JP4620381B2

JP4620381B2 - 軽油組成物

Info

Publication number: JP4620381B2
Application number: JP2004165065A
Authority: JP
Inventors: 剛高橋; 恭志秋元
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2004-06-02
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2024-06-02
Also published as: JP2005344001A

Description

本発明は、軽油組成物に関し、より詳しくはディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を低減できる軽油組成物に関する。

近年、大都市部を中心に大気環境改善の必要性が一層高まり、特にディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）、ＮＯｘ（窒素酸化物）など環境汚染物質の排出量の大幅な低減が求められている。
このために、燃料噴射制御機構を改良するとともに、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）等の後処理装置の採用などが行われ、燃焼状態と後処理装置とを最適な組合せにすることによって目的を達成しようという方向にある。一方、燃料油の面からは、これらの後処理装置の能力を効果的に発揮させてＰＭの低減を実現するために、燃料油中の硫黄分や芳香族分を低減するなどの改良が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかしながら、さらに燃料油の面からＰＭの大幅な低減効果を得るには、硫黄分などの低減のみでは、不十分であり、さらなる技術革新が望まれている。

特開２０００−１４４１５３号公報特開２０００−１８６２８６号公報

本発明は、このような状況下でなされたもので、ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を低減できる軽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、燃料油の面からディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を低減できる軽油組成物を開発すべく鋭意研究した結果、特定の組成を有する軽油組成物がその目的を達成できることを見出した。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〕以下の（１）〜（８）の条件を満たす軽油組成物。
（１）７０％留出温度が３３０℃以下
（２）９０％留出温度が３５５℃以下
（３）密度（１５℃）が０．８１ｇ／ｃｍ³以上
（４）セタン価が６５以下
（５）硫黄含有量が１０質量ｐｐｍ以下
（６）芳香族分の含有量が２５質量％以下、二環芳香族分の含有量が５質量％以下、かつ三環以上の芳香族分の含有量が２質量％以下
（７）ナフテン分の含有量が５０質量％以下
（８）下記の式で表されるｐｍパラメータ（ｘ）が１．０以上
Ｘ＝〔（０．４３×ａ＋０．７２×ｂ＋ｃ＋０．９×ｅ＋１．２×ｇ＋ｉ）／（ｄ＋１．４３×ｆ＋１．７２×ｈ＋２×ｊ＋３×ｋ）〕＋（０．０４×ｌ−２．０）＋１５０/ｍ
（式中、ａはＺ＝０のナフテン化合物の質量％，ｂはＺ＝−２のナフテン化合物の質量％，ｃはＺ＝−４のナフテン化合物の質量％，ｄはＺ＝−６の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｅはＺ＝−６の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｆはＺ＝−８の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｇはＺ＝−８の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｈはＺ＝−１０の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｉはＺ＝−１０の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｊは二環芳香族化合物の質量％，ｋは三環芳香族化合物の質量％、ｌはＺ＝０のノルマルパラフィンとイソパラフィンの質量％、ｍは９０％留出温度を表す。なお、Ｚ数は電解電離イオン化法（ＦＩ）質量分析法（ＭＳ）によって得られるイオンの価数を表す。）、
〔２〕
一環芳香族炭化水素についての質量分析によって得られる価数（Ｚ数）について、炭素数１９以下の化合物の質量（ｐ％）と炭素数２０以上の化合物の質量(ｑ％)との比（ｐ／ｑ）が以下の条件を満たす、前記〔１〕に記載の軽油組成物、
(i) Ｚ数＝−６の化合物について０．１０以下、
(ii) Ｚ数＝−８の化合物について０．２０以下、
(iii)Ｚ数＝−１０の化合物について０．０８以下、
を提供するものである。

本発明の軽油組成物は、低硫黄分であり、かつ排気ガスのＰＭを低減することができる。また、耐摩耗性が良好である。

本発明の軽油組成物が必要とする（１）〜（８）の条件について以下に詳述する。
（１）本発明の軽油組成物は、７０％留出温度（Ｔ７０）が３３０℃以下であることが必要であり、３００℃以下であることがより好ましい。Ｔ７０が３３０℃を超えるとＰＭの排出量が増大する恐れがある。一方、Ｔ７０の下限については、特に制限はないが、エンジンの出力低下を防止する観点から、２７０℃以上が好ましい。
（２）本発明の軽油組成物は、９０％留出温度（Ｔ９０）が３５５℃以下であることが必要であり、３４０℃以下であることがより好ましい。Ｔ９０が３５５℃を超える場合もＰＭの排出量が増大する恐れがある。Ｔ９０の下限については、出力低下及びセタン価低下を回避する観点から、３１５℃以上が好ましい。なお、上記Ｔ７０、及びＴ９０は、ＪＩＳＫ２２５４に基づいて測定した蒸留性状から求めた値である。
（３）本発明の軽油組成物は、密度（１５℃）が０．８１ｇ／ｃｍ³以上であることが必要であり、０．８１５ｇ／ｃｍ³以上であることがより好ましい。密度（１５℃）が０．８１ｇ／ｃｍ³未満であれば、燃料消費量増大する可能性があり好ましくない。一方、密度（１５℃）の上限値については、黒煙発生防止の観点から、通常およそ０．８５ｇ／ｃｍ³とする。なお、この密度（１５℃）は、ＪＩＳＫ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法及び密度・質量・容量換算表」により測定した値である。

