(57)【要約】【課題】ボイラー等の燃料として使用した場合、発熱量が高く、排出ガス中の煤濃度を低減できる重油組成物（Ａ重油組成物）を提供すること。【解決手段】１５℃における密度が０．８８〜０．９５ｇ／ｃｍ3、１０％残留炭素分が０．２１〜１．０質量％、芳香族分が３０〜９０容量％であって、酸素含有量（ｐ質量％）が芳香族分（ｑ容量％）と下記の式（１）を満たす範囲であることを特徴とする重油組成物である。    ｐ／ｑ  ＝  ０．０１〜０．２０        ・・・・（１）【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５℃における密度が０．８８〜０．９５ｇ／ｃｍ3、１０％残留炭素分が０．２１〜１．０質量％、芳香族分が３０〜９０容量％であって、酸素含有量（ｐ質量％）が芳香族分（ｑ容量％）と下記の式（１）を満たす範囲であることを特徴とする重油組成物。
ｐ／ｑ  ＝  ０．０１〜０．２０        ・・・（１）
【請求項２】
ライトサイクルオイルを含有する請求項１に記載の重油組成物。
【請求項３】
炭素数８〜２２の脂肪酸と炭素数１〜４のアルキルアルコールを反応して得られる脂肪酸アルキルエステルを配合してなる請求項１又は２に記載の重油組成物。
【請求項４】
脂肪酸アルキルエステルの脂肪酸が、炭素数８〜２２の脂肪酸を２以上含む混合脂肪酸であり、該混合脂肪酸が炭素数１８の不飽和脂肪酸を５０質量％以上含有する混合脂肪酸である請求項３に記載の重油組成物。
【請求項５】
脂肪酸アルキルエステルが脂肪酸のメチルエステルである請求項３又は４に記載の重油組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重油組成物に関し、詳しくは、ボイラー等の燃料として使用した場合、発熱量が高く、排出ガス中の煤濃度を低減できる重油組成物（Ａ重油組成物）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にＡ重油は、軽質軽油、重質軽油、灯油など比較的軽質な留分と共に、残留炭素分が軽油取引税の対象外となるように重質かつ高硫黄分の常圧残油や減圧残油等の留分を残留炭素付与剤として配合し、１０％残留炭素分が０．２質量％を越えるようにして製造されている。
このような重油をボイラー用燃料として使用すると、燃焼性が低下するため燃焼排出ガス中の煤が多くなり、バーナーが汚れやすくなることがあって、環境対策上好ましくない。
また、燃料油の発熱量が高い基材として、流動接触分解装置から得られるライトサイクルオイル（ＬＣＯ）が知られているが、該ＬＣＯは芳香族分が高いため、その混合比率が高い燃料を使用すると、ボイラー使用時に着火不良、煤の発生など燃焼不良が一層深刻化することがある。このようなことから、煤の発生を抑制する燃料油の製造においては、ＬＣＯを配合することは回避されることが多い。その結果、ＬＣＯは、余剰の基材として扱われているという問題がある。
【０００３】
一方、酸素含有化合物は、燃料油の燃焼性を改善し、排気ガスを清浄化する試みが多数報告されている。例えば、ガソリンについてエタノールやエチルターシャリーブチルエーテルを配合しＰＭ等の発生を抑制するもの（例えば、特許文献１、２参照）、軽油について特定の脂肪酸アルキルエステルを配合しＰＭ等の発生を抑制するもの（例えば、特許文献３〜５参照）などがあり、いずれも酸素含有化合物が燃料油の燃焼性を高めることを利用したものである。
しかしながら、これらはいずれもガソリン、軽油など軽質油を対象とするものであり、重油のような燃焼性が劣る重質油に対する燃焼排出ガスに対するものはない。
そのため、重油のような重質油について、しかも、燃焼排出ガスの煤濃度を低減するという環境対策に不利となるＬＣＯを含有する重油であっても、燃料油において、基本的に要求される発熱量を高く保ち、かつボイラーの燃焼排出ガス中の煤の発生を抑制しうる燃料油が必要とされている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５４１０２号
【特許文献２】特開２００５−５４１０３号
【特許文献３】特開２００５−２３１３６号
【特許文献４】特開２００５−２３１３９号
【特許文献５】特開２００５−８９５７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような状況下でなされたもので、ボイラー等の燃料として使用した場合、発熱量が高く、燃焼排出ガス中の煤濃度を低減できる重油組成物（Ａ重油組成物）を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、重油及び酸素含有化合物の組成と燃焼排出ガス中の煤濃度との関係について鋭意研究した結果、特定の組成を有する重油（基材）に特定の脂肪酸アルキルエステルを配合した重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。
