(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
残炭調整剤を含有せず、ライトサイクルオイルとバイオマス燃料とフィッシャー・トロプシュ合成油とを含有し、該ライトサイクルオイルの配合比率が２０〜４５容量％、該バイオマス燃料の配合比率が３０〜４５容量％、および該フィッシャー・トロプシュ合成油の配合比率が２５〜５０容量％であることを特徴とするＡ重油組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農漁業用内燃機関、定置型の発電用ディーゼルエンジン、建機エンジン等、自動車用以外のディーゼルエンジンに使用されるＡ重油組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
社会で需要の多い、いわゆる白油（ガソリン燃料や軽油燃料の基材等）をできるだけ多く得るためのプロセスとして、接触分解装置が広く採用されている。この接触分解装置は、減圧軽油や残渣油を原料に、主としてガソリンや中間留分を製造することができる。そして、この方法で製造された製品のうちガソリンより高沸点の留分がいわゆる分解軽油であり、更に、この分解軽油のうち軽質な留分（沸点範囲１２０〜４３０℃程度）がライトサイクルオイル（以下、ＬＣＯという）である。
【０００３】
ＬＣＯは、自動車用軽油燃料に必要とされる低温流動性を備えるものの、セタン価が低く、色相も悪いため、自動車用軽油燃料の基材とするには水素化精製などの処理が必要となる。また、環境問題を考慮し超低硫黄化が進んでいることから、自動車用軽油燃料の基材としてほとんど使用されていないのが実情である。そのため、現在では、ＬＣＯの殆どがＡ重油の基材として使用されている。ところが、Ａ重油の基材として使用する場合であっても、貯蔵安定性等の問題により、その配合には制約があった。そこで、それら性状に関する問題を解決し、ＬＣＯをできるだけ多く配合する試みがなされており、例えば、特開平１０−２９８５６６号公報（特許文献１）には、ＬＣＯを基材として多量に使用しながら貯蔵安定性等に優れたＡ重油組成物を得るための配合が開示されている。そして、この配合によれば、直脱軽油（直接重油脱硫装置より得られる軽油）を一定割合以上混合することにより、ＬＣＯを基材として４０〜６０容量％混合しながら貯蔵安定性、色相安定性、通油性に優れたＡ重油組成物を得ることができる。
【０００４】
一方、最近では環境問題が重要視され、自動車エンジン等の内燃機関からの排気ガス性状を改善し、或いは温室効果ガス排出量を低減するため、燃料油に対する様々な改良が試みられている。そして、Ａ重油についても、社会に求められている排ガス特性（排気ガス性状を改善する性能をいうものとする。以下同じ。）を満たすための試みがなされており、例えば、特開２００７−２３１１１９号公報（特許文献２）には、排気ガス中の未燃物質や粒子状物質（ＰＭ）を低減できるＡ重油組成物が、特開２００７−２３１１２０号公報には（特許文献３）には、排出ガス中の煤濃度を低減できる重油組成物が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２９８５６６号公報
【特許文献２】特開２００７−２３１１１９号公報
【特許文献３】特開２００７−２３１１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、Ａ重油組成物の性状は基材相互の関係に基づくものであり、一つの特性のみに注目した場合、その特性については十分な性状を得られたとしても、他の特性については必要な性状を満たさないことがある。実際、上記特許文献１に開示された配合では、社会に求められている排ガス特性を十分に満たすことができないという問題がある一方、上記特許文献２に開示された重油組成物では、Ａ重油に必要な低温特性や貯蔵安定性を満たすかどうか、そしてＬＣＯをどれだけ使用できるのかといった点が不明であり、加えて特許文献３に開示された重油組成物は更にディーゼルエンジンへの使用に必要なセタン価を満たすことができないという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明は、ＬＣＯを基材としてできるだけ多量に使用しながら、排ガス特性や温室効果ガス排出量（二酸化炭素排出量）低減効果に優れ、しかもＡ重油に必要な性状を満たすＡ重油組成物を提供することを目的とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るＡ重油組成物は、残炭調整剤を含有せず、ライトサイクルオイル（ＬＣＯ）とバイオマス燃料とフィッシャー・トロプシュ合成油とを含有し、該ライトサイクルオイルの配合比率が２０〜４５容量％、該バイオマス燃料の配合比率が３０〜４５容量％、および該フィッシャー・トロプシュ合成油の配合比率が２５〜５０容量％である。
