(57)【要約】【課題】タービン翼の腐食等を引き起こすこともなく、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の排出量が少ない低環境負荷の、特にマイクロガスタービンに好適な燃料油組成物を提供すること。【解決手段】ＧＴＬおよび灯油留分を含有する燃料油組成物であって、硫黄含有量１０質量ｐｐｍ以下、セタン指数５５〜７５、３０℃での動粘度１．６〜３．４ｍｍ２／ｓおよび密度０．７８〜０．８１ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする燃料油組成物である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧＴＬおよび灯油留分を含有する燃料油組成物であって、硫黄含有量１０質量ｐｐｍ以下、セタン指数５５〜７５、３０℃での動粘度１．６〜３．４ｍｍ２／ｓおよび密度０．７８〜０．８１ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする燃料油組成物。
【請求項２】
ＧＴＬ１０〜９０容量％および灯油留分１０〜９０容量％を含有する請求項１記載の燃料油組成物。
【請求項３】
ＧＴＬの３０℃における動粘度が３．５〜５．０ｍｍ２／ｓであり、灯油留分の３０℃における動粘度が１．０〜１．５ｍｍ２／ｓである請求項１または２に記載の燃料油組成物。
【請求項４】
さらに酸化防止剤２〜２０ｍｇ／Ｌを添加することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の燃料油組成物。
【請求項５】
マイクロガスタービン用である請求項１〜４のいずれかに記載の燃料油組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料油組成物に関し、さらに詳しくはマイクロガスタービンに好適な、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の排出量が少ない低環境負荷の燃料油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力会社や大規模な工場等で発電に利用されるガスタービンは、一般的には５０００ｋＷ以上の大型のものが主流であるが、近年、定格発電出力が３００ｋＷ以下の小型のガスタービンであるマイクロガスタービンが開発され、病院やホテル、スーパーマーケット、プール等の分散電源として利用されている。こうしたマイクロガスタービンの普及に伴い、マイクロガスタービンに好適な燃料油の開発が望まれている。
【０００３】
ガスタービンにおいては、従来、使用する燃料油中の硫黄分や金属分（灰分）が、タービン翼の腐食を引き起こすことが知られており、また、このタービン翼の腐食の面から、煤の発生量および燃料油中の微粒きょう雑物含有量の少ないものが有利であると考えられる。また、近年省エネルギーの観点などから、高カロリーの燃料油が要求される傾向がある。
従来、タービン用燃料としては、主としてＡ重油が用いられているが、タービン翼に腐食が生ずるおそれがあること、排ガス中にＮＯｘおよびＳＯｘを比較的多く含むことなどから、普及が急なマイクロガスタービンに適した燃料油が環境面からも求められていた。
さらに、マイクロガスタービンを予備電源として利用する場合には、その燃料は長期間保存されることが考えられ、高い貯蔵安定性が求められる。
【０００４】
従来から、ガスタービン用燃料油組成物に関して、タービン翼の腐蝕防止や環境面から種々の検討がなされており、例えば特定の性状を有する軽質サイクル油および直脱軽油を含有するガスタービン用燃料油（特許文献１参照）、９０％留出温度３６０℃以下であり、かつ微粒きょう雑物の含有量が１０．０ｍｇ／リットル以下であるガスタービン用燃料油（特許文献２参照）、９０％留出温度３６０℃以下で、総発熱量が３９，７６０ｋＪ／リットル以上であり、かつジベンゾチオフェン類含有量が硫黄量として２，５００重量ｐｐｍ以下、ベンゾチオフェン類含有量の０．２１倍とジベンゾチオフェン類含有量との合計が硫黄量として２，８５０重量ｐｐｍ以下およびカルバゾール類含有量が窒素量として６００重量ｐｐｍ以下であるガスタービン用燃料油（特許文献３参照）等が提案されている。
しかしながら、これらはいずれも実質的にＡ重油であって、マイクロガスタービンに使用する場合には、前記腐蝕防止や環境面の観点から必ずしも十分とはいえず、さらなる改良が求められていた。
【０００５】
