JP3312056B2 - ディ−ゼルエンジン用低公害燃料油及びその製造方法 - Google Patents
ディ−ゼルエンジン用低公害燃料油及びその製造方法Info
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Description
ティキュレートおよび窒素酸化物等の大気汚染物質を低
減させることができるディーゼルエンジン用低公害燃料
油およびその製造方法に関する。
代が安く、しかもエンジンが丈夫であることから、トラ
ック、バス、船舶、建設機械等に搭載され、社会環境の
変化に伴い、その量は年々増加の傾向にある。
は、主に、直留軽油留分を水素化脱硫し、これに各種の
石油留分基材を調合して製造されている。
には、黒煙の元凶であるパーティキュレートや酸性雨の
原因である窒素酸化物(NOx)等の大気汚染物質が、比較
的多く含まれ、地球的な環境保護の立場から、これら大
気汚染物質の低減が急務となってきている。
キュレートは、燃料中の硫黄分を低減させることにより
減少でき、燃料中の低硫黄化の検討が進められている。
この低硫黄化の方策として、過酷な条件、例えば、反応
温度を高くするか、反応時間を長くして水素化脱硫を行
う方法がある。しかし、この方法では、製品が蛍光色に
着色したり、触媒寿命が短くなるという欠点を有してい
る。一方、反応水素圧を上げれば、これらの問題は解決
できるが、装置の耐圧を遥かに超えてしまうため、新し
い装置の建設を必要とし、その費用が膨大となり、好ま
しいものではない。さらに、特定の条件で2段階で水素
化処理する方法(特開平5-39492号公報)、軽油留
分を複数の留分に分割し、それぞれの留分について脱硫
処理あるいは脱硫処理と脱色処理を行い、この後各留分
を混合する方法(特開平4-46993号公報)等が提案
されているが、新たな装置を必要とする等、経済的に十
分ではなく、またパーティキュレートの大気汚染物質の
低減についても十分ではなかった。
としては、排気管の途中にフィルターを設けて捕集、燃
焼する方法が提案されているが、燃焼制御等が難しく、
実用化に到っていない。さらに、アルコールやアセター
ル等の含酸素化合物を添加する方法が検討されている
(SAE paper 930728,1993)が、現在提案されているこ
れらの化合物は、軽油留分への溶解性が小さいかった
り、水の混入により乳化して燃焼性を低下させたり、或
いは水層へ添加剤が移行して効果が消失したり、セタン
価を下げて燃焼性を悪化させる等の問題があった。
解決するもので、本発明の目的は、排気ガス中のパーテ
ィキュレートおよび窒素酸化物等の汚染物質を大幅に低
減できるディーゼルエンジン用低公害燃料組成物を提供
するとともに、この燃料を蛍光着色を生じさせず、経済
的に、しかも効率良く製造する方法を提供することにあ
る。
解決すべく、鋭意検討した結果、ディーゼルエンジン用
燃料油中の硫黄分を0.05重量%以下で、三環以上の
芳香族成分を0.1%以下にすると排気ガス中の硫黄酸
化物、パーティキュレート及び窒素酸化物を著しく低減
できること、さらに軽油留分のうち沸点が300℃以下
の留分には三環以上の芳香族成分が0.1%以下である
こと、また三環以上の芳香族成分は水素添加触媒の存在
下に容易に部分核水添され、この燃焼排気ガスはパーテ
ィキュレートや窒素酸化物等が非常に少ないことを見出
し、本発明に想到した。
で、かつ三環以上の芳香族成分が0.1%以下からな
り、150〜300℃以下の沸点範囲にある留分のみか
らなるディーゼルエンジン用低公害燃料油及び150〜
300℃の沸点範囲にある留分を脱硫触媒の存在下に水
素化脱硫処理するか、または軽油留分を脱硫触媒の存在
下に水素化脱硫処理した後、150〜300℃の沸点範
囲にある留分を採取するか、さらには150〜300℃
の沸点範囲にある留分を脱硫触媒の存在下に水素化脱硫
処理して硫黄分を0.04重量%以下とした第1軽油留
分と300〜380℃の沸点範囲にある留分を水素添加
触媒の存在下に核水添処理して三環以上の芳香族成分を
0.3%以下とした第2軽油留分とを混合することから
