火点が40.0℃以上でないと、取り扱い上の安全性が低下する。取り扱い上の安全性の向上の観点から、引火点は、好ましくは42.0℃以上、より好ましくは45.0℃以上、更に好ましくは48.0℃以上である。
本明細書において、引火点は、JIS K 2265−1:2007(原油及び石油製品−引火点試験方法− 第1部:タグ密閉法)に準じて測定される値である。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の硫黄分含有量は、3質量ppm以上10質量ppm以下である。硫黄分含有量が上記範囲内にないと、貯蔵安定性の維持が困難となり、排ガス中の硫黄酸化物の上昇により腐食が生じる場合がある。貯蔵安定性を向上させ、腐食の発生を抑制する観点から、硫黄分含有量は、好ましくは8.0質量ppm以下、より好ましくは6.0質量ppm以下であり、下限として好ましくは4.0質量ppm以上である。
本明細書において、硫黄分含有量は、JIS K2541−7:2003(原油及び石油製品−硫黄分試験方法− 第7部:波長分散蛍光X線法)に準じて測定される値である。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の曇り点は、−20.0℃以下である。曇り点が上記範囲内にないと、低温流動性が低下し、析出ワックスによるフィルタ目詰まりが生じやすくなり、保温等の設備対応が必要となる。寒冷地の厳冬期における低温流動性の向上によりフィルタ目詰まりを抑制し、また保温等の設備対応を不要とする観点から、好ましくは−22.0℃以下、より好ましくは−23.0℃以下であり、下限として特に制限はないが、通常−40.0℃以上である。
本明細書において、曇り点は、JIS K2269:1987(原油及び石油製品の流動点並びに曇り点試験方法)に準じて測定される値である。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の総発熱量は、37,000(kJ/L)以上である。総発熱量が上記範囲内にないと、燃費が低下し、燃費改善が難しくなる。より燃費改善を図る観点から、総発熱量は、37,100(kJ/L)以上、より好ましくは37,200(kJ/L)以上である。
本明細書において、総発熱量は、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)される値である。
(7)石油製品反応試験
本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、JIS K 2252:1998による石油製品−反応試験の結果が中性であることが好ましい。中性であることにより、本実施形態の外燃機用燃料油組成物が触れる各種機器、例えば、燃料油タンク、配管、ディーゼルエンジン、及び装備しているポンプ等の補機の腐食を防止することができるので、より容易に外燃機の安定運転が可能となる。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の水分含有率は、0.01容量%以下であることが好ましい。水分含有率が上記範囲内であると、貯蔵安定性の低下(アスファルテンと水のエマルジョンによるスラッジ生成)、氷結等を抑制し、フィルタの閉塞を防止することができる。
本明細書において、水分含有率は、JIS K 2275−3:2015(原油及び石油製品−水分の求め方− 第3部:カールフィッシャー式電量滴定法)に準じて測定される値である。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の灰分量は、0.001質量%以下であることが好ましい。灰分量が上記範囲内であると、バーナチップの摩耗をより抑制することができ、排ガスによる環境負荷の低減を図ることができる。
本明細書において、灰分量は、JIS K 2272:1998(原油及び石油製品−灰分及び硫酸灰分試験方法−)に準じて測定される値である。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の30℃における動粘度は、好ましくは1.300mm2/s以上、より好ましくは1.350mm2/s以上、さらに好ましくは1.375mm2/s以上であり、上限として好ましくは1.700mm2/s以下、より好ましくは1.600mm2/s以下、更に好ましくは1.500mm2/s以下である。30℃における動粘度が上記範囲内であると、ポンプ及び流量計等の各種機器の仕様範囲に外燃機用燃料油組成物を適合させやすくなり、また燃焼性が向上する。