【０００７】
すなわち、本発明は、
１．１５℃における密度が０．８８〜０．９５ｇ／ｃｍ3、１０％残留炭素分が０．２１〜１．０質量％、芳香族分が３０〜９０容量％であって、酸素含有量（ｐ質量％）が芳香族分（ｑ容量％）と下記の式（１）を満たす範囲であることを特徴とする重油組成物、
ｐ／ｑ  ＝  ０．０１〜０．２０        ・・・（１）
２．ライトサイクルオイルを含有する前記１に記載の重油組成物、
３．炭素数８〜２２の脂肪酸と炭素数１〜４のアルキルアルコールを反応して得られる脂肪酸アルキルエステルを配合してなる前記１又は２に記載の重油組成物、
４．脂肪酸アルキルエステルの脂肪酸が、炭素数８〜２２の脂肪酸を２以上含む混合脂肪酸であり、該混合脂肪酸が炭素数１８の不飽和脂肪酸を５０質量％以上含有する混合脂肪酸である前記３に記載の重油組成物、
５．脂肪酸アルキルエステルが脂肪酸のメチルエステルである前記３又は４に記載の重油組成物、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の重油組成物は、ボイラー等の燃料として使用した場合、発熱量が高く、ボイラーの燃焼排出ガス中の煤濃度を低減できる。また、燃焼排出ガスの煤濃度を低減する場合に不利となるＬＣＯを含有する重油であっても、燃焼排出ガス中の煤濃度の低減が可能である。したがって、環境汚染対策に貢献できる重油として有効に活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の重油組成物は、１５℃における密度が０．８８〜０．９５ｇ／ｃｍ3、１０％残留炭素分が０．２１〜１．０質量％、芳香族分が３０〜９０容量％であって、酸素含有量（ｐ質量％）が芳香族分（ｑ容量％）と前記式（１）を満たす範囲であることを特徴とする。
ｐ／ｑ  ＝  ０．０１〜０．２０        ・・・・（１）
【００１０】
本発明の重油組成物の１５℃における密度は、０．８８〜０．９５ｇ／ｃｍ3、好ましくは０．８９〜０．９３ｇ／ｃｍ3であることが必要である。１５℃における密度は、０．８８ｇ／ｃｍ3未満であれば発熱量が低下する恐れがあり、また１５℃における密度が０．９５ｇ／ｃｍ3を越えると燃焼排出ガス中の煤濃度が著しく増大する恐れがある。なお、ここでいう密度は、ＪＩＳ  Ｋ  ２２４９によって測定した値である。
【００１１】
本発明の重油組成物の１０％残留炭素分は、０．２１〜１．０質量％、好ましく、０．２１〜０．８質量％、より好ましく、０．２１〜０．５質量％であることが必要である。１０％残留炭素分は、０．２１質量％未満では、Ａ重油の免税条件を満たすことができなくなり、また、１０％残留炭素分が１．０質量％を越えると、燃焼排出ガス中の煙濃度が増大することが多い。
なお、ここでいう１０％残留炭素分は、ＪＩＳ  Ｋ  ２２７０「原油および石油製品−残留炭素分試験方法」により測定した値である。
【００１２】
また、本発明の重油組成物の芳香族分は、３０〜９０容量％、好ましくは４０〜８０容量％であることが必要である。重油組成物の芳香族分が３０容量％未満では、低発熱量となって好ましくなく、また一方、重油組成物の芳香族分が９０容量％を越えると燃焼排出ガス中の煤濃度が著しく増大する恐れがある。
なお、ここでいう芳香族分は、石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「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法」によって測定した値である。
【００１３】
さらに、本発明の重油組成物の酸素含有量（ｐ質量％）が芳香族分（ｑ容量％）と下記の式（１）を満たす範囲であることが必要である。
ｐ／ｑ  ＝  ０．０１〜０．２０        ・・・（１）
このｐ／ｑの値は、重油組成物の燃焼性と発熱量とのバランスを表す。その値が０．０１未満の場合は、燃焼排出ガス中の煤濃度の低減効果が不充分であり、一方ｐ／ｑが０．２０を越えると、燃焼性は良好であるが、低発熱量となって良好な重油は得られない。
なお、ここでいう酸素含有量は、２００４年石油製品討論会要旨集第１９〜２３頁に記載のガスクロマトグラフ法（検出器：ＡＥＤ）に準拠して測定した値である。
【００１４】
本発の明重油組成物の酸素含有量は、脂肪酸アルキルエステルを配合しその配合量によって調整することが好ましい。
