(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１７０〜３９０℃の沸点範囲及び0.８００〜0.９００の密度を有し、0.０４５重量％以下の硫黄分を含む軽油基材を４０〜８５容量％含有し、かつ−３4.４℃における動粘度が１２０ｃＳｔ以下、流動点が−５０℃以下、密度が0.８２５以上、またセタン指数が５０以上であり、更に0.０４８重量％以下の硫黄分を含有することを特徴とするディーゼル軽油組成物。
【請求項２】
流動点降下剤を５００〜１0,０００ｐｐｍ含有することを特徴とする請求項１記載のディーゼル軽油組成物。
【請求項３】
流動点降下剤が、エチレン／酢酸ビニル共重合体，塩素化パラフィン，ポリアルキルメタクリレート，ポリアルキルアクリレート，α−オレフィン／マレエート共重合体及びアルケニルコハク酸アミドから選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項２記載のディーゼル軽油組成物。
【請求項４】
脱硫灯油を１５〜６０容量％含有することを特徴とする請求項１記載のディーゼル軽油組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車，船舶，発電機等に用いられるディーゼルエンジン用の軽油組成物に関し、更に詳しくは北極、南極等の極寒冷地域で使用可能な上記ディーゼル軽油組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽油はＪＩＳ  Ｋ  ２２０４「軽油」の規格により、５種類に分類されており、この中で流動点の低い３号又は特３号が一般に寒冷地用として用いられている。このような軽油は通常、寒冷地用に供するべく流動点、曇り点等を下げ、その規格値を満足すべく、軽油留分に灯油留分等を混合して調製されている。特に、市販特３号軽油は、１５℃における密度が0.８００〜0.８１０、流動点が−３０℃以下と規定されているが、−５０℃以下の領域では良好な低温流動性が確保できず、また密度も低いので出力、燃費性能の低下が見られるなど、北極，南極等の極寒冷地への適応が不十分であった。
また一方で、極寒冷地で使用可能な軽油の有するべき性能として、（１）流動性がよく、ワックス等によりフィルターを詰まらせないこと、（２）屋外におけるドラム等からの燃料輸送時において、手回しポンプ等の作業に支障をきたさないこと、（３）低温始動性及び燃焼性が良好で、汚染排ガス（ＳＯｘ等）の生成量が少ないこと、及び（４）燃料密度及びセタン指数が高く、燃料経済性に優れること、等が要求される。しかしながら、上記性能をすべて満足する燃料組成物は、未だ見出されておらず、極寒冷地の気象条件にも耐えうる軽油組成物が望まれていた。
極寒冷地用の軽油として、例えば、特公平３−４７６７６号公報には、ナフサ留分を改質していわゆるＢＴＸ留分を蒸留分離した後の残油を脱ノルマルパラフィン油に添加して流動点の低下を図る方法が開示されている。しかしながら、このような方法によって得られる燃料油は低密度であり、流動性の向上も十分でなく、またセタン指数も低く、更にコストの増大を引き起こすという欠点があり、実用上十分なものとはいえなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情下においてなされたものであり、北極，南極等の極寒冷地においても使用可能であり、特に流動性，低温始動性，燃焼性，経済性に優れ、且つ高出力，低公害であるディーゼル軽油組成物を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の性状及び組成を有する脱硫脱ロウ基材を特定量配合することにより、上記諸特性に優れたディーゼル軽油組成物が得られることを見出したものである。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、１７０〜３９０℃の沸点範囲及び0.８００〜0.９００の密度を有し、0.０４５重量％以下の硫黄分を含む軽油基材を４０〜８５容量％含有し、かつ−３4.４℃における動粘度が１２０ｃＳｔ以下、流動点が−５０℃以下、密度が0.８２５以上、またセタン指数が５０以上であり、更に0.０４８重量％以下の硫黄分を含有することを特徴とするディーゼル軽油組成物を提供するものである。