本明細書において、30℃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。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の15℃における密度は、好ましくは0.8000g/cm3以上、より好ましくは0.8020g/cm3以上、更に好ましくは0.8050g/cm3以上、より更に好ましくは0.8100g/cm3以上であり、上限として好ましくは0.8200g/cm3以下、より好ましくは0.8190g/cm3以下、更に好ましくは0.8150g/cm3以下である。15℃における密度が上記範囲内であると、得率が向上し、また燃焼性も向上する。
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。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の組成物全量基準の飽和分は、好ましくは60.0容量%以上、より好ましくは63.0容量%以上、更に好ましくは65.0容量%以上であり、上限として好ましくは85.0容量%以下、より好ましくは80.0容量%以下、更に好ましくは75.0容量%以下である。オレフィン分は、好ましくは0.3容量%以下、より好ましくは0.1容量%以下である。1環芳香族分は、好ましくは35.0容量%以下、より好ましくは31.0容量%以下、更に好ましくは28.5容量%以下であり、下限として好ましくは18.0容量%以上、より好ましくは21.5容量%以上である。2環芳香族分は、好ましくは5.0容量%以下、より好ましくは3.0容量%以下、更に好ましくは2.0容量%以下であり、下限としては特に制限はないが、通常1.0容量%以上である。また、3環芳香族分は、好ましくは1.5容量%以下、より好ましくは1.3容量%以下、更に好ましくは0.9容量%以下であり下限としては特に制限はないが、通常0.4容量%以上である。これらの成分の含有量が上記範囲内にあると、特に燃焼性が向上する。
本明細書において、上記の飽和分、オレフィン分、1環芳香族分、2環芳香族分及び3環芳香族分は、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。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、原油の常圧蒸留により得られる直留留分を水素化脱硫した留分(以下、「水素化脱硫留分」と称することがある。)を90.0容量%以上含む、下記(a1)〜(e1)をいずれも満足する重質灯油留分を含有する。上記重質灯油留分を含有しないと、優れた低温流動性、燃焼性は得られず、更に、高い得率による安定した供給ができず、かつ高い発熱量による燃費改善を図り得る、本実施形態の外燃機用燃料油組成物は得られない。
(a1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(b1)初留点が140.0℃以上
(c1)引火点が40.0℃以上
(d1)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(e1)曇り点が−20.0℃以下
反応温度;250℃以上390℃以下、好ましくは300℃以上350℃以下
水素分圧;1.0MPa以上10.0MPa以下、好ましくは2.0MPa以上5.0MPa以下
水素/原料油比;50Nm3/kL以上500Nm3/kL以下、好ましくは100Nm3/kL以上300Nm3/kL以下、
液空間速度;0.1hr−1以上10.0hr−1以下、好ましくは1.0hr−1以上8.0hr−1以下
本実施形態で用いられる重質灯油留分の95容量%留出温度は271.0℃以上300.0℃以下である。上記のとおり、95容量%留出温度が上記範囲であり、灯油よりも沸点範囲が広い重質灯油留分を用いることにより、結果として本実施形態の外燃機用燃料油組成物の得率を向上させることができる。95容量%留出温度は、得率を向上させる観点から、好ましくは273.0℃以上、より好ましくは275.0℃以上であり、上限として好ましくは290.0℃以下、より好ましくは280.0℃以下である。
本実施形態で用いられる重質灯油留分の初留点は、140.0℃以上である。初留点が上記範囲にないと、取り扱い上の安全性が低下する。取り扱い上の安全性の向上の観点から、好ましくは143.0℃以上、より好ましくは145.0℃以上であり、上限としては、得率を向上させる観点から、好ましくは160.0℃以下であり、より好ましくは155.0℃以下である。
本実施形態で用いられる重質灯油留分の引火点は、40.0℃以上である。引火点が上記範囲にないと、取り扱い上の安全性が低下する。取り扱い上の安全性の向上の観点から、引火点は、好ましくは42.0℃以上、より好ましくは45.0℃以上である。
本実施形態で用いられる重質灯油留分の硫黄分含有量は、3質量ppm以上10質量ppm以下である。硫黄分含有量が上記範囲内にないと、貯蔵安定性の維持が困難となり、排ガス中の硫黄酸化物の上昇により腐食が生じる場合がある。貯蔵安定性を向上させ、腐食の発生を抑制する観点から、硫黄分含有量は、好ましくは8質量ppm以下、より好ましくは6質量ppm以下であり、下限として好ましくは4質量ppm以上である。