前記脂肪酸アルキルエステルは、炭素数８〜２２の脂肪酸と炭素数１〜４のアルキルアルコールから得られるエステルが好ましい。
炭素数８〜２２の脂肪酸としては、飽和脂肪酸であっても不飽和脂肪酸であってもよい。このような脂肪酸の具体例としては、例えば、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキン酸、エイコセン酸、アラキドン酸、エイコサペンタエン酸、ベヘン酸、エルカ酸、ドコサペンタエン酸、ドコサヘキサエン酸などが挙げられる。
これらの脂肪酸のいずれかを１種以上用いた脂肪酸アルキルエステルが好ましい。
【００１５】
本発明においては、脂肪酸として炭素数８〜２２の脂肪酸を２以上含む混合脂肪酸を用いることが好ましい。
このような混合脂肪酸は、動物油や植物油などの油脂を原料とし、それから得られる脂肪酸は大量に入手することができるため好適である。この原料動物油としては、牛脂、豚脂、羊脂、鯨油、魚油、肝油等が、原料植物油としては、アマニ油、サフラワー油、ひまわり油、大豆油、コーン油、綿実油、ゴマ油、オリーブ油、ヒマシ油、落花生油、ココヤシ油、パーム核油、菜種油、米ぬか油等が挙げられる。
【００１６】
本発明においては、特に、脂肪酸が炭素数８〜２２の脂肪酸を２以上含む混合脂肪酸であるとともに、該混合脂肪酸が炭素数１８の不飽和脂肪酸を５０質量％以上、好ましくは７０質量％以上含有する混合脂肪酸であることが好ましい。このような混合脂肪酸の脂肪酸アルキルエステルは、性状が安定しているため安定した燃焼をすることができ、燃焼排出ガス中の煤濃度の低減効果が一層優れるものである。
炭素数１８の不飽和脂肪酸の具体例としては、例えば、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などがあげられる。
このような混合脂肪酸は、前記した各種油脂のうち、例えば、アマニ油、サフラワー油、ひまわり油、大豆油、コーン油、綿実油、ゴマ油、オリーブ油、ヒマシ油、落花生油、菜種油など植物油から得られる脂肪酸を用いればよい。
【００１７】
一方、脂肪酸アルキルエステルを形成する炭素数１〜４のアルキルアルコールの具体例としては、メタノール、エタノール、直鎖又は分岐鎖を有するプロパノール、直鎖又は分岐鎖を有するブタノールが挙げられる。これらの中で、製造の容易性の観点からメタノール及びエタノールが好ましく、特にメタノールが好ましい。
【００１８】
脂肪酸アルキルエステルは、上記脂肪酸とアルキルアルコールとを公知の方法で、例えば、苛性ソーダ等のアルカリ触媒の存在下で、エステル化反応すればよい。
【００１９】
脂肪酸アルキルエステルの好適な具体例としては、前記炭素数８〜２２の飽和又は不飽和脂肪酸メチルエステル及び植物油から得られる混合脂肪酸のメチルエステルが挙げられ、中でも、炭素数１８の不飽和脂肪酸を全脂肪酸の５０質量％以上含有するアマニ油、サフラワー油、ひまわり油、大豆油、コーン油、綿実油、ゴマ油、オリーブ油、ヒマシ油、落花生油、菜種油から選ばれた１種以上の植物油から得られる混合脂肪酸のメチルエステルが挙げられる。
【００２０】
本発明の重油組成物に配合される脂肪酸アルキルエステルは、全酸価は１．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であること好ましい。全酸価が１．０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であれば、重油の性状を悪化させる恐れがなく、機器に悪影響を及ぼす恐れもない。この全酸価とは、ＪＩＳ Ｋ ２５０１「石油製品及び潤滑油−中和価試験方法」により測定した値である。
【００２１】
本発明の重油組成物は、さらに以下の条件を満たすことが好ましい。
本発明の重油組成物の硫黄分は、０．５質量％以下であることが好ましく、０．３質量％であることがより好ましい。重油組成物の硫黄分が０．５質量％以下であれば、燃焼排出ガス中の煤濃度が増大することを抑制できる場合がある。なお、ここでいう硫黄分は、ＪＩＳ  Ｋ２５４１「硫黄分試験方法」によって測定した値である。
また、本発明の重油組成物の５０℃における動粘度は、１．８〜４．５ｍｍ2／ｓであることが好ましく、１．８〜３．５ｍｍ2／ｓであることがより好ましい。５０℃における動粘度が１．８〜４．５ｍｍ2／ｓであれば、燃料の供給に支障がなく、
しかも、燃焼状態を良好に保つことができる。
【００２２】
本発明の重油組成物は、９０％留出温度（Ｔ９０）が３３０〜４００℃であることが好ましい。Ｔ９０が３３０℃以上であれば、エンジン内で良好な噴霧を形成でき、燃焼状態を良好に保ち、出力の低下やセタン価の低下を回避することができる。一方、Ｔ９０が４００℃以下であれば燃焼状態を良好に保つことができる。なお、Ｔ９０は、ＪＩＳ  Ｋ  ２２５４に基づいて測定した蒸留性状から求めた値である。