なる硫黄分が0.05重量%以下で、かつ三環以上の芳
香族成分が0.1%以下からなるディーゼルエンジン用
低公害燃料油の製造方法である。
燃料油は、JIS K 2204に規定された軽油の規格を満
足するものであるが、特には、規格では硫黄分が0.2
重量%以下となっているが、この硫黄分を0.05重量
%以下とし、しかも三環以上の芳香族成分を0.1%以
下としたものである。この三環以上の芳香族成分とは、
一般には3員環以上、特には5〜6員環が三個以上縮合
した、いわゆる縮合多環芳香族化合物、例えば、アルキ
ル等の置換基を有する、または有しないアントラセン、
フェナントレン、インダセン、フルオレンフルオランテ
ン、、アセアントリレン、アセフェナントリレン、ピレ
ン、ナフタセン、トリフェニレン、クリセン等をいう
が、この成分及びその量を正確に特定することは現実的
に困難である。そこで、本発明においては、軽油留分を
高速液クロマトグラフィーにより表1に示した条件下で
分析して、保持時間が16〜27分の間に溶出してくる
ピークを三環以上の芳香族成分と定義し、このピーク面
積からフェナントレンを内部標準として作成した検量線
に基づいて三環以上の芳香族成分量を算出する。例え
ば、軽油留分を表1の条件で分析すると、図1に示すク
ロマトグラムが得られるが、この図中のピークA〜Bの
間のピークが三環以上の芳香族成分として定義されるも
のである。
油精製装置の蒸留設備を用いて300℃でカットすれ
ば、その軽質留分に殆ど含まれないことが分かった。そ
こで、この留分の硫黄分を0.05重量%以下にすれば
上記本発明のデーゼルエンジン用低公害燃料油を得るこ
とができる。硫黄分の低減は、一般に用いられている水
素化脱硫により行うことができる。例えば、アルミナま
たはアルミナ−シリカ担体に、Co-Mo、Ni-MoまたはCo-N
i-Moの組合せで金属として2〜20重量%担持させた触
媒を用いて、水素圧10〜50kg/cm2、温度320〜
380℃、液空間速度(LHSV)0.5〜10h-1、水素量5
0〜1500Nm3/kl-oilの条件から適宜選定して、水
素化脱硫させるとよい。すなわち、150〜300℃、
特には180〜300℃の沸点範囲にある留分を上記の
ように脱硫触媒の存在下に水素化脱硫処理して、硫黄分
を0.05重量%以下すると、硫黄分が0.05重量%以
下で、かつ三環以上の芳香族成分が0.1%以下からな
る本発明のディーゼルエンジン用低公害燃料油が得られ
る。
℃、特には180〜300℃の沸点範囲にある軽油留分
を脱硫触媒の存在下に水素化脱硫処理した後、150〜
300℃、特には180〜300℃の沸点範囲にある留
分を採取しても同様に得られる。この場合、前記水素化
脱硫処理は、硫黄分を0.05重量%以下とする必要は
なく、油種によって異なるが、0.1〜0.15重量%と
することで、カット後の150〜300℃、特には18
0〜300℃の沸点範囲にある留分を0.05重量%以
下とすることができる。しかし、この方法で得られるデ
ィーゼルエンジン用低公害燃料油は、軽質であるため燃
費が低下する嫌いがある。
燃料油の他の製造方法としては、軽油留分のうち、軽質
部分を過度に水素化脱硫処理し、重質部分を核水添処理
して三環以上の芳香族成分を低下させ、この両者を混合
する方法である。この軽質部分としては、蒸留装置での
カット温度を300℃として、その軽質留分を用いる
と、水素化脱硫が容易で、また混合後の三環以上の芳香
族成分を容易に0.1%以下とすることができる。この
軽質部分は、350℃以上の高温で水素化脱硫すると、
蛍光物質により着色する傾向にある。しかし、この軽質
分は水素化脱硫されやすく、さほど過酷な条件でなくと
も、高度に脱硫した油を得ることができる。この場合の
水素化脱硫は、上述したような触媒を用い、上述の条件
から硫黄分が0.04重量%以下になるような条件を選
定して脱硫するが、水素化脱硫温度を350℃以下で行
なうと脱硫油が蛍光色に着色することがないため好まし
い。一方、重質部分としては、軽油の全留分から上記軽
質留分を除いた残留部分、すなわち、蒸留装置でのカッ