本実施形態で用いられる重質灯油留分の曇り点は、−20.0℃以下である。曇り点が上記範囲内にないと、低温流動性が低下し、析出ワックスによるフィルタ目詰まりが生じやすくなり、保温等の設備対応が必要となる。寒冷地の厳冬期における低温流動性の向上によりフィルタ目詰まりを抑制し、また保温等の設備対応を不要とする観点から、好ましくは−21.0℃以下であり、下限としては特に制限はないが、通常−40.0℃以上である。
本実施形態で用いられる重質灯油留分の30℃における動粘度は、好ましくは1.300mm2/s以上、より好ましくは1.400mm2/s以上、さらに好ましくは1.500mm2/s以上であり、上限として好ましくは1.700mm2/s以下、より好ましくは1.600mm2/s以下、更に好ましくは1.550mm2/s以下である。30℃における動粘度が上記範囲内であると、ポンプ及び流量計等の各種機器の仕様範囲に外燃機用燃料油組成物を適合させやすくなり、また燃焼性が向上する。
本実施形態で用いられる重質灯油留分の15℃における密度は、好ましくは0.7890g/cm3以上、より好ましくは0.7920g/cm3以上、更に好ましくは0.7940g/cm3以上であり、上限として好ましくは0.7980g/cm3以下、より好ましくは0.7970g/cm3以下である。15℃における密度が上記範囲内であると、得率が向上し、また燃焼性も向上する。
本実施形態で用いられる重質灯油留分の組成物全量基準の飽和分は、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78.0容量%以上であり、上限として好ましくは90.0容量%以下、より好ましくは85.0容量%以下、更に好ましくは83.0容量%以下である。オレフィン分は、好ましくは0.3容量%以下、より好ましくは0.1容量%以下である。1環芳香族分は好ましくは25.0容量%以下、より好ましくは23.0容量%以下、更に好ましくは20.0容量%以下であり、2環芳香族分は好ましくは3.0容量%以下、より好ましくは2.0容量%以下、更に好ましくは1.0容量%以下であり、3環芳香族分は好ましくは1.0容量%以下、より好ましくは0.8容量%以下、更に好ましくは0.5容量%以下である。これらの成分の含有量が上記範囲内にあると、特に燃焼性が向上する。
重質灯油留分中の水素化脱硫留分の含有量は90.0容量%以上である。水素化脱硫留分の含有量が上記範囲内でないと、優れた得率が得られない。より優れた得率を得ることを特に考慮すると、重質灯油留分中の水素化脱硫留分の含有量は、92.0容量%以上が好ましく、95.0容量%以上がより好ましく、100.0容量%、すなわち全量が水素化脱硫留分であることが更に好ましい。
本実施形態において、重質灯油留分には、水素化脱硫留分の他、他の留分を含んでいてもよい。水素化脱硫留分と組み合わせて用い得る他の留分としては、例えば以下の留分が挙げられる。
(i)原油を常圧蒸留装置で常圧蒸留して得られる軽油留分(「直留軽油留分」とも称する。)を水素化分解した留分
(ii)原油を常圧蒸留装置で常圧蒸留して得られる残渣留分(「常圧蒸留残渣油」とも称する。)を減圧蒸留装置で減圧蒸留して得られる軽油留分(「減圧軽油留分」とも称する。)を水素化分解した留分
(iii)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残渣留分を、流動接触分解して得られる軽油留分(「分解軽油留分」とも称する。)を水素化分解して得られる留分
(iv)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(「直脱軽油留分」とも称する。)を水素化分解して得られる留分
(v)石油化学工場で製造されるパラフィン系の溶剤のうち、硫黄分含有率が10質量ppm以下、かつ沸点範囲が140.0℃以上320.0℃以下の留分
重質灯油留分の組成物全量基準の含有量は、好ましくは77.0容量%以上、より好ましくは80.0容量%以上、更に好ましくは83.0容量%以上であり、上限として好ましくは97.0容量%以下、より好ましくは95.0容量%以下、更に好ましくは92.0容量%以下である。重質灯油留分の含有量が上記範囲内であれば、低温流動性が向上し、燃焼性が向上し、定格燃焼量が少なく噴霧油圧が低い油圧噴霧式バーナを搭載している外燃機の燃料油組成物としてより適するものとなり、また高い得率によるより安定した供給が可能となり、かつより高い発熱量を有することで燃費改善に寄与し得るものとなる。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、下記(a2)〜(f2)をいずれも満足する芳香族系炭化水素油を、組成物全量基準の含有量として3.0容量%以上23.0容量%以下の範囲で含有する。上記芳香族系炭化水素油を上記含有量で含有しないと、優れた低温流動性、燃焼性は得られず、更に、高い得率による安定した供給ができず、かつ高い発熱量による燃費改善を図り得る、本実施形態の外燃機用燃料油組成物は得られない。