【０００５】
以下に、本発明を更に詳細に説明する。
本発明のディーゼル軽油組成物に含有される軽油基材は、脱硫脱ロウ基材（ＬＡＴＤ）であり、その沸点範囲が１７０〜３９０℃、密度が0.８００〜0.９００の範囲にあり、かつ硫黄分含量が0.０４５重量％以下のものである。密度が0.８００より低い場合は出力、燃費性能が低下し、0.９００より高い場合はそれに伴い低温粘度が上昇し、作業性に支障をきたす。また硫黄分含量が0.０４５重量％を超える場合は汚染排ガス（ＳＯｘ等）の生成が増加し好ましくない。また、上記軽油基材の蒸留性状としては、５０％留出点が２００〜３４０℃のものが使用できる。
上記脱硫脱ロウ基材は、具体的には、添付図１に示されるような方法で精製することができる。即ち、図１によれば、原油を常圧蒸留装置（ＴＯＰＰＥＲ）で蒸留して得られた常圧残渣油（ＲＣ）を減圧蒸留装置（ＶＡＣ）で蒸留し、得られる減圧重質留分（ＭＶＤ及びＨＶＤ）、及び同様に得られる減圧残渣油（ＶＲ）をプロパン脱れき装置（ＰＤ）で処理して得られたプロパン脱れき油（ＤＡＯ）からなる沸点範囲が２００〜８００℃の留分からなる潤滑留分（ＨＴＦ）を水素化脱硫装置（ＬＨ）で脱硫し、得られた沸点範囲が２００〜４００℃の留分からなる脱硫潤滑留分（ＬＡＴ）を更に水素化脱ロウ装置（ＬＷ）により脱ロウ処理して脱硫脱ロウ潤滑留分（ＬＡＴＤ）を得る。上記水素化脱ロウ装置（ＬＷ）による脱ロウ処理は、上記脱硫潤滑留分（ＬＡＴ）に、更に重質軽油（ＨＧＯ）に減圧蒸留装置（ＶＡＣ）から得られる減圧軽油（ＶＧＯ）をあわせ減圧軽油脱硫装置（ＶＨ）で脱硫処理して得られる沸点範囲１４０〜３９０℃の留分からなる脱硫軽質油（ＶＨＬＧＯ）を混合して行うこともできる。
【０００６】
上記水素化脱硫装置（ＬＨ）による水素化脱硫処理は、例えば触媒の存在下で、１００〜１９０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ、好ましくは１３０〜１８０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの圧力下、３４０〜４４０℃、好ましくは３５０〜４２０℃の温度で、液空間速度（ＬＨＳＶ）0.３〜1.５ｈ-1、好ましくは0.５〜1.２ｈ-1の条件で行うことができる。使用しうる触媒としては、例えばシリカ・アルミナ、アルミナ及びゼオライトから選ばれる少なくとも一種に周期律表第VIa 族及び第VIII族から選ばれる金属、例えばモリブデン，タングステン，ニッケル等の少なくとも一種を担持した触媒等が挙げられる。
【０００７】
上記水素化脱ロウ装置（ＬＷ）による水素化脱ロウ処理は、例えばゼオライト系触媒の存在下で、３５〜６０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇの圧力下、３１０〜３４５℃の温度で、液空間速度（ＬＨＳＶ）1.０〜2.０ｈ-1の条件で行うことができる。
本発明においては、上記脱硫脱ロウ基材（ＬＡＴＤ）は、本発明のディーゼル軽油組成物中に４０〜８５容量％、好ましくは４５〜８０容量％含有される。この値が８５容量％を超える場合は低温粘度が高く、作業性に支障をきたし、また４０容量％未満の量では密度が低く、出力が十分でない。上記含有量が上記好ましい範囲内にある場合は、低温粘度，作業性，密度，出力等において更に優れた結果が得られる。
【０００８】
本発明のディーゼル軽油組成物は、−３4.４℃における動粘度が１２０ｃＳｔ以下であり、流動点が−５０℃以下、密度が0.８２５以上、また日本工業規格に準拠したセタン指数が５０以上であり、更に0.０４８重量％以下の硫黄分を含有することを特徴としている。上記動粘度が１２０ｃＳｔを超える場合は作業性に支障をきたし、流動点が−５０℃より高い場合は低温流動性に劣り、寒冷地への適応が不十分である。また、密度が0.８２５未満の場合は、加速性及び燃費が悪化し、上記セタン指数が５０未満の場合はやはり加速性及び燃費の悪化が見られ、更に硫黄分含量が0.０４８重量％を超える場合は排ガスが悪化し、いずれも好ましくない。