ト温度を300℃として、その重質留分を用いるが、3
00〜380℃の沸点範囲にある他の重質の軽油基材を
用いても良い。この部分は、三環以上の芳香族成分が多
量に含まれており、水素添加処理して、核水添して、三
環以上の芳香族成分を0.3%以下にする。この水素添
加処理は、例えば、アルミナまたはアルミナ−シリカ担
体に、Ni、Ni-MoまたはNi-Co-Moの組合せで金属として
2〜20重量%担持させた触媒を用いて、水素圧10〜
150kg/cm2、温度320〜400℃、液空間速度(L
HSV)0.5〜10h-1、水素量50〜1500Nm3/kl-oi
lの条件から適宜選定して行なうことができる。上記軽
質留分の水素化脱硫油と重質留分の水素添加処理油と
は、それぞれカット前の比率でそのまま混合すると良い
が、軽質留分の水素化脱硫油1重量部に対して重質留分
の水素添加処理油0.3〜2重量部の割合で混合して
も、特に支障はない。重質留分の水素添加処理油の混合
が0.3重量部より少ないと重油基材として処理する量
が増大するので経済的ではなく、しかもディーゼルエン
ジン用燃料油の燃費が低くなってあまり好ましくない。
また、重質留分の水素添加処理油を2重量部以上とする
と、比較的処理コストの高い水素添加処理油の使用量が
多く経済上好ましくない。
料組成物は、排気ガス中の硫黄酸化物、窒素酸化物、炭
化水素及びパーティキュレート等の汚染物質を大幅に低
減でき、本発明の製造方法によって、この燃料を蛍光着
色を生じさせることなく、経済的に、しかも効率良く製
造することができる。
流比4の蒸留装置を用いて、表3に示した温度でカット
し、各留分について比重、硫黄分、芳香族成分の分析を
行なった。この結果を表3に示した。なお、芳香族成分
は、前述の表1の条件で、高速液体クロマトグラフィー
により行ない、この代表的なクロマトグラムを図1に示
した。図中、一環の芳香族成分は保持時間が4〜9分の
C〜Dの間のピーク、二環の芳香族成分は保持時間が9
〜16分のD〜Aのピーク、三環の芳香族成分は保持時
間が16〜27分のA〜Bの間のピークで特定でき、こ
の各々のピーク面積から、予め作成した標準試料による
検量線を用いて、各環の芳香成分量を求めた。
℃までの留分には、三環以上の芳香族成分は0.1%で
あることが分かる。
をアルミナ担体にコバルトを金属として3重量%及びモ
リブデンを金属として10重量%担持させた触媒を用い
て、水素圧30kg/cm2、温度300℃、液空間速度3
h-1、水素量100Nm3/kl-oilの条件下で、水素化脱硫
し、180℃より軽い留分をカットして表4に示す性状
の水素化脱硫油を得た。また、この水素化脱硫油に、三
環の芳香族成分であるアルキルアントラセン(4重量倍
量のメチルナフタレンに溶解してしよう)を加え、三環
の芳香族成分が0.5%、1.2%になるように調製した
試供油を作製した。
有する軽油留分及び試供油を、表5に示した直噴ディー
ゼルエンジンで燃焼させ、図示平均有効圧が6kg/cm2
となる条件下での、排気ガス中のパーティキュレート
(PM)(ミニダイリューションシステム(堀場製作所製)
により採取)、可溶成分(SOF)(PMが付着している
フィルターと、これをジクロロメタンで6時間抽出した
残量との差)およびNOx(自動車排気ガス測定装置MEXA
-8120D、堀場製作所製)を測定した。この結果を表6に
示した。
%以下、三環以上の芳香族成分を0.1%以下にすると
排気ガス中のパーティキュレート、炭化水素、SOx、
NOx等の大気汚染物質を大幅に低減できることが分か
る。
分をアルミナ担体にコバルトを金属として3重量%及び
モリブデンを金属として10重量%担持させた触媒を用
いて、水素圧30kg/cm2、温度300℃、液空間速度
3.0h-1、水素量100Nm3/kl-oilの条件下で、水素
化脱硫し、180℃より軽い留分をカットして水素化脱
硫油を得た。また、分析例で蒸留した留分のうち、30
0〜EPまでの留分をアルミナ担体にニッケルを金属と
して3重量%及びモリブデンを金属として12重量%担
