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ガソリン組成物
説明

ガソリン組成物

【課題】本発明は、蒸気圧を低下させ、オクタン価を向上しても、蒸留性状が重質化することなく、車両の加速性や駆動力を維持できるガソリン組成物を提供することを課題とする。
【解決手段】高オクタン価の芳香族基材の混合量、イソパラフィンの炭素数分布及び芳香族の炭素数分布を所定の範囲内に調整することにより上記課題を解決した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、石油などの炭化水素から製造するガソリン組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
夏期におけるガソリンの蒸気圧は、2005年から65kPa以下に規制されることが決まっており、この規制をクリアするためには、蒸気圧の高い軽質留分であるブタンやイソペンタン等のガソリンへの配合を少なくすることとなる。しかし、これらの軽質留分は比較的オクタン価が高いため、配合を少なくすることによってガソリンのオクタン価の低下と蒸留性状の重質化を引き起こすことになる。
一方、2010年から自動車の燃費規制が強化され、また、京都議定書批准によるCO2排出量削減目標達成の方策の一つとして、ガソリン、特にレギュラーガソリンのオクタン価を上げることによる燃費向上策が期待されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、レギュラーガソリンのオクタン価を上げるために、比較的オクタン価の高い芳香族炭化水素(以下、単に「芳香族」ともいう)をガソリンに多く混合することで、前記の蒸気圧低下による影響と合わさって、蒸留性状がさらに重質化し、燃料噴射時の揮発性が悪化することで、車両の加速性低下、駆動力低下等が懸念される。 本発明は、蒸気圧を低下させ、オクタン価を向上しても、蒸留性状が重質化することなく、車両の加速性や駆動力を維持できるガソリン組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者は、レギュラーガソリンのオクタン価を上げるために、高オクタン価の芳香族基材の混合量を増加させ、また蒸留性状の重質化については、蒸気圧低下に応じてイソパラフィンの炭素数分布及び芳香族の炭素数分布を調整することで加速性を維持することができるとの着想を得た。
すなわち、本発明によるガソリン組成物は、リサーチ法オクタン価が91.5以上であり、蒸気圧が65kPa以下、10%留出温度が47℃以上、50%留出温度が90℃〜103℃、70%留出温度が110℃〜134℃、90%留出温度が165℃以下、芳香族分が45容量%以下であり、次の式(1)、(2)及び(3)を満たすものである。
T=3×(50%留出温度[℃])+0.3×(70%留出温度[℃])+0.03×(90%留出温度[℃])−0.6×(蒸気圧[kPa])≦315 ・・・(1)
A=AC7/(全芳香族分)≧0.50 ・・・(2)
B=(IC5+IC7)/IP≧0.45 ・・・(3)
(ここで、全芳香族分は芳香族化合物の含有量[容量%]、AC7は炭素数7の芳香族化合物の含有量[容量%]、IPはイソパラフィンの含有量[容量%]、IC5は炭素数5のイソパラフィンの含有量[容量%]、IC7は炭素数7のイソパラフィンの含有量[容量%]をそれぞれ示す。)
また、リサーチ法オクタン価が92〜96、チオール類による硫黄分が1.5質量ppm以下、ドクター試験が陰性であること、また、90%留出温度が150℃〜175℃の流動接触分解ガソリン基材を30容量%以上含むことが好ましい。
【発明の効果】
【0005】
式(1)に規定するように50%留出温度などの蒸留性状と、蒸気圧を所定の範囲とし、式(2)に規定するように全芳香族分に占める炭素数7の芳香族化合物の割合を高め、かつ、式(3)に規定するように全イソパラフィンに占める炭素数5または7のイソパラフィンの割合を高めることにより、蒸気圧を低下させても、蒸留性状が重質化することなく、車両の加速性や駆動力を維持することができ、オクタン価の向上も可能となる。
さらに、オクタン価を上げることによる運転性向上や燃費向上が、現行のノックセンサー付き車両だけでなく、今後想定されるレギュラー仕様の高オクタン価適合車両に対しても、大きな効果をもたらすことが見込まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
本発明によるガソリン組成物は、リサーチ法オクタン価(以下、単に「RON」ともいう)が91.5以上であり、好ましくは92〜96、特に好ましくは93〜95である。リサーチ法オクタン価については、JIS K 2202に規定される。
【0007】
本発明によるガソリン組成物は、37.8℃の蒸気圧が65kPa以下、好ましくは61kPa〜65kPaである。本明細書での蒸気圧については、JIS K 2258に規定される。