また、マイクロガスタービン用燃料油として、芳香族分が３容量％未満、ベンゼンが０．３容量％未満、炭素数６〜８のパラフィン分が７０容量％以上、硫黄分が２０ｐｐｍ以下である燃料油組成物が提案されているが（特許文献４参照）、実質的にガソリン基材と同等の組成物であり、取り扱い上の安全性の問題や密度が低いことによる効率の悪化といった問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−２９８５６４号公報（特許請求の範囲参照）
【特許文献２】
特開２００１−６４６５９号公報（特許請求の範囲参照）
【特許文献３】
特開２００１−６４６６０号公報（特許請求の範囲参照）
【特許文献４】
特開２００３−９６４７５号公報（特許請求の範囲参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、タービン翼の腐食等を引き起こすこともなく、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の排出量が少ない低環境負荷の、特にマイクロガスタービンに好適な燃料油組成物を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【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、ＧＴＬおよび灯油留分を含有する燃料油組成物であって、特定の性状を有するものが上記課題を解決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。
【０００９】
すなわち、本発明は、
（１）ＧＴＬおよび灯油留分を含有する燃料油組成物であって、硫黄含有量１０質量ｐｐｍ以下、セタン指数５５〜７５、３０℃での動粘度１．６〜３．４ｍｍ２／ｓおよび密度０．７８〜０．８１ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする燃料油組成物、
（２）ＧＴＬ１０〜９０容量％および灯油留分１０〜９０容量％を含有する上記（１）記載の燃料油組成物、
（３）ＧＴＬの３０℃における動粘度が３．５〜５．０ｍｍ２／ｓであり、灯油留分の３０℃における動粘度が１．０〜１．５ｍｍ２／ｓである上記（１）または（２）に記載の燃料油組成物、
（４）さらに酸化防止剤２〜２０ｍｇ／Ｌを添加することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の燃料油組成物、
（５）マイクロガスタービン用である上記（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。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の燃料油組成物は、ＧＴＬ（Ｇａｓ  ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ）および灯油留分を含有する燃料油組成物であって、硫黄含有量１０質量ｐｐｍ以下、セタン指数５５〜７５、３０℃での動粘度１．６〜３．４ｍｍ２／ｓおよび密度０．７８〜０．８１ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする燃料油組成物である。
硫黄含有量が１０質量ｐｐｍを超えると排ガス中のＳＯｘ量が増加し、本発明の目的を達成しない。
また、セタン指数が５５未満であったり、７５を超えると排ガス中のＮＯｘ量が増加し、やはり本発明の目的を達成しない。排ガス中のＮＯｘ量のさらなる低減という観点から、セタン指数は６３以上であることが好ましく、さらには６４以上であることが好ましい。一方、同様に排ガス中のＮＯｘ量のさらなる低減という観点から、セタン指数は７３以下であることが好ましく、さらには６９以下であることが好ましい。
本発明の燃料油組成物のセタン価に関しては、５３〜６８の範囲であることが好ましく、さらには６０〜６７の範囲であることが好ましく、特には６１〜６５の範囲であることが好ましい。
【００１１】
本発明の燃料油組成物の動粘度に関しては、３０℃において１．６〜３．４ｍｍ２／ｓの範囲であることが必須である。３０℃での動粘度がこの範囲を逸脱すると排ガス中のＮＯｘ量が増加し、本発明の目的を達成しない。排ガス中のＮＯｘ量のさらなる低減という観点からは、３０℃での動粘度は２．６ｍｍ２／ｓ以下であることが好ましく、また燃料噴射用のポンプの耐久性を考慮すると３０℃での動粘度は２．１ｍｍ２／ｓ以上であることが好ましい。
また、密度に関しては、０．７８ｇ／ｃｍ３未満であると燃費が低下し、一方、０．８１ｇ／ｃｍ３を超えると燃焼性が悪化する。
【００１２】
