(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ重油基油およびヘビーサイクル油を含有する燃料油組成物であって、燃料油中の１０％残留炭素分が０．２質量％を超え、バナジウム分、カリウム分、ナトリウム分がそれぞれ０．１質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする燃料油組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料油組成物に関するものである。特にガスタービンをはじめとする内燃機関または外燃機関において使用するもので、該機関の構成要件の高温腐食や摩耗、該機関の流路への灰分の付着が起こり難く、低温流動性並びに常温における流動性に優れた燃料油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にＡ重油は、Ａ重油基油に、残炭調整材として常圧残油、減圧残油、脱硫残油等の残油を混合して製造される。しかし、ここで問題になるのがこれら常圧残油、減圧残油、脱硫残油等の残油基材中には、通常バナジウム分、ナトリウム分、カリウム分等の金属分が含まれていることである。このうちバナジウム分は燃焼場で融点が６９０℃の五酸化二バナジウムのような低融点の化合物を形成し、燃焼機器に使用されている金属材料に対して激しい腐食作用を及ぼす。また、ナトリウム分およびカリウム分はバナジウム分と化合して５００℃〜６００℃で融解する共晶を形成し、かつ燃料中の硫黄と化合して融点が８８０℃の硫酸ナトリウムおよび１０７０℃の硫酸カリウムを生成するなどするため、燃焼機器の構成要素に付着し腐食を起こす。
【０００３】
従って、一般的にはナトリウム分、カリウム分、バナジウム分などの有害な灰分成分を含む燃料油に対しては、まず、燃料油に水を５〜１０％加えてその中に水溶性のナトリウム分、カリウム分を溶け込ませ、遠心分離器により、その水を除いた後、マグネシウムを添加してバナジウム酸化物の融点を上げるなどの前処理をして腐食作用を緩和してから使用する。
【０００４】
しかしながら、上記のようなナトリウム分、カリウム分を取り除き、バナジウム分の作用を打ち消す前処理方法は装置自体、非常に高価かつ大がかりになってしまう上にランニングコストが必要である。かつバナジウム分は除去されずに残されるため、摩耗に対しては根本的な解決策とはならない。
また、低温流動性向上効果を改良するために通常使用している低温流動性向上剤を添加する場合があるが、前記の残油には低温流動性向上剤の低温流動性向上効果を阻害する成分が含まれている場合がある。
【０００５】
また別の方法として低温流動性向上効果を改良するためにナトリウム分、カリウム分、バナジウム分などの金属分を含まない灯油、軽油等の液体燃料を多量添加使用しているが、金属分を含まない灯油、軽油等の液体燃料を使用する場合、いずれもＡ重油より高価であり、経済上好ましくない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はガスタービンをはじめとする内燃機関または外燃機関において使用するもので、該機関の構成要件の高温腐食や該機関の流路への灰分の付着が起こり難く、さらに低温流動性並びに常温における流動性に優れた燃料油組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究を行った結果、特定の炭化水素油を添加することにより、前記の目的を達成することができた。
【０００８】
すなわち本発明は、Ａ重油基油およびヘビーサイクル油を含有する燃料油組成物であって、燃料油組成物中の１０％残留炭素分が０．２質量％を超え、バナジウム分、カリウム分、ナトリウム分がそれぞれ０．１質量ｐｐｍ以下であることを特徴とする燃料油組成物に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明で用いるＡ重油基油とは原油を蒸留して得られる沸点１５０〜４００℃程度の範囲にある留出油である。Ａ重油基油の製造基材としては、具体的には例えば、原油を常圧蒸留して得られる留出油；減圧軽油または原油の蒸留残渣油の水素化分解により得られる留出油；減圧軽油、減圧重質軽油あるいは脱硫重油を接触分解して得られる留出油等が挙げられる。本発明のＡ重油基油は、上記したＡ重油基油製造基材油の１種または２種以上を混合して製造される。
【００１０】