【0008】
本発明によるガソリン組成物は、10%留出温度が47℃以上、好ましくは47.5℃〜48.5℃であり、50%留出温度が90〜103℃、好ましくは98℃〜103℃であり、70%留出温度が110〜134℃、好ましくは115℃〜125℃であり、90%留出温度が165℃以下、好ましくは155℃〜165℃である。留出温度についてはJIS K 2254に規定される。
【0009】
また、本発明によるガソリン組成物は、以下の関係式を満たすことが必要である。
T=3×(50%留出温度[℃])+0.3×(70%留出温度[℃])+0.03×(90%留出温度[℃])−0.6×(蒸気圧[kPa])が315以下、好ましくは290〜310の範囲である。
【0010】
本発明によるガソリン組成物の芳香族分は45容量%以下、好ましくは25容量%〜40容量%、特には27容量%〜37容量%である。
A=AC7/(全芳香族分)は0.50以上、好ましくは0.5〜0.8である。また、ベンゼン含有量は、1容量%以下が好ましい。ここで、全芳香族分は全芳香族化合物の含有量[容量%]、AC7は、炭素数7の芳香族化合物の含有量[容量%]であり、ぞれぞれ、JIS K 2536「ガスクロによる全成分試験方法」による芳香族含有量、同法によるトルエン含有量で、規定される。
【0011】
本発明によるガソリン組成物は、イソパラフィンの含有量[容量%]に占める、炭素数5と炭素数7のイソパラフィンの含有量[容量%]の割合であるB=(IC5+IC7)/IPが0.45以上、好ましくは0.45〜0.80、特に好ましくは0.50〜0.60の範囲である。また、イソパラフィンの含有量は20〜60容量%、特には30〜50容量%が好ましい。
【0012】
本発明によるガソリン組成物の硫黄分は0.1〜10質量ppm、特に0.5〜5質量ppmが好ましい。チオール類による硫黄分が1.5質量ppm以下、特には0.1〜1.2質量ppmが好ましく、硫黄分に占めるチオール類による硫黄分の割合が、30%以下、特には10〜30%となることが好ましい。
【0013】
また、ドクター試験結果が陰性であることが好ましい。チオール類は、SH基を含む有機硫黄化合物であり、鎖状パラフィンにSH基が付加した鎖状チオール類、環状パラフィンにSH基が付加した脂環式チオール類、芳香環に直接SH基が付加した芳香族チオール類を含むものである。
【0014】
本発明によるガソリン組成物は、90%留出温度が150〜175℃の流動接触分解ガソリン基材を30容量%以上含むことが好ましい。流動接触分解ガソリン基材は、90%留出温度が155〜170℃、50%留出温度が85〜95℃であることが好ましい。
【0015】
流動接触分解ガソリン基材を製造するプロセスは、接触分解装置、運転条件および用いる触媒を特に限定するものでなく、公知の任意の製造プロセスを採用できる。接触分解装置は、無定形シリカアルミナ、ゼオライトなどの触媒を使用して、軽油から減圧軽油までの石油留分の他、重油間接脱硫装置から得られる間脱軽油、重油直接脱硫装置から得られる直脱重油、常圧残さ油などを接触分解して高オクタン価ガソリン基材を得る装置である。
例えば、石油学会編「新石油精製プロセス」に記載のあるUOP接触分解法、フレキシクラッキング法、ウルトラ・オルソフロー法、テキサコ流動接触分解法などの流動接触分解法、RCC法、HOC法などの残油流動接触分解法などがある。
また、21st JPI Petroleum Refining Conference "Recent Progress in Petroleum Process Technology", p.113-158 (2002)、Sulphur, 268, 35, (2000)、"Production of Low Sulfur Gasoline and Diesel Fuels: Tier 2 and Beyond", Petroleum Refining Technology Seminar, p.4-24 (August 2001)、特開平6−277519に開示されているような、脱硫効果の高い接触分解触媒や脱硫効果をもった添加剤を接触分解触媒に添加して用いることもできる。
【0016】
接触分解装置の原料油としては、原油を常圧蒸留して得られる常圧蒸留残油、常圧蒸留残油を減圧蒸留して得られる留出油留分である減圧軽油、原油を常圧蒸留して得られる留出油留分のうちの直留軽油留分、常圧蒸留残渣油を減圧蒸留して得られる減圧蒸留残渣油を熱分解して得られる熱分解重質軽油留分等を硫黄分4000質量ppm以下、特には2000質量ppm以下、窒素分1000質量ppm以下、特には500質量ppm以下となるように水素化精製処理したものが好ましく用いられる。
【0017】