本発明の燃料油組成物におけるＧＴＬおよび灯油留分の適当な混合量は、用いるＧＴＬおよび灯油留分の性状によって異なり、上述の硫黄含有量、セタン指数、動粘度および密度の要件を満足するように適宜選択されるものである。通常、その混合量はＧＴＬが１０〜９０容量％、灯油留分が１０〜９０容量％の範囲であることが好ましく、この混合量によって本発明の効果を奏する燃料油組成物を比較的容易に製造することが可能となる。本願の効果を有する燃料油組成物をさらに容易に製造し得るとの観点から、ＧＴＬはさらに３０〜６０容量％の範囲、灯油留分は４０〜７０容量％の範囲であることが好ましい。
【００１３】
本発明で使用されるＧＴＬを得るための方法としては、通常水素と一酸化炭素からなる水性ガス反応（ＦＴ反応）を固定床反応器等にて、触媒を用いて行う。触媒としては、コバルト、ルテニウム、ニッケル、鉄等を活性金属として担持した不均一系触媒が好適に用いられ、これらの中でも特にコバルトおよび／またはルテニウムを含むものが好ましい。反応圧力としては０．５〜３．０ＭＰａの範囲であるのが好ましく、反応温度としては１５０〜３３０℃の範囲で行われるのが好ましい。水性ガス中の水素と一酸化炭素の比率については、比較的一酸化炭素の分圧が低い方が好ましく、具体的には１〜３の範囲、さらには１．５〜２．５の範囲であることが好ましい。
【００１４】
上記ＦＴ合成によって得られた合成油は、水素化分解により高沸点留分を分解し、また異性化によりイソパラフィンの含有量を高めることが好ましい。水素化分解の触媒としては、コバルト，モリブテン，ニッケル，タングステン等の活性金属種をアルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト等の担体に担持した通常用いられる水素化分解触媒を使用することができる。反応温度としては２００〜４５０℃の範囲、反応圧力としては１〜１０ＭＰａの範囲、ＬＨＳＶとしては０．３〜３ｈｒ−１の範囲で好適に水素化分解が行われる。
また、異性化触媒としては白金，レニウム，パラジウム等をアルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライト等の担体に担持した通常用いられる異性化触媒を使用することができる。反応温度としては２５０〜４００℃の範囲、反応圧力としては０．３〜５ＭＰａの範囲、ＬＨＳＶとしては０．３〜１０ｈｒ−１の範囲で好適に異性化反応が行われる。
【００１５】
本発明に用いるＧＴＬは、本発明の効果をより発揮するとの観点から、３０℃における動粘度が３．５〜５．０ｍｍ２／ｓであることが好ましく、さらには４．０ｍｍ２／ｓ以上であり、また４．５ｍｍ２／ｓ以下であることが好ましい。
また、本発明に用いるＧＴＬは沸点範囲が１５５〜３６０℃であり、１０容量％留出温度が２３０〜２６０℃であり、９０容量％留出温度が３２０〜３５０℃であり、密度範囲が０．７６〜０．７９ｇ／ｃｍ３であり、硫黄含有量が１０質量ｐｐｍ以下であり、芳香族化合物およびオレフィンを実質的に含まないことが好ましい。
これらの性状を有するＧＴＬを用いることで、上記課題を解決し得る燃料油組成物がより効率的に製造し得る。
【００１６】
本発明に用いられる灯油留分は、本発明の効果を奏するものであれば、特に限定されず、種々の方法で製造することができる。最も一般的には原油を常圧蒸留装置で分留して得られる沸点１５０〜２８０℃程度の留分を脱硫したものが用いられる。また、その他にも例えば重質油を水素化分解した際に得られる水素化分解灯油も使用することができる。水素化分解灯油は、硫黄含有量が低く、高密度であって、これを用いた燃料油組成物は、硫黄含有量が低く、高カロリーとなるため好適な灯油留分である。
本発明で使用する灯油留分の３０℃における動粘度は１．０〜１．５ｍｍ２／ｓであることが好ましく、さらには１．２ｍｍ２／ｓ以上であり、また１．４ｍｍ２／ｓ以下であることが効果の点から好ましい。
【００１７】
本発明の燃料油組成物において、上記ＧＴＬ、灯油留分以外の基材としては、本発明の効果を阻害しない範囲であれば特に限定されないが、脱硫軽油、水素化分解軽油、脱ろう軽油、脱硫処理した軽質分解軽油等を好適に使用することができる。
【００１８】
本発明の燃料油組成物は、酸化防止剤を２〜２０ｍｇ／Ｌの範囲で含有することが好ましい。この範囲であると十分に酸化防止効果があり、またコスト的にも見合うものとなる。以上の観点から、３〜１０ｍｇ／Ｌの範囲であることがさらに好ましい。酸化防止剤を上記範囲で含有することによって、本発明の燃料油組成物の貯蔵安定性が著しく向上する。