本発明で用いるヘビーサイクル油とは、接触分解装置から得られる軽油留分のうち重質成分である。ヘビーサイクル油の沸点範囲は、接触分解装置の種類および運転方法により若干異なるが１７０〜４５０℃程度である。さらに詳しく言えば、Ｔ10が２００℃以上が好ましく、２１０℃以上がより好ましく、２２０℃以上のものがさらにより好ましい。また、Ｔ50が２８０℃以上が好ましく、３００℃以上がより好ましく、３２０℃以上がさらにより好ましい。また、Ｔ90が３６０℃以上が好ましく、３８０℃以上がより好ましく、４００℃以上であることがさらにより好ましい。
なお、上記においてＴ10、Ｔ50およびＴ90は、それぞれＪＩＳ  Ｋ  ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」に準拠して測定される１０容量％留出温度、５０容量％留出温度および９０容量％留出温度を表す。
【００１１】
一般に、沸点範囲が低いと１０％残留炭素分が少なくなる。この場合、所望の燃料油組成物を調製するためには、ヘビーサイクル油を増量する必要がある。しかしながら、この場合Ａ重油基油とヘビーサイクル油との相溶性に問題が生じる可能性があるため、上記のような沸点範囲を示すことが好ましい。
【００１２】
上記ヘビーサイクル油中の１０％残留炭素分にはなんら制限はないが、通常１０質量％以下、好ましくは５質量％以下のものが用いられる。
【００１３】
本発明で用いられるヘビーサイクル油は、残炭調整材として用いられるものであり、本発明の燃料油組成物中１０％残留炭素分が０．２質量％を超えるようにＡ重油基油と混合される。１０％残留炭素分が０．２質量％以下の場合「１０％残油の残留炭素分０．２質量％を超える」という軽油引取税からのＡ重油に対する免税条件を満たさなくなる。１０％残留炭素分の上限値については何ら制限はないが、低温流動性の点から好ましくは５質量％以下、より好ましくは２質量％以下、さらにより好ましくは０．６質量％以下であることが望ましい。また、１０％残留炭素分を多くするためには、残炭調整材であるヘビーサイクル油の含有量を増量させなければならないが、この場合Ａ重油基油とヘビーサイクル油との相溶性に問題が生じる可能性がある。
【００１４】
なお、本発明でいう１０％残留炭素分とは、ＪＩＳ  Ｋ  ２２７０「原油及び石油製品−残留炭素分試験方法」に準拠して測定される１０％残油残留炭素分を表す。
【００１５】
ヘビーサイクル油の配合量については、特に制限はなくヘビーサイクル油中の１０％残留炭素分の量およびこれを配合して調製される燃料油組成物中の１０％残留炭素分の量に応じて決められる。しかしながら、Ａ重油基油とヘビーサイクル油との相溶性の点から、通常燃料油組成物全量基準で１０〜５０質量％、好ましくは２０〜４０質量％配合される。
【００１６】
また、本発明の燃料油組成物は、バナジウム分、カリウム分、ナトリウム分がそれぞれ０．１質量ｐｐｍ以下であることが必要である。これらの金属分は燃焼場で融点の低い酸化物（灰分）を生成するため、ガスタービンをはじめとするＡ重油使用の内燃機関、あるいは外燃機関において、構成要素の高温腐食や、流路への灰分の付着が起こり、燃焼機関の耐久性、メンテナンス性が悪くなり、また経済性が悪くなるので少ない方が望ましい。
【００１７】
本発明の燃料油組成物は、残炭調整材としてヘビーサイクル油を用いているため、低温流動性、常温流動性、色相等に優れ、かつ内燃機関や外燃機関の構成要件の高温腐食や摩耗、該機関の流路への灰分の付着が起こり難い。しかしながら、使用環境によっては低温流動性をさらに改良する必要性が生じる場合がある。この場合には、低温流動性向上剤や灯油、軽油等の軽質油を添加することができる。
【００１８】
低温流動性向上剤の添加量としては燃料油全量基準で１０００容量ｐｐｍ以下、好ましくは１〜５００容量ｐｐｍ、特に好ましくは１０〜３００容量ｐｐｍである。１０００容量ｐｐｍを超えて添加してもコストに見合うだけの低温流動性は得難い。
【００１９】
低温流動性向上剤としては、公知の各種の添加剤を使用することができる。具体的は「新版石油製品添加剤」（桜井俊男編著、幸書房昭和６１年７月発行）第１９２頁〜第１９５頁に記載の物質、より具体的にはエチレン−酢酸ビニル系共重合体、エチレン−アルキルアクリレート系共重合体、塩素化ポリエチレン、ポリアルキルアクリレート、アルケニルこはく酸アミド系化合物等が例示できる。また、軽質油の添加量としては、燃料油全量基準で５〜５０容量％の範囲が好ましい。
【００２０】