（４）本発明の軽油組成物は、セタン価が７０以下であることが必要であり、６５以下であることがより好ましい。セタン価が７０を超える場合は、ＰＭの排出量が増大する恐れがある。また、セタン価の下限は、窒素酸化物を低減する観点から、通常４５以上が好ましい。なお、セタン価は、ＪＩＳＫ２２８０の「オクタン価及びセタン価試験方法」に従って測定した値である。

（５）本発明の軽油組成物は、硫黄分が１０質量ｐｐｍ以下、好ましくは３質量ｐｐｍ以下である。硫黄分が１０質量ｐｐｍを超えると、排ガス中のＰＭの排出量が増大し、ＰＭを構成するサルフェートが増加することになる。また、ＤＰＦ，ＮＯｘ触媒などの後処理装置が劣化する恐れもある。なお、硫黄分の含有量はＪＩＳＫ２５４１の「原油及びっ石油製品−硫黄分試験方法」に従って測定した値である。

（６）本発明の軽油組成物は、芳香族分が２５質量％以下であることが必要であり、
２０質量％以下であることがより好ましい。また、芳香族分のうち、二環芳香族分が５質量％以下であることが必要であり、３質量％以下であることがより好ましい。さらに、三環以上の芳香族分については２質量％以下であることが必要であり、１質量％以下であることがより好ましい。これらの範囲を超えると、排気ガス中のＰＭ量増加を充分に抑制できない恐れがある。

（７）本発明の軽油組成物は、ナフテン分が５０質量％以下であることが必要である。ナフテン分が５０質量％を超えると、排気ガス中のＰＭ量の増加を充分に抑制できない恐れがある。

また、本発明の軽油組成物は、（８）下記の式で表されるＰＭパラメータ（Ｘ）が１．０以上であることが好ましく、１．２以上であることがより好ましい。ＰＭパラメータ（Ｘ）が１．０未満であると、目的のＰＭ低減効果が得られない恐れがある。

Ｘ＝〔（０．４３×ａ＋０．７２×ｂ＋ｃ＋０．９×ｅ＋１．２×ｇ＋ｉ）／（ｄ＋１．４３×ｆ＋１．７２×ｈ＋２×ｊ＋３×ｋ）〕＋（０．０４×ｌ−２．０）＋１５０/ｍ

式中、ａはＺ＝０のナフテン化合物の質量％，ｂはＺ＝−２のナフテン化合物の質量％，ｃはＺ＝−４のナフテン化合物の質量％，ｄはＺ＝−６の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｅはＺ＝−６の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｆはＺ＝−８の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｇはＺ＝−８の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｈはＺ＝−１０の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｉはＺ＝−１０の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｊは二環芳香族化合物の質量％，ｋは三環芳香族化合物の質量％、ｌはＺ＝０のノルマルパラフィンとイソパラフィンの質量％、ｍは９０％留出温度を表す。また、Ｚ数は電解電離イオン化法（ＦＩ）質量分析法（ＭＳ）によって得られるイオンの価数を表す。
なお、石油製品中に一般的に見られる炭化水素化合物のタイプとＺ数の関係は、第１表のようになる。

さらに、本発明の軽油組成物は、一環芳香族炭化水素についての質量分析によって得られる価数（Ｚ数）について、炭素数１９以下の化合物の質量（ｐ％）と炭素数２０以上の化合物の質量(ｑ％)との比（ｐ/ｑ）が以下の条件を満たすことが好ましい。
(i) Ｚ数＝−６の化合物について０．１０以下、
(ii) Ｚ数＝−８の化合物について０．２０以下、
(iii)Ｚ数＝−１０の化合物について０．０８以下、
この条件を満たす場合は、エンジンの出力を向上し、排気ガス中のＰＭ量を低減する効果が認められる。

本発明の軽油組成物は、さらに、次の性状を有することが好ましい。すなわち、ＨＦＲＲ試験による摩耗痕径が５００μｍ以下であることが好ましく、４６０μｍ以下であることがより好ましい。ＨＦＲＲ試験による摩耗痕径が５００μｍ以下であれば、燃料噴射ポンプ摺動部において異常摩耗が生ずる恐れがない。本発明の軽油組成物は、上記（１）〜（８）の条件を満たすことによって、ＨＦＲＲ試験による摩耗痕径を５００μｍ以下にすることができるが、これを確実にし、更に性能を高めるために潤滑性向上剤を添加することもできる。そのような潤滑性向上剤としては、例えば、リノール酸、オレイン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ステアリン酸、サリチル酸などのカルボン酸類、グリセリンとカルボン酸とのエステルなどのエステル類、オレイルアルコールなどのアルコール類などが挙げられる。本発明においては、これらの潤滑性向上剤は１種、又は２種以上を添加することができ、その添加量は、通常軽油組成物を基準にして０〜１０００質量ｐｐｍである。
なお、ＨＦＲＲ試験による摩耗痕径とは、石油学会法ＪＰＩ−５Ｓ−５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」によって測定される摩耗痕径である。