持させた触媒を用いて、水素圧70kg/cm2、温度34
0℃、液空間速度0.7h-1、水素量500Nm3/kl-oil
の条件下で、水素添加処理し、180℃より軽い留分を
カットして水素添加油を得た。
1重量部を混合して、表7の性状を有するディーゼルエ
ンジン用燃料油を調製した。これを実施例1に示したエ
ンジンを用いて燃焼させ、同様に排気ガス中の大気汚染
物質を分析した。この結果を表8に示した。
ン用燃料油は排気ガス中のパーティキュレート及び窒素
酸化物を著しく低減できることが分かり、さらに、この
種の燃料を、低い水素圧で、蛍光着色なしに、経済的
に、しかも効率良く製造することができるが分かる。
析して得られたクロマトグラムである。
Claims (3)
- 【請求項1】 硫黄分が0.05重量%以下で、かつ三
環以上の芳香族成分が0.1%以下からなり、150〜
300℃以下の沸点範囲にある留分のみからなるディー
ゼルエンジン用低公害燃料油。 - 【請求項2】 150〜300℃以下の沸点範囲にある
留分を脱硫触媒の存在下に水素化脱硫処理するか、また
は軽油留分を脱硫触媒の存在下に水素化脱硫処理した
後、150〜300℃の沸点範囲にある留分を採取する
ことを特徴とする硫黄分が0.05重量%以下で、かつ
三環以上の芳香族成分が0.1%以下からなり、150
〜300℃以下の沸点範囲にある留分のみからなるディ
ーゼルエンジン用低公害燃料油の製造方法。 - 【請求項3】 150〜300℃の沸点範囲にある留分
を脱硫触媒の存在下に水素化脱硫処理して硫黄分を0.
04重量%以下とした第1軽油留分と300〜380℃
の沸点範囲にある留分を水素添加触媒の存在下に核水添
処理して三環以上の芳香族成分を0.3%以下とした第
2軽油留分とを混合することを特徴とする硫黄分が0.
05重量%以下で、かつ三環以上の芳香族成分が0.1
%以下からなるディーゼルエンジン用低公害燃料油の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13924693A JP3312056B2 (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | ディ−ゼルエンジン用低公害燃料油及びその製造方法 |
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JPH06330056A JPH06330056A (ja) | 1994-11-29 |
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JP13924693A Expired - Lifetime JP3312056B2 (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | ディ−ゼルエンジン用低公害燃料油及びその製造方法 |
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US6346190B1 (en) * | 2000-03-21 | 2002-02-12 | Phillips Petroleum Company | Desulfurization and novel sorbents for same |
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WO2002016532A1 (fr) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Additif pour filtre a particules diesel |
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-
1993
- 1993-05-19 JP JP13924693A patent/JP3312056B2/ja not_active Expired - Lifetime
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