本発明で用いるヘビーサイクル油は、従来用いられている残油のように低温流動性向上剤の低温流動性向上効果を阻害することがないため、低温流動性をさらに向上させる必要が生じた場合でも、比較的高価な軽質油を使用することなく低温流動性向上剤の増量で対応できる。従って、従来の残油添加品に比べて経済的であり、かつ燃焼性に及ぼす影響も少ない。なお、低温流動性を向上させるために、低温流動性向上剤および軽質油を併用して用いることができることは言うまでもない。
【００２１】
本発明の燃料油組成物は、ヘビーサイクル油を残炭調整材として用いるものであるが、その優れた効果を損なわない範囲でその他の残炭調整材を併用して用いることができる。その他の残炭調整材としては、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、ハール油、プリフラボトム油等が挙げられる。
【００２２】
本発明の燃料油組成物の性能をさらに高める目的で、その他の公知の燃料油添加剤を単独で、または数種類組み合わせて添加することができる。これら添加剤としては、例えば、フェノール系、アミン系などの酸化防止剤；サリチリデン誘導体などの金属不活性化剤；アルケニルこはく酸イミド、ポリアルキルアミンなどの清浄分散剤；ポリグリコールエーテルなどの氷結防止剤；脂肪族アミン、アルケニルこはく酸エステルなどの腐食防止剤；アニオン系、カチオン系、両性系界面活性剤などの帯電防止剤；アゾ染料などの着色剤；などを挙げることができる。
【００２３】
これらその他の添加剤の添加量は任意に決めることができるが、添加剤個々の添加量は、燃料油組成物全量基準でそれぞれ０．５質量％以下、好ましくは０．２質量％以下であるのが通常である。
【００２４】
本発明の燃料油組成物の用途はすべてのＡ重油用燃焼機器に適用されるものであるが、一般ボイラー等の外燃機関の場合これらの高温腐食の影響は受けにくい構造になっているので、内燃機関用に適用した場合に有用である。さらに、高温腐食に対して非常に影響を受けやすいガスタービン用に適用した場合に特に有用である。
【００２５】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例を挙げて説明する。
実施例および比較例で用いたＡ重油基油、残炭調整材、軽質油の性状を表１に示す。また、低温流動性向上剤としては、エチレン−酢酸ビニル系共重合体（酢酸ビニル含有量３５質量％、数平均分子量３０００）を用いた。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
（実施例１〜３）
表１に示す上記各原料を、表２に示す割合で配合し本発明にかかる燃料油組成物を調製した。各試料油の性状を併せて表２に示す。
得られた各試料油について、フィルター性評価、腐食評価、低温流動性評価を行った。結果を表２に併記する。なお、各評価の方法は以下の通りである。
【００２８】
（比較例１〜３）
表１に示す上記各原料を、表２に示す割合で配合し比較のための燃料油組成物を調製した。各試料油の性状を併せて表２に示す。
得られた各試料油について、実施例１〜３と同様にしてフィルター性評価、腐食評価、低温流動性評価を行った。結果を表２に併記する。
【００２９】
（フィルター性評価）
実機シミュレート法は、常温での目詰まりを評価する方法であり、Ａ重油の低温流動性評価方法である実機シミュレート法（ＪＰＩ−５Ｓ−４７−９６）の試験装置を利用し、フィルター前後の差圧を測定した。試験条件は１０℃、通油量は９．５Ｌ／Ｈ、フィルター目開きは８μｍで行った。
【００３０】
（腐食評価）
試料油１Ｌを試料皿に入れ、バーナで燃焼させて残渣物（重油中の金属に由来する酸化物）の重量を測定した。燃焼後の酸化物量は、重油中の金属分が機関に及ぼす腐食性および摩耗性の指標となる。
【００３１】
（低温流動性評価）
修正ＣＦＰＰ試験法は、低温流動性を評価する方法であり、軽油の目詰まり点試験方法（ＪＩＳ−Ｋ２２８８）に準拠し、フィルター目開きは４４μｍ、冷却速度は１℃／ｈで行った。
【００３２】
表２の結果から明らかなように、いずれの実施例もフィルター性評価、腐食評価、低温流動性評価の結果が良好である。これに対して、残炭調整材として常圧残油を用いた比較例の場合には、何れの評価においても良好な結果が得られなかった。
【００３３】
【表２】
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【００３４】
【発明の効果】
本発明の燃料油組成物は、ガスタービンをはじめとする内燃機関または外燃機関において使用するもので、該機関の構成要件の高温腐食や該機関の流路への灰分の付着が起こり難く、さらに低温流動性並びに常温における流動性に優れている。