(a2)芳香族分含有量が99.0容量%以上
(b2)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c2)曇り点が−50.0℃以下
(d2)30℃における動粘度が1.600mm2/s以下
(e2)15℃における密度が0.9000g/cm3以上
(f2)引火点が50.0℃以上
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の芳香族分含有量は、99.0容量%以上である。ここで、芳香族分含有量は、1環芳香族分、2環芳香族分及び3環以上の芳香族分の合計含有量のことである。芳香族分含有量が上記範囲内にないと、優れた燃焼性が得られない。より優れた燃焼性を得る観点から、芳香族分含有量は好ましくは99.5容量%以上、より好ましくは99.9容量%以上である。
また、上記芳香族分のうち、3環以上の芳香族分の含有量は、好ましくは5.0容量%以下、より好ましくは4.5容量%以下である。3環以上の芳香族分の含有量が上記範囲内であると、より優れた燃焼性が得られる。
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の硫黄分含有量は、0.01質量%以下(100質量ppm以下)である。硫黄分含有量が0.01質量%以下でないと、排ガス中の硫黄酸化物の上昇により腐食が生じる場合がある。貯蔵安定性を向上させ、腐食の発生を抑制する観点から、芳香族系炭化水素油の硫黄分含有量は、好ましくは10質量ppm以下、より好ましくは1質量ppm以下である。
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の曇り点は、−50.0℃以下である。曇り点が上記範囲内にないと、低温流動性が低下し、析出ワックスによるフィルタ目詰まりが生じやすくなり、保温等の設備対応が必要となる。
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の30℃における動粘度は、1.600mm2/s以下である。30℃における動粘度が上記範囲内でないと、優れた燃焼性が得られず、また、ポンプ及び流量計等の各種機器の仕様範囲に外燃機用燃料油組成物を適合しにくくなる。燃焼性を向上させ、またポンプ及び流量計等の各種機器の仕様範囲に外燃機用燃料油組成物を適合させやすくする観点から、芳香族系炭化水素油の30℃における動粘度は、好ましくは1.300mm2/s以下、より好ましくは1.200mm2/s以下、更に好ましくは1.100mm2/s以下であり、下限として好ましくは1.000mm2/s以上である。
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の15℃における密度は、0.9000g/cm3以上である。15℃における密度が上記範囲内でないと、発熱量向上による燃費改善の効果が得られない。燃費を向上させ、燃焼性も向上させる観点から、芳香族系炭化水素油の15℃における密度は、好ましくは0.9010g/cm3以上であり、上限として好ましくは0.9500g/cm3以下である。
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の引火点は、50.0℃以上である。引火点が上記範囲にないと、取り扱い上の安全性が低下する。取り扱い上の安全性の向上の観点から、引火点は、好ましくは52.0℃以上である。
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の初留点は、取り扱い上の安全性の向上の観点から、好ましくは140.0℃以上、より好ましくは150.0℃以上、更に好ましくは160.0℃以上であり、上限としては、得率を向上させる観点から、好ましくは170.0℃以下であり、より好ましくは165.0℃以下である。
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の終点は、得率の向上の観点から、好ましくは290.0℃以上、より好ましくは300.0℃以上、更に好ましくは310.0℃以上であり、燃焼性の向上を考慮すると、上限として好ましくは350.0℃以下、より好ましくは330.0℃以下、更に好ましくは320.0℃以下である。
本実施形態で用いられる芳香族系炭化水素油の組成物全量基準の炭素数9の芳香族分は、より優れた燃焼性を得る観点から、好ましくは50.0容量%以上、より好ましくは55.0容量%以上、更に好ましくは60.0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68.0容量%以下、更に好ましくは65.0容量%以下である。炭素数10の芳香族分は、より優れた燃焼性を得る観点から、好ましくは20.0容量%以上、より好ましくは25.0容量%以上、更に好ましくは30.0容量%以上であり、上限として好ましくは40.0容量%以下、より好ましくは38.0容量%以下、更に好ましくは35.0容量%以下である。また、炭素数11以上の芳香族分は、より優れた燃焼性を得る観点から、好ましくは10.0容量%以下、より好ましくは9.0容量%以上、更に好ましくは8.0容量%以下であり、下限としては特に制限はなく、通常1.5容量%以上である。