流動接触分解ガソリン基材は、接触分解装置から生成する留分のうち、上述の蒸留性状の留分を分取したものである。好ましくは、流動接触分解ガソリン基材はチオール類を減じる処理をなされた後にガソリン組成物に配合される。チオール類を減じる方法は、特に限定はしないが、水素化脱硫以外の方法であり、チオール類を選択的に減じることが好ましい。具体的には、アルカリ性物質と接触させて流動接触分解ガソリン中のチオール類をスイートニングする方法や硫黄化合物の吸着または収着機能をもった脱硫剤と流動接触分解ガソリンを接触させる方法によってチオール類を選択的に除去する方法が好ましい方法として挙げられる。
【0018】
流動接触分解ガソリンは、他のガソリン基材と比較して硫黄分を多く含む基材であるため、その硫黄分を低くする方法としては次のようなものがあげられる。例えば、接触分解装置の原料油として硫黄分を低いものを用いる方法、接触分解装置において脱硫効果の高い接触分解触媒や脱硫効果をもった添加剤を接触分解触媒に添加する方法、または、流動接触分解ガソリンを脱硫する方法などである。。流動接触分解ガソリンは、水素化脱硫、吸着脱硫、収着脱硫等の既存の方法で脱硫することができる、オクタン価ロス抑制の観点から分留して重質接触分解ガソリンのみを脱硫する方法が好ましい方法としてあげられる。
【0019】
従来から、石油精製においては、チオール類を処理して製品を無臭化するためのスイートニングが行われており、ペトロテック17(11),974(1994)や講談社サイエンティフィク社「石油精製プロセス」(1998)記載のマーロックス法などが好ましく用いられる。スイートニングにおいては、オレフィン類はそのまま保持されるのでRONは減少しない。ただし、脱硫重質接触分解ガソリン留分には重質接触分解ガソリン中のオレフィンに由来する重質なチオールが多く含まれており、このようなチオールは従来のマーロックス法などでは反応性が低く、十分に転化できない可能性がある。その場合には、重質なチオールが除去できるスイートニングプロセスを選択する必要がある。具体的には、NPRA 2000 Annual Meeting AM-00-54記載のMERICAT−IIプロセスなどが挙げられる。
【0020】
チオール類は苛性ソーダやアンモニア等のアルカリ性物質の存在によってジスルフィド類に転化する。このとき、添加剤や触媒を用いることによって転化効率を向上させることができる。また、抽出型のスイートニングプロセスはチオール類をアルカリ性物質と反応させ、油分から分離できるため、油中の硫黄分を減ずることができる。
【0021】
本発明によるガソリン組成物は、流動接触分解ガソリン基材に他のガソリン基材を70容量%未満、特には10容量%〜50容量%、さらには20容量%〜40容量%含むことが好ましい。他のガソリン基材としては、接触改質ガソリン基材、アルキレートガソリン基材、直留ナフサを脱硫処理した基材、およびメチルt−ブチルエーテル(MTBE)、エチルt−ブチルエーテル(ETBE)、t−アミルエチルエーテル(TAEE)、エタノール、メタノール等の含酸素ガソリン基材等用いることができる。また、接触改質ガソリン基材としてはトルエンを80容量%以上、特には95容量%以上含む留分が好ましく用いられる。
【0022】
好ましい配合量は、流動接触分解ガソリン基材を50〜90容量%、特には60〜80容量%、接触改質ガソリン基材を5〜35容量%特には10〜25容量%、その他の基材を合計で0〜30容量%、特には5〜20容量%である。
【0023】
さらに、本発明のガソリン組成物には、当業界で公知の燃料油添加剤の1種又は2種以上を必要に応じて配合することができる。これらの配合量は適宜選べるが、通常は添加剤の合計配合量を0.1重量%以下に維持することが好ましい。本発明のガソリンで使用可能な燃料油添加剤を例示すれば、フェノール系、アミン系などの酸化防止剤、シッフ型化合物、チオアミド型化合物などの金属不活性化剤、有機リン系化合物などの表面着火防止剤、コハク酸イミド、ポリアルキルアミン、ポリエーテルアミンなどの清浄分散剤、多価アルコール又はそのエーテルなどの氷結防止剤、有機酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、高級アルコールの硫酸エステルなどの助燃剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤などの帯電防止剤、アゾ染料などの着色剤を挙げることができる。
【実施例】
【0024】
以下に、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。なお、本実施例では密度はJIS K 2249に、蒸留性状はJIS K 2254に、また、蒸気圧はJIS K 2258に準拠して測定した。硫黄分は、JIS K 2541の微量電量滴定式酸化法によって測定した。硫黄化合物の含有量(硫黄換算)は、化学発光によって硫黄化合物を選択的に検出、定量するANTEK製硫黄化学発光検出器を備えた島津製作所製ガスクロマトグラフ装置を用いて、ガスクロマトグラフ法で測定した。炭化水素成分組成およびRONは、ヒューレッドパッカード社製PIONA装置を用いて、ガスクロマトグラフ法で測定した。ドクター試験はJIS K 2276に、銅板腐食はJIS K 2513に準拠して測定した。