【０００８】
本発明において、バイオマス燃料とは、バイオマス由来の燃料であり、バイオエタノール、バイオメタノール、バイオブタノール、植物油のエステル化油、植物油水素化処理油等がこれに相当する。なお、原料となる動植物に制限はなく、適宜選択すればよい。
バイオマス燃料の原料である植物は二酸化炭素を取り込んで育つので、理論的には燃料として燃やしても地球上の二酸化炭素総量は増えないという「カーボンニュートラル」という考え方を適用できる。従って、バイオマス燃料を用いると、燃料として燃焼時の二酸化炭素排出量を、すなわち、温室効果ガス排出量を低減できる。
【０００９】
植物油のエステル化油は、菜種油、大豆油、パーム油、ヒマワリ油、綿実油、ひまし油、コーン油などの植物油を、メタノールなどのアルキルアルコールと、公知の方法、すなわち、水酸化ナトリウム等のアルカリ性触媒を用いる方法で反応させること等により得ることができる。例えば、菜種油とメタノールとのエステル反応では菜種油メチルエステル（ＲＭＥ）が得られる。植物油とアルキルアルコールとのエステル化反応で得られた、菜種油メチルエステル、大豆油メチルエステル（ＳＭＥ）、パーム油メチルエステル（ＰＭＥ）、ヒマワリ油メチルエステル、綿実油メチルエステル、ひまし油メチルエステル、コーン油メチルエステルなどの脂肪酸アルキルエステルを、いずれか単独で使用しても、或いは混合して使用してもよい。
【００１０】
本発明において残炭調整剤とは、Ａ重油組成物が税法上の重油として扱われるために必要な１０％残留炭素を付与するために添加されるものをいう。ほぼ全ての市販Ａ重油に添加されており、常圧残油、減圧残油、脱硫残油、スラリーオイル、エキストラクトなどがこれに含まれる。
【００１１】
本発明に係るＡ重油組成物は、フィッシャー・トロプシュ合成油（以下、ＦＴ合成油という）を更に含有する。
【００１２】
本発明において、ＦＴ合成油とは、天然ガス、石炭、バイオマス等の原料をフィッシャー・トロプシュ合成により合成して得られる燃料である。このＦＴ合成油は、原料に応じた呼び名が使用されることが多く、例えば、天然ガスを原料とするものはＧＴＬ、石炭を原料とするものはＣＴＬ、バイオマスを原料とするものはＢＴＬと呼ばれることが多い。一方、ＧＴＬという語が、フィッシャー・トロプシュ合成により得られた燃料の総称として使用される場合もあるが、本発明においては、ＦＴ合成油という語を、フィッシャー・トロプシュ合成により得られた燃料の総称として使用するものとし、ＧＴＬ、ＣＴＬ、ＢＴＬ等はＦＴ合成油に含まれるものとする。なお、ＢＴＬは、バイオマスを原料としているため、前記バイオマス燃料に含まれるとする考え方もあるが、本発明においては、ＦＴ合成油に含まれるものとする。
【００１４】
また、ＦＴ合成油を含有する場合の配合比率は、ＬＣＯが２０〜４５容量％、ＦＴ合成油が２５〜５０容量％更に好ましくは２５〜４５容量％、バイオマス燃料が３０〜４５容量％である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るＡ重油組成物によれば、所定の配合割合以上のＬＣＯと併せてバイオマス燃料を基材として用いることによりＬＣＯの配合比率を上げることができ、ＬＣＯを有効活用できる。しかも、硫黄含有量が少なく、排ガス特性、貯蔵安定性に優れ、二酸化炭素排出量を低減できるという特徴を持ち、低温流動性、酸化安定性、１０％残留炭素分などその他の性状が既存のA重油並みであり、また、ディーゼルエンジン用途に必要なセタン価を有するものとなるので、A重油燃料として問題なく使用できる。なお、ここにいう二酸化炭素排出量の低減とは、排ガス中に含まれる二酸化炭素の量を減らすということの他、地球環境全体における低減（温室効果ガスの低減）も意味している。既述のように、バイオマス燃料の原料である植物は二酸化炭素を取り込んで育つので、地中に埋もれていた炭素を二酸化炭素として大気に放出してしまう鉱油に代わりバイオマス燃料を使用することは、地球環境全体における二酸化炭素の低減につながる。従って、本発明に係る第一及び第二のＡ重油組成物によれば、バイオマス燃料を基材として用いることにより、二酸化炭素排出量（温室効果ガス排出量）を低減できる。