酸化防止剤としては、通常燃料油に使用されるものであれば、特に限定されず、アミン系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤等が用いられるが、これらのうち特に２，６−ジターシャリーブチルフェノール、２，４−ジメチル−６−ターシャリーブチルフェノール、２，６−ジターシャリーブチル−４−メチルフェノール等のフェノール系酸化防止剤が好適に用いられる。
これらの酸化防止剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに、その他添加剤としては、必要に応じて軽油周辺油種識別マーカーとしてのクマリンを０．８５〜１．１５ｍｇ／Ｌの範囲で添加することができ、また必要に応じて潤滑性向上剤を２０〜２００質量ｐｐｍの範囲で添加することができる。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、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。
本発明の実施例および比較例に記載される燃料油組成物の評価は以下に示す要領に従って行った。また、組成分析は以下の方法によって行った。
＜燃料油組成物の評価方法＞
１．密度；ＪＩＳ  Ｋ２２４９に準じ、振動式密度試験方法にて測定した。
２．蒸留性状；ＪＩＳ  Ｋ  ２２５４に準じ、１０％留出温度、３０％留出温度、５０％留出温度、７０％留出温度および９０％留出温度を測定した。
３．動粘度；ＪＩＳ  Ｋ  ２２８３に準じ、測定した。
４．引火点；ＪＩＳ  Ｋ  ２２６５に準じ、測定した。
５．セタン指数；ＪＩＳ  Ｋ  ２２８０に準じ、測定した。
６．セタン価；ＪＩＳ  Ｋ  ２２８０に準じ、測定した。
７．貯蔵安定性；ＡＳＴＭ  Ｄ４６２５に準じて、試料油４００ミリリットルを通気管付きホウ珪酸ガラス容器に採取し、４３℃で暗所にて貯蔵した。貯蔵して１ヶ月後、２ヶ月後及び３ヶ月後にそれぞれ５０ミリリットルサンプリングし、ＪＩＳ  Ｋ２２７６に準拠して、過酸化物価を測定した。
【００２０】
＜組成分析＞
硫黄分；ＪＩＳ  Ｋ２５４１「硫黄分試験方法」に準拠して測定した。
飽和分、オレフィン分、多環芳香族分；石油学会規格「ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７」に準拠して測定した。
＜排ガスの評価方法＞
マイクロガスタービン（Ｃａｐｓｔｏｎｅ社製、定格負荷２８ｋＷ）を用い、発電出力を定格負荷に調整後、排ガスを排ガス分析計（ｔｅｓｔｏ社製「３００ＸＬ」）にて評価した。
【００２１】
実施例１
第１表に示す性状を有するＧＴＬ３０容量％と灯油留分７０容量％を混合し、これに酸化防止剤としてスミライザーＢＨＴ（商品名；住友化学工業（株）製）５質量ｐｐｍを加えて燃料油組成物を得た。各種物性および組成について第２表に示す。また、マイクロガスタービンを用いての排ガスの評価結果を第３表に示す。
【００２２】
実施例２〜４、比較例１〜７
第１表に示す性状を有するＧＴＬと灯油留分を第２表に示す割合で混合したこと以外は実施例１と同様に燃料油組成物を調製し、各種物性評価、組成分析およびマイクロガスタービンを用いての排ガスの評価を実施した。結果を第２表および第３表に示す。また、実施例３に関しては、貯蔵安定性についても評価した。結果を第４表に示す。
実施例５
酸化防止剤を添加しないことを除いて、実施例３と同様に燃料油組成物を調製し、貯蔵安定性について評価した。結果を第４表に示す。
比較例８
酸化防止剤を添加しないことを除いて、比較例１と同様に燃料油組成物を調製し、貯蔵安定性について評価した。結果を第４表に示す。
【００２３】
【表１】
2004359856.tif 000002
【００２４】
【表２】
2004359856.tif 000003
【００２５】
【表３】
2004359856.tif 000004
【００２６】
【表４】
2004359856.tif 000005
【００２７】
＊１  排ガス酸素濃度０％に換算した値で次式により算出
換算ＮＯｘ（容量ｐｐｍ）＝（２１×ＣＮＯｘ）／（２１−ＣＯ２）
ＣＮＯｘ；測定時における排ガス中のＮＯｘの濃度（容量ｐｐｍ）
ＣＯ２；測定時における排ガス中の酸素の濃度（容量％）
【００２８】
【表５】
2004359856.tif 000006
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、タービン翼の腐食等を引き起こすこともなく、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）等の排出量が少ない低環境負荷の、特にマイクロガスタービンに好適な燃料油組成物を提供することができる。