本明細書において、上記の炭素数9の芳香族分、炭素数10の芳香族分及び炭素数11以上の芳香族分は、JIS K 2536−2「石油製品−成分試験方法−第2部:ガスクロマトグラフィーによる全成分の求め方」により測定される値である。
芳香族系炭化水素油の組成物全量基準の含有量は、3.0容量%以上23.0容量%以下である。低温流動性、燃焼性を向上させて、定格燃焼量が少なく噴霧油圧が低い油圧噴霧式バーナを搭載している外燃機の燃料油組成物としてより適するものとし、また高い得率によるより安定した供給が可能となり、かつより高い発熱量を有することで燃費改善に寄与し得る観点から、芳香族系炭化水素油の組成物全量基準の含有量は、好ましくは5.0容量%以上、より好ましくは7.5容量%以上であり、上限として好ましくは20.0容量%以下、より好ましくは17.5容量%以下である。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、酸化防止剤を、組成物全量基準の含有量として20質量ppm以上100質量ppm以下の範囲で含む。上記酸化防止剤を上記含有量で含有しないと、貯蔵安定性が低下し、燃焼性が低下する場合がある。
酸化防止剤の組成物全量基準の含有量は、効率的に、貯蔵安定性を向上させ、燃焼性を向上させる観点から、好ましくは25質量ppm以上、より好ましくは30質量ppm以上であり、上限として好ましくは80質量ppm以下、より好ましくは60質量ppm以下である。
本実施形態の外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、上記酸化防止剤以外の、他の添加剤として、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。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、厳寒期の寒冷地においても優れた低温流動性を示し、定格燃焼量が少なく噴霧油圧が低い油圧噴霧式バーナを搭載している外燃機においても優れた燃焼性を示し、更に、高い得率によるより安定した供給が可能であり、かつより高い発熱量を有することで燃費改善に寄与し得る、という特性を有するものであり、蒸気ボイラ、温水ボイラ、温風暖房機、吸収式冷温水機、及び温水発生機等の外燃機に好適に用いられる。
また、本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、上記の外燃機の中でも、定格燃焼量が10.0L/時間以下かつ噴霧油圧が0.90MPa以下、好ましくは定格燃焼量が7.0L/時間以下かつ噴霧油圧が0.80MPa以下、よりに好ましくは定格燃焼量が5.0L/時間以下かつ噴霧油圧が0.70MPa以下の油圧噴霧式バーナを搭載した外燃機に用いると、上記特性が特に発揮される。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物の製造方法は、原油の常圧蒸留により得られる直留留分を水素化脱硫した留分を90.0容量%以上含む、上記(a1)〜(e1)をいずれも満足する重質灯油留分と、上記(a2)〜(f2)をいずれも満足する芳香族系炭化水素油と、酸化防止剤とを、該芳香族系炭化水素油の組成物全量基準の含有量が3.0容量%以上23.0容量%以下、該酸化防止剤の組成物全量基準の含有量が20質量ppm以上100質量ppm以下となるよう配合し、上記(1)〜(6)をいずれも満足する外燃機用燃料油組成物を製造するものである。本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、本実施形態の製造方法により容易に製造することができる。
重質灯油留分、芳香族系炭化水素油、酸化防止剤、また必要に応じて用いられる各種添加剤の配合順序は特に制限はなく、例えば、重質灯油留分に、芳香族系炭化水素油、酸化防止剤、各種添加剤を逐次添加して混合してもよいし、酸化防止剤と各種添加剤とを予め混合した後、該混合物と、重質灯油留分と、芳香族系炭化水素油とを混合してもよい。
重質灯油留分、芳香族系炭化水素油、燃料油組成物の各種性状及び組成は以下の方法により測定した。
・蒸留性状(初留点、終点及び95容量%留出温度):JIS K2254:1998(石油製品−蒸留試験方法−)に準じて測定した。
・引火点:JIS K 2265−1:2007(原油及び石油製品−引火点試験方法− 第3部:タグ密閉法)に準じて測定した。