【0025】
表1に示すガソリン基材を用意した。各基材は、次の方法で用意した。
DS-LG:直留ガソリンであり、中東系原油のナフサ留分を水素化脱硫後、その軽質分を蒸留分離することにより得た。
i−C5:中東系原油のナフサ留分及び輸入ナフサの溶存酸素除去後のナフサ留分を混合して脱硫し、また接触改質装置から精製される炭素数6以下の軽質ナフサ留分とを混合して、ガス回収装置で蒸留することにより、炭素数3から順番に分離して得られる炭素数5のイソパラフィン留分である
FCCG:接触分解ナフサ留分を分留して5%留出温度が25.0〜43.0℃であって、かつ95%留出温度が55.0〜80.0℃である軽質ナフサ留分を得る。また、重質ナフサ留分を水素化脱硫によって硫黄分を低減した後、スイートニング処理でチオール低減処理を行い、前記の軽質ナフサ留分と混合したものである。
FCCG(軽質):前記軽質ナフサ留分と、重質ナフサ留分とを1:0.8の割合(容量比)で混合したものである。
ALKG:アルキレートガソリンであり、ブチレンを主成分とする留分とイソブタンを主成分とする留分を硫酸触媒により反応させて、イソパラフィン分の高い炭化水素を得た。
AC7:軽質改質ガソリンであり、重質ナフサを固体触媒により移動床式反応装置を用いて反応させることにより、芳香族分の高い炭化水素に改質し、蒸留分離することにより炭素数7の炭化水素を95%以上含有する留分を得た。
AC9:重質改質ガソリンであり、重質ナフサを固体触媒により移動床式反応装置を用いて反応させることにより、芳香族分の高い炭化水素に改質し、蒸留分離することにより炭素数9以上の炭化水素を95%以上含有する留分を得た。
【0026】
【表1】

【0027】
表1で示したガソリン基材を表2の比率で配合して、実施例1、2、比較例1、2となるガソリンを調製した。調整したガソリンの性状・特性を表2に併せて示す。
なお、加速時間は、シャシダイナモ装置を用い、堀場製作所の自動運転装置(ADS7000)によりアクセル開度を50%上限としてアクセル開度上限まで一気に加速した時に、初速0(km/時間)から10(km/時間)の車速に到達するまでの時間により測定した。
【0028】
【表2】

【0029】
T(=3×(50%留出温度[℃])+0.3×(70%留出温度[℃])+0.03×(90%留出温度[℃])−0.6×(蒸気圧[kPa]))を315以下、A(=AC7/(全芳香族分))を0.50以上、かつ、B(=(IC5+IC7)/IP)を0.45以上とすることにより、実車試験における加速時間が速く、燃費も向上し、かつ、オクタン価(RON)も高いガソリン組成物を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【0030】
本発明のガソリン組成物は、その蒸気圧を低下させても、蒸留性状が重質化することなく、車両の加速性や駆動力を維持することができ、オクタン価の向上も可能となる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
蒸気圧が65kPa以下、10%留出温度が47℃以上、50%留出温度が90℃〜103℃、70%留出温度が110℃〜134℃、90%留出温度が165℃以下、芳香族分が45容量%以下であり、次の式(1)、(2)及び(3)を満たす、リサーチ法オクタン価が91.5以上のガソリン組成物。
T=3×(50%留出温度[℃])+0.3×(70%留出温度[℃])+0.03×(90%留出温度[℃])−0.6×(蒸気圧[kPa])≦315 ・・・(1)
A=AC7/(全芳香族分)≧0.50 ・・・(2)
B=(IC5+IC7)/IP≧0.45 ・・・(3)
(ここで、全芳香族分は芳香族化合物の含有量[容量%]、AC7は炭素数7の芳香族化合物の含有量[容量%]、IPはイソパラフィンの含有量[容量%]、IC5は炭素数5のイソパラフィンの含有量[容量%]、IC7は炭素数7のイソパラフィンの含有量[容量%]をそれぞれ示す。)
【請求項2】
リサーチ法オクタン価が92〜96、チオール類による硫黄分が1.5質量ppm以下、ドクター試験結果が陰性である請求項1に記載のガソリン組成物。
【請求項3】
90%留出温度が150℃〜175℃の流動接触分解ガソリン基材を30容量%以上含む請求項1もしくは請求項2に記載のガソリン組成物。



【公開番号】特開2006−1999(P2006−1999A)
【公開日】平成18年1月5日(2006.1.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−178210(P2004−178210)
【出願日】平成16年6月16日(2004.6.16)
【出願人】(304003860)株式会社ジャパンエナジー (-1)