【００１６】
また、ＬＣＯと併せて、バイオマス燃料の他にＦＴ合成油を基材として用いることにより、バイオマス燃料の種類によってはＬＣＯの配合比率を高めることができる。
【００１７】
ただし、ＬＣＯの配合比率は、その下限値が２０容量％となっており、配合比率が下がると流動点、曇り点などの低温性状が悪化する。一方、上限値は４５容量％となっており、配合比率が高くなると、Ａ重油組成物として必要とされるセタン価（通常、４０以上）を得られない場合がある。セタン価が下がる原因には、基材として併せて用いられているバイオマス燃料の配合比率が下がることが挙げられる。なお、バイオマス燃料のセタン価は、通常ＬＣＯよりも高く、例えば、植物油のエステル化油であるＦＡＭＥ（植物油メチルエステル）では５５から６５程度、また、植物油水素化処理油では１００前後となる。
【００１８】
更に、ＦＴ合成油を含有する場合、ＦＴ合成油の配合比率の上限は、低温流動性を考慮すると５０容量％とする。一方、バイオマス燃料は、配合比率をできるだけ高くすることが好ましく、その配合比率が高い程、二酸化炭素排出量のより低い燃料とすることができる。ただし、セタン価を考慮すると、バイオマス燃料とＦＴ合成油の合計の下限は５０容量％とすることが好ましく、また、低温流動性等の性状のバランスを考慮すると、ＦＴ合成油の下限値は２５容量％、バイオマス燃料の下限値は３０容量％とする。
【００１９】
なお、ＬＣＯは低温特性、酸化安定性には優れる一方セタン価において劣り、植物油のエステル化油は低温特性、酸化安定性で劣り、ＦＴ合成油は低温特性で劣っており、これらの基材は、Ａ重油組成物に必要とされる性状を悪化させる性質を有している。しかしながら、本発明の配合比率によれば、各基材に起因するＡ重油組成物としての性状悪化を適度に抑制し、A重油として実際に使用するために必要な性状を満たすことができる。
【００２０】
本発明に係るＡ重油組成物は、上記のとおり、既存のＡ重油並みの性状を有している。しかしながら、使用状況や使用地域などの事情で更に優れた性状が求められる場合、必要に応じて低温流動性向上剤、酸化防止剤、セタン価向上剤、防錆剤、金属不活性剤、腐食防止剤などの各種添加剤を１種以上、それぞれ適切な添加量で添加することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
通常の製造工程で製造される一般的な、表１に示す性状のＬＣＯ、バイオマス燃料及びＦＴ合成油を混合して得たＡ重油組成物について、次の性状試験を実施した。なお、バイオマス燃料には菜種油メチルエステル（以下、ＲＭＥという）を使用し、ＦＴ合成油には天然ガス由来の軽油相当留分（以下、ＧＴＬ軽油という）を使用した。
【００２２】
＜密度＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２４９「原油及び石油製品−密度試験方法及び密度・質量・容積換算表」により測定した。
＜動粘度＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定した。
＜蒸留性状＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２５４「石油製品−蒸留試験法」により測定した。
＜硫黄分＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２５４１−２「原油及び石油製品−硫黄分試験方法  第２部：微量電量測定式酸化法」により測定した。なお、後述する実施例，比較例および市販のＡ重油については、ＪＩＳ  Ｋ  ２５４１−４「原油及び石油製品−硫黄分試験方法  第４部：放射線式励起法」により測定した。