また、本発明の軽油組成物は、３０℃における動粘度が２．５〜６．０ｍｍ²／ｓであることが好ましい。３０℃における動粘度がこの範囲であれば、エンジン内で良好な噴霧形成が達成される。

本発明の軽油組成物は、任意の方法で製造することができる。例えば、次に示す軽油基材を用いて、上記（１）〜（８）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。その軽油基材としては、例えば、脱硫軽油（ＤＧＯ）、脱硫灯油（ＤＫ）、水素化分解軽油（ＨＣＧＯ）、接触分解軽油（ＬＣＯ）、脱硫重質ナフサ（ＤＨＮ）、脱ろう脱硫軽油（ＤＷＤＬＧＯ）、直脱軽油（ＤＳＧＯ）、間脱軽質軽油（ＶＨＬＧＯ）などが挙げられ、これらの基材を１種又は２種以上を配合して製造すればよい。

本発明の軽油組成物には、前記潤滑性向上剤以外に、更に必要に応じて各種の添加剤を適宜配合することができる。このような添加剤としては、例えば、清浄剤、酸化防止剤、金属不活性化剤、セタン価向上剤、低温流動性向上剤などが挙げられる。これらの添加剤は１種又は２種以上添加することができる。また、その添加量は状況に応じて適宜選定すればよいが、通常は添加剤の合計量として軽油組成物に対して０．５質量％以下とすることが好ましい。

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、軽油組成物の性状及び性能は次の方法に従って求めた。
〔軽油組成物の性状と組成〕
・セタン価
ＪＩＳＫ２２８０に準拠して測定した。
・硫黄分
ＪＩＳＫ２５４１に準拠して測定した。
・芳香族分と飽和分の分割
ガスクロマト法により分画した。
・蒸留性状
ＪＩＳＫ２５４１により測定した。

〔軽油組成物の性能〕
・ＰＭ排出量の評価方法
供試エンジンとしてＩＫＤ（平成１０年排ガス規格適合（ＫＨ）、直接噴射式、排気量３０００ｍｌ）を使用し、エンジンダイナモメーターで、１０．１５モードの評価条件でＰＭ排出量を測定した。
・ＨＦＲＲ試験による摩耗痕径の測定
石油学会法ＪＰＩ−５Ｓ−５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」によって測定した。

実施例１〜３及び比較例１、２
第２表に示した基材を用いて、第３表に示す割合で混合して、軽油組成物を調製し、その性状・組成及び性能を第３表に示す。

本発明の軽油組成物によれば、ディーゼルエンジンの排気ガスから排出されるＰＭを低減させることができ、環境汚染の改善に利用することができる。

Claims

以下の（１）〜（８）の条件を満たす軽油組成物。
（１）７０％留出温度が３３０℃以下
（２）９０％留出温度が３５５℃以下
（３）密度（１５℃）が０．８１ｇ／ｃｍ³以上
（４）セタン価が６５以下
（５）硫黄含有量が１０質量ｐｐｍ以下
（６）芳香族分の含有量が２５質量％以下、二環芳香族分の含有量が５質量％以下、かつ三環以上の芳香族分の含有量が２質量％以下
（７）ナフテン分の含有量が５０質量％以下
（８）下記の式で表されるＰＭパラメータ（Ｘ）が１．０以上
Ｘ＝〔（０．４３×ａ＋０．７２×ｂ＋ｃ＋０．９×ｅ＋１．２×ｇ＋ｉ）／（ｄ＋１．４３×ｆ＋１．７２×ｈ＋２×ｊ＋３×ｋ）〕＋（０．０４×ｌ−２．０）＋１５０/ｍ
（式中、ａはＺ＝０のナフテン化合物の質量％，ｂはＺ＝−２のナフテン化合物の質量％，ｃはＺ＝−４のナフテン化合物の質量％，ｄはＺ＝−６の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｅはＺ＝−６の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｆはＺ＝−８の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｇはＺ＝−８の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｈはＺ＝−１０の炭素数１９以下の一環芳香族化合物の質量％，ｉはＺ＝−１０の炭素数２０以上の一環芳香族化合物の質量％，ｊは二環芳香族化合物の質量％，ｋは三環芳香族化合物の質量％、ｌはＺ＝０のノルマルパラフィンとイソパラフィンの質量％、ｍは９０％留出温度を表す。なお、Ｚ数は電解電離イオン化法（ＦＩ）質量分析法（ＭＳ）によって得られるイオンの価数を表す。）
一環芳香族炭化水素についての質量分析によって得られる価数（Ｚ数）について、炭素数１９以下の化合物の質量（ｐ％）と炭素数２０以上の化合物の質量(ｑ％)との比（ｐ／ｑ）が以下の条件を満たす、請求項１に記載の軽油組成物。
(i) Ｚ数＝−６の化合物について０．１０以下、
(ii) Ｚ数＝−８の化合物について０．２０以下、
(iii)Ｚ数＝−１０の化合物について０．０８以下