・硫黄分含有量:JIS K2541−7:2003(原油及び石油製品−硫黄分試験方法− 第7部:波長分散蛍光X線法)に準じて測定した。
・曇り点:JIS K2269:1987(原油及び石油製品の流動点並びに曇り点試験方法)に準じて測定した。
・総発熱量: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。
・反応試験:JIS K 2252:1998による石油製品−反応試験により測定した。
・水分含有率:JIS K 2275−3:2015(原油及び石油製品−水分の求め方− 第3部:カールフィッシャー式電量滴定法)に準じて測定した。
・灰分量:JIS K 2272:1998(原油及び石油製品−灰分及び硫酸灰分試験方法−)に準じて測定した。
・30℃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。
・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。
・組成:飽和分、オレフィン分、1環芳香族分、2環芳香族分及び3環芳香族分は、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。
・炭素数別の芳香族分:炭素数9の芳香族分、炭素数10の芳香族分及び炭素数11以上の芳香族分の含有量は、JIS K 2536−2「石油製品−成分試験方法−第2部:ガスクロマトグラフィーによる全成分の求め方」により測定される値である。
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。E評価であれば不合格である。
1.燃焼性
(1)評価機種、条件
・評価機種;温風温暖機(「ハウスカオンキ HK−1527」、ネポン株式会社製、定格燃焼量4.9L/時間、オンオフ制御)
・燃料噴霧圧;0.69MPa(油圧噴霧式バーナ)
・バンドシャッター開度;排ガス酸素濃度を3.0±0.2%になるように調整
・燃料加熱用バーナ前ヒーター;オフ
(2)評価項目
1時間連続燃焼、15分間消火を1サイクルとして繰り返し、燃焼時間で500時間燃焼後、下記項目を評価した。
・着火性;目視で着火遅れがないこと
・燃焼性;バッカラッカスモークテスターで排ガス中の煤濃度(バッカラッカスモークナンバー;SN)を計測
(3)評価基準
A:着火遅れがなく、煤濃度(SN)が0.5以下
B:着火遅れがなく、煤濃度(SN)が0.5超1.0以下
C:着火遅れがなく、煤濃度(SN)が1.0超1.5以下
E:上記以外
(1)評価項目
ASTM D4625に準拠し、43℃にて6週間暗所貯蔵(室温での概ね6ヵ月貯蔵に相当)を行った後、ドライスラッジ量を全漁連漁船用燃料油規格Z.G.S T−1010に規定の全漁連A重油ドライスラッジ測定法に基づき測定した。
(2)評価基準
A:ドライスラッジが1mg/100mL以下
E:上記以外
(1)評価項目
JPI-5S-47-96のA重油の低温流動性試験方法基準(実機シミュレート法)に準拠し、通油限界温度を測定した。通油限界温度とは、低温時に析出するワックスにより、フィルタ閉塞が起きなかった最低油温である。通油限界温度未満に油温を低下させると、ワックスによるフィルタ閉塞の可能性が非常に高くなる。
(2)評価基準
A:通油限界温度≦−20.0℃
E:上記以外
総発熱量に基づき、以下の基準で評価した。
A:総発熱量が37,400kJ/L以上
B:総発熱量が37,200kJ/L以上
C:総発熱量が37,100kJ/L以上
D:総発熱量が37,000kJ/L以上
E:総発熱量が37,000kJ/L未満
原油の常圧蒸留により得られた直留灯油留分を、硫黄分が5質量ppmになる反応温度(約340℃)で水素化脱硫処理し、重質灯油留分とした。
得られた重質灯油留分の性状、組成は上記の基材の評価と同様の方法で行った。その結果を第1表に示す。
第1表に示す性状及び組成を有する上記重質灯油留分の製造方法により得られた重質灯油留分と、第1表に示す性状及び組成を有する芳香族系炭化水素油と、を用意した。重質灯油留分、芳香族系炭化水素油及び酸化防止剤(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール)を、第2表に示す割合で混合し、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、燃焼性、貯蔵安定性、低温流動性、及び燃費性能を下記基準で評価した。結果を第2表に示す。
第2表に示されるように、本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、燃焼性、貯蔵安定性、低温流動性、燃費性能がいずれも良好であり、厳寒期の寒冷地においても優れた低温流動性を示し、定格燃焼量が少なく噴霧油圧が低い油圧噴霧式バーナを搭載している外燃機においても優れた燃焼性を示し、更に、高い得率によるより安定した供給が可能であり、かつより高い発熱量を有することで燃費改善に寄与し得るものであることが確認された。