＜セタン価＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」により測定した。
＜流動点＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２６９「原油及び石油製品の流動点 並びに石油製品曇り点試験方法」により測定した。
＜曇り点＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２６９「原油及び石油製品の流動点 並びに石油製品曇り点試験方法」により測定した。
＜目詰まり点＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２８８「石油製品−軽油 −目詰まり点試験方法」により測定した。
＜１０％残留炭素分＞  ＪＩＳ  Ｋ  ２２７０「原油及び石油製品−残留炭素分試験方法」により測定した。
＜酸化安定性＞  ＥＮ１４１１２[Fat and oil derivatives - Fatty Acid Methyl Esters (FAME)-Determination of oxidation stability (accelerated oxidation test)]により測定した。１５.０時間以上であれば酸化安定性能に問題ないとして 〇、１５.０時間未満であれば酸化安定性能が不良として△とした。
＜貯蔵安定性＞  ４３℃で４週間、遮光して貯蔵した後の試料の過酸化物価を、ＪＰＩ‐５Ｓ‐４６‐９６「灯油の過酸化物価試験方法」を用いて測定した。過酸化物価が４０ｍｇ／ｋｇ以下であれば貯蔵安定性能が良好として〇、４０ｍｇ／ｋｇ以上であれば貯蔵安定性能が不良として×とした。
＜ＣＯ２削減効果＞
ＬＣＯ、ＲＭＥ、ＧＴＬ軽油の各温室効果ガス排出量値は「輸送用燃料のＷｅｌｌ‐ｔｏ‐Ｗｈｅｅｌ 評価  日本における輸送用燃料製造（Ｗｅｌｌ‐ｔｏ‐Ｔａｎｋ）を中心とした温室効果ガス排出量に関する研究報告書  平成16 年11 月  トヨタ自動車株式会社、みずほ情報総研株式会社」から抜粋して用い、各配合比率により、それぞれの温室効果ガス排出量値を求めた。
＜ＰＭ排出量＞
排気量０．２３ＬのディーゼルエンジンＤＹ２３（富士重工業株式会社製）を用い、回転数３０００ｒｐｍ、負荷９１％の運転条件における排出ガスをダイリューショントンネルへ導入し、フィルターによって採取されたＰＭ重量と希釈排出ガス流量及びサンプリング流量の測定値からその重量を算出し、ＰＭ排出量（ｇ／ｈ）を求めた。
＜ＴＨＣ排出量＞
排気量０．２３ＬのディーゼルエンジンＤＹ２３（富士重工業株式会社製）を用い、回転数３０００ｒｐｍ、負荷９１％の運転条件における排出ガスをダイリューショントンネルへ導入し、ＦＩＤ検出器で検出し、排出ガス希釈率及び希釈排出ガス流量より、ＴＨＣ排出量値（ｇ／ｈ）を求めた。
【００２３】
【表１】
0005153289.tif 000002
【００２４】
これら基材を混合して得たＡ重油組成物の配合比率と、上記試験により測定された性状を表２に示す。なお、参考として、市販されているＡ重油組成物のサンプルの性状も併せて示す。
【表２】
0005153289.tif 000003
【００２５】
表２に示すように、実施例１は、ＬＣＯを多量に含みながら、硫黄含有量が少なく、排ガス特性、貯蔵安定性に優れ、二酸化炭素排出量を低減できるという特徴を持ち、低温流動性、酸化安定性などその他の性状が既存のA重油並みであり、また、ディーゼルエンジン用途に必要なセタン価を有することが確認できた。すなわち、Ａ重油組成物に必要な性状を満たしつつ、排ガス特性等において優れていることが確認できた。
また、ＬＣＯは低温特性、酸化安定性には優れる一方セタン価において劣り、植物油のエステル化油は低温特性、酸化安定性で劣り、ＦＴ合成油は低温特性で劣っており、これらの基材は、Ａ重油組成物に必要とされる性状を悪化させる性質を有しているが、これらの基材を用いたA重油組成物に必要な性状をもたせるための配合比率を確認できた。なお、この配合比率であれば、従来のA重油と同程度の残留炭素成分（１０％残留炭素量で測定）を含んでいながら、ＰＭ排出量を低減することができる。従って、この配合比率は、排ガス特性の向上にも有効であることも確認できた。
更に、比較例１、２より、ＬＣＯの配合比率が低くなると、流動点、曇り点が悪化することがわかった。