本発明の重油組成物の蒸留性状は、上記と同様の理由から、さらに５０％留出温度（Ｔ５０）が２８０〜３３０℃であることが好ましい。
【００２３】
本発明の重油組成物は、任意の方法で得ることができる。例えば、次に示す重油基材を適宜選択して配合し、さらに、いわゆる残留炭素分付与剤を配合することにより調製することができる。
その重油基剤としては、例えば、直留灯油（又は脱硫灯油）、直留軽質軽油、（又は脱硫軽質軽油）、直留重質軽油（又は脱硫重質軽油）、ライトサイクルオイル（軽質サイクル油）、水素化脱硫減圧軽油、水素化分解軽油、直脱軽油等が挙げられる。これらの基材を１種又は２種以上を配合して調整すればよい。これらの基材のうち、本発明においては、特に燃焼排気ガス中の煤濃度の抑制に不利なライトサイクルオイルを主成分の基材として使用する態様を含むものである。
【００２４】
また、残留炭素分付与剤としては、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挙げられる。これらの残留炭素分付与剤は、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて配合する。この残留炭素分付与剤の配合量は、重油組成物の１０％残留炭素分が０．２１〜１．０質量％になるように調整して配合する。
【００２５】
本発明の重油組成物には、必要に応じてセタン価向上剤、流動性向上剤、酸化防止剤、清浄剤、金属不活性化剤、防錆剤、腐食防止剤、帯電防止剤等各種添加剤を配合することができる。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。
【実施例】
【００２６】
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、重油組成物の性状及び性能は次の方法に従って求めた。
〔重油組成物の性状と組成〕
・密度
ＪＩＳ  Ｋ  ２２４９に準拠して測定した。
・セタン価
ＪＩＳ  Ｋ  ２２８０に準拠して測定した。
・硫黄分
ＪＩＳ  Ｋ  ２５４１に準拠して測定した。
・１０％残留炭素分
ＪＩＳ  Ｋ  ２２７０に準拠して測定した。
・蒸留性状
ＪＩＳ  Ｋ  ２５４１により測定した。
・芳香族分
石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７により測定した。
・酸素含有量
２００４年石油製品討論会要旨集第１９〜２３頁に記載のガスクロマトグラフ法（検出器：ＡＥＤ）に準拠して測定した。
・発熱量
ＪＩＳ  Ｋ２２７９により測定した。
【００２７】
〔重油組成物の性能〕
・ボイラーの排出ガス実験
下記の暖房給湯用小型温水ボイラーを用いて各燃料を燃焼し、その際のスモーク（煙）濃度をスモークスケール（バッカラッカ社製スモークメーター）で測定し，ＪＩＳ  Ｂ  ８４０７−１９７９の規定に基づいてスモークナンバーを求めた。なお、実験は室温で行った。
（ボイラーの仕様）
バーナーの種類  ：ガーンタイプバーナー式（ノズルヒーターなし）
噴霧の形式    ：油圧式
熱出力          ：１００、０００ｋｃａｌ／ｈ
【００２８】
実施例１〜４及び比較例１
重油基材として第２表に示す性状のＬＣＯを用い、これに第１表に示す組成を有し第２表に示す性状の菜種油のメチルエステル化物（炭素数１８の脂肪酸の含有割合＝８８．９質量％）及び、残留炭素分付与剤として、常圧残油を用いて第３表に示す性状の実施例１〜３の重油組成物を調製した。比較例１は、ＬＣＯであり、比較例２は市販Ａ重油である。それらの重油組成物の性状及び性能を第３表に示す。なお、残留炭素分付与剤である常圧残油は、１５℃における密度が０．９９９ｇ／ｃｍ3，硫黄分３．２質量％、残留炭素分１４．８質量％のものを用いた。
【００２９】
【表１】
2007231120.tif 000002
【００３０】
【表２】
2007231120.tif 000003
【００３１】
【表３】
2007231120.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の重油組成物によれば、ボイラー等の燃料として使用した場合、発熱量が高く、ボイラーの燃焼排出ガス中の煤濃度を低減できる。また、燃焼排出ガスの煤濃度を低減する場合に不利となるＬＣＯを含有する重油であっても、排出ガス中の煤濃度の低減が可能である。したがって、環境汚染対策に貢献できる重油として有効に活用することとともに、ＬＣＯの有効活用にも貢献することができる。