一方、芳香族系炭化水素油を含まない比較例1の燃料油組成物は、総発熱量が低いために燃費性能が悪く、芳香族系炭化水素油の含有量が多い比較例2の燃料油組成物は、燃焼性が悪く、厳寒期の寒冷地における定格燃焼量が少なく噴霧油圧が低い油圧噴霧式バーナを搭載している外燃機において優れた燃焼性を示し得るものではなかった。
本実施形態の外燃機用燃料油組成物は、蒸気ボイラ、温水ボイラ、温風暖房機、吸収式冷温水機、及び温水発生機等の外燃機に好適に用いられ、特に、定格燃焼量が10.0L/時間以下かつ噴霧油圧が0.90MPa以下の油圧噴霧式バーナを搭載した、蒸気の外燃機に用いると、上記特性が発揮されるため、特に好適に用いられる。
Claims (4)
- 原油の常圧蒸留により得られる直留留分を水素化脱硫した留分を90.0容量%以上含む、下記(a1)〜(e1)をいずれも満足する重質灯油留分と、下記(a2)〜(f2)をいずれも満足する芳香族系炭化水素油と、酸化防止剤と、を含有し、該芳香族系炭化水素油の組成物全量基準の含有量が3.0容量%以上23.0容量%以下であり、該酸化防止剤の組成物全量基準の含有量が20質量ppm以上100質量ppm以下であり、下記(1)〜(6)をいずれも満足する外燃機用燃料油組成物。
(a1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(b1)初留点が140.0℃以上
(c1)引火点が40.0℃以上
(d1)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(e1)曇り点が−20.0℃以下
(a2)芳香族分含有量が99.0容量%以上
(b2)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c2)曇り点が−50.0℃以下
(d2)30℃における動粘度が1.600mm2/s以下
(e2)15℃における密度が0.9000g/cm3以上
(f2)引火点が50.0℃以上
(1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(2)初留点が140.0℃以上
(3)引火点が40.0℃以上
(4)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(5)曇り点が−20.0℃以下
(6)総発熱量が37,000(kJ/L)以上 - 更に、下記(7)〜(12)から選ばれる少なくとも1つを満足する請求項1に記載の外燃機用燃料油組成物。
(7)石油製品反応試験の結果が中性
(8)水分含有率が0.01容量%以下
(9)灰分量が0.001質量%以下
(10)30℃における動粘度が1.300mm2/s以上1.700mm2/s以下
(11)15℃における密度が0.8000g/cm3以上
(12)組成物全量基準の飽和分が60.0容量%以上、オレフィン分が0.3容量%以下、1環芳香族分が35.0容量%以下、2環芳香族分が5.0容量%以下、及び3環芳香族分が1.5容量%以下 - 定格燃焼量が10.0L/時間以下かつ噴霧油圧が0.9MPa以下の油圧噴霧式バーナを搭載した外燃機に用いられる請求項1又は2に記載の外燃機用燃料油組成物。
- 原油の常圧蒸留により得られる直留留分を水素化脱硫した留分を90.0容量%以上含む、下記(a1)〜(e1)をいずれも満足する重質灯油留分と、下記(a2)〜(f2)をいずれも満足する芳香族系炭化水素油と、酸化防止剤とを、該芳香族系炭化水素油の組成物全量基準の含有量が3.0容量%以上23.0容量%以下、該酸化防止剤の組成物全量基準の含有量が20質量ppm以上100質量ppm以下となるよう配合する、下記(1)〜(6)をいずれも満足する外燃機用燃料油組成物の製造方法。
(a1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(b1)初留点が140.0℃以上
(c1)引火点が40.0℃以上
(d1)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(e1)曇り点が−20.0℃以下
(a2)芳香族分含有量が99.0容量%以上
(b2)硫黄分含有量が0.01質量%以下
(c2)曇り点が−50.0℃以下
(d2)30℃における動粘度が1.600mm2/s以下
(e2)15℃における密度が0.9000g/cm3以上
(f2)引火点が50.0℃以上
(1)95容量%留出温度が271.0℃以上300.0℃以下
(2)初留点が140.0℃以上
(3)引火点が40.0℃以上
(4)硫黄分含有量が3質量ppm以上10質量ppm以下
(5)曇り点が−20.0℃以下
(6)総発熱量が37,000(kJ/L)以上
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