上記ディーゼル軽油組成物は、上記各々の理由により、−３4.４℃における動粘度が１２０ｃＳｔ以下であり、流動点が−６０℃以下、密度が0.７８〜0.９、セタン指数が５０以上であり、また硫黄分含量が0.０４８重量％以下であることが好ましい。
【０００９】
本発明のディーゼル軽油組成物には、更に流動点を低下せしめる目的で、流動点降下剤を配合することが好ましい。使用できる流動点降下剤としては、例えばエチレン／酢酸ビニル共重合体，塩素化パラフィン，ポリアルキルメタクリレート，ポリアルキルアクリレート，α−オレフィン／マレエート共重合体及びアルケニルコハク酸アミドから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。
本発明のディーゼル軽油組成物には、上記流動点降下剤を５００〜１0,０００ｐｐｍ，更に８００〜8,０００ｐｐｍ含有することが好ましい。上記含有量が５００ｐｐｍ未満では流動点の低下が十分でなく、また１0,０００ｐｐｍを超える場合には添加量の割りには十分な効果が見られない。また、上記好ましい範囲内にある場合は流動点降下及びその他の本発明の効果が更に有効に発揮される。
【００１０】
また本発明においては、ナフサ留分を改質し、ベンゼン，トルエン，キシレンのいわゆるＢＴＸ留分を蒸留分離した後の釜残油を流動点降下剤として、例えば１０〜３０容量％の量で使用することができる。上記ナフサ留分を改質した油とは、初留点６５〜１２０℃、終点１６０〜２００℃のナフサ留分を白金系触媒を用いて接触改質して得られる、いわゆるリホーメートと称されるものであり。このリホーメートを蒸留して、ＢＴＸを回収した釜残油を使用する。このＢＴＸは、完全に回収される必要はないが、１４０℃以下の留分がカットされたものを用いることが好ましい。
【００１１】
更に、本発明においては、上記流動点降下剤として、減圧蒸留装置を経てアスファルトを製造するのに供される原料油、減圧蒸留残油及びこれと脱硫減圧軽油あるいはこれに類する留出油との混合物、常圧蒸留残油の接触分解及び接触脱硫残油及び熱分解残油から選ばれる一種あるいは二種以上の混合物のうち、アスファルテン含有量が6.０重量％以上または残留炭素分が9.５重量％以上のものを、例えば0.5 〜2.０容量％の量で使用することもできる。ここで、アスファルテン分とはＩＰ−１４３−７９「ASPHALTENES PRECIPITATION WITH NORMAL HEPTANE 」に記載されるｎ−ヘプタン不溶分とトルエン不溶分の差であり、残留炭素分はＪＩＳ  Ｋ  ２２７０−１９８０「原油及び石油製品残留炭素分試験方法（コンラドソン法）」による通常の方法により求められる。
【００１２】
本発明のディーゼル軽油組成物は、４０〜８５容量％の脱硫脱ロウ基材を含有してなることを必須とするが、更に脱硫灯油（ＫＥＲＯ）を１５〜６０容量％混合することが好ましい。このような脱硫灯油（ＫＥＲＯ）としては、通常沸点範囲が１４０〜２８０℃の留分からなり、0.００５〜0.３０重量％の硫黄分を含有するものが適宜使用される。上記配合量が６０容量％を超える場合は密度が低く、出力が十分でない。また、１５容量％未満の場合は流動点の低下が十分でない。
また、本発明のディーゼル軽油組成物には、上記留分に加え必要に応じて、一般に用いられるその他の軽油留分、例えば直留軽油（ＬＧＯ），直接脱硫軽油（ＤＳＧＯ），脱硫軽質軽油（ＶＨＬＧＯ），水素化分解軽油（ＨＣＧＯ）、その他すべての軽油基材を１０容量％以下の量で含有することができる。これらの灯軽油基材が上記各範囲を超える場合は、流動性や低温粘度の低下が十分でない場合がある。
【００１３】
尚、上記軽油留分としての直留軽油（ＬＧＯ），直接脱硫軽油（ＤＳＧＯ），脱硫軽質軽油（ＶＨＬＧＯ），水素化分解軽油（ＨＣＧＯ）については通常の方法で調製することができる。またその一般性状としては下記第１表に示すものが一般に使用可能である。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
本発明のディーゼル軽油組成物には、必要に応じてセタン価向上剤，酸化防止剤，金属不活性剤，その他の低温流動性向上剤，氷結防止剤，腐食防止剤，微生物殺菌剤，助燃剤，帯電防止剤，潤滑性向上剤，着色剤，マーカー（標識物質）等の添加剤を適宜加えることができる。
【００１６】
【実施例】
以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１〜３及び比較例１〜４
第２表に示す性状の脱硫脱ロウ基材（ＬＡＴＤ）及び脱硫灯油（ＫＥＲＯ）を第３表に示す割合で混合し、更に流動点降下剤としてエチレン・酢酸ビニル共重合体〔パラフロ−２４０（エクソンケミカル社製）〕を第３表に示すように0.０５重量％添加して燃料組成物を調製し、その性状及び性能を評価した。その結果を第３表に示した。尚、比較例３は特公平３−４７６７６号公報明細書実施例１に示される試料油を用い、また比較例４は寒冷地用軽油として市販されている特３号軽油試料を使用した例である。
【００１７】
尚、基材及び燃料油の性状及び性能は次の方法によって求めた。
＊１  密度      ：ＪＩＳ  Ｋ  ２２４９に準拠して測定した。
＊２  動粘度    ：ＪＩＳ  Ｋ  ２２８３に準拠して測定した。
＊３  蒸留性状  ：ＪＩＳ  Ｋ  ２２５４に準拠して測定した。
＊４  セタン指数：ＪＩＳ  Ｋ  ２２０４に準拠して測定した。
＊５  硫黄分    ：ＪＩＳ  Ｋ  ２５４１に準拠して測定した。
＊６  流動点    ：ＪＩＳ  Ｋ  ２２６９に準拠して測定した。
＊７  実用性試験：実用試験として、全天候型シャーシダイナモ試験室を用いて、環境温度−３０℃におけるディーゼルエンジン車（排気量4.３リットル、最高出力＝１３５ＰＳ／３２００ｒｐｍ、最高トルク＝３２ｋｇｍ／１７００ｒｐｍ、圧縮比１8.５）の加速試験による加速性能と一定速度における燃費を測定した。ここで、加速性試験は４０ｋｍ／時から８０ｋｍ／時迄のフルスロットルによる加速時間を測定し、燃費は６０ｋｍ／時での平坦走行により測定した。
＊８  脱ノルマルパラフィン油を常圧蒸留し、２００℃以下の留分をカットして得た試料油Ａと、ナフサ留分（沸点３０〜１８０℃）をプラットホーミング法により改質して得られたリホーメートを蒸留分離して１６０℃以下の留分をカットした釜残油である試料油Ｂとを、試料油Ｂが試料油ＡとＢの合計量の１０容量％となるように混合した試料油。
【００１８】
【表２】
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【００１９】
【表３】
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【００２０】
【表４】
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【００２１】
第２表及び第３表から明らかなように、実施例１〜３における脱硫脱ロウ基材（ＬＡＴＤ）を含有する軽油組成物の場合、密度を低下させることなくセタン指数が大幅に高くなるため、加速性及び燃費に優れている。また、流動点が非常に低く、極寒冷地用軽油として優れている。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、北極，南極等の極寒冷地において使用可能であり、流動性，低温始動性，燃焼性，経済性に優れ、且つ高出力，低公害であるディーゼル軽油組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の軽油組成物に用いられる脱硫脱ロウ基材の精製法を示す概略工程図である。
【符号の説明】
ＴＯＰＰＥＲ：  常圧蒸留装置
ＶＡＣ      ：  減圧蒸留装置
ＶＨ        ：  減圧軽油脱硫装置
ＰＤ        ：  プロパン脱れき装置
ＬＨ        ：  水素化脱硫装置
ＬＷ        ：  水素化脱ロウ装置
ＨＧＯ      ：  重質軽油
ＶＧＯ      ：  減圧軽油
ＲＣ        ：  常圧残渣油
ＶＲ        ：  減圧残渣油
ＭＶＤ      ：  減圧重質留分
ＨＶＤ      ：  減圧重質留分
ＤＡＯ      ：  プロパン脱れき油
ＶＨＬＧＯ  ：  脱硫軽質油
ＨＴＦ      ：  潤滑留分
ＬＡＴ      ：  脱硫潤滑留分
ＬＡＴＤ    ：  脱硫脱ろう潤滑留分
【図１】
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